Long-term study of wooden buildings in a cold climate: An investigation of Wasa Research Station built in Antarctica 30 years ago

Trä är historiskt ett av våra vanligaste byggmaterial och ur klimatsynpunkt framhålls det ofta även som framtidens byggmaterial. Men hur står sig då dagens träbyggnadsteknik mot kommande klimatutmaningar? Vi kan förvänta oss tuffare väder i form av större temperaturfluktuationer, kraftigare vindar och intensivare nederbörd. Om vi inte förbereder oss på rätt sätt kan misstag kosta oss såväl pengar som andra resurser och inte minst människors hälsa. För att blicka in i framtiden kan vi undersöka byggnader som redan idag är utsatta för extremt väder. På så sätt kan vi förutse kommande problem och förhoppningsvis hitta metoder att förebygga och undvika dem. I Antarktis byggdes ett svenskt trähus för drygt 30 år sedan utifrån erfarenheter från svenska fjällstugor. Byggnaden ingick i en svensk satsning på polarforskning och har tjänat som forsknings-station för åtskilliga Antarktisexpeditioner. Under sydsommaren 2019-2020 genomfördes en undersökning av hur träbyggnaden har klarat tre decennier i det hårda klimatet. Det visade sig att den i huvudsak klarat sig bra. Den har motstått vindstyrkor på 60 m/s. De kraftiga vindarna har dock fört med sig drivsnö som trängt in i minimala öppningar i konstruktionen. När snön sedan smält på grund av den kraftiga solstrålningen har vattnet orsakat smärre fuktskador och även vissa mögelangrepp. I några bärande ihåliga stålbalkar har omväxlande upptining och frysning lett till att materialet spruckit. I isoleringen i väggarna har det bildats fukt trots att man kan uppfatta klimatet som torrt. Stationen används endast en kortare tid under året. Resten av tiden är byggnaden ouppvärmd. Detta gör att väggarna inte torkar ut. Den kraftiga solstrålningen skapar vidare temperaturer på upp till 40 grader i väggarna. Detta leder till konvektion som försämrar isoleringsförmågan. Denna värme kan dock även utnyttjas för att minska energiförbrukningen när huset används genom att låta tilluften passera husets luftspalter. Undersökningen visar på vikten av att konstruera en tät fasad där vindgenererad fukt i fast eller flytande form inte kan tränga in. Byggnader som står ouppvärmda någon del av året löper vidare en hög risk för fukt i isolerande skikt i klimatskalet. När byggnaderna brukas kan uppvärmningskostnaderna minskas genom en kombination av värmeväxlare och tillförsel av extra värme via husets luftspalter Sammanfattningsvis kan sägas att trä som byggmaterial har många positiva egenskaper och att den studerade träbyggnaden i huvudsak har fungerat bra under de 30 åren i Antarktis. Man måste dock se upp med och utforma byggnader av trä så att de kan utstå temperaturrörelser och fuktvariationer utan risk för nedbrytning (mögel). Timber/wood has historically been one of the most widely used building materials and is often presented as a material of the future given its potential for climate change mitigation. But how will current timber/wood building methods withstand coming climate challenges? In future we can expect a less favourable climate with more severe storms and more intense precipitation. Failure to properly prepare for these challenges may be costly in terms of money, resources, and – not least – people’s health. To anticipate future problems, we can study buildings already exposed to extreme climates in order to identify potential weaknesses present today and find ways to overcome them. A Swedish wooden house was built in Antarctica 30 years ago based on experience with Swedish mountain cabins. The house was part of a Swedish polar research campaign and has served as a base for many Antarctic expeditions over the years. During the Antarctic summer of 2019-2020, a study was conducted to determine how the building had survived three decades in the harsh climate, where wind speeds can reach 60 m/s. The building was in good condition, but heavy storms had forced snow into minimal openings in the structure. When the snow later melted due to intense sunshine, the resulting water caused minor moisture damage and some fungal invasion. Alternately freezing and thawing had also caused some load-carrying hollow steel columns to crack. Moisture has condensed in the insulation of the walls even though the climate can be classified as dry. The station is only used for a short period each year and is unheated at other times, which prevents the walls from drying. Moreover, the intense sunshine in the summer raises the temperature in the walls to as much as 40 °C, causing convection that reduces the insulation’s performance. However, when the house is in use, this heat can also reduce energy costs by letting warm air pass through the ventilation gaps in the house. This investigation shows the importance of designing a tight façade that prevents wind-driven entry of snow and water. Additionally, it reveals a high risk that moisture will infiltrate into insulating layers of the climate protection envelope in buildings that are not heated for part of the year. In such buildings, heating costs can be reduced by using a heat exchanger in conjunction with heat from the ventilation gaps. In summary, timber/wood is a building material with many positive properties and the studied house has functioned well during its 30 years in Antarctica. However, it should be noted that wooden houses ought to be designed to withstand temperature changes and variations in moisture levels without degradation or risk of mould infestation.