Na-isolatie van bestaande muren: bouwfysische aandachtspunten

Transcriptie

1 Na-isolatie van bestaande muren: bouwfysische aandachtspunten Prof. A. Janssens Onderzoeksgroep Bouwfysica Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Universiteit Gent

2 Overzicht Renovatie: evoluties en eisen Navulling van spouwmuren Binnenisolatie Buitenisolatie 2

3 De traditionele visie op na-isolatie Isolatie langs buiten: Bouwfysisch uitstekend, maar vrij dure oplossing Isolatie langs binnen, navulling spouw: Tal van risico s en onzekerheden Perceptie: in de meeste gevallen niet mogelijk Bron: WTCB-contact 2009 Maar: na-isolatie biedt oplossing voor actuele uitdagingen 3

4 Het bestaande gebouwenpark 3.0E+06 Aantal gebouwen in Vlaanderen 2.5E E E E E E opgericht na 1981 van 1971 tot 1981 van 1962 tot 1970 van 1946 tot 1961 van 1919 tot 1945 van 1900 tot 1918 voor 1900 Bron: NIS, Kadaster Trage aangroei en vervanging nieuwe gebouwen/jaar (< 1%) vergunde renovaties/jaar (< 1%) 6500 afbraak/jaar (0.3%) Oud gebouwenpark ±90 jaar tussen bouw en vergunde renovatie of afbraak Ontwerpbeslissingen hebben langdurige impact 4

5 De uitdagingen Energieverbruik gebouwen Vlaanderen (PJ) tertiair, electrisch tertiair, fossiel residentieel, electrisch residentieel, fossiel Bron: VITO, Energiebalans, genormaliseerd Gebouwgebruik = 40% eindenergieverbruik Europese doelstelling: Energie-efficiëntie verbeteren met 20% tegen Pistes: Grootschalige isolatie en energierenovatie bestaande gebouwen Zeer goede energieprestatie nieuwbouw (bijnaenergieneutaal)

6 Isolatie van bestaande woningen Verbetering isolatie gebouwschil Energierenovatieprogramma 2020 Dubbele beglazing Dakisolatie Achterstand muuren vloerisolatie Technisch moeilijker Nog groot besparingspotentiëel % Bron: REG-enquetes VEA double glazing roof insulation floor insulation wall insulation 6

7 Prestaties van bestaande muren Massieve muren < 1960 U 2.0 W/m²K Ongeïsoleerde spouwmuren U 1.5 W/m²K Matig geïsoleerde spouwmuren U 0.6 W/m²K 7 Bron figuren: Arch & Climat UCL

8 De na-isolatietechnieken Navulling van ongeïsoleerde spouwmuren Binnenisolatie (+ nieuwe binnenafwerking) Buitenisolatie (+ nieuwe gevelbekleding) Op bestaand gevelmetselwerk Na afbraak bestaand gevelmetselwerk 8

9 Isolatiedikte (m) Aanpassen aan actuele eisen EPB-eisen voor verbouwde en nieuwe delen Enkel haalbaar met binnen- of buitenisolatie ? U max = W/m²K bijna-energieneutraal? 9

10 Kostenefficiëntie van na-isolatie Navulling ongeïsoleerde spouwmuren Groot energiebesparingspotentiëel bij vrijstaande woningen Goedkope techniek met snelle terugverdientijd Binnen- en buitenisolatie Betere prestaties en groter energiebesparingspotentiëel Langere terugverdientijd door secundaire kosten van gevelbekleding of herinrichtingswerken netto contante waarde 20 jaar ( ) inc. subsidies dakisolatie zonneboiler PV spouwvulling HR-glas 0% 5% 10% 15% 20% 25% vervanging ramen Primaire energiebesparing (%) condensatieketel gevelrenovatie Netto-contante waarde van energiebesparende maatregel bij initiëel ongeïsoleerde vrijstaande woning met standaard ketel (prijzen en subsidies dd. 2009, termijn 20 jaar) 10 Bron: Rummens, FEB, UGent

11 Welk systeem onder welke omstandigheden? Energiebeleid vandaag Drastische besparingen zijn nodig Belang systematische verbetering bestaande gebouwenpark Elke na-isolatietechniek heeft specifieke mogelijkheden: Navulling: pragmatische energierenovatie Aanpassen van ongeïsoleerd gebouwenpark naar standaardkwaliteit Toepasbaar op grote schaal en op korte termijn Tussenstap voor projectmatige renovatie Binnen- en buitenisolatie: projectmatige renovatie Vaak met bouwaanvraag, typisch na verkoop, Thermische eisen afstemmen op toekomstige ontwikkelingen Binnenisolatie: stedelijke omgeving, historische gebouwen Buitenisolatie: performante (lage-energie) gevelrenovatie 11

12 Overzicht Renovatie: evoluties en eisen Navulling van spouwmuren Binnenisolatie Buitenisolatie 12

13 Isolatieproces 1. Beoordeling spouwmuur 3. Vullen van de spouw 2. Boren vulopeningen 4. Opvoegen en nazorg 13

14 Isolatiematerialen voor navulling Schuimen PUR: polyurethaan UF: ureumformaldehyde Vezels MW: rotswol, glaswol Korrels EPS: polystyreenparels EP: perliet EV: vermiculiet SLS: silicaatschuim 14

15 Wateropname isolatiematerialen (gedeeltelijke onderdompeling EN1609) Wateropname na 24 h (kg/m²) Toelaatbare wateropname regenwerende buitenpleister Toelaatbare wateropname MW pren UF PUR EPS-w RW GW Gemeten wateropname zeer klein Kleiner dan maximaal toelaatbare wateropname van regenwerende buitenpleister Geen gevaar voor regendoorslag t.g.v. capillariteit isolatiemateriaal 15

16 Thermische prestaties Metingen case-studies 23 projecten Bouwjaar Na-isolatie In helft cases uitgevoerd tijdens project Selectie: Oproep energiefora Contacten bedrijven Typologie: halfopen + open Verschillende materialen: UF (5) PUR (4) EPS (5) RW (4) GW (3) SLS (2) 16

17 Verzamelde gegevens per case Gegevens: Plannen, energiefacturen U-waardemeting Gebouwluchtdichtheid en thermografie Binnenklimaat en temperatuurfactor koudebruggen Analyses voor en na uitvoering na-isolatie In helft van cases (11) 17

18 Na-geïsoleerd 0.35 à 0.65 W/m²K Niet-geïsoleerd 1.1 à >2.1 W/m²K Resultaten U-waarde UF PUR EPS RW GW SLS 18

19 Resultaten U-waarde Meetresultaten bevestigen berekende thermische prestaties na-geïsoleerde spouwmuren: 0.35 à 0.65 W/m²K (90% case-studies) Reductie warmteverlies met factor 2 à 3 Geen significante verschillen tussen oude en recent gerealiseerde projecten Beperkte verschillen tussen isolatiematerialen Kwaliteitszorg belangrijker dan materiaalkenmerken 19

20 Voorbeeld energiebesparing Vrijstaande woning 1994 Beschermd volume 749 m³ Bruto vloeroppervlakte 265 m² Verliesoppervlakte 514 m² (200 m² spouwmuur) Oorspronkelijke isolatie: Houten ramen - dubbel glas Dakisolatie 12 cm Navulling spouwmuur 2008 Ongevuld: U = 1.4 W/m²K Nagevuld: U = 0.5 W/m²K Analyse energiegebruik: Aardgasfacturen Gegevens teller 20

21 Aantoonbare energiebesparing Project- en gebruiksafhankelijk - 17% 21

22 Koudebruggen en navulling Traditionele details met spouwsluitingen Koudebrug blijft, maar: Warmer binnenoppervlak Kleiner risico op schimmel & condensatie bij gelijk binnenklimaat 22 Luchtspouw Nagevulde spouw

23 Beoordeling vorstbestendigheid Gevelmetselwerk met nagevulde spouw of binnenisolatie: Lagere temperaturen Hogere vochtgehaltes Verhoogd risico op vorstschade indien metselwerk niet vorstbestand Oplossingen: Evalueren vorstgevoeligheid metselwerk Visueel: aan slagregen en koude blootgestelde geveldelen: dakranden, hoeken, schouwen, Bij twijfel: directe of indirecte vorstproeven op metselwerkmonsters Of gevel beschermen tegen slagregen Hydrofobering, gevelbekleding, buitenpleister, 23

24 Belang kwaliteitskader na-isolatie Ervaring in buitenland: Groot- Brittanië Navulling: gesubsidiëerde isolatietechniek Opvolging vanuit centrale garantie-instelling CIGA, gefinancierd door industrie CIGA: Cavity Insulation Guarantee Agency Aantal nagevulde woningen sinds 1995: 3 miljoen Momenteel 2500/dag 25 jaar garantie per woning 24

25 Belang kwaliteitskader na-isolatie Ervaring in buitenland: Groot- Brittanië Navulling: gesubsidiëerde isolatietechniek Opvolging vanuit centrale garantie-instelling CIGA, gefinancierd door industrie CIGA: Cavity Insulation Guarantee Agency Aantal nagevulde woningen sinds 1995: 3 miljoen Momenteel 2500/dag 25 jaar garantie per woning België: kwaliteitsbewakingskader in ontwikkeling Geïntegreerde aanpak: Prestaties en verwerking grondstoffen Plaatsingstechniek en uitrusting Bekwaamheid uitvoerder Gebruiksgeschikte producten onder goedkeuring met certificatie brengen en uitvoerders na-isolatie erkennen en certificeren 25

26 Pragmatische tussenstap naar lage-energierenovatie Woning Houthalen 1956: ongeïsoleerd : energiebesparende maatregelen K82 Dubbel glas Zolderisolatie 10 cm Na-isolatie spouw UF U = 0.65 W/m²K 2008: lageenergierenovatie K29 10 cm binnenisolatie gelijkvloers 18 cm buitenisolatie verdieping 30 cm dakisolatie 26

27 Overzicht Renovatie: evoluties en eisen Navulling van spouwmuren Binnenisolatie Buitenisolatie 27

28 Binnenisolatie: bouwfysische aandachtspunten Correcte opbouw Aanpak koudebruggen Belang projectmatige aanpak: optimalisatie prestaties met behulp van rekentools 28

29 Correcte opbouw Binnenisolatie botst met basisregels tegen inwendige condensatie: Sterkst isolerende en meest dampopen laag aan koude zijde gebouwschil Minst isolerende en meest dampdichte laag aan warme zijde gebouwschil Correcte opbouw muur met binnenisolatie: Gebruik van dampremmende isolatiematerialen: CG, XPS, PUR Dampopen isolatiemateriaal met continu dampscherm Capillair-actieve isolatie bij specifieke toepassingen Behoud volledige droogcapaciteit metselwerk Typisch in combinatie met hydrofobering of regenwerende afwerking gevelmateriaal 29

30 Evaluatie vochtgedrag Van Glaserdiagramma tot numerieke vochtmodellen temperatuur dampdruk p v,sat p v minimale µd-waarde dampscherm µd 30

31 Resultaten geavanceerde modellen Voorbeeld wand met binnenisolatie minerale wol 200 vochtgehalte [kg/m³] dagen 15 dagen 25 dagen 30 dagen 35 dagen afstand tot buitenvlak [m] Bron figuur: Arch & Climat UCL 31

32 Resultaten geavanceerde modellen Evaluatie vochtgehaltes

33 Belang uitvoeringskwaliteit massieve muur isolatie +afwerking gekleefd op muur Bron: Labo Bouwfysica, K.U.Leuven 33

34 Evaluatie koudebruggen Numerieke berekening (2D) Resultaten: 1. Warmteverlies 2. Temperaturen (vochtgedrag) (α i = 8 W/m²K) (α i = 5 W/m²K) U 1, L 1 kleinste θ si Kengetal: Ψ Φ = 2D ( θ θ e (LiUi) i e) n Kengetal: f 0.2 = θ θ si i θ θ e e U 2, L 2 34

35 Criteria voor vochtbeheersing Minimale temperatuurfactor? Temperatuurfactor (-) Binnenklimaatklasse f θ D (pi /0.8) θ i θ e θ e Binnentemperatuur ( C) 35

36 Criteria voor vochtbeheersing Minimale temperatuurfactor? Temperatuurfactor (-) 1.00 Binnenklimaatklasse Binnentemperatuur ( C) f θ D (pi /0.8) θ i θ e θ e Ontwerpeis: f Veilig criterium voor woongebouwen Bij renovatie ev. aangepast criterium mogelijk na meting binnenklimaat 36

37 Oplosbare koudebruggen door aangepaste detaillering 20 C NIET WEL 10 f 0.2 = 0.58 Ψ e = 0.25 W/mK f 0.2 = 0.70 Ψ e = 0.08 W/mK 0 37

38 Structurele koudebruggen Opleg zware vloer op massieve muur met binnenisolatie f 0.2 = 0.67 Ψ e = 0.63 W/mK 38

39 Invloed koudebruggen op warmteverlies door gevel met binnenisolatie Structureel : Vloeren Binnenmuren Fundering 39

40 Invloed koudebruggen op warmteverlies door gevel met binnenisolatie Structureel : Vloeren Binnenmuren Fundering U-waarde (W/m²K) Met koudebruggen Zonder koudebruggen Isolatiedikte (m) Koudebruggen hypothekeren thermische prestaties 40

41 Elimineren koudebruggen Bron: Eco Hom Liege, arch. Piron Isolatie doortrekken tegen binnenmuren Ψ e = 0.13 W/mK i.p.v W/mK f 0.2 = 0.87 i.p.v

42 Elimineren koudebruggen 42 Bron: CPAS Forest, arch. Morero, A2M

43 Overzicht Renovatie: evoluties en eisen Navulling van spouwmuren Binnenisolatie Buitenisolatie 43

44 Buitenisolatie: performante oplossingen Grote isolatiediktes haalbaar met diverse geveltechnieken Continuïteit isolatie t.p.v. bouwknopen eenvoudig te realiseren Buitenisolatie op ongeïsoleerde spouwmuur: Spouw hermetisch afsluiten of navullen Luchtstroming vermijden 44

45 Systeemoplossingen Voorbeeld isolatieplaaten pleistersystemen Aangepaste pleistereigenschappen: Kleine A (waterabsorptie) Kleine µd (diffusieweerstand, voorkomen van condensatie) µd (m) Kunstharspleisters Minerale pleister A (kg/m²/h 0.5 )

46 Systeemoplossingen Diverse systemen met technische goedkeuringen en certificatie Constante prestaties Hoge betrouwbaarheid Opvolging en controles 46

47 Besluit Energiebeleid vandaag Drastische besparingen zijn nodig Belang systematische verbetering bestaande gebouwenpark Elke na-isolatietechniek biedt oplossingen en heeft specifieke mogelijkheden: Navulling: pragmatische energierenovatie Aanpassen van ongeïsoleerd gebouwenpark naar standaardkwaliteit Toepasbaar op grote schaal en op korte termijn Belang kwaliteitsbewaking Tussenstap voor projectmatige renovatie Binnen- en buitenisolatie: projectmatige renovatie Thermische eisen afstemmen op toekomstige ontwikkelingen Binnenisolatie: stedelijke omgeving, historische gebouwen Belang projectstudie Buitenisolatie: performante (lage-energie) gevelrenovatie Systeemoplossingen 47