Opleiding Duurzaam Gebouw:

Transcriptie

1 Opleiding Duurzaam Gebouw: Isolatiematerialen: hoe kiezen? Leefmilieu Brussel Isolatie van muren: hoe kiezen? Aline Branders A2M

2 Doelstelling van de presentatie Begrijpen welke gevolgen de keuze van een isolatiemateriaal heeft op de levensduur van het gebouw, op basis van technische aspecten Begrijpen welke invloed de keuze van een type van isolatiemateriaal heeft op de overdracht en de opslag van warmte en vocht doorheen en in de muren 2

3 Plan van de uiteenzetting Inleiding Isolatiemateriaal kiezen Een muur isoleren Aan de binnenzijde isoleren Conclusies 3

4 INLEIDING Om het energieverbruik te beperken, kunnen we ingrijpen op verschillende niveaus. Architecture et Climat 4

5 INLEIDING Op schaal van het gebouw Isolatie Luchtdichtheid Ventilatie Op schaal van de detailtekening Koudebruggen Overdracht van waterdamp 5 A2M

6 INLEIDING Luchtdichtheid 14 cm 3 cm 1m 1m Spleet van 1 mm U = 0.3 W/m²K > U = 1.44 W/m²K! Berekend voor windkracht 2-3 (20 Pa), T i= 20 C, T e=-10 C Op 4.8 x slechter A2M

7 INLEIDING Fundamentele overdrachten 4 C 20 C Vp: 800 Pa Vp: 1650 Pa A2M

8 INLEIDING De overdracht van warmte, lucht, damp en water doorheen de gebouwschil moet geanalyseerd worden. HOE ONTSTAAN DEZE STROMEN? STROMEN? Temperatuurverschil Drukverschil Verschil in relatieve vochtigheid Dampdrukverschil Verschil in capillaire druk Damp Water warmte lucht vochtigheid Architecture et Climat 8

9 Plan van de uiteenzetting Inleiding Isolatiemateriaal kiezen Een muur isoleren Isoleren aan de binnenzijde Conclusies 9

10 Isolatiemateriaal kiezen Deze overdracht en opslag houden hoofdzakelijk verband met de poreuze structuur en de aard van de materialen. Insulation materials, éd. Détails A. Evrard 10

11 Isolatiemateriaal kiezen Isolatiematerialen Minerale oorsprong Organische oorsprong Composiet Wol Schuim Wol Schuim Lage impact Vezel Hoge prestaties 11

12 Isolatiemateriaal kiezen Type van isolatie? Synthetische platen Minerale wol Andere Natuurlijke materialen Bron 12

13 Isolatiemateriaal kiezen Het thermisch geleidingsvermogen van de materialen is uiteraard een belangrijke parameter Kingspan 13

14 Isolatiemateriaal kiezen Voor sommige materialen mag de aanwezigheid van vocht niet worden genegeerd, omdat dit de andere parameters kan beïnvloeden A. Evrard, PhD UCL,

15 Vochtgehalte (kg/kg) Isolatiemateriaal kiezen De absorptiecurve van materialen moet dus gekend zijn w max Maximale verzadiging w f Verzadigd materiaal Capillaire verzadiging Superhygroscopische zone w 95 desorptie Sorptieevenwicht bij 95% RH Hygroscopische zone Relatieve vochtigheid sorptie Droge toestand Fraunhofer-IBP 15

16 Isolatiemateriaal kiezen In het ideale geval zijn ook de absorptiecoëfficiënt en de waterherverdelingscoëfficiënt gekend Absorptie Herverdeling Fraunhofer-IBP 16

17 Isolatiemateriaal kiezen Acht parameters zijn noodzakelijk voor de gebundelde berekening van de dynamische overdracht en opslag van temperatuur en vocht in de wanden: densiteit (ρ) [kg/m³] porositeit (ε) [%] specifieke warmte (c) [J/kg] thermisch geleidingsvermogen (λ) [W/mK] dampdiffusieweerstandsfactor (µ) [-] vochtigheidsgraad bij 80% HR (w 80 ) [kg/m³] vochtigheidsgraad bij capillaire verzadiging (w f ) [kg/m³] absorptiecoëfficiënt (A) [kg/m²s 1/2 ] 17

18 Isolatiemateriaal kiezen WOOD AAC BRICK CEM MW LH Water (0) 4,5 9, (0) Dry density 0 [kg.m -3 ] Water content at 80% w 80% [kg.m -3 ] Free saturation w f [kg.m -3 ] Dry total porosity ξ 0 [%vol] Dry thermal capacity c 0 [J.kg -1.K -1 ] 0,04 0,115 0,6 1,6 0,09 0,12 1,3 4, (0) 0,016 0,0736 0,0004 0,056 0,3 Dry thermal conductivity 0 [W.m -1.K -1 ] Dry vapour diffusion resistance factor 0 [-] Liquid transfer coefficient for absorption A [kg/m².s -1/2 ] 18

19 Isolatiemateriaal kiezen Fraunhofer-IBP 19

20 Plan van de uitzetting Inleiding Isolatiemateriaal kiezen Een muur isoleren Isoleren aan de binnenzijde Conclusies 20

21 Een muur isoleren Bestaande muurtypes Massieve muren ~ 18e tot 20e eeuw Verdeling van het aantal woningen volgens bouwperiode Volle bakstenen muren ~ eind 19e begin 20e eeuw Spouwmuren eerste generatie ~ interbellum Spouwmuren tweede generatie ~ jaren 70 Geïsoleerde spouwmuren ~ vanaf jaren 80 Bron: Toepassing van de principes van de passiefwoning in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, 2008, Ceraa In het BHG dateert ~78% van de Brusselse gebouwen van voor de oliecrisis van de jaren 70! 21 Architecture et Climat

22 Een muur isoleren Een bestaande muur isoleren? Isolatie door opvulling van de luchtspouw Voordelen - Binnen- en buitenafwerking blijven behouden - Geen ingenomen ruimte - Eenvoudige techniek - Lagere kostprijs - Een stedenbouwkundige vergunning is niet nodig Nadelen - Alleen mogelijk als de luchtspouw voldoende breed (min. 4 cm) en regelmatig is: dit moet vooraf worden onderzocht (endoscopie) - Niet mogelijk bij geverfde of geglazuurde gevels: afdichtingslaag verhindert afvoer van waterdamp - Beperkte isolatiedikte - Risico dat thermische bruggen versterkt worden bij onderbrekingen van de spouw - Afkoeling van de gevelmuur: laag droogpotentieel, vorstrisico Architecture et Climat 22

23 Een muur isoleren Een bestaande muur isoleren? Isolatie aan de buitenzijde Voordelen - Continuïteit van de isolatie: verkleint het risico van plaatselijke thermische bruggen - Verbetert de dichtheid van de gevel - Beschermt de muur tegen vorst en scheurtjes - Verbetert het buitenaanzicht in het geval van beschadigde of onvoldoende homogene bekleding - Thermische massa en binnenafwerking blijven behouden - Geen verlies van bewoonbare oppervlakte in de woning Nadelen - Wijziging van het buitenaanzicht en, in het geval van gemene muren, wijziging van de gevellijn: in de meeste gevallen is een stedenbouwkundige vergunning vereist - Dagkanten van raamopeningen moeten geïsoleerd worden, dorpels vervangen, enz. (glasoppervlakte neemt af) - Verplaatsing/vervanging/aanpassing van regenpijpen, dakgoten, enz. - Er moet een gespecialiseerd bedrijf worden ingeschakeld: hoge kostprijs Architecture et Climat 23

24 Een muur isoleren Een bestaande muur isoleren? Isolatie aan de binnenzijde Voordelen - Buitenaanzicht blijft behouden - Uitvoering mogelijk zonder stellingen - Ruime keuze van isolatiematerialen - Werf beschut tegen weer en wind - Uitvoering per kamer is mogelijk: fasering van de werf en van de uitgaven - Lagere kostprijs - Een stedenbouwkundige vergunning is niet nodig Nadelen - Bewoonbare oppervlakte neemt af - Binnenafwerkingen (en eventueel elektrische of verwarmingsinstallaties) moeten verplaatst of vervangen worden - Hygrothermische belasting van de muren neemt toe: risico van binnencondensatie, vorst, uitzettingen van het metselwerk en muuruitslag (zout) - Thermische bruggen die moeilijk aan te pakken zijn: risico van oppervlaktecondensatie en schimmelvorming - Thermische inertie neemt af: risico van oververhitting Architecture et Climat 24

25 Plan van de uiteenzetting Inleiding Isolatiemateriaal kiezen Een muur isoleren Isoleren aan de binnenzijde Conclusies 25

26 Isoleren aan de binnenzijde ISOLIN-onderzoek Fase III, ISOLIN-gids A. Branders / A. Evrard / A. De Herde (versie.pdf of papier in het Frans) ISOLIN-tool A. Evrard / C. Hermand / A. De Herde (DVD in English) (of Isolation thermique par l'intérieur in Google) 26

27 Isoleren aan de binnenzijde Belangrijkste risico s die verband houden met isoleren aan de binnenzijde 1. OPPERVLAKTECONDENSATIE EN SCHIMMEL 2. BINNENCONDENSATIE DOOR DIFFUSIE Hoofdrisico Secundair risico 3. BINNENCONDENSATIE DOOR CONVECTIE 4. VORST EN UITZETTING VAN HET METSELWERK 5. ZOUTUITSLAG 6. VERMINDERING VAN DE THERMISCHE INERTIE EN RISICO VAN OVERVERHITTING Architecture et Climat 27

28 Isoleren aan de binnenzijde Binnencondensatie door diffusie De waterdamp heeft de neiging zich te verplaatsen naar de laagste dampdruk. Indien de temperatuur daalt onder het dauwpunt op een punt in de wand, treedt interstitiële condensatie op. De hygrothermische eigenschappen van de onderdelen van de wand zijn van invloed op de hoeveelheid damp die door elk van de lagen heen gaat, naargelang van de omstandigheden aan beide zijden van deze lagen. 4 C 20 C Vp: 800 Pa Vp: 1650 Pa A2M

29 Isoleren aan de binnenzijde Binnencondensatie door convectie BUITEN BINNEN T buiten < T binnen Druk buiten > druk binnen Etanchéité à l air! Luchtdichtheid! Wind Overdruk Onderdruk Geen luchtscherm of afwerking Aansluiting muur-dak Geen bepleistering Aansluiting muur-raamstijl Afdichting ramen Afdichting deur Aansluiting muur-raam Architecture et Climat

30 Isoleren aan de binnenzijde Binnencondensatie Enthalpiediagram Abs. vochtigheid Omgeving Verzadigingscurve Relatieve vochtigheid Dauwtemperatuur Temperatuur Architecture et Climat 30

31 Isoleren aan de binnenzijde Binnencondensatie bestrijden - WINTER Dampscherm of Damprem Architecture et Climat 31

32 Isoleren aan de binnenzijde Binnencondensatie bestrijden - ZOMER Intelligent dampscherm of intelligente damprem (of met variabele mu-waarde ) Architecture et Climat 32

33 Waarde Isoleren aan de binnenzijde Intelligent dampremmend membraan Forte Hoge diffusieweerstand in de winter Winter Zomer Faible Lage diffusieweerstand in de zomer Gemiddelde relatieve luchtvochtigheid [%]

34 Isoleren aan de binnenzijde Strategieën: - Vocht bestrijden aan de bron - Oppervlakkige condensatie en binnencondensatie vermijden - Het droogpotentieel garanderen Waterdicht vochtscherm Dampscherm Ademend vochtscherm Damprem 34

35 Architecture et Climat Isoleren aan de binnenzijde Het droogpotentieel van de muur maximaliseren Bevochtiging door regen Verdamping aan de oppervlakte 35

36 Isoleren aan de binnenzijde Strategie voor uitvoering van een isolatiesysteem Analyse van de bestaande toestand Programmatische behoeften en beperkingen Voorafgaande ontwerpkeuzes Keuze van constructiewijze, materialen en prestaties Analyse van de bouwknopen Bevestiging van de prestaties Follow-up van de uitvoering Follow-up van het verbruik en het onderhoud Architecture et Climat 36

37 Isoleren aan de binnenzijde Ontwerpkeuze 37

38 Isoleren aan de binnenzijde Keuze van het constructiesysteem Systeem met gelijmde isolatieplaten 1. Bestaande bakstenen muur 2. Gelijmde harde isolatie 3. Dampscherm of damprem 4. Binnenafwerking Architecture et Climat 38

39 Isoleren aan de binnenzijde Keuze van het constructiesysteem Structuursysteem 1. Bestaande bakstenen muur 2. Skelet 3. Soepele isolatie of bulkisolatie 4. Dampscherm of damprem 5. Binnenafwerking Architecture et Climat 39

40 Isoleren aan de binnenzijde Keuze van het constructiesysteem Systeem met gespoten isolatie 1. Bestaande bakstenen muur 2. Gespoten isolatie 3. Binnenafwerking Architecture et Climat 40

41 Isoleren aan de binnenzijde Keuze van het constructiesysteem Systeem met gemetselde voorzetwand 1. Bestaande bakstenen muur 2. Soepele isolatie of bulkisolatie 3. Stabiliteitswand Architecture et Climat 41

42 Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen Problemen Mogelijke oplossingen Stopcontacten en leidingen Architecture et Climat 42

43 Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen Problemen Mogelijke oplossingen Ramen, lateien en vensterbanken Architecture et Climat 43

44 Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen Problemen Mogelijke oplossingen Verdiepingsvloerplaten Architecture et Climat 44

45 Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen Architecture et Climat 45

46 Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen Architecture et Climat 46

47 Isoleren aan de binnenzijde Validering van de samenstelling van de wanden Berekening van de dampdiffusie: Glaser-methode - Snel - Blijvende vochtigheidsgraad - Te veel nadruk op veiligheid Zone met binnencondensatie Dampdruk Saturatiedampdruk Met het Excel-werkblad dat kan worden gedownload op de website > Calculs > La façade > La condensation interne d une paroi kan deze analyse worden gemaakt voor wanden van 1 tot 5 lagen. 47

48 Isoleren aan de binnenzijde Glaser-methode (statisch, zonder regen, zonder zon) > Condensations internes Architecture et Climat 48

49 Isoleren aan de binnenzijde Glaser-methode (statisch, zonder regen, zonder zon) > Condensations internes Architecture et Climat 49

50 Isoleren aan de binnenzijde Vergelijkbare methodes Glasta (Physibel)-software BS 5250:2002 (GB) 5 voor 1 -regel DIN 4108:2001 (DE) 50

51 Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen Architecture et Climat 51

52 Isoleren aan de binnenzijde ISOLIN-tool: 7000 WUFI Pro-simulaties! Buitenklimaat Type van metselwerk Type van isolatie Isolatiedikte Binnenklimaat Buitenbekleding Bestaande binnenbekleding Dampremmend membraan Architecture et Climat 52

53 Isoleren aan de binnenzijde ISOLIN-tool (Excel-rekenblad) Architecture et Climat 53

54 Isoleren aan de binnenzijde ISOLIN-tool (Excel-rekenblad) Architecture et Climat 54

55 Isoleren aan de binnenzijde Ontwerp elementen te beschouwen: De blootstelling aan weer en wind is kritiek Indien de muren blootgesteld zijn, moet een performant vochtwerend middel worden aangebracht Een te dampdichte bekleding aan de buitenkant kan tot gevolg hebben dat het vocht zich opstapelt in de muur Aan de binnenkant moet een aangepast membraan worden aangebracht, vooral bij een vochtige binnenomgeving De membranen met variabele mu-waarde behouden het droogpotentieel van de muren 55

56 Plan van de uiteenzetting Inleiding Isolatiemateriaal kiezen Een muur isoleren Isoleren aan de binnenzijde Conclusies 56

57 Conclusies 1/2 De belangrijkste hygrothermische parameters van de materialen moeten gekend zijn Er bestaat software die modellen kan opstellen van de dynamische overdracht en opslag van warmte en vocht in de geïsoleerde muren Isolatie aan de binnenzijde van de bestaande muren is vaak de enige mogelijkheid, maar het is ook de moeilijkste oplossing Waar mogelijk moet voor spouwmuurisolatie of isolatie aan de buitenzijde worden gekozen en moet de combinatie van deze drie oplossingen worden overwogen 57

58 Conclusies 2/2 Als we kiezen voor isoleren aan de binnenzijde De Glaser-methode is streng De WUFI-software is krachtig, maar vrij zwaar De ISOLIN-tool kan bepaalde keuzes bevestigen Enkele ontwerp elementen moeten worden beschouwd 58

59 Contact Aline Branders Architect Master in architectuur en duurzame ontwikkeling Onderzoek en ontwikkeling Dpt bij A2M : 010/ branders@a2m.be Site: Arnaud Evrard Dr. Ir. Arch. Verantwoordelijke Onderzoek aan de UCL : 010/ arnaud.evrard@uclouvain.be Site: 59