Analyse van binnenklimaatmetingen in woningen

Transcriptie

1 Faculteit Ingenieurswetenschappen Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Bart Verschaffel Analyse van binnenklimaatmetingen in woningen door An Vandepitte Promotor: prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk ingenieurarchitect (optie bouwtechnieken) academiejaar

2 Analyse van binnenklimaatmetingen

3 Universiteit Gent Faculteit Ingenieurswetenschappen Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Bart Verschaffel Analyse van binnenklimaatmetingen in woningen door An Vandepitte Promotor: prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk ingenieurarchitect (optie bouwtechnieken) academiejaar

4 «VOORWOORD en DANKWOORD» Aan gebouwen worden steeds strengere eisen opgelegd op het vlak van energie-efficiëntie. Sinds de jaren 70 is de isolatiedikte in daken steeds verder toegenomen. Parallel met deze ontwikkelingen werd echter ook een toename van vochtproblemen in daken vastgesteld. Dit wijst erop dat de huidige ontwerpmethodes, vastgelegd in normen en technische voorlichtingen, niet altijd toereikend zijn om een goede vochthuishouding te garanderen bij de actuele randvoorwaarden en bouwtechnieken. Een betere afstemming van de ontwerpmethodes voor daken op de huidige bouwpraktijk dringt zich dus op. Om deze reden werd een onderzoeksproject opgestart waarbij de onderzoeksgroep Bouwfysica van de UGent betrokken is. In het kader van dit project werd een database met binnenklimaatmetingen in recent gebouwde woningen in België ontwikkeld om statistisch onderzoek op uit te voeren. Deze thesis is dus ontstaan in het kader van het onderzoek Vochtproblemen in daken: impact van de actuele randvoorwaarden en bouwtechnieken in België [15]. Gaandeweg werd er echter voor gekozen om niet alleen parameters met betrekking tot vocht te onderzoeken, maar om een analyse over het gehele binnenklimaat uit te voeren (dus ook binnentemperatuur, binnenluchtkwaliteit, ). En omdat de onderzoeksgroep Bouwfysica rond de periode van deze thesis metingen in een passiefhuis aan het uitvoeren was, werd er besloten om deze ook te analyseren. De thesis valt uiteen in drie luiken: een literatuuronderzoek over het analyseren van binnenklimaatparameters, de analyse van de database opgesteld in het kader van het onderzoek vocht in daken en de analyse van metingen in een passiefhuis. Graag zou ik professor Janssens willen bedanken voor de vele uitleg en begeleiding, alsook Nathan Van Den Bossche en Lieven Willems, voor de hulp en het bijstaan. Voor het bezoek aan hun woning en het beantwoorden van mijn mails, Frédéric De Clippele en Katrien Blomme, bedankt! Sophie, ook jij bedankt voor de toffe samenwerking tijdens de afgelopen jaren en de leuke babbels. En natuurlijk ook nog mijn vrienden, mijn ouders en mijn broer, omdat zij er altijd voor mij zijn. Bedankt! De toelating tot bruikleen De auteur geeft de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elke ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukking te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie. 31 mei 2006 An Vandepitte Analyse van binnenklimaatmetingen

5 Analyse van binnenklimaatmetingen in woningen door An Vandepitte Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk ingenieur-architect (optie bouwtechnieken) Academiejaar Promotor: prof. dr. ir.-arch. Arnold Janssens Universiteit Gent Faculteit Ingenieurswetenschappen Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Bart Verschaffel «SAMENVATTING» Alvorens te starten met de analyse van de binnenklimaatparameters worden eerst een aantal methodes en concepten uiteengezet. Voor het evalueren van de vochtigheid van de binnenlucht wordt beroep gedaan op het concept van de binnenklimaatklassen. Vervolgens wordt een methode besproken om het thermisch comfort te beoordelen (aan de hand van adaptieve temperatuurgrenzen) en daarna hoe men de binnenluchtkwaliteit classificeert. Er wordt tevens een referentiestudie voorgesteld waarop gebruikte methodes geïnspireerd zijn en waarmee resultaten mee vergeleken worden. In een tweede hoofdstuk worden metingen in recent gebouwde Belgische woningen geanalyseerd. Ook een aantal onderverdelingen (middelgrote woningen versus sociale woningen en woningen met zwembad; het al dan niet beschikken over een ventilatiesysteem; de verschillende kamers) worden onderzocht. Onderverdelingen in binnenklimaatklassen en daarbij aansluitend de relatie tussen de damptoevoer en de buitentemperatuur worden van naderbij bekeken. Op deze manier kunnen de resultaten van nu vergeleken worden met deze bekomen door Hens (1992) om de grenzen van de binnenklimaatklassen te bepalen. Of deze grenzen nog steeds relevant zijn, is belangrijk aangezien een aantal ontwerpmethodes voor het voorkomen van vochtproblemen in constructies gebaseerd zijn op de indeling in binnenklimaatklassen. Vervolgens wordt onderzocht of de binnentemperatuur zich tussen de gewenste comfortgrenzen situeert en wordt diens verloop met de buitentemperatuur van naderbij bekeken. Eindigen doen we dan met een analyse van de binnenluchtkwaliteit aan de hand van metingen van CO 2 -concentraties. Er wordt ook onderzocht of er een eenduidig verband is tussen CO 2 en vocht, maar dit blijkt niet het geval te zijn. Het derde hoofdstuk bespreekt de metingen uitgevoerd in een passiefhuis en begint met een uiteenzetting over wat een passiefhuis eigenlijk is. Analoog aan wat in hoofdstuk twee gebeurde, werd ook een verdeling in binnenklimaatklassen gemaakt, de relatie tussen damptoevoer en buitentemperatuur, de comfortzone van de binnentemperatuur en diens relatie met de buitentemperatuur, en de binnenluchtkwaliteit onderzocht. Als laatste wordt ook nog de werking van het ventilatiesysteem en de effectiviteit van de warmtewisselaars bestudeerd. «TREFWOORDEN»: binnenklimaat, binnenklimaatklassen, thermisch comfort, binnentemperatuur, binnenluchtkwaliteit, passiefhuis Analyse van binnenklimaatmetingen

6 «INHOUD» 1. INLEIDING EN LITERATUURONDERZOEK 1.1 Inleiding Vochtigheid van de binnenlucht, het concept van de binnenklimaatklassen Comfortgrenzen binnentemperatuur Binnenluchtkwaliteit Referentiestudie: Finland DATABASE VOCHT IN DAKEN 2.1 Het opstellen van een database van binnenklimaatmetingen in recent gebouwde Belgische woningen Vochtigheid van de binnenlucht Binnenklimaatklassen Damptoevoer versus buitentemperatuur Binnentemperatuur Comfortgrenzen binnentemperatuur Binnentemperatuur versus buitentemperatuur Binnenluchtkwaliteit IDA-klassen Verband CO 2 - vocht METINGEN IN EEN PASSIEFHUIS 3.1 Inleiding Wat is een passiefhuis? Passiefhuis te Ename Een eerste analyse van de meetresultaten Gebruikspatronen van de verschillende kamers Vochtigheid van de binnenlucht Binnenklimaatklassen Damptoevoer versus buitentemperatuur Binnentemperatuur Comfortgrenzen binnentemperatuur Binnentemperatuur versus buitentemperatuur Binnenluchtkwaliteit: IDA-klassen Ventilatiesysteem Werking van het ventilatiesysteem Effectiviteit van de lucht-luchtwarmtewisselaar en grondluchtwarmtewisselaar (grondbuis) EINDCONCLUSIES 4.1 Database vocht in daken Metingen in een passiefhuis 110 BIBLIOGRAFIE 111 BIJLAGE 113 Analyse van binnenklimaatmetingen

7 «TABEL VAN AFKORTINGEN EN SYMBOLEN» BKK vs ppm binnenklimaatklasse versus parts per million G dampstroom (kg/h) ρ concentratie (kg/m³) n ventilatievoud (1/h) V volume (m³) R v gasconstante voor waterdamp (= 462 J/kgK) p dampdruk (Pa) p i dampdruk binnen (Pa) p e dampdruk buiten (Pa) T of θ temperatuur (K of C) p i -p e dampdrukverschil binnenlucht/buitenlucht (Pa) = damptoevoer p sat verzadigingsdampdruk (Pa) φ relatieve vochtigheid (%) c waterdampconcentratie (g/m³) f L vochtlastfactor (g/m³ C) ε effectiviteit of rendement (%) Symbolen die niet in deze tabel voorkomen zijn verdere specificaties (indices) van de hier gebruikte symbolen en worden altijd in de tekst uitgelegd. Analyse van binnenklimaatmetingen

8 «1. INLEIDING EN LITERATUURONDERZOEK» Analyse van binnenklimaatmetingen

9 1.1 Inleiding In het voorwoord werd reeds aangehaald hoe deze thesis tot stand is gekomen. Zowel metingen uitgevoerd in het kader van het onderzoeksprogramma Vochtproblemen in daken: impact van de actuele randvoorwaarden en bouwtechnieken in België 1 (hoofdstuk 2) als metingen in een passiefhuis (hoofdstuk 3) zullen onderzocht worden. Het betreft dus een analyse van metingen van temperatuur, relatieve vochtigheid en CO 2 die uitgevoerd werden in recent gebouwde Belgische woningen. Voor we aan deze analyse beginnen, is het echter belangrijk te weten welke methodes, parameters, zullen gehanteerd worden om het binnenklimaat te onderzoeken. Het binnenklimaat wordt bepaald door verschillende parameters zoals: - de lucht- en stralingstemperatuur - de relatieve vochtigheid en dampdruk - de luchtsnelheid (tocht) en - de luchtkwaliteit (vervuiling, CO 2, ) Voor het beoordelen van deze parameters bestaan er verschillende methodes, waarvan we de voornaamste in dit hoofdstuk zullen bespreken. We beperken ons ook tot het analyseren van de vochtigheid, luchttemperatuur en luchtkwaliteit omdat we alleen voor deze parameters over meetgegevens beschikken. We starten met het concept van de classificatie in binnenklimaatklassen. Deze zijn een maat voor de vochtbelasting van de binnenlucht en maken het mogelijk om aan vochtbeheersing in constructies te kunnen doen. In paragraaf 1.3 zal vervolgens een methode uiteengezet worden om het comfortniveau van de binnentemperatuur te kunnen bepalen. En als laatste zal in paragraaf 1.4 besproken worden hoe men de binnenluchtkwaliteit kan beoordelen. In paragraaf 1.5 wordt een studie uit Finland, die eveneens binnenklimaatmetingen analyseert, voorgesteld. Bij het verdere onderzoek (hoofdstuk 2 en 3) wordt immers gebruik gemaakt van een methode die geïnspireerd is op een methode in deze studie, waardoor ook een aantal resultaten kunnen vergeleken worden. Verder weten we dat het binnenklimaat in hoge mate door de mens zelf bepaald wordt. In tegenstelling tot het buitenklimaat zijn we dus in staat het binnenklimaat te beïnvloeden via verwarming, koeling, ventilatie, De impact die een ventilatiesysteem heeft op het binnenklimaat zal bij de analyse van de metingen in het passiefhuis onderzocht worden. 1 Wanneer in het vervolg van deze thesis het onderzoeksprogramma of de database vocht in daken aangehaald wordt, wordt het onderzoek of de database aangelegd voor het onderzoek Vocht in daken: impact van de actuele randvoorwaarden en bouwtechnieken in België bedoeld. Dit onderzoek werd opgestart in november 2002 en uitgevoerd door het Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf (WTCB) in samenwerking met de Katholieke Universiteit Leuven (KUL), de Universiteit Gent (UGent) en Sint-Lucas Architectuur Gent, Hogeschool voor Wetenschap en Kunst (WenK). Analyse van binnenklimaatmetingen 1

10 1.2 Vochtigheid van de binnenlucht, het concept van de binnenklimaatklassen Probleemstelling Al sinds decennia is vocht is één van de voornaamste oorzaken van vroegtijdige degradatie van gebouwen. In 20% van alle schadegevallen is zij de directe schade-oorzaak (onder de vorm van lekken, condensatie, ), en in nog eens 40% speelt ze de rol van katalysator voor de schade (scheurvorming, corrosie, ). In het totaal is vocht dus voor meer dan 50% van de gevallen medeverantwoordelijk voor schade. stabiliteit 3% vervormingen 5% corrosie 3% scheuren 10% andere 17% vocht 22% uitzicht 40% Figuur 1.2.a: oorzaken van bouwschade (bron: WTCB-nieuws juni 1996) Rechtstreekse schade door vocht (o.a. regen, grondwater, lekken en bouwvocht) kan constructief opgelost worden (spouwmuur, tweetrapsdichting, waterkeringen, ). Maar het beheersen van vochtproblemen ten gevolge van waterdamp in lucht (b.v. oppervlaktecondensatie, hygroscopisch vocht en inwendige condensatie) behoort tot een ander domein, namelijk dat van de bouwfysica. Met behulp van berekeningsmethodes zorgt men ervoor dat het gebouw- en constructieontwerp bouwfysisch goed in elkaar zit en dat de opgeslagen vochthoeveelheden beneden een bepaalde kritische waarde blijven. Het is dus belangrijk dat men al van in de ontwerpfase kennis heeft van de vochtigheid van de binnenlucht om latere vochtproblemen in bouwonderdelen te voorkomen. Om tot een uitdrukking van deze vochtigheid (uitgedrukt door de dampdruk van de binnenlucht) te komen maakt men de stationaire massabalans voor vocht in een gebouw op: G + G + G p + Gv, in = Gv, uit d c (1) met: G p G v,in G v, uit de in het gebouw geproduceerde dampstroom (kg/h) de door ventilatie aangevoerde dampstroom (kg/h) de door ventilatie afgevoerde dampstroom (kg/h) Analyse van binnenklimaatmetingen 2

11 G d G c de door diffusie afgevoerde dampstroom (kg/h) de condensatiestroom op binnenoppervlakken met een temperatuur lager dan het dauwpunt van de lucht (kg/h) Het waterdampdebiet dat door luchtstroming (ventilatie) wordt meegevoerd in een gebouw of constructie wordt beschreven als: ρv G v = G a ρ a (2) met: G v het dampmassadebiet (kg/h) G a het luchtmassadebiet (kg/h) ρ v/ ρ a de concentratie van waterdamp/lucht (kg/m³) Hierbij kunnen we het luchtmassadebiet schrijven als: G = ρ nv a a (3) met: n het ventilatievoud (1/h) V het gebouwvolume (m³) Daaruit volgt: G v = G a ρv ρ a = ρ nv a ρv ρ a = nvρ v (4) Met behulp van de ideale gaswet kunnen we de formule herschrijven: p = v ρ v R T v (5) G = v nv R T v p v (6) met: R v p v T de gasconstante voor waterdamp (= 462 J/kgK) de waterdampdruk (Pa) de temperatuur van het mengsel (K) Men mag dus de door ventilatie netto-afgevoerde dampstroom door ventilatie uitdrukken als: G G = nv ( p p v, uit v, in i e RvTi ) (7) Analyse van binnenklimaatmetingen 3

12 Als men in (1) de diffusie- en condensatietermen verwaarloost en men de uitdrukking (7) voor de door ventilatie netto-afgevoerde dampstroom invoert, bekomt men: p = p + i e RvTi nv G p 2 (8) met: p i /p e R v T i n V G p de dampdruk van de binnenlucht/buitenlucht (Pa) de gasconstante voor waterdamp (= 462 J/kgK) de binnentemperatuur (K) het ventilatievoud (1/h) het gebouwvolume (m³) de vochtproductie (kg/h) Aangezien het ventilatievoud en de vochtproductie sterk afhangen van het gedrag van de bewoners en fluctueren in tijd en plaats, wordt het niet mogelijk om een precieze voorspelling van de vochtigheid binnen te kunnen maken (uitgedrukt door p i, deze is namelijk een maat voor de hoeveelheid vocht in de binnenlucht). In de praktijk is het aannemen van hoge conservatieve waarden voor de vochtigheid binnen een manier geweest om dit probleem te ontwijken. Zo werd bijvoorbeeld in de Duitse norm DIN 4108 (1981) een rekenwaarde van 960 Pa voor de damptoevoer tijdens de winter voorgesteld, zonder echter rekening te houden met de functie of het ontwerp van het gebouw. Binnenklimaatklassen: fysische benadering Een tweede, betere manier om de vochtigheid binnen te kwantificeren is de methode van de binnenklimaatklassen. Het concept werd in de jaren 70 in Nederland en België respectievelijk geïntroduceerd door Tammes en Vos (1980) en Hens (1982). Binnenklimaatklassen (afgekort als BKK) zijn een maat voor de vochtbelasting van de binnenlucht van een gebouw en worden gebruikt om aan vochtbeheersing in constructies (b.v. inwendige condensatie) te kunnen doen. Men maakte een opdeling van het binnenklimaat in vier klassen. De klasse bepaalt dan de rekenwaarde voor de jaargemiddelde dampdruk binnen in het gebouw. Omdat vochttransport door diffusie een zeer traag proces is, maakte men gebruik van een jaargemiddelde dampdruk. De grenzen tussen de klassen (uitgedrukt door p i en p i -p e ) werden gedefinieerd op basis van een rekenkundige analyse van inwendige condensatie door diffusie met behulp van de methode van Glaser 3. Deze analyses werden uitgevoerd op benchmark-constructies. 2 Naar deze formule zal in de tekst nog verwezen worden. In het vervolg van de tekst wordt er zowel over het dampdrukverschil binnen-buiten (p i -p e ) gesproken als over de damptoevoer of de vochttoevoer; met deze termen wordt het dampdrukverschil binnen-buiten bedoeld. 3 Deze rekenmethode wordt uiteengezet in het WTCB-tijdschrift nr. 1 (maart 1982), blz Analyse van binnenklimaatmetingen 4

13 BKK Nederland: Tammes Vos (1980) België: Hens (1982) Beschrijving Gebouwtype, functie p i (Pa) < p i < < p i < 1320 p i -p e (Pa) p i (Pa) < < p i < 1165 < < p i < 1370 p i -p e (Pa) < 65 Weinig of geen vochtproductie < 270 Geringe vochtproductie of behoorlijk ventilatiesysteem < p i < 1430 < < p i < 1500 < 400 Belangrijke vochtproductie of matige ventilatie 4 > 1430 > 400 > 1500 > 400 Hoge vochtproductie of slechte ventilatie Loods, werkplaats, sporthal, bergplaats, garage, Grote woning, kantoor, school, restaurant, winkels, Kleine woning, flats, ziekenhuis,... Zwembad, wasplaats, Tabel 1.2.a: de grenzen tussen de binnenklimaatklassen (jaargemiddelde waarden) (bron:[06]) De staat voor gebouwen waar de condensatiepotentiaal van de binnenlucht zo laag is, dat fysisch geen inwendige condensatie door diffusie kan optreden. De grens tussen BKK 1 en 2 komt overeen met de maximale vochtigheid binnen vooraleer er condensatie optreedt in een noord georiënteerde wand bij januarigemiddelde condities (geen bezonning). De hoogste klasse (BKK4) klasseert de gebouwen waar zonder aangepaste maatregelen, jaarlijks resulterende vochtopstapeling in alle bouwdelen onvermijdbaar is. De grens tussen en komt overeen met de maximale jaargemiddelde binnenvochtigheid vooraleer er een netto opstapeling van condensatie over een jaar is, in een plat dakmembraan blootgesteld aan zonnestraling. De definitie van de grens tussen en is vergelijkbaar, maar is in het geval van een noord georiënteerde wand (geen bezonning). Via deze analyses werden grenswaarden voor de binnenklimaatklassen bekomen (zie tabel 1.2.a). In Nederland werden er soortgelijke analyses gedaan en wanneer we kijken naar de p i -p e -grenzen in tabel 1.2.a zien we dat het verschil tussen de Belgische en Nederlandse waarden zo goed als verwaarloosbaar is. Voor praktisch gebruik werden deze theoretische klassen toegewezen aan bepaalde gebouwtypes en -functies, door vergelijking met binnenklimaatmetingen in verschillende gebouwen. Uit vergelijking (8) bleek immers ook al dat de dampdruk binnen direct gekoppeld is aan de gebruikspatronen en activiteiten in een gebouw (ventilatievoud, vochtproductie). De fysische definities van de binnenklimaatklassen werden in het kader van het Internationaal Energie Agentschap ook gebruikt bij vochtprestatiebeoordelingsmethodes (Sanders ). Sanders zette de grenzen van de binnenklimaatklassen, bekomen door 4 terug te vinden in Heat air and moisture transfer in insulated enveloppe parts (HAMTIE): material properties, International Energy Agency Annex 24, final report, volume 3, Acco, Leuven. Analyse van binnenklimaatmetingen 5

14 analyses op benchmark-constructies in de verschillende landen, uit op kaarten en baseerde zich op metingen van 93 weerstations gelegen in Europa en Noord Afrika. Figuur 1.2.b: kaart met jaargemiddelde grenzen tussen en 3 voor Europa (Sanders 1996) (bron: [06]) Uit deze kaarten blijkt duidelijk dat de grenzen van de binnenklimaatklassen, bekomen volgens de fysische definities, geen constanten zijn, maar dat zij afhangen van de buitenklimaatcondities. Zo bleek dat er in regio s waar er hogere temperaturen heersen en waar er meer zonnestraling is, er een grotere vochtigheid binnen en een grotere damptoevoer toegelaten mag worden vooraleer er zich in de onderzochte constructies problemen voordoen van inwendige condensatie. Dit wil dus zeggen dat men hogere grenzen bekomt voor het Mediterrane gebied en lagere grenzen voor het Scandinavisch gebied. Het nadeel van de classificatie van binnenklimaten volgens deze fysische benadering is dan ook dat men niet zomaar in alle klimaten de klassen zo eenvoudig kan linken aan gebouwfuncties zoals in het originele Nederlandse en Belgische model. Een ander nadeel is het feit dat de methode geen informatie geeft over de statistische realiteit. Binnenklimaatklassen: statistische benadering Een tweede benadering van het concept van de binnenklimaatklassen werd dan ook gebaseerd op de statistische analyse van meetgegevens en beschrijft de grenzen tussen de binnenklimaatklassen als een functie tussen de damptoevoer (= dampdrukverschil binnenbuiten) en de buitentemperatuur. In Nederland maakte Van der Kooi 5 (1973) minimum- en maximumgrenzen voor de damptoevoer in woningen. Deze waren gebaseerd op halve daggemiddelden van de vochtigheid en temperatuur, binnen en buiten. In België paste Hens 6 (1992) een lineaire regressie toe op een databank van 355 weekgemiddelde waarden 5 J. Van der Kooi en K.Th. Knorr, De temperatuur en vochtigheid in woningen, Klimaatbeheersing, vol. 2, 1973, blz zie [05] Analyse van binnenklimaatmetingen 6

15 van de damptoevoer in woningen, genoteerd in functie van de buitentemperatuur. Uit de mediaan (50%), de 5%- en de 95%-percentielen van deze gegevens werden drie lineaire functies bekomen, die de grenzen tussen de vier binnenklimaatklassen beschreven dampdrukverschil binnen-buiten (Pa) dampdrukverschil binnen-buiten (Pa BKK buitentemperatuur ( C) buitentemperatuur ( C) Figuur 1.2.c: binnenklimaatklassen ( links: volgens Hens 1992 en rechts: volgens EN ISO (bron: [06]) BKK Hens 1992 (355 weekgem. gegevens, r² = 0,25) EN ISO (CEN 2001) p i -p e (Pa) Beschrijving p i -p e (Pa) beschrijving 1 < θ e 5%- percentiel < ,5.θ e Opslagplaatsen 2 < θ e 50%-percentiel (mediaan) < θ e Kantoor, winkels 3 < θ e 95%-percentiel < ,5.θ e Woningen met lage bezetting 4 > θ e < θ e Woningen met hoge bezetting > θ e Speciale gebouwen Tabel 1.2.b: afhankelijkheid van de grenzen van de binnenklimaatklassen van de buitentemperatuur (bron: [06]) Zowel Van der Kooi als Hens bekwamen dat het dampdrukverschil binnen-buiten, over een jaar geen constante is (zoals vergelijking (8) nochtans lijkt aan te geven), maar dat ze vermindert in functie van de buitentemperatuur. Dit heeft onder andere te maken met het bewonersgedrag en met de hygrische traagheid van gebouwen. Bij warmer weer zullen bewoners meer ventileren (open ramen en deuren) en minder vochtige activiteiten binnenshuis uitvoeren (b.v. de was buiten te drogen hangen). Met de hygrische traagheid bedoelen we dat gebouwonderdelen en aankleding in staat zijn vocht te absorberen en op een later tijdstip weer vrij te geven. Opslag en transfer van vocht tussen de lucht en de muren speelt immers ook een belangrijke rol voor de vochtigheid die in een gebouw heerst. Tijdens koude, droge maanden (herfst, winter) zullen de muren de damp die tijdens de zomer opgeslaan werd, vrijgeven, zodat de damptoevoer toeneemt. Na de winter krijgen we het omgekeerde fenomeen: de uitgedroogde muren zullen het vocht uit de lucht absorberen naarmate de buitentemperatuur Analyse van binnenklimaatmetingen 7

16 en -vochtigheid stijgen. Vocht opslaan kan dus een belangrijke factor zijn bij het beoordelen van de vochtigheid binnen; zo zal bij kamers met een groot oppervlak aan poreuze materialen de damptoevoer in de winter hoger liggen. Hetzelfde fenomeen kan er ook voor zorgen dat er een negatieve damptoevoer gevonden wordt bij warm en vochtig weer, d.w.z. dat de buitenlucht vochtiger is dan de binnenlucht. De vochtigheid van de binnenlucht zal immers afnemen door het opslaan van vocht door de constructieonderdelen tijdens de zomer (want ze zijn uitgedroogd tijdens de droge wintermaanden). Een voordeel van deze statistische benadering is dat bestaande vochtproblemen (zoals oppervlaktecondensatie, schimmelgroei en inwendige condensatie) beoordeeld kunnen worden door korte termijn metingen van het binnen- en buitenklimaat te vergelijken met de statistische gemiddelden en extremen. Zo kan men bestaande gebouwen indelen bij een bepaald binnenklimaat door middel van korte termijn metingen en kan men beoordelen of de vochtigheid binnen hoger is dan normaal en aldus een reden kan zijn voor vochtproblemen. België In België zijn er twee methodes om gebouwen in te delen in binnenklimaatklassen: één die werkt met de jaargemiddelde dampdruk van de binnenlucht (tabel 1.2.a) en één waarbij men gebruik maakt van het rekenkundig gemiddelde van het dampdrukverschil tussen de binnenen buitenlucht, gemeten over een korte periode (b.v. een maand). Figuur 1.2.d: de twee methodes voorgesteld in TV 215 (links: jaargemiddelde dampdruk rechts: voor meetperiode van 4 weken) (bron: [16]) Deze twee methodes worden beschreven in de Technische Voorlichtingen (TV 215 [16]) van het WTCB, welke in Belgïë beschouwd worden als referentiedocumenten voor de bouwsector. Voor de tweede methode (de praktische) beveelt men een meetperiode van vier weken aan om vervolgens het maandgemiddeld dampdrukverschil te berekenen. Europa Het concept van de binnenklimaatklassen werd later ook geïntroduceerd in Annex A van de Europese norm EN ISO [19] over de hygrothermische prestatie van Analyse van binnenklimaatmetingen 8

17 bouwcomponenten (CEN 2001); de methode uiteengezet in deze norm maakt gebruik van maandgemiddelde waarden. Het Europese klasseringssysteem is niet tot stand gekomen via een statistische analyse (zoals bij Hens) maar is gebaseerd op een aantal vaststellingen bij metingen uitgevoerd bij een eerder beperkt aantal ruimtes. Zo stelde men vast dat de vochttoevoer naar nul neigt wanneer het buiten ongeveer 20 C is. Dit zou verklaard worden door het feit dat bewoners dan zo sterk gaan ventileren dat er geen onderscheid tussen buiten- en binnenlucht meer zou zijn. Verder kwam men ook tot de vaststelling dat hoe kouder het is, hoe minder men gaat ventileren en hoe groter de vochttoevoer wordt. Men veralgemeende de resultaten in volgende formule (bron: [10]): c = c + i a f 20 C θ ) L ( a (9) met: c i /c a f L θ a de waterdampconcentratie binnen/buiten (g/m³) de vochtlastfactor (g/m³ C) de buitenluchttemperatuur ( C) De vochtlastfactor bepaald dus de helling van de gebruikte rechten voor de classificatie (zie figuur 1.2.c). Voor de grenzen tussen de klassen 1, 2, 3, 4 en 5 heeft deze factor respectievelijk als waarde 0,1-0,2-0,3 en 0,4. Zoals blijkt uit figuur 1.2.c en tabel 1.2.b verschilt de Europese classificatie (5 klassen) substantieel van deze van Hens (4 klassen) en Van der Kooi. Zo is de damptoevoer in de Europese norm over het algemeen (behalve voor hogere temperaturen) hoger dan deze bekomen door de Nederlandse en Belgische metingen. Ook het verloop van de damptoevoer met de buitenlucht bevat een aantal belangrijke verschillen: bij de EN ISO grafiek is de damptoevoer voor alle klassen een constante voor temperaturen onder 0 C en wordt ze nul bij temperaturen boven 20 C; bij Hens is er bij lage temperaturen geen sprake van een platform en worden er bij warm weer ook nog positieve dampdrukverschillen waargenomen bij vochtigere woningen (dus de damptoevoer wordt niet nul bij 20 C voor alle binnenklimaatklassen). Omdat het belangrijk is om kennis te hebben van de vochtbalans bij beide extremen van het buitenklimaat (zowel koud als warm weer) zodat een degelijke beoordeling kan gemaakt worden van het risico op vochtproblemen en de vochtopslagcapaciteit van bouwcomponenten, dringt een evaluatie van de huidige normering zich op. De onderzoeken waaruit de grenzen van de binnenklimaatklassen werden bepaald, zijn ook niet echt meer up to date. Tegenwoordig moeten woningen aan strengere eisen voldoen (isolatie, ) en zijn ook de constructietechnieken geëvolueerd. De vraag is dus of de huidige ontwerpmethodes, vastgelegd in normen en technische voorlichtingen, niet herzien dienen te worden. Analyse van binnenklimaatmetingen 9

18 1.3 Comfortgrenzen binnentemperatuur Thermisch comfort Thermische behaaglijkheid of thermisch comfort wordt gedefinieerd als die toestand waarin de mens tevreden is over zijn thermische omgeving en geen behoefte heeft aan een warmere of koudere omgeving. Ze wordt beïnvloed door persoonsgebonden factoren (activiteit en kleding) en door de thermische omgeving (luchttemperatuur, stralingstemperatuur, luchtsnelheid en luchtvochtigheid). Verder zal de thermische behaaglijkheid van persoon tot persoon verschillen. Dit komt omdat er grote verschillen bestaan tussen mensen onderling in de ervaring en appreciatie van het thermisch binnenklimaat. Daarnaast kan de warmte-isolatie van individuele kleding sterk verschillen, evenals de warmteproductie van het lichaam. Verder kan het warmtegevoel van mensen ook beïnvloedt worden door onder andere hun gezondheidstoestand, gebruik van bepaalde medicijnen, emoties, mentale inspanningen en de hormoonhuishouding. Omdat het binnenklimaat meestal niet voor alle aanwezigen behaaglijk zal zijn, wordt er naar gestreefd dat het door zoveel mogelijk mensen als thermisch behaaglijk wordt ervaren. Daarom wordt in normen, zoals in de ASRAE Standard (American Society of Heating, Refridgerating and Airconditioning Engineers), thermische behaaglijkheid gedefinieerd als een omstandigheid waarbij minimaal een bepaald percentage (80 of 90%) van de aanwezigen tevreden zal zijn over de thermische omgeving. Nederland het concept van de adaptieve thermische behaaglijkheid In Nederland bestaat er al een lange traditie van richtlijnen voor het thermisch binnenklimaat, beginnende sinds de jaren 70. Eind jaren 80 ontwikkelde men een methode gebaseerd op de behaaglijkheidstudies van Fanger (zie [22]) en de door hem ontwikkelde Predicted Mean Vote (PMV). Dit is een gemiddelde appreciatie van het thermisch binnenklimaat die kan voorspeld worden via het oplossen van een fysische vergelijking. Aan deze PMV kan men vervolgens het Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD, voorspeld percentage ontevredenen) koppelen. Echter, Fangers onderzoek maakte gebruik van klimaatkamers waarvan het klimaat constant werd gehouden, net zoals bij gebouwen met centraal geregelde klimaatbeheersing. Dit model was dan ook bedoeld om de evaluatie van het binnenklimaat door de gebruikers te kunnen voorspellen in een situatie waar één binnenklimaat meerdere individuen tezelfdertijd moest behagen. Eind jaren 90 ontstonden, via door De Dear en Brager (zie [22]) bij elkaar gebrachte resultaten van veldonderzoek, nieuwe inzichten ten aanzien van de binnentemperatuur en de comfortbeleving van gebouwgebruikers. Met name in gebouwen met ramen die je kunt openen en waar de individuele gebruiker een grote invloed heeft op het thermisch binnenklimaat, blijkt de acceptatie van hogere binnentemperaturen veel sterker afhankelijk te zijn van de buitentemperatuur dan eerder (Fanger) werd aangenomen. Verscheidene mechanismen spelen een rol in dit fenomeen, zoals het feit dat bij hoge binnentemperaturen gebouwgebruikers hun kledingweerstand verminderen en door het open zetten van ramen meer luchtbeweging in de vertrekken realiseren, maar er is ook sprake van een Analyse van binnenklimaatmetingen 10

19 psychologische adaptatie van gebruikers aan hogere buitentemperaturen. Als het buiten al een aantal dagen warm is, is de verwachting die men heeft van de binnentemperatuur anders dan in een situatie waarbij er al een tijdje lage buitentemperaturen heersen. Bij aanhoudend warm weer worden er dus hogere binnentemperaturen als comfortabel ervaren dan bij een thermisch neutrale situatie. Het concept van adaptieve thermische behaaglijkheid wordt als volgt omschreven: als er een verandering optreedt die thermische onbehaaglijkheid veroorzaakt, reageren mensen op zo n wijze dat hun thermische behaaglijkheid wordt hersteld. Er worden hierbij drie hoofdcategorieën van adaptatie onderscheiden: gedragsmatige adaptatie, fysiologische adaptatie en psychologische adaptatie. Onder gedragsmatige adaptatie verstaan we persoonlijke adaptatie (kleding, activiteit, ), technische of omgevingsadaptatie (openen/sluiten van ramen, airco bijstellen, ) en cultuur en organisatorische adaptatie (aanpassen werktijden, siësta, ). Fysiologische adaptatie heeft te maken met aanpassingen van fysiologische reacties van het lichaam ten gevolge van thermische omgevingsfactoren zodat de thermische belasting geleidelijk afneemt. Dit kan zich voordoen onder de vorm van genetische adaptatie (b.v. het verschil in zweetproductie tussen Japanners en Amerikanen) en/of het acclimatisatiefenomeen waarbij het thermoregulatiesysteem van de mens verandert als reactie op een inspanning bij een thermische belasting (een temperatuur van 32 C of warmer) die langer dan 5 tot 7 dagen duurt. Hiermee wordt dan ook verder geen rekening gehouden. Als laatste gaat psychologische adaptatie over een veranderde waarneming van, en reactie op, zintuiglijke informatie. Zo zullen thermische gewaarwordingen direct worden beïnvloedt door iemands ervaringen en verwachtingen. Wanneer we dus het model van de adaptieve thermische behaaglijkheid zouden gebruiken, moeten we een onderscheid maken tussen verschillende types van gebouwen, gebruik en klimaatomstandigheden. Een belangrijk criterium hierin is de mogelijkheid van individuele beïnvloeding van het thermische binnenklimaat. Door bijvoorbeeld de ramen te openen, zal men bij hogere binnentemperaturen toch nog een comfortabele omgeving kunnen creëren. Vooral in dit soort gebouwen speelt de psychologische adaptatie een belangrijke rol omdat er meer direct contact is met het buitenklimaat. Omdat het model van Fanger werkt met gesloten gebouwen met centraal geregelde klimaatbeheersing (daar zijn de simulaties in de klimaatkamers op gebaseerd), werden wel de effecten van gedragsmatige adaptatie maar niet die van de psychologische adaptatie in rekening gebracht. Dit model mag dus niet gebruikt worden bij andere types van gebouwen. Een ander aspect is dat de comforttemperatuur en kledingisolatie sterker gecorreleerd zijn aan de running mean outdoor temperature (RMOT, de gemiddelde buitentemperatuur van de afgelopen dagen) dan aan de actuele of gemiddelde buitentemperatuur overdag. Dit impliceert dat het weer van de afgelopen dagen - en niet het weer van vandaag, gisteren, of de gemiddelde maandtemperatuur - de grootste invloed heeft op comforttemperatuur, kledingisolatie en comfortbeleving. Analyse van binnenklimaatmetingen 11

20 In de praktijk Aansluitend op de onderzoeken waaruit het belang van adaptatie-effecten blijkt en door de tekortkomingen van vroegere methodes, werd in Nederland een indicator gepresenteerd die wordt gebruikt om het comfort van de binnentemperatuur te beoordelen. Het gaat over de Adaptieve Temperatuur Grenswaarde -indicator, kortweg ATG. De criteria worden gegeven in de vorm van een van de buitentemperatuur afhankelijke comforttemperatuur. Voor een bepaalde klasse van het thermisch binnenklimaat moet worden getoetst of de binnentemperatuur binnen de band van een bepaalde acceptatie door de gebruikers blijft (90, 80 of 65%-acceptatie). Deze grenzen werden bekomen uit de studies van De Dear en Brager. Er werd een temperatuurband (zie figuur 1.3.b en 1.3.c) bepaald waarbinnen 80% van de gebruikers tevreden is met het binnenklimaat. Deze temperatuurband wordt als centrale classificatie (klasse B) voor een goed binnenklimaat gehanteerd. Voor de situaties waar hogere eisen worden gesteld, kunnen de 90% acceptatiegrenzen worden gehanteerd (klasse A). Omdat er ook behoefte is aan beschrijving van een acceptabel binnenklimaat voor tijdelijke huisvesting, oude gebouwen en in het algemeen gebouwen waaraan minder hoge eisen worden gesteld, werd ook een klasse C gedefinieerd, die werkt met de grens van 65% acceptatie. Deze ATG-criteria gelden zowel voor ontwerpdoeleinden als voor evaluatie van meetresultaten in bestaande gebouwen. Om tegemoet te komen aan de verschillende mate van adaptatie die door de gebouwgebruikers wordt ervaren, moest er een indeling in type gebouw komen. De Dear en Brager definiëren in hun onderzoek airconditioned gebouwen als sealed, centrally airconditioned buildings with open plan floor layouts that provide minimal adaptive opportunity. The occupants are presumed to have no option to open/close windows. [22] Het gaat dus om gesloten gebouwen met open plan en centrale klimaatbeheersing waarbij aanwezigen geen mogelijkheid hebben om ramen te openen of te sluiten. Natuurlijk geventileerde gebouwen worden gedefinieerd als gebouwen met operable windows and ceiling fans within small single- or dual occupant offices that afford high degrees of adaptive opportunity [22], dus gebouwen met ramen die je kan openen en ventilatie die je kan regelen (werkt dus eerder met kleine kantoortjes dan met een open plan). In dit tweede type is de individuele regelbaarheid van de klimaatbeheersing dus veel groter dan bij het eerste type. In Nederland en andere vergelijkbare klimaatgebieden (zoals België) bevinden veel gebouwen zich echter ergens tussen beide definities. Daarom werden er twee gebouw/klimaattypes geïntroduceerd, aangeduid met een abstracte benaming Alpha en Bèta, en werd een keuzeschema ontwikkeld waarmee het desbetreffend type mee kan worden bepaald (zie figuur 1.3.a). We zien dat gebouwtype Alpha min of meer overeenkomt met wat De Dear en Brager aanduiden als natuurlijk geventileerde gebouwen en dat gebouwtype Bèta meer overeenstemt met hun definitie van airconditioned gebouwen. Nadat men het gebouwtype/klimaat heeft bepaald kan men kijken in welke temperatuurband (90, 80 of 65%) zich men bevindt (figuur 1.3.b en 1.3.c). Analyse van binnenklimaatmetingen 12

21 Figuur 1.3.a: schema voor het bepalen van het gebouwtype/klimaat (alpha of bèta) (bron:[22]) In de grafieken (figuur 1.3.b en 1.3.c) is de maximaal toelaatbare operatieve binnentemperatuur in relatie tot de gemiddelde buitentemperatuur (Te,ref) weergegeven. Er worden zowel onder- als bovengrenzen aangegeven. De lijnen hebben wat betreft de maximaal toelaatbare binnentemperatuur betrekking op de operatieve temperatuur, hier aangenomen als het rekenkundig gemiddelde van de lucht- en stralingstemperatuur. Voor de buitentemperatuur wordt een aangepaste versie van de Running Mean Outdoor Temperature gebruikt, nl. Te,ref. Deze wordt bij de ATG-methode op een eenvoudiger wijze bepaald dan in de publicaties van De Dear en Brager. Analyse van binnenklimaatmetingen 13

22 Figuur 1.3.b: gebouw/klimaattype Alpha. Maximaal toelaatbare operatieve binnentemperatuur voor een bepaalde acceptatie, afhankelijk van de buitentemperatuur Te,ref (bron:[22]) Figuur 1.3.c: gebouw/klimaattype Bèta. Maximaal toelaatbare operatieve binnentemperatuur voor een bepaalde acceptatie, afhankelijk van de buitentemperatuur T e,ref (bron:[22]) Analyse van binnenklimaatmetingen 14

23 Deze gewogen, gemiddelde temperatuur geeft de beste correlatie met de verschillende aspecten van adaptatie zoals aanpassing van de kledingweerstand en de psychologische adaptatie en wordt berekend uit de maximale en minimale buitentemperatuur van de beschouwde dag en de drie dagen daaraan voorafgaand. T e, ref ( T = vandaag + 0,8T gisteren + 0,4T eergisteren 2,4 + 0,2T dagvooreergisteren ) (10) met: T vandaag T gisteren T eergisteren gemiddelde dagtemperatuur buiten, vandaag ( C) gemiddelde dagtemperatuur buiten, gisteren ( C) gemiddelde dagtemperatuur buiten, eergisteren ( C) T dagvooreergisteren gemiddelde dagtemperatuur buiten, de dag voor eergisteren ( C) Opmerkingen bij figuur 1.3.b en 1.3.c: - gedurende het stookseizoen en bij in werking zijnde verwarming (bij gemiddelde buitentemperaturen onder 10 à 15ºC) is er geen sprake van een Alphagebouw/klimaat. Het effect van gedragsadaptatie (o.a. kleding) speelt dan nog wel een rol, maar psychologische adaptatie niet meer, omdat men bij dergelijke lage temperaturen niet veel ramen meer zal openzetten. Daarom wordt bij een Te,ref beneden C voor gebouw/klimaattype Alpha dezelfde temperatuurgrens aangehouden als bij Bèta, wat je kan zien op de grafiek. - zowel voor het Alpha als het Bèta gebouw/klimaattype worden voor de ondergrenzen dezelfde waarden gehanteerd. Deze zijn afgeleid uit resultaten van De Dear en Brager. Voor de situatie dat men tegen de ondergrens aanzit, wordt aangenomen dat de perceptie van de gebruikers bij beide gebouw/klimaattypen ongeveer gelijk is; in beide gevallen zullen ook de ramen gesloten zijn. - aan de relatieve vochtigheid worden geen aparte eisen gesteld. De reden hiervoor is dat in het Nederlandse klimaat bij de meeste werkzaamheden (bijvoorbeeld kantoren) de luchtvochtigheid geen beduidende rol speelt bij de beleving van het binnenklimaat. Weliswaar komen klachten over droge lucht vaak voor, maar deze blijken in praktijk vooral gerelateerd aan slijmvliesirritaties door onvoldoende luchtkwaliteit. - de bovengrenswaarden voor de verschillende klassen worden gegeven door tabel 1.3.a, waarbij klasse A (90%) zeer goed betekent, klasse B (80%) goed en C (65%) aanvaardbaar. Analyse van binnenklimaatmetingen 15

24 klasse acceptatie Gebouw/klimaattype Alpha: bovengrenzen Gebouw/klimaattype Bèta: bovengrenzen A 90% Bij T e,ref > ca. 12 C: T oper < 20,3 + 0,31T e,ref T oper < 22,7 + 0,11T e,ref Bij T e,ref < ca. 12 C: T oper < 22,7 + 0,11T e,ref B 80% Bij T e,ref > ca. 11 C: T oper < 21,3 + 0,31T e,ref T oper < 23,45 + 0,11T e,ref Bij T e,ref < ca. 11 C: T oper < 23,45 + 0,11T e,ref C 65% Bij T e,ref > ca. 10 C: T oper < 22,0 + 0,31T e,ref T oper < 23,95 + 0,11T e,ref Bij T e,ref < ca. 10 C: T oper < 23,95 + 0,11T e,ref Tabel 1.3.a: bovengrenzen van de klassen om het thermische binnenklimaat te beoordelen (bron: [13]) Analyse van binnenklimaatmetingen 16

25 1.4 Binnenluchtkwaliteit De norm NBN EN onderscheidt vier klassen voor de binnenluchtkwaliteit en stelt vijf methodes voor om deze klassen te kwantificeren voor praktische toepassingen. Klasse Omschrijving CO 2 -concentratieverschil binnen-buiten (ppm) typische waarden standaardwaarden IDA 1 Uitstekende luchtkwaliteit IDA 2 Matige luchtkwaliteit IDA 3 Aanvaardbare luchtkwaliteit IDA 4 Lage luchtkwaliteit > Tabel 1.4.a: indeling van de kwaliteit van de binnenlucht op basis van het CO 2 -peil in ruimtes (bron: [17]) Een eerste methode maakt gebruik van een classificatie aan de hand van het CO 2 - concentratieverschil tussen de binnenlucht en de buitenlucht (zie tabel 1.4.a). De CO 2 - concentratie wordt uitgedrukt in ppm, wat staat voor parts per million (aantal deeltjes per miljoen). De CO 2 -concentraties van de buitenlucht, die gedefinieerd worden in de norm, schommelen tussen 350 en 400 ppm. Deze methode is geschikt voor bezette ruimtes waarin een rookverbod geldt en waarin de vervuiling in de eerste plaats voortkomt uit de menselijke stofwisseling. Een tweede methode steunt op een classificatie volgens de gewaarwording van de luchtkwaliteit; deze methode is in de praktijk redelijk moeilijk toepasbaar. Een derde methode maakt gebruik van een indirecte classificatie volgens het ventilatievoud met buitenlucht per persoon. Dit is een praktische methode, bestemd voor ruimtes met een typische menselijke bezetting en waarvan het ventilatievoud gekend is. De vierde methode is gebaseerd op een indirecte classificatie waarbij een ventilatievoud met buitenlucht vastgelegd wordt voor een bepaald vloeroppervlakte. Deze methode wordt meer gebruikt voor het ontwerpen van ventilatiesystemen voor ruimtes die niet voorzien zijn voor menselijke bezetting en zonder duidelijk gedefinieerd gebruik (b.v. opslagplaatsen). Tenslotte bestaat een laatste methode erin een classificatie te maken volgens de concentratie aan specifieke vervuilende stoffen; deze methode is dan ook meer geschikt voor gevallen waarbij de uitstoot van specifieke vervuilende stoffen aanzienlijk is. In het kader van deze thesis wordt er gebruik gemaakt van de eerste methode (CO 2 - concentratiemetingen zijn beschikbaar en het gaat om ruimtes met menselijke bezetting). Koolstofdioxide wordt door mensen geproduceerd en door ventilatiesystemen afgevoerd. Ze geldt dus als een discomfortindicator voor de door bewoners veroorzaakte pollutie binnenshuis en kan gebruikt worden om de prestaties van ventilatiesystemen te beoordelen. Zo wordt in de Vlaamse regelgeving omtrent ventilatie een binnenluchtkwaliteitsklasse IDA 3 Analyse van binnenklimaatmetingen 17

26 of beter geëist om ventilatiesystemen voor niet-residentiële gebouwen (horeca, kantoren, scholen, hotels, ) te dimensioneren. Om de binnenluchtkwaliteitsklasse te bepalen moet men de CO 2 -concentratie van de buitenlucht kennen. Indien ze niet gemeten werd, kan men standaardwaarden gebruiken die gedefinieerd zijn in de norm NBN EN Voor landelijke zones wordt gerekend met 350 ppm, voor kleine steden met 375 ppm en in het centrum van vervuilde steden met 400 ppm. Voor een meer precieze bepaling van de buitenconcentratie kan men ook een gemiddelde nemen van de laagste opgemeten concentraties binnen. Immers, wanneer er binnen geen bezetting meer is, zal de CO 2 -concentratie terugzakken naar deze van buiten. Het bepalen van de luchtkwaliteit heeft verder ook alleen maar zin wanneer er aanwezigen zijn. Wanneer men bijvoorbeeld een daggemiddelde CO 2 -concentratie uitrekent voor de woonkamer, zal deze waarde een verkeerd beeld geven (een onderschatting) van de concentratie die er heerste op het moment dat er personen aanwezig waren ( s nachts zal de concentratie afnemen omdat er geen bezetting is). Daarom is het belangrijk om periodes met aanwezigheid van personen af te bakenen. Analyse van binnenklimaatmetingen 18

27 1. 5 Referentiestudie: Finland Inleiding Naarmate vochtschade één van de hoofdoorzaken is geworden van schade aan constructies, werd het hygrothermische ontwerp van een gebouw steeds belangrijker. Om een gezond gebouw met een goede binnenluchtkwaliteit te construeren en om de warmteen vochtprestaties van een gebouw te beoordelen, zijn hygrothermische analyses noodzakelijk. Om deze analyses te kunnen uitvoeren is een correcte kennis nodig van de klimaatcondities. We weten immers dat de vochtsituatie in een gebouw sterk afhangt van de binnen- en buitenklimaatcondities. Buitenklimaatparameters voor hygrothermische berekeningen zijn reeds het onderwerp geweest van vele studies zoals: Rode (1993), Sanders (1996), Geving (1997), Harderup (1998), Cornick (2003), Vinha en Kalamees (2003), Kalamees en Vinha (2004). Criteria voor de hygrothermische belastingen van het buitenklimaat werden hierbij specifiek opgesteld voor een bepaald geografisch gebied. Het is evenwel niet correct om buitenklimaatgegevens te gebruiken voor een simulatie die ver van het onderzochte gebied gesitueerd is. De impact van de enveloppe en van bouwmaterialen op de vochtigheid van de binnenlucht en de fluctuatie ervan werd ook al in vele studies onderzocht. Maar er werd vooral gewerkt met wiskundige modellen en laboratoriumexperimenten. Het nadeel daarvan is dat er zich zo een aantal onzekerheden voordoen die er in werkelijkheid niet zijn. Zo is het moeilijk om het reële ventilatievoud te simuleren (ventilatie, open ramen en deuren, luchtlekken), evenals de hygroscopische massa van het meubilair of van textiel. Een andere betrouwbare methode om gegevens over het binnenklimaat te verzamelen en de impact te analyseren van een enveloppe, zijn veldmetingen. Het nadeel van deze methode is echter dat er ook vele factoren in het spel zijn die niet kunnen gecontroleerd worden, maar dit kan voor een deel tegemoet gekomen worden door het aantal te bestuderen gebouwen te vermeerderen. Bij de meeste studies die de hygrothermische belasting binnen onderzochten, werden gegevens voor het buitenklimaat via een weerstation verkregen en werd het binnenklimaat enkel voor een korte periode gemeten. Om een goede analyse te kunnen maken zijn echter meetperiodes van ten minste een jaar noodzakelijk zodat men de vochtbelasting tijdens verschillende seizoenen kan beoordelen. Tot op vandaag zijn er nog niet zo veel veldstudies waarbij binnenklimaatmetingen over een lange termijn werden uitgevoerd. Daarom werd er in het kader van deze thesis gebruik gemaakt van een referentiestudie waarvan een aantal analyses bestudeerd werden en waarmee resultaten konden vergeleken worden. Referentiestudie - analyse van binnenklimaatmetingen in Finland In deze studie werd de vochtbelasting in 101 vrijstaande eengezinswoningen met een lichte bouwstructuur (houtskeletbouw) in de omgeving van Tampere en Helsinki gemeten en geanalyseerd. De huizen waren relatief nieuw (gemiddeld vier jaar voor de studie gebouwd) en de meeste woningen waren al voor ten minste één stookseizoen bewoond geweest. Dit is belangrijk in verband met het uitdrogen van het vocht in de constructies. Het gemiddelde Analyse van binnenklimaatmetingen 19

28 vloeroppervlak was 153 m², het gemiddelde volume 386 m³ en het gemiddeld aantal bewoners 3,6. De studie maakte gebruik van meetgegevens verworven voor het project Moisture-proof healthy detached house, door het Laboratory of Structural Engineering at Tampere University of Technology and HVAC Laboratory van de Universiteit van Helsinki. Om het uur werden in de slaapkamers, woonkamer en buiten de temperatuur en relatieve vochtigheid gemeten. De meetcampagne liep gedurende de periode juni 2002 tot juli In totaal werden er 100 slaapkamers (vooral tweepersoons) en 79 woonkamers bestudeerd. Andere kamers, zoals badkamer, keuken, eetkamer en wasplaats werden niet onderzocht. Om bepaalde randvoorwaarden te kunnen bestuderen, werd er veel aandacht besteed aan het selecteren van de woningen. Zo werden er zowel woningen met mechanische als met natuurlijke ventilatie en woningen met zowel dampdichte als permeabele structuren uitgekozen. Er werden drie types ventilatiesystemen in beschouwing genomen: natuurlijke ventilatie, mechanische afvoer en gebalanceerde ventilatie (zowel mechanische afvoer als toevoer). In alle kamers was de mogelijkheid om de ramen te openen. In Finland is gebalanceerde ventilatie al een tijdje een standaardinstallatie zodat het wel moeilijk was om huizen te vinden met natuurlijke ventilatie en met mechanische afvoer. Verhoudingsgewijs zijn er in de database dus iets meer huizen zonder gebalanceerde ventilatie dan in realiteit. Verder werden de gebouwen onderverdeeld in twee groepen: dampdicht (dampscherm of PU-schuim) en permeabel (permeabel membraan), begrippen die slaan op de desbetreffende materialen die in de opbouw van de woning gebruikt werden. Gebouwkarakteristieken Aantal woningen Aantal kamers Type ventilatie natuurlijke mechanische afvoer gebalanceerd Type enveloppe dampdicht permeabel Totaal aantal Tabel 1.5.a: karakteristieken van de geanalyseerde huizen en kamers (bron: [08]) De metingen werden uitgevoerd met data loggers (Comark N2003). Deze loggers konden temperaturen tussen 20 C en +60 C met een accuraatheid van ± 0,5 C meten en relatieve vochtigheden tussen 0% en 97% met een accuraatheid van ± 3%. De buitenloggers werden geplaatst op de noordfaçade en werden beschermd tegen zonnebestraling. De accuraatheid van de loggers werd onderzocht in laboratoriumcondities. Na het tweede meetjaar was de accuraatheid voor de meeste buitenloggers beneden een aanvaardbaar niveau; daarom werden voor dit tweede meetjaar de buitenklimaatgegevens verkregen door nabijgelegen weerstations. Verder werd ook nog het ventilatievoud tijdens de winter gemeten en werd er voor ieder huis een vragenlijst ingevuld. Deze bevatte gegevens over de Analyse van binnenklimaatmetingen 20