Hygrothermie van de woning - warmte. ir. Marcus Peeters, lector / onderzoeker pba Bouw Odisee AALST campus Dirk Martens

Transcriptie

1 Hygrothermie van de woning - warmte ir. Marcus Peeters, lector / onderzoeker pba Bouw Odisee AALST campus Dirk Martens

2 Begrippen uit de bouwfysica 1. Warmtetransport: 4 wegen 2. Begrippen warmtetransmissie: λ, R, U, K, E 3. Vocht in de woning: R.V., Mollier, µ, S d 4. Glazerberekening 2

3 Vocht in de woning vochtdiffusie (door materialen) en convectie (via spleten) ventilatie uit ventilatie in vochtproductie mens metabolisme, transpireren, ademen, koken, condensatie vochtverdamping 3

4 Vocht in de woning daggemiddelde waterdampproductie binnenshuis in een gezinswoning 5 liter /dag 20 liter /dag 4

5 Vocht in de woning jaargemiddelde hoeveelheid waterdamp in de lucht binnen > buiten 5

6 Vocht in lucht 6

7 Droge lucht O 2 ZUURSTOF N 2 STIKSTOF druk in een gas = botsing van deeltjes droge LUCHT 21% O 2 79% N 2 meer deeltjes = meer botsingen = hogere druk Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 7

8 Gasdruk druk in een gas = botsing van deeltjes lucht = gasmengsel (meerdere gassen) meer deeltjes = meer botsingen = hogere druk partiële druk van één van de gassen = druk van dat gas alleen = botsing van de deeltjes van dat gas Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 8

9 Vochtige lucht O 2 ZUURSTOF N 2 STIKSTOF H 2 O WATERDAMP (H 2 O) gas vochtige LUCHT droge LUCHT VOCHT Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 9

10 Vochtige lucht meer vocht condensatie = maximaal aantal deeltjes (H 2 O) gas in mengsel = maximale partiële druk van (H 2 O) gas meer waterdamp meer waterdamp Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 10

11 Vocht in lucht Luchtdruk = som van 2 drukken: droge lucht + waterdamp p a = p e + p eenheid druk: Pa (Pascal) wet van Dalton: de totale druk in een gasmengsel is gelijk aan de som van de partiële drukken van de samenstellende gassen 11

12 Vocht in lucht p a = luchtdruk gemiddeld: Pa (ongeveer 10 5 Pa) p = waterdampspanning of dampdruk = partiële druk van waterdamp in lucht buiten: 650 Pa Pa (winter) buiten: 1100 Pa Pa (zomer) binnen: 1200 Pa Pa

13 Vocht in lucht lucht kan een beperkte hoeveelheid waterdamp opnemen (afh. t ) Waterdamp is onzichtbaar; te natte lucht wordt zichtbaar => stoom en mist waterdruppels. verzadiging = saturatie = maximale dampdruk 13

14 Vocht in lucht Maximale hoeveelheid waterdamp in lucht: verzadiging = saturatie Maximale waterdamspanning = maximale dampdruk = p 14

15 Vocht in lucht Relatieve Vochtigheid (% R.V.) werkelijk aanwezige hoeveelheid waterdamp in lucht maximale mogelijke hoeveelheid waterdamp in lucht R.V. = p p (x 100) 15

16 Vocht in lucht φ = R.V. / 100 DAUWPUNT θ d : temperatuur waarop verzadiging optreedt (= start condensatie) 16

17 Diagram van MOLLIER: Weergave van luchttoestand op basis van 4 parameters: p' x 622 ( g / kg) p p' a Luchttemperatuur: ( C) Waterdampdruk: p (Pa) Waterdampgehalte: x (g/kg) Relatieve vochtigheid: φ (%) 17

18 Vochttransport in bouwelementen DAMPDIFFUSIE : materiaalkenmerk waarbij damptransport wordt veroorzaakt als gevolg van de beweging van gasmoleculen veroorzaakt door concentratieschillen en dus ook verschillen in hun paritiële druk CONVECTIE : luchtdruknivellatie tussen 2 ruimten in contact; luchtstroming tussen 2 ruimten veroorzaakt door een verschil in luchtdrukken CAPILLARITEIT : transport van vocht in een materiaal door de interactie van water en de poriënwanden van het POREUS materiaal 18

19 Vochttransport in bouwelementen CONVECTIE : (lucht met een bepaalde R.V. en een bepaalde θ) afkoeling van de lucht tot onder dauwpunt CONDENSATIE lucht strijkt langsheen oppervlak met een oppervlakte temperatuur lager dan dauwpunt OPPERVLAKTECONDENSATIE 19

20 Convectie convectieve luchtstromen als gevolg van luchtdrukverschillen aan weerszijden van de wand veroorzaakt door spleten en lekken luchtdrukverschillen tengevolge van windinvloeden de thermische trek, afh. verschil T binnen-/buiten over-/onderdruk in de ruimten. convectieve stromingen zijn moeilijk beheersbaar en onberekenbaar 20

21 Convectie door lucht (warmte) lekken Bron: WTCB 21

22 Convectie door lucht (warmte) lekken Luchtdichtheid = absoluut criterium voor een goede vochtbeheersing = gezond gebouw 22

23 Vochttransport in bouwelementen DAMPDIFFUSIE : materiaalkenmerk waarbij damptransport wordt veroorzaakt als gevolg van de beweging van gasmoleculen veroorzaakt door concentratieschillen en dus ook verschillen in hun paritiële druk p 1 p 2 g = diffusieflux/debiet materiaal (kg/m².s) g p = dampdruk ruimte (kg/m² of Pa) 23

24 Dampdiffusie g p 1 p 2 g p 1 p 2 Z (kg/m².s) g = diffusieflux/debiet materiaal (kg/m².s) p = dampdruk ruimte (kg/m² of Pa) Z = waterdampdiffusieweerstand (m/s) 24

25 Dampdiffusie g p i p e g pi p dn e ( kg / m². s) g = diffusieflux/debiet materiaal (kg/m².s) p = dampdruk ruimte (kg/m² of Pa) Z = waterdampdiffusieweerstand (m/s) μ = dampdiffusieweerstandgetal d = dikte (in m) N = dampweerstand van lucht (constante waarde = 5, s -1 ) 25

26 Dampdiffusie p i g p e μ = dampdiffusieweerstandgetal dimensieloos getal hoeveel maal de weerstand tegen diffusie van een bepaald materiaal groter is dan de weerstand tegen diffusie van een stilstaande luchtlaag (van dezelfde dikte) μ voor lucht = 1 (definitie) μ voor een materiaal = constante onafhankelijk van de dikte 26

27 Dampdiffusie p i g p e μd = mu-d-waarde of diffusiedikte (m) voor een materiaal met een bepaalde dikte (m) Ook aangeduid als Sd of s d (µd) eq = mu-d-equivalent rekening met eventuele overlappingen en andere onvolkomenheden (µd) eq < μd absoluut dampdicht : (µd) eq >200m 27

28 Dampdiffusie Overzicht enkele µ- richtwaarden (cf. NBN EN 12524) Lucht 1 Beton 100 Cellenbeton (droog) 10 Mortels (droog) 10 Pleisterlagen (droog) 10 Baksteen (droog) 30 Timmerhout (droog) 50 Houtvezelplaat (droog) 50 Multiplex (r > 500kg/m³) 200 Metalen, glas butyl PE-folie Bitumen PVC TPO EPDM MW 2 EPB-perliet 5 PU, Pf, EPS 60 XPS 150 Cellenglas 28

29 Dampdiffusie Overzicht enkele µd- & (µd) eq richtwaarden (dunne materialen) of mogelijke dampschermen µd-waarden - materialen PVC TPO (1,5mm) PE-folie (0,15 mm) PE-folie (0,25 mm) Bitumen (3 mm) 150 m Bitumen (4 mm) 200 m Steeldeck 30 m 50 m 100 m (µd) eq -waarden - materiaallagen PVC TPO ( 2 mm) 5 m PE-folie 0,2 mm 5 m PE-folie > 0,2 mm 25 m Bitumen-V3/P3 (3 mm) 25 à 50 m Bitumen (4 mm) 120 à 150 m steeldeck (µd=!!) 0,7-1 m 29

30 Dampdiffusieweerstandsgetal μ - BEPROEVING Beproeving volgens EN 1931, methode A / B Capsule met dehydraterende producten, verzegeld met folie => intern 23 C - 0% RV Geconditioneerde omgeving => extern 23 C - 75% RV Massaverandering in de tijd 30

31 Vochttransport door diffusie: dampdrukverloop 31 g p i p e p x tot e i Z p p g tot x i i e i i x x i i i x Z Z p p p p Z g p p 1 1 ) ( x i i x i Z p p 1 Z 2 p i -g Z 1 Z 3 p e

32 Begrippen uit de bouwfysica 1. Warmtetransport: 4 wegen 2. Begrippen warmtetransmissie: λ, R, U, K, E 3. Vocht in de woning: R.V., Mollier, µ, S d 4. Glazerberekening 32

33 Inwendige condensatie: methode van Glaser Randvoorwaarden Enkel transport door diffusie Initiëel droge constructie Berekeningsmethode => stappen: 1. Dampdrukverloop 2. Temperatuurverloop + verloop verzadigingsdruk p 3. Dampdruk < verzadiging? 4. Nee? 1. Aangepast dampdrukverloop 2. Hoeveelheid condensatie? 5. Dampscherm nodig? 33

34 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 1: p Z 3 Z 2 Z 1 p i p x p i g x i1 Z i 1. beton 2. isolatie 3. dakafdichting (zeer dampdicht) p e -g ( p i p e ) e x p e tot Z Z Z 1 Z 2 Z 3 34

35 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 2: p sat Z 3 Z 2 p sat (T si ) Z 1 T x T i q. i1 U( ) i x i R i e x i R p i p sat (T se ) p e p sat -lijn Z 1 Z 2 Z 3 35

36 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 3: condens? Z 3 Z 2 p sat (T si ) Z 1 p i p x > p sat (T x ) p sat (T se ) p e Z 1 Z 2 Z 3 36

37 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 4: hoeveel? Z 3 Z 2 Z 1 p sat (T si ) condensvlak p i p sat (T c ) p sat (T se ) p e Z 1 Z 2 Z 3 37

38 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 4: hoeveel? Z 3 Z 2 p sat (T si ) Z 1 p i g g c c g p in i Z 1 g uit psat( T Z 2 c ) p sat ( Tc ) Z 3 p e -g in p sat (T c ) -g uit p sat (T se ) p e Z 1 Z 2 Z 3 Dampdichtste laag aan koude kant isolatie = probleem => DAMPDICHTMATERIAAL AAN DE WARME ZIJDE 38

39 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 5: dampscherm Z 3 Z 2 Z 1 Z 4 4. dampscherm aan warme zijde van de isolatie g g c c g in p Z i 1 g p Z uit sat 2 ( Tc ) Z 4 p sat ( Tc ) Z 3 p e Dampscherm verhindert damptransport naar condensatievlak: Welke µd-waarde nodig? 39

40 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 5: dampscherm p sat (T si ) p i Z 4 p sat (T c ) Z 1 Z 2 Z 3 -g uit p sat (T se ) p e 40 40

41 Inwendige condensatie: methode van Glaser- stap 5: dampscherm p sat (T si ) p i GEEN condens p sat (T c ) Z 1 Z 2 Z 3 Z 4 -g uit p sat (T se ) p e 41 41

42 Voorbeeld Glazer Plat dak met PE-dampscherm buiten EVA-afdichting 1,2 mm Rotswol 180 mm PE-folie 0,2 mm OSB 15 mm binnen Buiten 30-jaargemiddelde Ukkel Binnen t i = 18 C; φ i = 0,6 p i = 1238 Pa 42

43 Dampdrukverloop: MAA NOV AUG OKT DEC JUN APR SEP JAN FEB MEI JUL 43

44 Condensatie JAN condensatievlak 44

45 Droging 1 APR 45

46 Droging 2 MEI 46

47 Dampdrukverloop: MAA NOV AUG OKT DEC JUN APR SEP JAN FEB MEI JUL 47

48 Evolutie restvocht inwendig 48

49 Dampscherm en toch nog condens? Wat als we dampscherm weglaten? Buiten 30-jaargemiddelde Ukkel buiten EVA-afdichitng 1,2 mm Rotswol 180 mm OSB 15 mm binnen Binnen t i = 18 C; φ i = 0,6 p i = 1238 Pa 49

50 Vergelijk restvocht met / zonder met PE-dampscherm zonder PE-dampscherm 50

51 Plat dak zonder dampscherm Buiten EVA-afdichting 1,2 mm Rotswol 180 mm OSB 15 mm binnen vochtiger binnenklimaat (hier: zelfde φ, maar hogere t) Buiten 10-jaargemiddelde Ukkel Binnen t i = 21 C; φ i = 0,6 p i = 1492 Pa 51

52 Jaar 1 Jaar 2 52

53 Jaar

54 Voorbeeld print-out Glazer-berekening Binnenklimaatklasse III 54

55 Voorbeeld print-out Glazer-berekening 55

56 Voorbeeld print-out Glazer-berekening Binnenklimaatklasse III 56

57 Voorbeeld print-out Glazer-berekening 57

58 Voorbeeld print-out Glazer-berekening Binnenklimaatklasse II 58