Evaluaties van prestaties en risico s: methoden en modellen

Transcriptie

1 LBFLaboratory of Building Physics Kasteelpark Arenberg 40, bus 2447 BE-3001 Leuven (Heverlee) Belgium Evaluaties van prestaties en risico s: methoden en modellen S.Roels Laboratorium Bouwfysica, Departement Bouwkunde, K.U.Leuven Met dank aan: Hugo Hens, Masaru Abuku, Evy Vereecken Workshop in het kader van IWT-SBO-project Heat, air and moisture performance engineering

2 Algemene tendens naar lage-energiegebouwen (lage CO2-uitstoot)? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 2

3 Na-isolatie van bestaande gebouwen: navulling van spouwmuren aanbrengen binnenisolatie Foto De Volkskrant, NL Maar - onzekerheid over de juiste opbouw - onzekerheid over kwaliteit van de materialen - onzekerheid over uitvoeringskwaliteit - maken na-isolatie soms tot een delicate ingreep Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 3

4 Kunnen geavanceerde (numerieke) modellen helpen om de prestaties en risico s van na-isolatie te beoordelen? Twee topics: Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Van Glaserdiagramma tot numerieke WLV-modellen Evaluatie van koudebruggen Van temperatuurfactor tot geïntegreerde gebouwsimulatiemodellen Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 4

5 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Van Glaserdiagramma tot numerieke WLV-modellen risico op inwendige condensatie bij binnenisolatie beoordelen via methode van Glaser temperatuur dampspanning p v,sat p v d dampdichte isolatiematerialen (PUR, XPS, CG, ) normaal geen probleem µd Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 5

6 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen dampopen isolatiematerialen (MW, ) temperatuur dampspanning p v,sat p v inwendige condensatie µd Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 6

7 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen dampopen isolatiematerialen (MW, ) temperatuur dampspanning p v,sat p v minimale µd-waarde dampscherm µd Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 7

8 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Glasermethode is handige tool om snel inzicht te krijgen, maar heel wat aannames en dus beperkingen van de methode!! - methode is stationair: randvoorwaarden worden constant verondersteld! - de vochtcapaciteit van de materialen is niet ingerekend - enkel dampdiffusie wordt beschouwd!! Alternatief: niet-stationaire rekenmodellen voor warmte-, luchten vochttransport in bouwdelen Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 8

9 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Verschillende (commerciële) pakketten beschikbaar MOIST LATENITE MATCH Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 9

10 vochtgehalte [kg/m³] Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Voorbeeld wand met binnenisolatie minerale wol dagen 15 dagen 25 dagen 30 dagen 35 dagen afstand tot buitenvlak [m] Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 10

11 vochtgehalte [kg/m³] Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Voorbeeld wand met binnenisolatie 200 calciumsilikaatplaat dagen 15 dagen 25 dagen 30 dagen 35 dagen afstand tot buitenvlak [m] Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 11

12 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen VOORDEEL t.o.v. GLASERMETHODE Correctere beoordeling van prestaties omdat slagregen, vloeibaar water transport, capillair gedrag, e.d. kunnen ingerekend worden. Gelijktijdig kan het vochtgehalte in metselwerk, het aantal vorst-dooicycli, beoordeeld worden. Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 12

13 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Voordeel: ook 2D (en 3D) simulaties zijn mogelijk Figuur van Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 13

14 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Aansluiting binnenwand op buitenwand met binnenisolatie Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 14

15 Temperatuur [ C] Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Vergelijking ongeïsoleerde en geïsoleerde buitenwand /02 00:00 02/04 00:00 12/05 00:00 21/06 00:00 31/07 00:00 09/09 00:0 Tijdstip Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 15

16 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Analyse van constructiedetails bij renovatieprojecten Bv. raamaansluiting Rijksmuseum Amsterdam Rapport Ulrich Ruisinger, TUDresden, 2005 Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 16

17 Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 17

18 Evaluatie van koudebruggen Van temperatuurfactor tot geïntegreerde gebouwsimulatiemodellen zijn belangrijk aandachtspunt bij na-isolatie Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 18

19 Evaluatie van koudebruggen Evaluatie gebeurt meestal via temperatuursfactor Vb. buitenhoek: aansluiting buitenisolatie op binnenisolatie f = ( si - e )/( i - e ) si e i Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 19

20 Evaluatie van koudebruggen f = 0.69 f = 0.85 f = 0.80 Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 20

21 Evaluatie van koudebruggen NIET WEL 20 C 10 0 Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 21

22 Evaluatie van koudebruggen Wat willen we evalueren? schimmelvorming indien langdurig RH s 80% oppervlaktecondensatie ogenblikkelijk zodra RH s 100% met RH s = p vs /p vsat ( s ) p vi /p vsat ( s ) Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 22

23 Evaluatie van koudebruggen Controle van het risico op oppervlaktecondensatie en schimmelvorming vraagt naast temperatuurberekening het oplossen van de vochtbalans van de zone: ( vi.v)/ t G buf G vp ve.g a,in vi.g a,uit Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 23

24 Evaluatie van koudebruggen Vochtbalans van een kamer wijziging van de dampconcentratie vochtproductie V vi t ( ve vi ) nv 3600 G vp G buf binnenkomende lucht uitgaande lucht buffering (hygroscopisch opladen / condensatie) Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 24

25 Evaluatie van koudebruggen Evaluatie op stationaire basis: V vi t ( ve vi ) nv 3600 G vp G buf RvT pvi pve 3600 nv i G vp of oplossen van vochtbalans via dynamische rekenmodellen Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 25

26 Evaluatie van koudebruggen Dynamische gebouwsimulatiemodellen berekenen vaak ook vochtbalans van het gebouw, maar grootste bekommernis van deze modellen is energieverbruik (thermisch gedrag) en vochtgedrag zit er meestal beperkt in. wat met slagregen, inwendige condensatie?? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 26

27 Evaluatie van koudebruggen Vraagt om geïntegreerde modellen: koppeling van energiesimulatiemodellen met modellen voor warmte-, lucht- en vochttransport in bouwdelen Aanzet o.m. in het IWT-SBO-project: Heat, air and moisture performance engineering: a whole building approach Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 27

28 Evaluatie van koudebruggen Voorbeeld: belang van inrekenen slagregenbelasting op risico op schimmelgroei voor massieve (historische) constructies 3.5m 4 4m 2 3m d=0.29m 3.5m 4m 4m Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 28

29 Evaluatie van koudebruggen Berekening slagregenbelasting op de gevels area A impact speed v i specific catch ratio h d =A/S area S impact angle Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 29

30 cumulative WDR (mm) cumulative WDR (mm) Evaluatie van koudebruggen slagregenbelasting hoek south-edge east-edge north-edge west-edge m 4 4m 2 3m d=0.29m /1 12/31 4/1 7/1 10/1 3.5m 4m 4m midden south-centre east-centre north-centre west-centre Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering /1 12/31 4/1 7/1 10/1

31 Evaluatie van koudebruggen Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 31

32 relative humidity (%) ; relative humidity (%) ; Evaluatie van koudebruggen Evaluatie risico op schimmelvorming Hoek zuid-west zonder slagregen without WDR met slagregen with WDR days days spring summer autumn winter temperature (ºC) spring summer autumn winter temperature (ºC) Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 32

33 besluit Numerieke modellen bieden heel wat mogelijkheden voor de evaluatie van hygrothermisch gedrag van bouwdelen, maar vragen heel wat input: juiste opbouw, materiaaleigenschappen, klimaatgegevens, en vaak ook heel wat rekenwerk (bv. slagregenbelasting) Momenteel vooral interessant als onderzoekstool voor het opbouwen van kennis, afleiden van praktijkrichtlijnen,.. Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 33

34 Blijft grote tekortkoming: inrekenen van luchttransport!!! bv. massieve muur isolatie +afwerking gekleefd op muur Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project Heat, air and moisture performance engineering 34