Na-isolatievan spouwmuren:

Transcriptie

1 Na-isolatievan spouwmuren: mogelijkheden & prestaties A. Janssens, M. Delghust Bouwfysica Groep Vakgroep Architectuur & Stedenbouw Faculteit Ingenieurswetenschappen (Firw) Universiteit Gent (Ugent) studiedag "Doorgedreven energetische renovatie van woongebouwen" 18 november 2009 Brussel

2 Na-isolatievan spouwmuren: Mogelijkheden & prestaties 1. Achtergrond Onderzoek Na-isolatie 2. Labo-metingen& simulaties In labo (thermisch & hygrisch) Computersimulaties (koudebruggen) 3. In-situ: metingen & praktijk U-waarde Luchtdichtheid Koudebruggen Energiebesparing studiedag "Doorgedreven energetische renovatie van woongebouwen" 18 november 2009 Brussel

3 Achtergrond -onderzoek TETRA-project Na-isolatie van bestaande spouwmuren Coördinatie Ugent Partners: CIR (Isolatie Raad) Sint-Lucas WTCB WTCB Gefinancierddoor IWT & gebruikerscommissie van bedrijven

4 Achtergrond -onderzoek TETRA-project Na-isolatie van bestaande spouwmuren Kennis verzamelen i.v.m. materialen en technieken Verbeterde technische richtlijnen Voorstudie, uitvoering, nazorg Kwaliteitsbewakingskader Informatie over resultaten na-isolatieprojecten Energiebesparing Kosteneffectiviteit Het onderzoeksproject Na-isolatie van bestaande spouwmuren wil richtlijnen en informatie ontwikkelen die bijdragen tot de kwaliteitsvolle toepassing van na-isolatie in bestaande spouwmuren met het oog op een grootschalige thermische renovatie van woningen.

5 Achtergrond na-isolatiespouw Wat? 1. Beoordeling spouwmuur 3. Vullen van de spouw 2. Boren vulopeningen 4. Opvoegen en nazorg

6 Achtergrond na-isolatiespouw Waarom? Verwarmde ruimtes isoleren VEA REG-enquete 2008 Q25: Welke ruimtes worden er overdag verwarmd als er iemand thuis is? Niet het vorstvrij houden van verwarming. (basis: allen) eet- en zitkamer 96 4 keuken slaapkamer(s) badkamer(s) hal % Ja Neen

7 Achtergrond na-isolatiespouw Waarom? Waarom een oude isolatietechniek nieuw leven inblazen? Verbetering muurisolatie bestaande woningen evolueert traag 100% 75% Figures: Flemish Energy Agency Nood aan maatregel Pragmatisch Goedkoop 50% 25% 0% double glazing floor insulation roof insulation wall insulation

8 Achtergrond na-isolatiespouw opties? isolatie van buitenmuren_renovatie buiten-isolatie binnen-isolatie spouwisolatie ruimte & esthetiek binnenafwerking ~ongewijzigd vervanging ~ongewijzigd buitenafwerking vervanging ~ongewijzigd ~ongewijzigd binnenruimte ~ongewijzigd ruimteverlies ~ongewijzigd buitenruimte rooilijn verschoven ~ongewijzigd ~ongewijzigd thermisch & hygrisch maximale isolatiedikte (ifv rooilijn, afbreken gevelsteen ) (ifv resterende binnenruimte) =spouwbreedte thermische massa ~ongewijzigd verkleind ~ongewijzigd koudebruggen & vocht ifv detaillering!! kritisch! analyse nodig! ~ongewijzigd (zie verder) uitvoering tijd detaillering vaak dag uiterst belangrijk uiterst belangrijk & kritisch (dichten van kieren) Investering kostprijs 100 /m² (incl. en ifv afwerking) ~18 à 25 /m²

9 Achtergrond na-isolatiespouw Ervaring in buitenland: Groot-Brittanië Navulling van bestaande spouw is veel toegepaste en gesubsidiëerde isolatietechniek Opvolging vanuit centrale garantie-instelling CIGA, gefinancierd door hele industrie CIGA: Cavity Insulation Guarantee Agency Geschat aantal woningen met ongeïsoleerde spouw: 7 à 9 miljoen (op 26 miljoen woningen) Aantal nagevulde woningen sinds 1995: 3 miljoen (momenteel 2500 / dag)

10 Onderzoek -materialen Materiaal-soorten Schuimen - PUR: polyurethaan - UF: ureumformaldehyde Vezels - MW: rotswol, glaswol Korrels - EPS: polystyreenparels - EP: perliet - EV: vermiculiet - SLS: silicaatschuim

11 Onderzoek materialen thermisch in labo & theoretisch Thermische eigenschappen 0.05 λ-waarde (W/mK) k.σ λ 0.03 UF PUR EPS-w EPS-s RW GW EP droog vochtinvloed veroudering => Warmtegeleidingscoëfficiënt λ: Gedeclareerde waarden à W/mK Bevestigd door eigen metingen Densiteit Vochtgehalte Veroudering

12 Onderzoek materialen thermisch in labo & theoretisch 1.80 Berekende U-waarde U-waarde (W/m²K) zwaar halfzwaar licht 0.00 ongeïsoleerd na-geïsoleerd 5 cm na-geïsoleerd 6 cm Niet-geïsoleerd: 1.1 à 2.2 W/m²K Geïsoleerd: 0.44 à 0.71 W/m²K Vermindering warmteverliezen: factor 2 à 3 Prestatie hangt af van: Type metselwerk (licht-zwaar) Effectieve breedte spouw λ-waarde isolatiemateriaal

13 Onderzoek materialen hygrisch Regenwerende functie spouwmuur Spouwmuur = In nagevulde spouwmuur tweetrapsdichting moet isolatiespouw deze functie vervullen Luchtspouw = capillaire snede tussen binnen-en buitenspouwblad Voorwaarden: Onbeschadigd gevelmetselwerk (scheuren, voegwerk) Verwaarloosbare wateropname isolatiemateriaal

14 Wateropname na 24 h (kg/m²) Onderzoek materialen hygrisch Wateropname isolatiematerialen (gedeeltelijke onderdompeling EN1609) 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 Onderzoek koudebruggen computersimulaties Koudebruggen: Simulaties Metingen Toetsen tov binnenklimaat Koudebrug blijft, maar: Warmer binnenoppervlak Kleiner risico op schimmel & condensatie bij gelijk binnenklimaat (ook afh. van dampdrukken binnen& buiten) Traditionele details met spouwsluitingen θ si Luchtspouw Nagevulde spouw

16 Onderzoek validatie noodzakelijk Materiaal & uitvoering (1) Worden de berekende U-waarden gehaald in de praktijk? Koudebruggen (2)Verlaagt het risico op condens en schimmel bij koudebruggen, bij gelijk binnenklimaat, ook in de praktijk? Andere factoren, neveneffecten en bevindingen? (3) Vaststellen van positieve en/of negatieve neveneffecten? Energieverbruik (4) Reële besparingen?

17 Case-studies Prestaties in-situ? Metingen & analyses van case-studies Selectie: Oproep energiefora Contacten bedrijven

18 Case-studies: verschillen Bouwjaar : (1940) Jaar na-isolatie: (2009) Woning-typologie: (gesloten), half-open, open bebouwing Afmetingen, compactheid, Samenstelling gebouwschil Spouw-isolatie Spouw-isolatie: spouwbreedte Spouw-isolatie: materiaal (6)» UF (5)» PUR (4)» EPS (5)» Rotswol (4)» Glaswol (3)» Silicaatschuimkorrels(2) Niet rechtstreeks kwantitatief vergelijkbaar (individuele analyse!) Complementair & leerrijk Functies en bezetting: telkens woningen, maar soms ook kantoorruimte esthetische en praktische aspecten oriëntatie bestaande technieken (HVAC)

19 Gegevens: Data: Plannen Energiefacturen & meterstanden Bewonerservaringen & waarnemingen Metingen U-waardemeting Gebouwluchtdichtheid & Case-studies: meetgegevens Verzamelde gegevens per case thermografie Binnenklimaat & temperatuurfactor koudebruggen Analyses voor en na uitvoering na-isolatie In helft van cases (11) (van in totaal : 23 cases = 34 meetperiodes)

20 Onderzoek validatie noodzakelijk Materiaal & uitvoering (1) Worden de berekende U-waarden gehaald in de praktijk? Koudebruggen (2)Verlaagt het risico op condens en schimmel bij koudebruggen, bij gelijk binnenklimaat, ook in de praktijk? Andere factoren, neveneffecten en bevindingen? (3) Vaststellen van positieve en/of negatieve neveneffecten? Energieverbruik (4) Reële besparingen?

21 BUITEN In-situ cases in-situ meting_u-waarde Oppervlaktetemperaturen θ si en θ se Warmteflux q si Gedurende een week θ se Continue monitoring: se Bepaling U-waarde na uitmiddelen q si θ si BINNEN R M n θ sij j = 1 = n ( θ j = 1 q sij sej ) U M = ( R M + ) h i h e t

22 2,50 2,00 1,50 1,00 In-situ cases overzicht_u-waarde U-waarde VOOR NA U [W/(m².K)] Na-geïsoleerd 0.40 à 0.65 W/m²K Niet-geïsoleerd 1.1 à >2.1 W/m²K 0,50 0,00 materialen uitvoeringsdatum Case-studies [-]

23 In-situ cases overzicht_u-waarde 100% U-waarde_relatief (~warmte-verlies over de spouwmuren) 90% 80% U-waarde_relatief 70% 60% 50% 40% overschot besparing 50% 50% VOOR 30% 30% 70% NA 20% 10% 0% Case-studies [-]

24 Meetresultaten bevestigen berekende thermische prestaties na-geïsoleerde spouwmuren: 0.40 à 0.65 W/m²K (90% case-studies) Reductie warmteverlies met factor 2 à 3 In-situ cases overzicht_u-waarde Verschillen tussen isolatiematerialen niet groter dan verschillen ten gevolge van andere bouwlagen (bijv. metselwerk) Geen significante verschillen tussen oude en recent gerealiseerde projecten 1,00 U-waarde U [W/(m².K)] 0,50 NA 0,00 Case-studies [-]

25 Onderzoek validatie noodzakelijk Materiaal & uitvoering (1) Worden de berekende U-waarden gehaald in de praktijk? Koudebruggen (2)Verlaagt het risico op condens en schimmel bij koudebruggen, bij gelijk binnenklimaat, ook in de praktijk? Andere factoren, neveneffecten en bevindingen? (3) Vaststellen van positieve en/of negatieve neveneffecten? Energieverbruik (4) Reële besparingen?

26 In-situ case X1 : PUR koudebruggen Koudebruggen: Simulaties Metingen Toetsen tov binnenklimaat Temperatuursfactor: f = (θsi θae) / (θai θae) hoe groter f, des te kleiner het risico op condens en schimmel

27 In-situ case X1 : PUR koudebruggen Koudebruggen: Simulaties Metingen Toetsen tov binnenklimaat Temperatuursfactor: f = (θsi θae) / (θai θae) hoe groter f, des te kleiner het risico op condens en schimmel In-situ(voorbeeld): voor: f = 0,71

28 In-situ case X1 : PUR koudebruggen Koudebruggen: Simulaties Metingen Toetsen tov binnenklimaat Temperatuursfactor: f = (θsi θae) / (θai θae) hoe groter f, des te kleiner het risico op condens en schimmel In-situ(voorbeeld): voor: f = 0,71 na: f = 0,74 verbetering ook gemeten in-situ Condens en schimmel othermisch: θsi! odampdrukken Thermisch: warmteverlies

29 Onderzoek validatie noodzakelijk Materiaal & uitvoering (1) Worden de berekende U-waarden gehaald in de praktijk? Koudebruggen (2)Verlaagt het risico op condens en schimmel bij koudebruggen, bij gelijk binnenklimaat, ook in de praktijk? Andere factoren, neveneffecten en bevindingen? (3) Vaststellen van positieve en/of negatieve neveneffecten? Energieverbruik (4) Reële besparingen?

30 In-situ cases overzicht_luchtdichtheid 100% 90% overschot infiltratie_relatief besparing 95% 5% infiltratie bij 50Pa_relatief 80% 70% 60% 50% 40% 30% 80% 20% VOOR NA 20% 10% 0% Case-studies [-]

31 In-situ cases overzicht_luchtdichtheid Na-isolatie verhoogt de luchtdichtheid ( 5 à 20 % minder in-/ex-filtratie) Stijging van de luchtdichtheid is klein => weinig invloed op energetisch vlak Ongeacht het gebruikte isolatiemateriaal Afhankelijk van beginsituatie (Wat waren de voornaamste luchtlekken?) Ook bij andere isolatie-ingrepen!!(bijv. vervangen schrijnwerk, isoleren van daken en aanbrengen van onderdaken ) Stijgend belang van ventilatie bij stijgende luchtdichtheid!

32 In-situ cases luchtdichtheid & koudebruggen na-vullingvan spouwen: Goede vulling en dichting mogelijk van kieren, spleten en ter hoogte van moeilijke aansluitingen, om de continuïteit van de isolatielaag zo hoog mogelijk te houden. Belang van goede uitvoering! (o.a. boorpatroon, densiteit, ) (Voordelen ook toepasbaar bij nieuwbouw!)

33 Onderzoek validatie noodzakelijk Materiaal & uitvoering (1) Worden de berekende U-waarden gehaald in de praktijk? Koudebruggen (2)Verlaagt het risico op condens en schimmel bij koudebruggen, bij gelijk binnenklimaat, ook in de praktijk? Andere factoren, neveneffecten en bevindingen? (3) Vaststellen van positieve en/of negatieve neveneffecten? Energieverbruik (4) Reële besparingen?

34 In-situ case X2 : UF Vrijstaande woning 1994 Beschermd volume 749 m³ Bruto vloeroppervlakte 265 m² Verliesoppervlakte 514 m² 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 600,00 500,00 400,00 300,00 200,00 100,00 0,00 oppervlakte-verdeling [m²] poorten & deuren: [m²] 2,63% raam: 4,76% dak: 11,27% plafond: 18,28% gevel: 35,88% vloer: 27,18%

35 In-situ case X2 : UF meetresultaten Fluxmeting luchtdichtheids-meting gemeten U-waarden gemeten v50-waarden 2,00 8 U [W/(m².K)] 1,50 1,00 0,50 1,40-66% v50 [m³/(h.m²)] ,93-16% 4,97 0,00 0,47 0 voor na (droog) voor na (droog)

36 In-situ case X2 : UF prestatie-indicatoren 150 E-peil & K-peil EPB EPB voor-na 100 -E = 31 -K = E = 105 K = 78 E = 74 K = 54 0 E voor K voor E na K na

37 In-situ case X2 : UF theoretisch vs. werkelijk verbruik 200 energieverbruik verwarming & sanitair warm water EPB voor -na (per jaar, per m² vloeroppervlakte) EPB vs. werkelijk werkelijk voor -na ,96-50,12 E/S vloer [kwh/(m².j)] ,44 29,96 11,00-14,20 11,00 besparing sww verw 50 86,32 71,70 57,50 0

38 In-situ case X2 : UF theoretisch vs. werkelijk verbruik energieverbruik & besparing verwarming & sanitair warm water (per jaar, per m² vloeroppervlakte en procentueel) 100% 90% -30,12% EPB EPB vs. werkelijk -17,17% werkelijk 14,20 kwh/(m².j) verbruik & besparing, [E/S vloer [kwh/(m².j)] & [%] 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 50,12 kwh/(m².j) 116,28 kwh/(m².j) 68,50 kwh/(m².j) besparing verbruik NA (verw & sww) 10% 0% EPB werkelijk

39 Case-studies Bevestigen de metingen in-situ de metingen in labo & de theoretische berekeningen? JA: -U-waarde -Koudebruggen <>? NEE: -Energiebesparing Voornaamste verklaringen: o.a. te zoeken in de klimaatmetingen & Gebruiksinvloeden (+ theoretische berekeningen, vereenvoudigingen en aannames)

40 In-situ case X2 : UF analyse binnenklimaat 25 temperaturen_1.6-na1nat 20 temperatuur θ [ C] e il ik ic iso isk isk buiten / binnenruimtes buiten leefruimte keuken circulatie Slpk- ouders Slpk kind1 Slpk kind2 Verschillen naargelang de lokalen EPB: 18 C Spreiding

41 Spreiding 1 binnenklimaat ifv dagcyclus (buitenklimaat & gebruik) In-situ case X2 : UF analyse binnenklimaat temperatuur: gemiddeld dagverloop_1.6-na1nat EPB=18 C e il ik ic iso isk isk buiten leefruimte keuken circulatie Slpk- ouders Slpk kind1 Slpk kind2 gemiddelde temperatuur θ [ C] 00:15 01:15 02:15 03:15 04:15 05:15 06:15 07:15 08:15 09:15 10:15 11:15 12:15 13:15 14:15 15:15 16:15 17:15 18:15 19:15 20:15 21:15 22:15 23:15 uur [uu:mm] -

42 In-situ case X2 : UF analyse binnenklimaat Spreiding 2 binnenklimaat ifv buitenklimaat binnentemperatuur: dag-gemiddelde θi [ C] daggemiddelde temperatuur_1.6-na1nat θgem,i = θgem,e EPB=18 C gem_il gem_ik gem_ic gem_iso gem_isk gem_isk leefruimte keuken circulatie Slpk- ouders Slpk kind1 Slpk kind dag-gemiddelde buitentemperatuur θe [ C]

43 In-situ bewonersgedrag Aangepaste theoretische berekening => besparing Besparing t.o.v. ongeïsoleerde Verwarmingsgedrag verklaart woning met dubbel glas afwijking theoretisch-werkelijk Bij toepassing HR-glas + dakisolatie verbruik in case-studies 18 cm + muurisolatie 6 cm Verschil absolute besparing > factor 3 Kleinere relatieve besparing % Energiebesparing (MJ) rij hoek vrij Energiebesparing (%) 40% 35% 30% 25% 20% 15% 10% 5% 0% rij hoek vrij alles verwarmd leefruimtes verwarmd alles verwarmd leefruimtes verwarmd

44 analyse E-verbruik: In-situ cases theoretisch vs. werkelijk verbruik Absoluut verbruik werkelijk vaak < ½ x theoretisch verbruik volgens EPB besparing werkelijk < < theoretische besparing volgens EPB EPB: binnentemperatuur constant = 18 C <> werkelijk gemiddelde binnentemperatuur, zowel ruimtelijk als in de tijd! (gebruikspatronen) Overige aannames, vereenvoudigingen enz. bij berekeningen Relatief Proportionele besparing werkelijk <> theorethisch + Na-isolatievan wanden ter hoogte van de meest verwarmde ruimtes (leefruimtes op gelijkvloers) + Operatieve temperatuur vs. luchttemperatuur (stralingstemperatuur van de wanden verhoogt) => sommige gebruikers: thermostaat lager nà het na-isoleren - reboundeffect, evenwicht tussen winsten energetisch-ecologisch-financieel vs. comfort -Bewust of onbewust -Ifv haalbaar binnencomfort vóór de ingreep -Bewoners gaan mogelijk minder opletten op hun verbruik

45 < Parameters bij analyse E-verbruik: Bouwfysische theorie In-situ cases theoretisch vs. werkelijk verbruik EPB: statisch <> werkelijkheid: dynamisch Vereenvoudigingen, onbekenden Gebouwparameters Materiaal-en installatie-eigenschappen, afmetingen, aansluitingen, plannen vs. uitvoering Soms waarden bij ontstentenis (vnl. bij oudere woningen) (bijv. luchtdichtheid v50) Gebruiksparameters Ruimtelijk (bijv. leefruimtes <> slaapkamers ) Tijdsgebonden(gebruikscycli vnl. dagcycli, uitzonderingen bijv. vakantie ) Klimaatgebonden(adaptatie tov buitenklimaat) Gebonden aan de gebouwprestaties (comfort/besparing)! (wijzigend voor<>na renovatie! (bijv. thermostaat lager: θlucht,i <> θoperatief,i) Klimaatparameters EPB: statisch, vnl. maandgemiddelde waardes <> Wijzigend buitenklimaat in werkelijkheid

46 In-situ cases praktijk-analyses Analyses & keuzes : kritisch, genuanceerd en meerzijdig (*) Metingen van prestaties: Vullen elkaar aan (*) (*) Klimaat-metingen (bijv. thermografie & flux-meting) Koudebrug-metingen Flux-metingen Invloeden onderscheiden (bijv. gebruiker vs. gebouw) (*) Luchtdichtheid Thermografisch onderzoek Endoscopisch onderzoek Toetsen van resultaten: (*) Verbruikgegevens Bewonerservaringen 1. vooraf 2. na (*) Totaalaanpak (bijv. isolatie & luchtdichtheid/ventilatie) (*) Controle & nazorg op maat van de gebruiker & het gebouw leerschool

47 In-situ cases theoretisch vs. werkelijk verbruik Lager werkelijk energiebesparing is niet eigen aan na-isolatie van spouwmuren wil niet zeggen dat de gewenste isolatiewaarde niet gehaald zou zijn (zie o.a. flux-metingen en aangepaste theoretische berekeningen) Meermaatregelen nodig om de beoogde energetische, financiële en ecologische doelstellingen te halen Totaal-aanpak, op maat nodig (na individuele analyse: hiërarchie van de maatregelen is case-afhankelijk) Ook de mens inrekenen: balans met comfort-winsten Geen ongenuanceerde beloftes maken! Sensibilisering van de bewoner handleiding van de woning geven aan de bewoner ---

48 voorlopig einde