RenoFase WP3: Keuze uitvoeringstechniek: Gevalideerde en innovatieve oplossingen voor na-isolatie van gevels

Transcriptie

1 Stappenplan voor een kwaliteitsvolle, efficiënte renovatie WP3 Keuze uitvoeringstechniek: Gevalideerde en innovatieve oplossingen voor na-isolatie van gevels RenoFase WP3: Keuze uitvoeringstechniek: Gevalideerde en innovatieve oplossingen voor na-isolatie van gevels DRAFT Deliverable D3-3 Syntheserapport: 'Innovatie voor Gevelrenovatie' 12/05/2017 Timo De Mets WTCB Met de medewerking van: WTCB, KU Leuven, Universiteit Gent Disclaimer Dit rapport is een projectresultaat gegenereerd binnen de context van het IWT-project RenoFase. Het geldt bijgevolg niet als een officieel document van de partijen die het document gerealiseerd hebben. De gepresenteerde bevindingen, analyses en adviezen worden enkel ten titel van inlichting gegeven.

2 INLEIDING DOELSTELLING De regelgeving voor nieuwbouw wordt steeds strenger, waardoor het nieuwste deel van het gebouwenpark redelijk tot zeer energiezuinig is. Ongeveer twee derde van de woningen is echter gebouwd voor 1970, een periode waarbij woningen doorgaans amper of niet geïsoleerd werden. Om het globale energieverbruik te beperken, zal er dus zeker aandacht geschonken moeten worden aan het isoleren van bestaande woningen. Het na-isoleren van de buitenmuren van deze bestaande woningen kan op drie manieren: spouwvulling, binnenisolatie en buitenisolatie. Ook een combinatie van deze technieken is mogelijk. Oude woningen zijn vaak opgebouwd uit massieve muren, waarbij enkel de twee laatste technieken mogelijk zijn. Deze isolatiewerken worden traditioneel uitgevoerd met materialen zoals PUR, EPS, minerale wol, Om de toenemende vraag aan renovatieprojecten in de toekomst beter te beantwoorden, wordt er steeds meer ingezet op innoverende isolatiematerialen. In dit gedeelte worden innoverende (capillair actieve) systemen getest aan de hand van testopstellingen en een numerieke studie om op die manier de toepasbaarheid van bepaalde systemen te verifiëren. FOCUS Dit rapport legt de focus op isolatiematerialen, waarbij voornamelijk naar binnenisolatie van muren wordt gekeken. In dit rapport wordt enkel technologische innovatie bekeken, vanuit energetisch en hygrothermisch standpunt. Innovatie beperkt zich niet enkel tot het hygrothermische aspect van de isolatiematerialen, ook zijn impact op bijvoorbeeld de veiligheid (zoals brandveiligheid), gezondheid en milieu zijn zeer belangrijk. Hoewel bovengenoemde thema s zeer belangrijk zijn en niet uit het oog verloren mogen worden, maken ze geen deel uit van het project en worden ze niet verder behandeld. DRAFTVERSIE Het rapport in zijn huidige vorm is een draftversie. Het document kan aldus onvolledigheden of fouten bevatten. Opmerkingen van de gebruikersgroep mogen zeker doorgestuurd worden naar timo.de.mets@bbri.be, zodat ze in een finale versie meegenomen kunnen worden. 2

3 CONTENTS Inleiding... 2 Doelstelling... 2 Focus... 2 Draftversie... 2 Afkortingen In-situ metingen Binnenklimaat Sensoren Warmteweerstand Temperatuurverloop Relatieve vochtigheid Numerieke simulaties Validatie van het numeriek model Variaties in de randvoorwaarden Variaties in de muuropbouw Conclusie Referenties

4 AFKORTINGEN Isolatiematerialen: REF EPS MW CEL CASI GPUR Referentiewand (niet-geïsoleerd) Geëxpandeerd polystyreen Minerale wol Isolatieplaat uit cellenbeton Calciumsilicaat Geperforeerd polyurethaan Grootheden: T Temperatuur RV Relatieve vochtigheid p Dampdruk R Warmteweerstand λ Warmtegeleidingscoëfficiënt µ Dampdiffusieweerstand Andere afkortingen: KK TRY Binnenklimaatklasse Referentieklimaat (Test Reference Year) 4

5 1 IN-SITU METINGEN Op het proefstation van het WTCB in Limelette werden in 2014 twee testhuisjes gebouwd (Figuur 1). De buitenschil van deze huisjes werd gebruikt om verschillende wanden te onderwerpen aan de buitenomgeving, terwijl de binnenomgeving werd gecontroleerd. In deze testhuisjes werden voor het project RenoFase zes testmuren opgebouwd uit baksteen met een dikte van anderhalve steen (30 cm). De eerste muur is niet geïsoleerd, de overige muren zijn voorzien van de volgende types binnenisolatie (Tabel 1). - Geëxpandeerd polystyreen (EPS) is een dampdicht niet-hygroscopisch isolatiemateriaal. De parels werden met grafiet verbeterd waardoor de λ-waarde lager is dan de traditionele witte EPS. - Minerale wol (MW) is een dampopen niet-hygroscopisch isolatiemateriaal. Om inwendige condensatie te vermijden, wordt het gecombineerd met een dampscherm. In dit geval werd voor een vochtvariabel dampscherm gekozen. Dit dampscherm is dampdicht in de winter en vermijd dus inwendige condensatie op het meest kritische moment, terwijl het dampopen is in de zomer en dus droging naar binnen toelaat. Het metalen stijl- en regelwerk bevindt zich op 5 cm van de muur, waardoor de koudebrugwerking zeer beperkt blijft. - Cellenbeton (CEL) is een isolatieplaat op basis van cellenbeton. Het aantal cellen is veel hoger dan de traditionele bouwblok, waardoor het als zuiver isolatiemateriaal gebruikt kan worden. Het materiaal is dampopen en is volgens de technische fiche capillair actief. - Calciumsilicaat (CASI) is een capillair actief isolatiemateriaal. De λ-waarde is redelijk hoog. - Geperforeerd polyurethaan (GPUR) is een isolatiemateriaal gebaseerd op een traditionele PUR-plaat, waarin perforaties zijn gemaakt die gevuld zijn met een capillair actief materiaal. Meer informatie over de capillair actieve systemen is terug te vinden in het literatuurgedeelte van dit rapport. De testmuren van de huisjes zijn west georiënteerd en zijn dus onderhevig aan veel slagregen. Tabel 1: Karakteristieken van de verschillende wanden. Muur Isolatie Materiaal Dikte Bevestiging Afwerking KK 1 REF EPS 10 cm Gelijmd (doppen) Gipsplaat 2 3 CEL 16 cm Gelijmd (vol) Pleister 2 4 MW 12,5 cm Regelwerk Gipsplaat 3 5 CASI 10 cm Gelijmd (vol) Pleister 3 6 PUR 8 cm Gelijmd (vol) Pleister 3 5

6 Binnenklimaatklasse 3 Binnenklimaatklasse 2 Calciumsilicaat Minerale wol Geperforeerd PUR Niet-geïsoleerd Cellenbeton EPS Figuur 1: Testhuisjes met verschillende wanden 1.1 BINNENKLIMAAT De temperatuur en relatieve vochtigheid binnen de huisjes werd door een klimaatinstallatie geregeld. In een van de huisjes werd een binnenklimaatklasse 2 nagestreefd, in het andere huisje binnenklimaatklasse 3. Dit stemt overeen met een gebouw met respectievelijk een beperkte en een belangrijke vochtproductie, bijvoorbeeld woningen met een goede en een matige ventilatie. De temperatuur en relatieve vochtigheid in de huisjes worden opgelegd op basis van de buitencondities en de gekozen binnenklimaatklassen (Figuur 2) Ti ( C) pi pe (Pa) Te ( C) Te ( C) Figuur 2: Binnentemperatuur (links) en dampdrukverschil (rechts) in functie van de buitentemperatuur 6

7 1.2 SENSOREN Om de invloed te onderzoeken die de verschillende binnenisolatiesystemen uitoefenen op de wand, worden op verschillende plaatsen de temperatuur en relatieve vochtigheid gemeten. De temperaturen worden gemeten met thermokoppels type T. De relatieve vochtigheid wordt met twee types sensoren gemeten. De eerste soort is de Honeywell HIH-4000, waarbij spanningen gemeten worden (capacitieve sensor). Bij de tweede soort, de SMT Embedded Moisture Sensor (EMS), is de sensor omhuld in een houten plug en worden elektrische weerstanden gemeten (resistieve sensor). Omdat deze EMS-sensoren het vochtgehalte van het omhullende hout geven, zijn ze in tegenstelling tot de resistieve sensoren beter geschikt voor op plaatsen waar condensatie kan optreden. Figuur 3 geeft de algemene opbouw weer van de verschillende wanden en de posities waar de verschillende sensoren. metselwerk lijmmortel isolatie afwerking buiten binnen T, RV T, RV, Q T, RV T, RV T, RV T T, RV, zon, wind, regen Figuur 3: Positie van de meetpunten (T = temperatuur, RV = relatieve vochtigheid, Q = warmtestroom) 7

8 1.3 WARMTEWEERSTAND Het na-isoleren van woningen is een gunstige maatregel om de energiebehoefte van de woningen te verlagen. In sommige gevallen ligt deze werkelijke energiewinst lager dan voorspeld, bijvoorbeeld door slechte uitvoering of bewonersgedrag [1, 2]. Ook kunnen de isolerende eigenschappen van materialen slechter uitvallen dan verwacht door de aanwezigheid van vocht, bijvoorbeeld bij capillair actieve isolatiematerialen. Om het verschil tussen werkelijke en verwachte prestatie in te schatten, is elke muur voorzien van temperatuursensoren aan beide oppervlakken en een warmtestroommeter aan het binnenoppervlak. Deze metingen laten toe om de thermische weerstand van de wanden in te schatten. De warmteweerstand wordt berekend op basis van een dynamische methode: de Anderlind methode [3]. Voor wanden met een hoge thermische weerstand die blootgesteld zijn aan zon en regen, zou deze methode nauwkeurige resultaten opleveren. [4, 5]. De warmteweerstand via de metingen vertoont voor sommige materialen een afwijking met de theoretische waarde, gebaseerd op de λ-waarde van de fabrikant (Figuur 4). Voor de wand geïsoleerd met minerale wol is dit verschil zeer klein. Calciumsilicaat blijkt in werkelijkheid een 10% minder goed te isoleren dan wat werkelijk voorspeld wordt, wat vermoedelijk voornamelijk veroorzaakt wordt door de aanwezigheid van vocht in het materiaal. Het andere capillair actieve materiaal op basis van cellenbeton vertoont eenzelfde lagere waarde, hoewel dit verschil veel kleiner is. De metingen leveren een veel hogere warmteweerstand op voor de wanden met EPS en GPUR in vergelijking met hun theoretische waarde, wat onlogisch is. Deze afwijking kan te wijten zijn aan een meet- of kalibratiefout of het verschil tussen gedeclareerde en werkelijke λ-waarde. d isol R theoretisch R meting verschil GPUR CASI CEL MW EPS REF 8 cm % 10 cm % 16 cm % 12.5 cm % 10 cm % R I L W S F meting theoretische waarde Warmteweerstand R [m²k/w] Figuur 4: Warmteweerstand op basis van metingen en theoretische materiaaleigenschappen 8

9 1.4 TEMPERATUURVERLOOP Door binnenisolatie te plaatsen, zal de grootste temperatuursprong in het isolatiemateriaal plaatsvinden, waardoor in de winter het metselwerk kouder en het binnenoppervlak warmer zal zijn (Figuur 6). Het risico op vorstschade zal stijgen na het plaatsen van binnenisolatie. In de weergegeven periode van 18 tot 22 januari 2016 ligt de buitentemperatuur bijna continu onder het vriespunt, met pieken tot bijna -8 C. Desondanks het koude buitenklimaat, ligt de oppervlaktetemperatuur van de nietgeïsoleerde muur nagenoeg de hele tijd boven het vriespunt. De aanwezigheid van binnenisolatie doet deze oppervlaktetemperatuur dalen tot nagenoeg de hele tijd onder de 0 C. Het plaatsen van binnenisolatie betekent daarentegen niet dat er zich sowieso vorstschade zal manifesteren. Het risico verhoogt door de lagere temperaturen, maar of er al dan niet schade zal optreden is afhankelijk van een hele reeks factoren. Voor meer informatie wordt verwezen naar rapport D3-1 Binnenisolatie & vorstschade van dit project. Dat het metselwerk koud is, is ook te zien aan zijn andere zijde. Voor sommige wanden wordt er kortstondig zelfs het vriespunt bereikt. De verschillen tussen de isolatiesystemen zijn hier duidelijker zichtbaar en afhankelijk van de thermische weerstand van de isolatie. Het is inderdaad te zien dat wanden met een hogere warmteweerstand (Figuur 4) een lagere temperatuur hebben op dit scheidingsvlak. Een uitzondering hierop is de wand geïsoleerd met GPUR, waarbij een probleem met de sensor aan de oorzaak ligt van de afwijking. Aan de andere zijde van de isolatie vinden we in de winter een gunstig effect van de binnenisolatie terug. De oppervlaktetemperatuur en temperatuurfactor (Figuur 5) zijn aanzienlijk hoger voor de geïsoleerde wanden, waardoor het comfort van de gebruikers zal verbeteren. Een lagere totale warmteweerstand leidt tot een lagere oppervlaktetemperatuur en temperatuurfactor, zoals te verwachten is. MW, CEL, EPS GPUR CASI Temperatuurfactor (-) 0,98 0,97 0,95 REF 0,86 Figuur 5: De temperatuurfactor is hoger voor de geïsoleerde wanden 9

10 Buitenoppervlak 10 5 Temperatuur ( C) Jan 19 Jan 20 Jan 21 Jan 22 Jan Scheidingsvlak metselwerk - isolatie 6 4 Temperatuur ( C) Jan 19 Jan 20 Jan 21 Jan 22 Jan Binnenoppervlak Temperatuur ( C) Jan 19 Jan 20 Jan 21 Jan 22 Jan 18 Jan 19 Jan 20 Jan 21 Jan 22 Jan EPS MW CEL CASI GPUR REF Figuur 6: Temperatuur in januari 2016 voor verschillende isolatiematerialen op verschillende locaties 10

11 1.5 RELATIEVE VOCHTIGHEID In vele gevallen zal de bestaande wand een binnenafwerking hebben, vaak uit gipshoudend pleisterwerk. Dit pleisterwerk is vochtgevoelig en kan beginnen degraderen bij een relatieve vochtigheid hoger dan 95% [6]. Indien men het pleisterwerk wil behouden, moet de vochtigheid in het pleisterwerk dus beperkt blijven. Om de vochttoevoer door inwendige condensatie te vermijden, volstaat het om een voldoende dampdicht systeem te voorzien [7]. De metingen tonen aan dat voor bijna alle isolatiematerialen de relatieve vochtigheid de hele tijd of gedurende lange periodes groter is dan de kritische grens van 95% (Figuur 7). Bij gevels waar er een risico op regendoorslag is (bv. sterk blootgestelde massieve wanden, zoals in dit geval) is de vochttoevoer door de regen vaak doorslaggevend en is het ten sterkste aangeraden om het bestaande pleisterwerk te verwijderen, zeker voor gekleefde systemen waar deze pleisterlaag de draagstructuur vormt. Hoewel de relatieve vochtigheid voor alle materialen zeer hoog is, zijn er verschillen waar te nemen tussen de isolatiesystemen. De relatieve vochtigheid achter de dampdichte systemen (EPS en GPUR) zijn het hele jaar door zeer hoog en tonen geen of een zeer beperkte droging in de zomermaanden. De dampopen capillair actieve systemen (CEL en CASI) tonen een duidelijke droging in de zomer. Ook het vochtvariabel dampscherm (MW) toont deze uitdroging, hoewel de relatieve vochtigheid tussen muur en isolatie tijdens deze warmere periodes een sterke fluctuatie vertoont. Dit kan verklaard worden door het vochtige binnenklimaat (KK3). Deze observaties bevestigen eerder uitgevoerd wetenschappelijk onderzoek [8 11]. 11

12 EPS Relatieve vochtigheid (%) tussen metselwerk en isolatie 95 Nieuwe sensor Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 Jul 17 MW CEL CASI GPUR Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 Jul 17 Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 Jul 17 Figuur 7: De relatieve vochtigheid tussen metselwerk en isolatie is voor alle binnenisolatiesystemen zeer hoog. De grijze zone geeft het gebied aan van een RV > %, wat overeenkomt met een verzadigde sensor. 12

13 2 NUMERIEKE SIMULATIES De uitgevoerde metingen hebben twee beperkingen. Enerzijds is een rechtstreekse vergelijking tussen de verschillende muren slechts beperkt mogelijk omdat het binnenklimaat en de warmteweerstand niet gelijk is voor alle wanden. Anderzijds zijn de resultaten enkel geldig voor de specifieke randvoorwaarden en muuropbouw waaraan de testhuisjes onderworpen zijn. Om het onderzoek uit te breiden en na te gaan of de eerdere vaststellingen globaal toepasbaar zijn, wordt voor elke wand een numeriek model opgesteld waarop simulaties worden uitgevoerd. Hiervoor wordt de software Delphin 5.8 gebruikt [12], een computerprogramma waarmee het gekoppeld warmte-, lucht- en vochttransport in materialen gesimuleerd kan worden. Allereerst moeten de numeriek modellen gevalideerd worden. Simulaties kunnen namelijk tot verkeerde resultaten of interpretaties leiden, bijvoorbeeld indien verkeerde materiaaleigenschappen gekozen worden. Deze validatie houdt in dat de muuropbouw en de het binnen- en buitenklimaat van de metingen wordt nagebootst, waarbij getracht wordt om simulaties en metingen te laten overeenkomen. Eens de modellen zijn gevalideerd, kunnen verschillende parameters aangepast worden om hun invloed te onderzoeken. De variaties kunnen in twee groepen opgedeeld worden. Enerzijds worden de variaties in de muuropbouw onderzocht, meer specifiek de invloed van de muurdikte, het type baksteen en de warmteweerstand van de isolatie. Anderzijds worden de randvoorwaarden gevarieerd, namelijk de binnenklimaatklasse, de oriëntatie van de gevels en het buitenklimaat. De simulaties worden over een periode van twee jaar getoond. Deze periode werd telkens voorafgegaan van een simulatieperiode van vier jaar waarin het TRY België als klimaat werd gebruikt, om de invloed van de begincondities te beperken. Aangezien de relatieve vochtigheid tussen de geperforeerde PUR-platen en het metselwerk gedurende nagenoeg de hele meetperiode in het verzadigde gebied zitten, is een validatie voor dit materiaal niet mogelijk en wordt het voor de numerieke simulaties buiten beschouwing gelaten. 13

14 2.1 VALIDATIE VAN HET NUMERIEK MODEL Voor de wand geïsoleerd met EPS en MW is een vrij goede overeenkomst terug te vinden tussen simulaties en metingen (Figuur 8). De relatieve vochtigheid achter de cellenbeton vertoont een gelijkaardig verloop, hoewel er een continu verschil van ongeveer 5% is. Dit verschil kan verklaard worden door het type sensor. De sensor in kwestie (EMS-sensor) is een houten plug, waarbij het gemeten houtvochtgehalte omgezet moet worden naar een relatieve vochtigheid. Voor deze conversie is de sorptiecurve (curve die relatie tussen vochtgehalte van het materiaal en relatieve vochtigheid beschrijft) van het hout vereist. De door ons bekende gegevens van deze curve zijn twijfelachtig bij een relatieve vochtigheid hoger dan %. Een gelijkaardige continue afwijking van 5% is waar te nemen bij de wand die geïsoleerd is met CASI. In dit geval toont is de relatieve vochtigheid ook met de resistieve sensor gemeten (Honeywell). Deze sensor komt wel overeen met de metingen. Dit kan de verklaring bevestigen betreffende de afwijking van de EMS-sensoren Relative humidity (%) Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 (a) new RH sensor Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 (b) ive humidity (%) Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 Jul 15 Jan 16 (c) Jul 16 Jan 17 Figuur 8: Relatieve vochtigheid tussen muur en (a) EPS, (b) MW, (c) CEL en (d) CASI Jul 15 Jan 16 Jul 16 Jan 17 Jul 15 Jan 16 (d) Jul 16 Jan 17 measurements (Honeywell) measurements (EMS) simulations 14

15 2.2 VARIATIES IN DE RANDVOORWAARDEN Bij de variaties in randvoorwaarden wordt het basisgeval vergeleken met dezelfde situatie waar telkens een parameter wordt gewijzigd (Tabel 2), namelijk: - De oriëntatie van de wand. De huidige W-oriëntatie is onderhevig aan veel meer slagregenbelasting dan een NO-oriëntatie - Het buitenklimaat. In Limelette werd er veel meer regen gemeten (940 mm/jaar) dan het TRY in Ukkel (685 mm/jaar). - De binnenklimaatklasse. Een binnenklimaatklasse van 2 en 3 stemt overeen met een gebouw met respectievelijk een beperkte en een belangrijke vochtproductie, bijvoorbeeld woningen met een goede en een matige ventilatie. De geteste muur zal bij de NO-oriëntatie en bij het TRY-buitenklimaat minder onderworpen zijn aan slagregen dan het basismodel. Een lagere regenbelasting heeft duidelijk een zeer gunstig effect op het vochtgehalte in het metselwerk (Figuur 9). Het risico op vorstschade en eventueel houtrot daalt dus bij lagere regenbelasting. Slechts bij deze lagere regenbelasting ligt de relatieve vochtigheid tussen metselwerk en isolatie onder 95%, waardoor het bestaande pleisterwerk behouden kan worden. Het binnenklimaat heeft in dit onderzoek een kleinere impact aangezien de vochtbelasting van buiten zeer groot is. Zoals te verwachten, is de impact van een vochtiger binnenklimaat vooral merkbaar bij de dampopen systemen. Binnenisolatie met dampopen systemen leidt tot lagere vochtgehaltes in het metselwerk dan de dampdichte systemen. Dit verschil is echter kleiner dan de lagere vochtgehaltes die we bij een beperkte regenbelasting terugvinden. Deze observaties worden bevestigd door eerder wetenschappelijk onderzoek [8 10, 13]. Tabel 2: Basismodel en de verschillende variaties Variaties in randvoorwaarden Variaties in muuropbouw Parameter Basismodel Variatie Binnenklimaatklasse KK 2 KK 3 Oriëntatie wand West Noordoost Buitenklimaat Limelette TRY België Muurdikte 30 cm 40 cm Warmteweerstand isolatie 2.5 m²k/w 1.25 m²k/w Type baksteen Bologna Dresden 15

16 120 Vochtgehalte (m³/kg) in buitenste deel van muur REF EPS MW CEL CASI 120 Vochtgehalte (m³/kg) in binnenste deel van muur REF EPS MW CEL CASI Relatieve vochtigheid (%) tussen muur en isolatie REF EPS MW CEL CASI REF EPS MW CEL CASI Basismodel Klimaatklasse 3 NO-Oriëntatie Buitenklimaat TRY Figuur 9: Vochtgehalte van het buitenste en binnenste deel van het metselwerk en de relatieve vochtigheid tussen het metselwerk en de isolatie, voor de verschillende isolatiesystemen en voor een variatie in randvoorwaarden. De resultaten zijn weergegeven als gemiddelde waarden en standaarddeviatie over de gesimuleerde periode. 16

17 2.3 VARIATIES IN DE MUUROPBOUW Bij de variaties in de muuropbouw wordt het basisgeval vergeleken met dezelfde situatie waar telkens een parameter wordt gewijzigd (Tabel 2), namelijk: - De muurdikte. De huidige muurdikte van 30 cm wordt vergeleken met een dikkere muur van 40 cm. - De warmteweerstand van de isolatie. Het basismodel wordt gesimuleerd waarbij de warmteweerstand van alle isolatiematerialen 2.5 m²k/w bedraagt. Dit wordt vergeleken met een halvering van de warmteweerstand. - Het type baksteen. Er worden twee bakstenen getest uit de database van Delphin [12]. Baksteen type Bologna geeft vergelijkbare resultaten als de metingen en werd gebruikt voor de validatie. Baksteen type Dresden is een baksteen met zeer gelijkaardige eigenschappen (Tabel 3), enkel de curve van de watergeleidbaarheid (liquid water conductivity) toont een significant verschil (Figuur 10). Deze curve beschrijft hoe vlot vloeibaar water doorheen het materiaal getransporteerd kan worden. Een dikkere muur en een lagere isolatiedikte hebben voor de gesimuleerde wanden een beperkte invloed (Figuur 11). Eerder onderzoek [8, 9] toonde echter een grotere positieve invloed van een dikkere muur aan. Door de hoge regenbelasting en het absorberend metselwerk, volstaat zelfs de hogere buffercapaciteit van een muur van 40 cm niet. Ondanks de gelijkaardige eigenschappen, heeft het type baksteen een grote invloed op het vochtgehalte in het metselwerk. Er doet zich een opvallende trend voor: het vochtgehalte aan de buitenzijde is lager voor de baksteen type Dresden, maar aan de binnenzijde hoger. Dit verschil kan verklaard worden door de verschillende watergeleidbaarheid van de bakstenen. Eens het regenwater geabsorbeerd is door de baksteen, kan het bij de Dresden baksteen sneller naar de andere kant van de baksteen transporteren. Bij de Bologna baksteen is dit transport trager, waardoor het water veel langer in het buitenste gedeelte van het metselwerk opgeslagen blijft. De absorptiecoëficiënt van beide type bakstenen zijn nagenoeg gelijk, hoewel het hygrothermisch gedrag sterk verschilt. Dit betekent dus dat deze coëfficiënt, die in laboratoria of zelfs in situ redelijk gemakkelijk in te schatten is, niet volstaat als beoordeling. In dit geval blijkt de watergeleidbaarheid doorslaggevend, een curve die veel moeilijker vast te stellen is. Er kunnen maatregelen getroffen worden om de regenbelasting van sterk blootgestelde gevels te verminderen, bijvoorbeeld door een waterwerende hydrofobering of een buitenbepleistering aan te brengen. Met deze oplossing zou binnenisolatie op grote schaal uitgevoerd kunnen worden, zonder voor elke woning een doorgedreven materiaalonderzoek te moeten uitvoeren. Ook voor deze uitgevoerde variaties leidt het gebruik van dampdichte materialen tot iets hogere vochtgehaltes in het metselwerk, hoewel andere parameters zoals het type baksteen een grotere invloed heeft. 17

18 Tabel 3: De twee type bakstenen zijn zeer gelijkaardig Parameter Baksteen Bologna Baksteen Dresden λ-waarde (W/mK) 1,05 1,05 µ-waarde (-) Absorptiecoëfficiënt (kg/m².s 0.5 ) 0,185 0,184 Porositeit (%) 0,336 0,326 Densiteit (kg/m³) Vochtgehalte (m³/m³) Watergeleidbaarheid (logaritmisch) log(kl) Baksteen type Bologna Baksteen type Dresden Figuur 10: Liquid water conductivity van beide bakstenen is verschillend 18

19 120 Vochtgehalte (m³/kg) in buitenste deel van muur REF EPS MW CEL CASI 120 Vochtgehalte (m³/kg) in binnenste deel van muur REF EPS MW CEL CASI Relatieve vochtigheid (%) tussen muur en isolatie REF EPS MW CEL CASI REF EPS MW CEL CASI Basismodel Muurdikte 40 cm R isolatie 1.25 m²k/w Baksteentype "Dresden" Figuur 11: Hetzelfde als Figuur 9, maar voor een variatie in muuropbouw 19

20 3 CONCLUSIE Het toepassen van binnenisolatie op een bestaande muur heeft een duidelijke invloed op het hygrothermisch gedrag van de wand. Enerzijds is er een positief effect omdat de temperatuur aan het binnenoppervlak en dus het comfort alsook de thermische weerstand van de wand stijgen. Anderzijds staat de buitenwand aanzienlijk kouder en natter na het plaatsen van de isolatie. Zowel de metingen als de simulaties tonen aan dat het gebruik van dampopen systemen een gunstig effect heeft op het hygrothermisch gedrag van de wand. Andere parameters hebben echter een grotere invloed getoond. De regenbelasting op de gevel speelt een belangrijke rol. Gevels die minder onderhevig zijn aan regen (door hun oriëntatie, buitenklimaat of bescherming) vertonen een duidelijk gunstiger hygrothermisch gedrag. Het binnenklimaat speelt vooral voor de dampopen systemen een rol op het hygrothermisch gedrag. Uiteraard is een goed werkend ventilatiesysteem voor elke situatie ten sterkste aangewezen. Enerzijds omdat aangezien vocht en andere bio-effluenten afgevoerd moeten worden om een gezond binnenklimaat te verzekeren. Anderzijds verhoogt een te vochtig binnenklimaat het risico op oppervlakteschimmel, bijvoorbeeld ter plaatse van koudebruggen (die bij binnenisolatie vaak onvermijdbaar zijn). De baksteensoort heeft een belangrijke invloed op het hygrothermisch gedrag. Twee bakstenen met gelijkaardige eigenschappen gaven sterk verschillende resultaten, die te wijten waren aan de watergeleidbaarheid van de stenen. Deze parameter is in de praktijk moeilijk te bepalen. Voor gevels met een hoge regenbelasting, kan het daarom eerder een oplossing zijn om een efficiënte regenbescherming te voorzien. 20

21 4 REFERENTIES [1] G. Branco, B. Lachal, P. Gallinelli, and W. Weber, Predicted versus observed heat consumption of a low energy multifamily complex in Switzerland based on long-term experimental data, Energy and Buildings, vol. 36, no. 6, pp , Jun [2] D. Marchio and A. Rabl, Energy-efficient gas-heated housing in France: predicted and observed performance, Energy and Buildings, vol. 17, no. 2, pp , Jan [3] G. Anderlind, Dynamic Thermal Models. Two dynamic Models for Estimating Thermal Resistance and Heat Capacity from In Situ measurements. Swedish Research Council, [4] A.-H. Deconinck, Reliable thermal resistance estimation of building components from on-site measurements, PhD Thesis, KU Leuven, Leuven, Belgium, [5] International Organisation for Standardization (ISO), ISO : Thermal insulation - Building elements - in-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance - Part 1: Heat flow meter method. International Organisation for Standardization (ISO), [6] WTA Merkblatt 6-5: Innendämmung nach WTA II: Nachweis von Innendämmsystemen mittels numerischer Berechnungsverfahren [7] X. Loncour, A. Tilmans, P. Steskens, S. Roels, and E. Vereecken, Isolatie langs de binnnezijde van bestaande muren: systemen en dimensionering (WTCB-Dossiers 2013/2.4), [8] E. Vereecken, L. Van Gelder, H. Janssen, and S. Roels, Interior insulation for wall retrofitting A probabilistic analysis of energy savings and hygrothermal risks, Energy and Buildings, vol. 89, pp , [9] J. Grunewald, U. Ruisinger, and P. Haupl, The Rijksmuseum Amsterdam - hygrothermal analysis and dimensioning of thermal insulation, presented at the 3rd International Building Physics, Montreal, Quebec, Canada, 2006, pp [10] E. Vereecken and S. Roels, Capillary active interior insulation: do the advantages really offset potential disadvantages?, Materials and Structures, vol. 48, no. 9, pp , [11] P. Kloseiko, E. Arumagi, and T. Kalamees, Hygrothermal performance of internally insulated brick wall in cold climate: A case study in a historical school building, Journal of Building Physics, vol. 38, no. 5, pp , [12] Institute for Building Climatology, Delphin: Simulation program for the calculation of coupled heat, moisture, air, pollutant, and salt transport. TU Dresden. [13] P. Johansson, S. Geving, C.-E. Hagentoft, B. P. Jelle, E. Rognvik, A. S. Kalagasidis, and B. Time, Interior insulation retrofit of a historical brick wall using vacuum insulation panels: Hygrothermal numerical simulations and laboratory investigations, Building and Environment, vol. 79, pp ,