Reflectie BOUWFYSICA. De thermische gevelisolatie van mijn rampwoning. Mathieu Peters. Fontys PTH Eindhoven. Studentennummer:

Transcriptie

1 Reflectie BOUWFYSICA De thermische gevelisolatie van mijn rampwoning Mathieu Peters Fontys PTH Eindhoven Studentennummer:

2 Inhoudsopgave 1. Inleiding De rampwoning Bamboe als bouwmateriaal De voordelen van bamboe Fysische eigenschappen Bamboe wanden De isolatiewaarde van de rampwoning Hoe is de wand opgebouwd? Welke gegevens zijn beschikbaar De U - waarde Hoe kan de U - waarde verbeterd worden Hoe is de wand opgebouwd Welke gegevens zijn beschikbaar De U - waarde Conclusie Bronnen

3 1. INLEIDING In kwartaal 1 van dit studiejaar heb ik in projectvorm samen met een klasgenoot voor het arrangement bouwvoorbereiding een rampwoning ontwikkelt. In deze opdracht voor het arrangement bouwfysica ga ik de isolatiewaardes berekenen voor die rampwoning. Daarnaast gaan ik ook kijken of er een alternatief is om de isolatiewaarde te verbeteren. In een eerdere opdracht voor dit arrangement waarbij ik de isolatiewaardes heb berekend voor mijn eigen woning, heb ik uitgebreid de stappen omschreven om die waardes te kunnen berekenen. Dat doe ik in deze opdracht niet meer. Ik ga nu direct met de formules aan de slag. 2

4 2. DE RAMPWONING De ramplocatie gekozen hebben voor de ontwikkeling van onze rampwoning is de Braziliaanse Amazone. Regelmatig komen daar mensen om door modderstromen. Deze modderstromen, vaak het gevolg van zware regenval of door het smeltwater van de Andesgebergte. We moesten ons bij de ontwikkeling van het plan houden aan het programma van eisen, dat was een overzicht van de eisen, richtlijnen, randvoorwaarden en uitgangspunt voor het ontwerp en de realisatie. We hadden al vrij snel het idee om met Bamboe te gaan werken en tentzeil. Twee lichte en goedkope producten die met een goed constructief plan eenvoudig prefab te maken zijn en ter plaatse snel gemonteerd kunnen worden tot een complete woning. Onderstaande punten uit het programma van eisen waren daarin een belangrijke factor: Het transport van kratten vanaf de opslag in Nederland gaat via kratten. Levensduur van de woningen zal minstens 5 jaar bedragen Woning moet direct na de opbouw bruikbaar zijn Alle ruimtes binnen de woning moeten daglicht en ventilatiemogelijkheden bevatten Woning moet beschermend zijn tegen klimaatspecifieke invloeden 3

5 De woning moet in 5 dagen door 2 volwassenen, onder leiding van een westerse deskundige of een speciaal hiervoor geïnstrueerd ingezetene, kunnen worden opgebouwd. De wanden en het dakframe werden geconstrueerd van Bamboe en het dak zelf zouden we maken van tentzeil. Klimatologische omstandigheden speelden ook een belangrijke rol in de keuze voor bamboe. In de Braziliaanse jungle is het immers zeer heet overdag en er heerst een hoge relatieve luchtvochtigheid. Bamboe en tentzeil passen goed in de context Als aanvulling op de opdracht hebben we ook nog een maquette gemaakt. Een maquette geeft altijd een goed beeld van de visie van de ontwerpers. 4

6 3. BAMBOE ALS BOUWMATERIAAL Bamboe word vaak gezien als inferieur timmerhout voor arme mensen in afgelegen tropische gebieden. Maar dat is niet terecht. Bamboe is een uniek bouwmateriaal dat vele voordelen heeft en opzichte van conventionele bouwmaterialen: Bamboe is wereldwijd enorm populair aan het worden als bouwmateriaal. 3.1 De voordelen van Bamboe: De holle profielen maken bamboe een licht bouwmateriaal. Het is makkelijk te hanteren, transporteren en op te slaan. Bouwen met bamboe bespaart daarom veel tijd. Bamboe kan worden gebruikt voor tijdelijke en permanente constructies. Makkelijk te zagen / snijden. Makkelijk te herstellen na schade Eenvoudig te positioneren en evt. te herpositioneren Eenvoudig te onderhouden Uitstekend te combineren met andere (conventionele) bouwmaterialen Bamboe in niet milieu vervuilend en afval van onderdelen kunnen worden als meststof worden verwerkt en teruggevoerd worden in de grond. Dit in tegenstelling tot conventioneel bouwafval. Het verwerken van bamboe kan zonder gecompliceerde hulpmiddelen uitgevoerd worden. En dit is in het bijzonder belangrijk voor onze ramplocatie! 5

7 3.2 Fysische eigenschappen: Door de uitzonderlijke fysische eigenschappen is bamboe geschikt voor alle constructies. Op deze afbeelding is één van de knopen te zien in een bamboestengel. Tussen de knopen onderling is de bamboestengel hol van binnen. De knopen zorgen ervoor dat de stengel zijn kracht / stevigheid behoud. De holle ruimtes in de bamboestengel maken het materiaal erg licht. De vezelige structuur van de bamboe geeft het materiaal een enorm buigvermogen / flexibiliteit zonder dat het snel gaat scheuren. Door de ronde gladde vorm en structuur heeft bamboe een goed windbrekend en golfbrekend vermogen. Dit alles maakt bamboe in grote mate aardbeving -en stormbestendig. Perfect voor rampgebieden dus. 3.3 Bamboe wanden In de meeste tropische landen word bamboe wanden gemaakt door de stammen eerst te strippen en daarna te vlechten. Het geeft de bewoner privacy en tegelijkertijd waait het een beetje door. Ideaal voor het klimaat waarin onze rampwoning komt te staan. Wanneer bamboe wanden meer bescherming moeten bieden of een isolatiewaarde moeten hebben gebruikt men vaak een leemmengsel versterkt met vezels of andere organische materialen om de wanden af te smeren, met namen de spleten. Een nadeel hiervan is dat leem nogal snel door de regen wegspoelt en voortdurend moet worden aangesmeerd. 6

8 In Costa Rica smeren ze beide zijdes van de wanden af met een pleisterwerk van cement en zand. Het is een goedkoop systeem en erg solide. Bovendien bestand tegen regen. Er zijn echter ook innovaties op het gebied van bamboe wanden. Door bamboe te gebruiken in combinatie met plaatmateriaal en isolatiemateriaal ontstaat een goed isolatiewaarde. 7

9 4. DE ISOLATIEWAARDE VAN DE RAMPWONING Zoals gezegd heeft de rampwoning op dit moment weinig isolatiewaarde. De wanden geven de bewoners een gevoel van privacy en tegelijkertijd waait het een beetje door, niet meer en niet minder. Maar we zouden de bamboestammen net als in Costa Rica kunnen afsmeren met een cementmortel. De stilstaande lucht in de holle ruimtes van de bamboestengel beschouw ik dan als een soort spouwruimte. 4.1 Hoe is de bamboewand opgebouwd? De wand is opgebouwd uit een wand van bamboestammen die aan weerszijde is afgesmeerd met een cementmortel. De bamboe bevat van zichzelf een spouw met stilstaande lucht. Cementmortel Bamboestammen Luchtspouw Bamboestammen Cementmortel 4.2 Welke gegevens zijn beschikbaar Op het internet vond ik bij de volgende gegevens: Cementmortel: Bouwmaterialen (SBR) Materiaal Pleisterlagen Soortelijk gewicht Kg/m³ Lambda droog W/m.K ( droog) Lambda vochtig Toeslag in % (a) Lambda reken W/m.K Cementmortel , ,16 8

10 Luchtspouw: Bamboe (vergelijkbaar met hardboard): Bouwmaterialen (SBR) Materiaal Soortelijk gewicht Kg/m³ Lambda droog W/m.K ( droog) Lambda vochtig Toeslag in % Lambda reken W/m.K ( r) Hardboard , , De U-waarde M.b.v. de formules in de onderstaande tabel ga ik de U waarde uitrekenen. Dat ga ik in 3 stappen doen. Stap 1: Ik ga de Rm berekenen. Stap 2: Ik ga de Rc berekenen Stap 3: m.b.v. bovenstaande waardes kan ik de U waarde uitrekenen. 9

11 Stap 1: Rm (warmteweerstand van een materiaal): Ik heb de diktes van de materialen geschat op: Cementmortel: Bamboehout : Luchtspouw: 10 cm (5 cm aan iedere zijde) 1 cm 5 cm De warmteweerstand van elke laag is dan: Cementmortel: Rm = 0,10 / 1,16 = 0,09 m 2 K/W Bamboehout: Rm = 0,01 / 1,25 = 0,008 m 2 K/W Luchtspouw: Rm = 0,15 m 2 K/W Stap 2 Rc (warmteweerstand van een constructie): Rse = Voor de buitenzijde van een wand (buitenzijde buitenmuur) wordt als rekenwaarde de waarde 0,04 m² K/W gebruikt Rsi = Voor de binnenzijde van een wand (binnenzijde buitenmuur) wordt als rekenwaarde de waarde van 0,13 m² K/W gebruikt. Rm R materiaal Cementmortel 0,09 m2 K/W Rm R materiaal Bamboehout 0,008 m2 K/W Rm R materiaal Luchtspouw 0,15 m2 K/W Rm Totaal 0,25 m2 K/W 10

12 0,25 + 0,13 + 0,04 / 1 + 0,05 = 0,42 / 1,05 = 0,4-0,13 0,04 = 0,23 Rc = 0,23 Zoals wel te verwachten was is de Rc waarde niet erg hoog! Stap 3 U - waarde (warmtedoorgangscoëfficiënt van een constructie lucht op lucht): 1 / 0,23 + 0,13 + 0,04 = 1 / 0,40 = 2,5 U waarde = 2,5 11

13 5. HOE KAN DE U WAARDE VERBETERD WORDEN In het vorig hoofdstuk heb ik de isolatiewaarde berekend van de huidige situatie. In dit hoofdstuk ben ik op zoek gegaan naar een alternatief. Wel heb ik daarbij even het oorspronkelijke programma van eisen die van toepassing was op de rampwoning losgelaten. Ik vond op het internet een afstudeerscriptie van een student aan de HAN HTS Bouwkunde. Hij had een aantal alternatieven in kaart gebracht voor het werken met bamboe wanden. Een alternatief dat mij aansprak en waarvan ik vond dat ik die zou kunnen toepassen op mijn rampwoning heb ik hieronder weergegeven. 5.1 Hoe is de wand opgebouwd? Bij deze wand zijn de bamboestammen in tweeën gezaagd om vervolgens deze op plaatmateriaal te lijmen. Hierdoor ontstaat een dragend element. Om de elementen aan elkaar te verbinden zijn houten klossen gebruikt. De ruimte ertussen wordt opgevuld met schapenwol. Materialen: Bamboestammen rond 140 mm Schapenwol als isolatiemateriaal Plaatmateriaal 12

14 Tekening: 5.2 Welke gegevens zijn beschikbaar In de scriptie van de student was de RC waarde al uitgerekend, namelijk: Rc = 12 De Rc waarde is bekend, dus die hoeven we nu niet meer te berekenen. We kunnen nu meteen de U waarde gaan bepalen. 5.3 De U waarde? 1 / ,13 + 0,04 = 1 / 0,40 = 0,08 U waarde = 0,08 13

15 6. CONCLUSIE Nu ik de isolatiewaardes van de huidige wand van de rampwoning en het alternatief, is gebleken dat het alternatief natuurlijk veel meer isolatiewaarde heeft. Dat lag natuurlijk ook wel voor de hand. Nog even op een rijtje: Huidige situatie: Rc waarde: 2,43 U waarde: 2,5 Alternatief: Rc waarde: 12 U waarde: 0,08 Sinds het Bouwbesluit 2012 moet de thermische isolatiewaarde Rc voor gevels en daken van nieuwbouw minimaal 3,5 m2k/w zijn. Het is leuk om te zien dat je met houten plaatmateriaal, bamboe en schapenwol een vele malen hogere isolatiewaarde krijgt dan de eis in Nederland op dit moment is. 14

16 15 8. BRONNEN Isolatiewaarde (k of U): Tool: Warmtegeleidingscoefficient: Ramen: Dauwpunt: Overig: