Opleiding Duurzaam Gebouw:

Opleiding Duurzaam Gebouw: Isolatiematerialen: hoe kiezen? Leefmilieu Brussel ISOLEREN VAN HELLENDE EN PLATTE DAKEN IN HOUT Paul Eykens ISOPROC / INNOVISO

Doelstelling van de presentatie Criteria aanreiken voor een weloverwogen materiaalkeuze voor het isoleren van hellende en platte daken opgebouwd in hout. We beogen: 1. een blijvende efficiënte werking van de isolatie, 2. een aangenaam en gezond binnenklimaat, 3. een goede prijs/kwaliteitverhouding, 4. het vermijden van bouwschade. Keuze van dakisolatie vanuit hygrothermisch oogpunt (thermische inertie en vochtinertie) De invloed van de keuze van isolatiemateriaal op de duurzaamheid van een gebouw begrijpen op basis van de technische aspecten. 2

Criteria 1. Koude: warmtegeleidingscoëfficiënt λ D 2. Warmte: temperatuurgeleidingscoëfficiënt a 3. Geluidsisolatie 4. Diffusieweerstandsgetal μ en equivalente luchtlaagdikte μd of sd 5. Hygroscopisch/capillair versus hydrofoob 6. Luchtdichtheid 7. Schimmelbestendigheid 8. Knaagdierbestendigheid 9. Brandveiligheid: brandreactie en brandweerstand 10. Harde platen - veerkrachtige platen of rollen - los 11. Drukvastheid 12. Nagroeibaar, mineraal, synthetisch 13. Info i.v.m. milieu en gezondheid: NaturePlus, FSC, LCA, 14. Labels i.v.m. technische kwaliteiten: ETA, ATG, 15. Prijs van materiaal en plaatsing 3

Inhoud 0. Alle keuzecriteria 1. Kans op bouwschade 1. Oorzaken 2. Hoe vermijden? 2. Vorm van de materialen i.f.v. volledige vulling 3. Bescherming tegen koude 4. Zomercomfort 5. Dampopen en hygroscopisch versus dampdicht en hydrofoob 6. Wat bij dampdichte buitenzijde? Casestudie plat dak. 7. Bescherming tegen geluid 8. Bescherming tegen brand 4

Slechte ( of eerder geen) luchtdichtheid ±2002: renovatie van sociale woningen; slechte luchtdichtheid hellend dak; n 50 tussen 3,5/h en 9/h ±2004: uitbreiding kantoor studiebureel; slechte luchtdichtheid plat dak; n 50 = 4/h Heel slechte luchtdichtheid => hoog ventilatievoud => allicht lage RV

bron: pro clima - Moll Droge binnenlucht in de winter Gebrekkige luchtdichtheid leidt in de winter tot te droge binnenlucht.

Vocht ingevolge diffusie en convectie 1m 1 mm geïsoleerde constructie met dampscherm µd = 30 m 14 cm dampopen isolatie 1 mm kier 1m 14 cm randvoorwaarden: binnen +20 C, 50 % RV buiten -10 C, 80 % RV diffusie in winter: convectie doorheen kier: 0,5 g/[m 2.dag] 800 g/[m².dag] factor 1600 Toenemende luchtdichtheid => hogere RV => meer condens ingevolge lekken. bron: pro clima Moll; meting: Institut für Bauphysik, Stuttgart, DBZ 12/89

Dak met luchtspouw tussen onderdak en isolatie geventileerde luchtspouw Nadelen: slechtere thermische isolatie: de isolatiebeschermlaag ontbreekt kleinere isolatiedikte de weg is vrij voor convectieve luchtstromen slechtere akoestische isolatie gevaar voor condensatie van buitenlucht in het dakvlak. Beter isoleren => T onderdak daalt => meer condens. bron: pro clima - Moll foto: ISOPROC

Nachtelijke onderkoeling Bij wolkenloze nachten koelen vooral oppervlakten met weinig warmteopslagcapaciteit (licht en lage soortelijke warmte) met lage hellingsgraad sterk af. Wanneer er bovendien weinig luchtbeweging is (vb. plat dak met hoge dakopstanden) kan de oppervlaktetemperatuur in extreme omstandigheden tot 15 C lager worden dan de luchttemperatuur.

Fout concept: geen vulling Fout concept. Er dreigt condens te ontstaan tegen het onderkoelde onderdak. Bovendien is de isolatie niet waterbufferend. => Mogelijk heel hoge vochtbelasting van het hout, vooral gordingen en muurplaat. foto: Recticel 10

Constructies laten uitdrogen vraagt energie Energie nodig om water op te warmen: 4.190 J/(kg.K) Energie nodig om water te verdampen: 2.249.000 J/kg Energie nodig om water los te maken van celluloseketens: tot ± 3.000.000 J/kg Beter isoleren => grotere warmteweerstand => lagere warmtestroom => langere droogtijd. 11

Opgepast voor bouwschade 1. Toenemende luchtdichtheid is geen garantie tegen kleine lekken waardoor zich plaatselijke vocht ophoopt. 2. Bij ventilatie van de opbouw met buitenlucht gevaar voor veel condens op onderkoelde vlakken. 3. Bij toenemende isolatie neemt de warmtestroom af (in beide richtingen) en verloopt het uitdrogen moeizaam. => Opbouwen en uitvoeringskwaliteiten die bij lage isolatiediktes en slechte luchtdichtheid nauwelijks problemen opleveren, doen dat mogelijk wel bij sterkere isolatie en betere luchtdichtheid. 12

Basisregels bouwfysica nastreven Buiten: winddicht sterk dampopen. Geen tussenliggende luchtlagen. Binnen: luchtdicht niet dampdichter dan noodzakelijk: in de winter: dampscherm In de zomer: lichte damprem. 1. Geen condens door vocht ingedrongen van buitenuit. 2. Uitdrogingsreserve gemaximaliseerd. bron: pro clima - Moll 14

Daktimmer met onbehandeld hout voorwaarden volgens norm DIN 68 800 1. kwaliteitsvol hout met een densiteit van minstens 500kg/m³ weinig aantrekkelijk voor insecten 2. een bijzonder dampopen onderdak een dampopen onderdakfolie met equivalente luchtlaagdikte µd 0,10m of een isolerende houtvezelplaat met een dikte 25 mm weinig kans op verhoging van de vochtigheid in de constructie 3. isolatie volledige vulling over de ganse hoogte van de keperplanken dampopen insecten kunnen zich moeilijk verspreiden in de constructie geen kans op condensatie van vocht door infiltrerende buitenlucht het vocht kan migreren in de opbouw 4. binnenzijde luchtdicht totale equivalente luchtlaagdikte 2 m in de zomer (lichte damprem) de constructie kan uitdrogen naar binnen toe

Inhoud 0. Alle keuzecriteria 1. Kans op bouwschade 1. Waarom? 2. Hoe vermijden? 2. Vorm van de materialen i.f.v. volledige vulling 3. Bescherming tegen koude 4. Zomercomfort 5. Dampopen en hygroscopisch versus dampdicht en hydrofoob 6. Wat bij dampdichte buitenzijde? Casestudie plat dak. 7. Bescherming tegen geluid 8. Bescherming tegen brand 16

Volledige vulling Vorm van de materialen 1. Vaste platen 2. Veerkrachtige platen of rollen 3. Losse vezels 4. Korrels Vormvastheid Drukvast? Vb. voor warm plat dak. Krimpgevoelig? Zettingszeker? Hangt af van materiaal en correcte plaatsing. 17

Slechte uitvoering: onvolledige vulling De isolatie is te breed gesneden en van bij het begin te veel naar boven gedrukt. Op veel plaatsen ontbreekt er 4cm, op andere 10cm en zelfs meer. Gevaar voor windspoeling: (koude) buitenlucht wordt doorheen de niet luchtdichte isolatie geblazen tot aan de warme zijde, wordt daar opgewarmd, stijgt tussen isolatie en luchtscherm, wordt aan de andere zijde opnieuw door onderdruk doorheen de isolatie gezogen verdwijnt samen met de warmte. Warmteverliezen groter dan berekend. 18

Complexe en onregelmatige compartimenten Geblazen isolatie is het meest geschikt om dergelijke onregelmatige constructies kierloos te vullen. foto: Boomer foto s: Houtnieuws maart 2008 19

Bescherming tegen koude Belangrijk voor energiebesparing en comfort in de winter. Hoe hoger de warmteweerstand, hoe beter. Hoe lager λ D, hoe kleiner de noodzakelijke dikte. Bij muren geldt dikwijls zo dun mogelijk om plaatsverlies te beperken. Dit speelt meestal veel minder bij daken. Bij nieuwbouw dikwijls geen begrenzing in de hoogte. Bij renovatie is er meestal veel plaats in de bestaande opbouw, vb. kepers (60mm) + gordingen (175mm of 225mm). De materialen met laagste λ D (harde kunststofplaten) zijn meestal niet geschikt voor plaatsing in de houtstructuur. foto: hendrickx-boudewijn.be 22

De temperatuurgeleidingscoëfficiënt a a = λ/(ρ.c) ρ rho, densiteit van een materiaal [kg/m³] c soortelijke warmte van een materiaal [J/(kg.K)] Hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van 1 kg van het materiaal met 1 graad te verhogen. ρ.c warmteopslagvermogen van een materiaal [J/(m³.K)] Hoeveelheid warmte die nodig is om de temperatuur van 1 m³ van het materiaal met 1 graad te verhogen. Hoog warmteopslagvermogen is meestal positief: het duurt langer eer opbouw warm is => betere bescherming tegen oververhitting; eenmaal opgewarmd, blijft de constructie langer warm => meer profijt uit zonnewinsten. 24

Materiaaleigenschappen ρ c λ a = λ / (ρ.c) MDF houtvezelplaat 600 2099 0,09 2,57 isolerende onderdakplaat 270 2068 0,048 3,34 hout 550 1880 0,14 4,87 geëxpandeerde kurk 111 1880 0,043 7,42 gipsvezelplaat 1150 1055 0,32 9,50 zachte houtvezelplaat 60 2068 0,039 11,31 vermiculiet 180 900 0,058 12,89 cellulosevlokken 50 2099 0,038 13,05 cellenbeton 650 839 0,2 13,20 baksteen 1600 839 0,55 14,75 cellenglas 130 839 0,045 14,85 poly-isocyanuraat 30 1404 0,024 20,52 vlasisolatie 30 1880 0,038 24,26 beton 2200 839 1,3 25,35 geëxpandeerd PS 30 1404 0,034 29,06 minerale wol 30 839 0,035 50,06 Materialen met een lage warmtegeleidingscoëfficiënt λ zijn geschikt als isolatie in de winter. Ze houden de koude buiten en de warmte binnen. Materialen met een lage a-waarde (temperatuurgeleidingsvermogen, hier in [cm².h]) dragen bij aan het comfort in de zomer. Ze houden de hitte buiten en de koelte binnen. Enkel materialen die aan beide voorwaarden voldoen, komen in aanmerking als isolatie in lichte bouwconstructies, zoals daken, houtskeletbouw, enz.

Zomercomfort: faseverschuiving [h] en amplitudedemping [-] 29,4 C 25,4 C 22h 2h30 bron: isofloc

Zomercomfort De bescherming tegen oververhitting in de zomer wordt uitgedrukt in faseverschuiving [uur] en amplitudedemping [-] en is afhankelijk van: 1. de doorzichtige geveldelen (ramen, koepels, ) de grootte en oriëntatie de aard de zonnewering (zonneblinden, oversteken, bomen, ) 2. de ventilatie (hoe intensief, hoe en wanneer) en infiltratie (luchtdichtheid) 3. de interne warmtewinsten 4. de warmteopslagcapaciteit van het gebouw 5. de opbouw van de wanden aanwezigheid van een isolatiebeschermlaag warmteweerstand (λ-waarde en dikte) warmteopslagvermogen (densiteit en soortelijke warmte) opeenvolging van de materialen. tekening: pro clima - Moll 27

Zomercomfort: besluit Het zomercomfort hangt zeker niet in de eerste plaats af van de keuze van het isolatiemateriaal. Het belang van de keuze neemt toe Als de isolatiedikte beperkt is. Extreem vb.: isolerende kraag rond dakvenster. Als de temperatuur aan de buitenzijde oploopt: donkere dakbedekking. Vb.: plat dak; gootstukken dakvensters. geen ventilatie onder dakdichting. Vb.: plat dak; gootstukken dakvensters. Bij bijkomend isoleren, zeker aan de binnenzijde. Vb.: 60mm bepleisterbare houtvezelplaten aan de binnenzijde van een dak met 175mm MW tussen de keperplanken. 28

Optimale bescherming tegen vocht Laat het vat niet overlopen! convectie diffusie tekening: pro clima - Moll uitdrogingspotentieel naar binnen toe Alternatief: de ton groter maken? uitdrogingspotentieel naar buiten toe

materiaalvochtigheid in gewichts-% Vochtisothermen van cellulose en hout 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 bron: isofloc 8,7 7 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% rel. luchtvochtigheid bij 20 C absorptie cellulose desorptie cellulose absorptie hout desorptie hout bijvoorbeeld bij 50 % relatieve luchtvochtigheid: - cellulose 7,0 gewichts% - hout 8,7 gewichts% 31

Buffercapaciteit vergroten? => De vochtisothermen van hout en cellulose (papier, houtvezel, hennep, vlas, katoen, ) zijn sterk verwant. Bij evenwicht is de vochtigheid in de cellulose over het algemeen iets lager dan die in het hout. Nagroeibare isolatie verhoogt de buffercapaciteit sterk. Voorbeeld: daktimmer met keperplanken 35/225mm, h.o.h. 50cm => 8kg/m² nagroeibare isolatie met ρ = 40kg/m² => 8kg/m² => + 100% houtvezelonderdakplaat 22mm met ρ = 270kg/m² => 6kg/m² => + 75% Maar: Hoe groot de buffer ook is: vroeg of laat moet de opbouw uitdrogen. Het vocht in de buffer kan migreren in de opbouw. 32

Dampopen en hygroscopisch opbouw met hygroscopische materialen, zonder lucht- of dampscherm Dakopbouw: betonnen dakpannen 22 mm isolerende houtvezelplaat Celit 4D 140 mm celluloseïsolatie isofloc 12,5 mm Fermacell gipsvezelplaat Buitenklimaat: Holzkirchen bij München Onderzoek: Fraunhofer Institut für Bauphysik, 1993-1994 33

Dampopen en hygroscopisch Volgens Glaser wordt de onderdakplaat belast met meer dan 1000 g/m² vocht. In werkelijkheid blijft de vochtigheid beperkt tot minder dan 20 %. Onderzoek: Fraunhofer Institut für Bauphysik, 1993-1994 34

Dampopen en hygroscopisch Ook de houtvochtigheid ter plaatse van de bovenzijde van de kepers blijft zowel aan noord- als zuidzijde onder de 20 %, en is ongeveer gelijk aan die van de Celit 4D onderdakplaat. In de kern van de kepers is de houtvochtigheid in de winter wat lager. De vochtigheid van de isofloc, ingeblazen met een vochtigheid van ± 13,5 % is tegen het eind van de winter opgelopen tot ± 16,5 %. Enkel aan het buitenoppervlak in het noordelijk dakvlak loopt de vochtigheid even op tot 20 %. Onderzoek: Fraunhofer Institut für Bauphysik, 1993-1994 35

Dampopen en hygroscopisch Besluit 1. Ook al is de constructie volgens DIN 4108 fout (de binnenzijde is te weinig dampremmend), toch blijkt ze op het vlak van vochtdiffusie probleemloos te functioneren. 2. Diffusieopen constructies bieden voldoende uitdrogingsmogelijkheden voor het door diffusie ontstane condensatiewater en voldoende bijkomende zekerheid voor de in de praktijk niet volledig te vermijden gebreken in de luchtdichting (convectie). 3. Vochtbufferend vermogen van de isolatiematerialen: cellulose-isolatie: 140mm isofloc aan 50kg/m³ => 7kg/m² isolatie; een toename van de vochtigheid van 13% tot 20% geeft een vochtbuffer van > 0,5liter/m²; onderdakplaat: 22mm Celit aan 270kg/m³ => 6kg/m² houtvezelplaat; een vochttoename van 15% tot 20% geeft nog eens een vochtbuffer van 0,3liter/m². Onderzoek: Fraunhofer Institut für Bauphysik, 1993-1994 36

Isoleren van constructies met sterk dampdichte buitenzijde Metaal, roofing, rubber, PVC, zijn materialen die de opbouw aan de buitenzijde sterk dampdicht maken. Dit betekent dat volgende opbouwen bijzonder delicaat zijn: platte daken hellende daken met metalen dakbedekking, roofing shingles, hellende daken met een mogelijk sterk dampremmend onderdak de bovenzijde en/of zijkanten van dakkapellen wanneer ze met dergelijke materialen zijn bekleed goten, zoals bijvoorbeeld de onderzijde van bakgoten. Dergelijke constructies vereisen extra aandacht bij ontwerp en voorbereiding materiaalkeuze planning en coördinatie uitvoering en controle van de luchtdichting.

1. Warm dak: opbouw Dampscherm Isolatie: drukvast rotvast. Gevaar voor omgekeerde diffusie bij stagnerend water => oppassen bij groendak. 39

Warm dak: nadelen Luchtdichte aansluiting moeilijk onmogelijk: hoe dampscherm op dakvloer verbinden met luchtdichting (pleisterwerk) op de wand; luchtscherm in het hellend dak? Controle luchtdichting met pressurisatietest niet mogelijk. Aanbrengen dampscherm en isoleren gebeuren in buitenomgeving => kans op vochtinsluiting. foto: denboertwo.nl 42

Compact dak: hygrothermisch gedrag Warmte-uitwisseling met buitenklimaat Kortgolvige straling (licht en UV) Infrarood straling Dampdiffusie doorheen de dakdichting Aanwezigheid en toename vocht tijdens de bouwfase -20 C tot +65 C Winter Richting dampdruk Zomer +10 C tot +25 C Dakdichting Dakvloer Isolatie Damprem Facultatieve leidingenspouw Afwerking Warmte-uitwisseling met binnenklimaat Laterale diffusie Fout in luchtdichting Diffusie doorheen de vochtgestuurde damprem

Hygroscopische isolatie versus niet-hygroscopische isolatie. Voordelen van niet-hygroscopische isolatie: in de zomer blijft er minder vochtigheid in het onderste deel van de isolatie. In de winter migreert deze vochtigheid opnieuw naar het bovenste deel van het dak. Voordelen van hygroscopische isolatie: betere spreiding van lokale belasting met vocht (bv. door lekken in damprem); minder vlug schimmelvorming door wintercondensatie op de onderzijde van de dakvloer; minder vlug schimmelvorming door zomercondensatie op de bovenzijde van de damprem en het hout in contact met de damprem. 53

Compact dak: aanbeveling Vochtbufferend materialen (hout, isolatie): + bovenaan in de opbouw: de draagconstructie zelf wordt minder met vocht belast - onderaan in de opbouw: er blijft meer vocht in de constructie. 54

Bescherming tegen geluid Geluidscomfort wordt steeds belangrijker: steeds meer lawaai >< steeds meer stress. Principes geluidsisolatie: massa veer massa dichte dakbedekking of zwaar onderdak daktimmer of Metalstud binnenafwerking voor demping van de lage frekwenties tussen beide massa s 25cm afstand vulling met geluidsabsorberende isolatie + vezels (elastische platen, rollen of los - lichte stijve poriëndichte platen kieren en gaten vermijden. tekening: WTCB foto: habitos.be 65

Bescherming tegen geluid Voorbeeld van slechte opbouw en uitvoering Totale massa vrij beperkt Veer ontbreekt => heel stijve constructie Onvoldoende dikte om lage frekwenties te isoleren Geen absorberend isolatiemateriaal Grote kieren tussen dakelementen en dakvensters foto: bouwinfo.be 66

Bescherming tegen brand Reactie bij brand Hoe gedraagt het isolatiemateriaal zich bij brand? Voor de beoordeling: let op de norm waarheen verwezen wordt: Europees, Belgisch, Duits, De isolatie zit heel dikwijls achter een afwerking. Vroeger werd dit getest op het materiaal zelf, nu meer en meer in combinatie met een ondergrond. foto: isofloc 68

Bescherming tegen brand Brandweerstand Wordt in de eerste plaats bepaald door de gebruikte bekleding: gipskarton, gipsvezel, cementvezel, houtderivaatplaten,. Brand is een extreme vorm van hitte. De isolatie helpt het hout te beschermen tegen verkoling. Hygroscopische materialen met een lage temperatuursgeleidingcoëfficiënt a scoren dikwijls heel goed. 69

Te onthouden De keuze van een isolatiemateriaal gebeurt aan de hand van vele criteria. Een heel lage warmtegeleidingscoëfficiënt λ D is meestal geen dwingende eis. Natuurlijke isolatiematerialen verhogen de thermische inertie, maar de invloed op het zomercomfort is beperkt. Houten constructies worden bij doorgedreven isolatie gevoeliger voor bouwschade. Natuurlijke isolatiematerialen verhogen de hygrische buffercapaciteit, maar minstens even belangrijk zijn: een juist concept een correcte uitvoering. 70

Contact Paul Eykens Boterstraat 23 A, 2811 Mechelen 015/62 39 35 paul.eykens@isoproc.be technical@isoproc.be ISOPROC INNOVISO Isoleren voor morgen Neutraal expertisecentrum voor isolatie, lucht-,wind- en regendichting controle.