Kwaliteit van na-isolatie van bestaande spouwmuren in de woningbouw: materiaalstudie.

Kwaliteit van na-isolatie van bestaande spouwmuren in de woningbouw: materiaalstudie. Sven Vonck Promotor: prof. dr. ir. Arnold Janssens Begeleider: ir.-arch. Joachim Rummens Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van Burgerlijk bouwkundig ingenieur Vakgroep Architectuur en stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Bart Verschaffel Faculteit Ingenieurswetenschappen Academiejaar 2007-2008

Voorwoord Dit werk kwam tot een goed eind door dankzij de begeleiding van mijn promotor, Prof. Dr. Ir. Arch. Arnold Janssens. Mijn dank voor zijn advies, suggesties en het bijsturen van dit werk. Mijn dank gaat eveneens uit naar Ir.-Arch. Joachim Rummens voor zijn hulp bij het uitvoeren van de praktische proeven en simulaties in WUFI. Voor hun bereidwillige medewerking dank ik de medewerkers van het labo Magnel voor betononderzoek. Mijn bijzondere dank gaat uit naar mijn moeder en zus voor hun hulp en morele steun tijdens de realisatie van dit werk. Sven Vonck, Herzele, juni 2008 III

Kwaliteit van na-isolatie van bestaande spouwmuren in de woningbouw: materiaalstudie. door Sven Vonck Scriptie ingediend tot het behalen van de academische graad van burgerlijk bouwkundig ingenieur Academiejaar 2007-2008 Promotor: Prof. Dr.ir.-Arch A. Jannsens Begeleider: Ir.-Arch. J. Rummens Faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Abstract In dit werk worden de materiaaleigenschappen van PUR-schuim, UF-schuim, PS-parels en minerale wol beproefd. De materialen hebben gelijkaardige eigenschappen. Ze zijn weinig hygroscopisch en niet capillair. Met uitzondering van PUR zijn de materialen zeer dampopen. Voor alle beproefde materialen geldt de invloed van natuurlijke convectie op de warmteverliezen verwaarloosbaar is. Via simulaties in het software pakket WUFI toonden we aan dat het risico op vorstschade na het vullen van de spouw in beperkte mate stijgt. Ten gevolge van de waterafstotende eigenschappen van de isolatiematerialen worden de warmteverliezen niet beïnvloedt door de slagregen. Trefwoorden: materiaaleigenschappen, na-isolatie, natuurlijke convectie, WUFI De auteur geeft de toelating deze masterproef voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de masterproef te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met de betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelde bij het aanhalen van resultaten uit deze masterproef 2 juni 2008 IV

Extended abstract In order to reduce the CO 2 -emmissions due to domestic heating it is necessary to improve the thermal properties of existing buildings. Retro-insulation is the cheapest and easiest way to reduce the heat-loses trough existing brick cavity walls. The application of retro-insulation involves a number of risks. First of all the insulation material forms a bridge between the masonry leaves. The materials used therefore need to be non-capillary and hydrophobic to prevent moisture transfers to the inner leaf. Secondly the outer leaf is exposed to lower temperatures in the winter. As a result there is an enhanced risk of frost damage to the masonry bricks. In this work we examine the thermal and moisture properties of a number insulation materials suited for retro-insulation. De examined materials are poly-urethane (PU), ureaformaldehyde (UF), mineral wool (MW) and polystyrene-pearls (PS). The thermal conductivity of the insulation materials is similar. There are however differences between various kinds of PS-pearls. The capillarity and hygroscopic moisture content of the materials is negligible. The insulation won t transport water from the outer leaf to the inner surface. The vapour resistance factor of PS-pearls and MW is practically 1. PU and UF have a µ- values of respectively 4,6 and 2,3. The bonding of the PS-pearls was insufficient. During the course of the tests the material degraded. The effect of natural convection on the heat loses is negligible. In order to have an effect of natural convection, cold air must be able to blow behind the insulation, making contact with the inner leaf. Due to the shrinkage of UF-foam flow-paths can develop. Natural convection only takes place if the insulation is surrounded by air layers with a width of more than 3mm. The air layers should be in contact with each other by means of cracks across the foam. In normal circumstances the air layer due to the shrinkage will appear at the side of the outer leaf, leaving no possibility for natural convection. Air permeable materials, such as mineral wool and PS-pearls have no need for air layers to transport the air to the inner leaf. Due to the air tightness of the outer leaf there is insufficient circulation of cold air in the cavity. Even when we assume an large number of cracks there are no significant effects of natural convection. V

WUFI Simulations of the heat and moisture transfers through retro-insulated walls show us that the examined insulation materials performs similar.the insulation reduces the heat flux through the wall by 50%. The insulation materials absorb no water. Therefore the heat flux doesn t depend on the rainfall on the cavity wall. The orientation of the wall is more imported. The surface temperature of South-facing walls is higher than the surface temperature of North facing walls. This implicates that the heat-loses to the South are smaller. Frost damage only occurs when the water content of the brickwork exceeds the critical value for frost. The water content of the bricks in the simulation is much lower than this value. There is no frost damage. When the outer surface is painted the water still penetrates the wall, butt can only evacuate to the cavity. If the cavity is fully filled (hence retro-insulation) the insulation material needs to be permeable to vapour. Otherwise the water content of the brickwork builds up, bringing along an enhanced risk of frost damage. VI

Inhoudstafel Voorwoord...III Overzicht...IV Extended abstract...v Inhoudstafel...VII Lijst van de figuren...xi Lijst van de tabellen...xii Tabel van afkortingen en symbolen...xv 1 Inleiding... 1 2 Spouwmuren in België... 3 2.1 Inleiding... 3 2.2 Soorten spouwmuren... 4 2.2.1 Gedeeltelijk gevulde spouwmuur... 4 2.2.1.1 Opbouw... 4 2.2.1.2 Richtlijnen voor correcte uitvoering... 5 2.2.1.3 Voor- en nadelen... 5 2.2.2 Spouwmuur met buitenisolatie... 5 2.2.2.1 Opbouw... 5 2.2.2.2 Voor- en nadelen... 6 2.2.3 Spouwmuur met binnenisolatie... 6 2.2.4 Volledig gevulde spouwmuur... 7 2.2.4.1 Opbouw... 7 2.2.4.2 Voor- en nadelen... 7 2.2.4.3 Aandachtspunten bij volledige spouwvulling... 8 2.3 Problemen bij (volledig gevulde) spouwmuren... 8 2.3.1 Oorzaken van schadegevallen... 8 2.3.1.1 Vocht... 8 2.3.1.2 Inwendige condensatie... 12 2.3.1.3 Vorstschade... 13 2.3.1.4 Luchtdichtheid... 16 2.3.1.5 Koudebrugwerking... 17 2.3.1.6 Scheuren... 18 2.3.1.7 Uitbloeiingen... 18 2.3.2 Herstellen van schade... 18 2.3.2.1 Hydrofoberen... 18 2.3.2.2 Scheuren... 19 2.4 Voorwaarden voor de navulling van de spouw... 19 2.4.1 Voorwaarden voor de constructie... 19 2.4.1.1 Eisen voor de gevelstenen... 19 2.4.1.2 Staat van het gevelmetselwerk... 19 2.4.1.3 Situaties waarbij een volledige spouwvulling wordt afgeraden... 20 2.4.1.4 Voorwaarden die gesteld aan het isolatiemateriaal... 20 2.5 Besluit... 21 3 Milieu-impact isolatiematerialen... 22 3.1 Inleiding... 22 3.2 Isolatiematerialen op basis van minerale grondstoffen... 23 VII

3.2.1 Algemeen... 23 3.2.2 Glas- en steenwol... 24 3.2.2.1 Eigenschappen... 24 3.2.2.2 Gezondheid... 24 3.2.2.3 Milieu-eigenschappen... 24 3.2.2.4 Duurzaamheid... 26 3.2.3 Perliet en vermiculiet... 26 3.3 Synthetische producten... 26 3.3.1 Algemeen... 26 3.3.1.1 Milieu-eigenschappen... 26 3.3.1.2 Gezondheid... 27 3.3.1.3 Duurzaamheid... 27 3.3.2 Geëxpandeerd polystyreen (EPS)... 27 3.3.2.1 Voornaamste materiaaleigenschappen... 27 3.3.2.2 Milieu-eigenschappen... 27 3.3.2.3 Gezondheid... 28 3.3.2.4 Duurzaamheid... 28 3.3.3 Polyurethaan (PUR)... 28 3.3.3.1 Voornaamste materiaaleigenschappen... 28 3.3.3.2 Milieu-eigenschappen... 28 3.3.3.3 Gezondheidsaspecten... 29 3.3.3.4 Duurzaamheid... 29 3.3.4 UF... 29 3.3.4.1 Voornaamste materiaaleigenschappen... 29 3.3.4.2 Gezondheidsaspecten... 30 3.3.4.3 Duurzaamheid... 31 3.4 Vernieuwbare isolatiematerialen... 32 3.5 Besluit... 32 4 Overzicht materiaalkarakteristieken... 33 4.1 Eisen gesteld in normen... 33 4.1.1 PUR-schuim... 33 4.1.1.1 Dimensionele stabiliteit... 33 4.1.1.2 Overige eisen... 33 4.1.2 UF-schuim... 33 4.1.2.1 Densiteit... 33 4.1.2.2 Breektijd van het schuim... 34 4.1.2.3 Vrijkomen van gevaarlijke stoffen... 34 4.1.2.4 Waterabsorptie na kortstondige onderdompeling... 34 4.1.2.5 Waterdampdoorlatendheid... 34 4.1.2.6 Dimensionele stabiliteit... 35 4.1.2.7 Krimp... 35 4.1.2.8 Zuurtegraad... 35 4.1.3 Minerale wol... 35 4.1.3.1 Densiteit... 35 4.1.3.2 Waterabsorptie... 35 4.1.3.3 Waterdampdoorlatendheid... 35 4.1.3.4 Zetting... 35 4.1.4 PS-parels... 36 4.1.4.1 Volumemassa... 36 4.2 Waarden uit literatuur... 36 5 Proeven... 38 VIII

5.1 Algemeen... 38 5.2 Monstername... 38 5.2.1 Volgens norm... 38 5.2.2 Praktisch... 38 5.2.2.1 PUR... 39 5.2.2.2 UF-schuim... 40 5.2.2.3 Minerale wol... 40 5.2.2.4 EPS... 40 5.3 Densiteit... 41 5.3.1 Theoretische achtergrond... 41 5.3.2 Proef... 42 5.3.3 Resultaat... 42 5.3.3.1 PUR... 42 5.3.3.2 UF... 43 5.3.3.3 EPS... 43 5.4 λ-waarde meting... 44 5.4.1 Definitie... 44 5.4.2 Proef... 44 5.4.3 Resultaat... 45 5.5 Dampdiffusie... 46 5.5.1 Theoretische achtergrond... 46 5.5.2 Proef... 48 5.5.3 Resultaten... 49 5.5.3.1 PUR... 49 5.5.3.2 UF... 51 5.5.3.3 Minerale wol... 51 5.5.3.4 EPS... 52 5.6 Vochttransport bij verschillende waarden van de relatieve vochtigheid... 53 5.6.1 Algemeen... 53 5.6.2 Hygroscopisch vocht... 56 5.6.2.1 Theoretische achtergrond... 56 5.6.2.2 Vochtgehalte bij 50% relatieve vochtigheid... 56 5.6.2.3 Vochtgehalte bij 100% relatieve vochtigheid... 57 5.6.2.4 Resultaat... 57 5.6.3 Capillair vochttransport... 61 5.6.3.1 Theoretische achtergrond... 61 5.6.3.2 Bepalen van de waterabsorptie na kortstondige onderdompeling... 63 5.6.3.3 Bepalen van de waterabsorptiecoëfficiënt (A)... 66 5.7 Overzicht van de gemeten waarden... 70 5.8 Besluit... 70 6 Simulaties... 72 6.1 Natuurlijke convectie... 72 6.1.1 Theoretische achtergrond... 72 6.1.1.1 Open poreuze materialen... 72 6.1.1.2 Isolatielagen omgeven door luchtlaagjes... 73 6.1.2 Simulaties... 73 6.1.2.1 Natuurlijke convectie bij na-isolatie van spouwmuren... 73 6.1.2.2 Ongevulde spouw... 75 6.1.2.3 Minerale wol... 75 6.1.2.4 Vulling met EPS-parels... 83 6.1.2.5 Vulling met UF-schuim... 85 IX

6.1.3 Besluit... 88 6.2 WUFI... 90 6.2.1 Inleiding... 90 6.2.2 Invoer... 91 6.2.2.1 Opbouw van de constructie... 91 6.2.2.2 Materialeneigenschappen... 92 6.2.2.3 Het Klimaat... 94 6.2.2.4 Resultaat... 95 6.2.3 Simulaties... 95 6.2.3.1 Vorst-dooi cycli... 95 6.2.3.2 Het vochtgehalte in het isolatiemateriaal...101 6.2.3.3 Oppervlaktetemperatuur binnen...103 6.2.3.4 Risico op schimmelvorming...104 6.2.3.5 De warmteflux:...105 6.2.3.6 Invloed van krimp van het UF-schuim...109 6.2.3.7 Invloed van een vochtbron tegen het binnenspouwblad...110 6.3 Besluit...111 7 Besluit...113 8 Referenties...115 Bijlagen X

Lijst van de figuren Figuur 1: typische opbouw gedeeltelijk gevulde spouwmuur... 4 Figuur 2: buitensisolatie... 6 Figuur 3: typische opbouw volledig gevulde spouwmuur... 7 Figuur 4: dampdrukverloop in gevulde spouw... 13 Figuur 5: piektemperaturen die optreden in een niet geïsoleerde spouwmuur (A) en een spouwmuur nagevuld met MW (B) [1]... 15 Figuur 6: stroompatronen in spouwmuur... 16 Figuur 7: Nibe milieuprofiel en milieumaten voor glaswolisolatie... 25 Figuur 8: Nibe milieuprofiel en milieumaten voor steenwolisolatie... 25 Figuur 9: Nibe milieuprofiel en milieumaten voor EPS... 27 Figuur 10: Nibe milieuprofiel en milieumaten voor PUR... 29 Figuur 14: monstername UF-schuim... 40 Figuur 17: wet cup (dampdiffusieproef)... 48 Figuur 18: PUR-monsters zonder (a) en met folie (b)... 49 Figuur 19: luchtbellen in proefstuk PUR7... 50 Figuur 21: PS-proefstukken voor dampdiffusieproef... 53 Figuur 22: grenzen voor het vochtgehalte in een materiaal... 54 Figuur 23: water in poriën bij verschillende vochtgehaltes... 54 Figuur 24: manieren van vochttransport doorheen poriën... 55 Figuur 25: typisch verloop absorptiecurve [50]... 55 Figuur 26: proefopstelling bepalen evenwichtsvochtgehalte bij 100% RV... 57 Figuur 27: opzuiging van water in een capillair... 61 Figuur 28: afdruipen van de proefstukken... 63 Figuur 29: W p -proef minerale wol (a: proefstuk in houten rooster; b: proefstuk in stalen rooster)... 65 Figuur 30: vochtfront bij capillaire opzuiging... 68 Figuur 31: ontbinden PS-parels bij contact met wateroppervlak... 69 Figuur 32: grafiek waterabsorpteicoëfficiënt PS-parels... 70 Figuur 33: output 2DHavrel voor simulaties met glaswol... 80 Figuur 34: natuurlijke convectie bij MW (3 scheuren in buitenspouwblad)... 82 Figuur 35: luchtstroming door en rond MW (GW7)... 82 Figuur 36: natuurlijke convectie bij buitenisolatie (scheuren in buitenspouwblad)... 83 Figuur 37: outdput 2DHavrel voor simulaties met UF-schuim... 88 Figuur 38: opbouw constructie in WUFi... 91 Figuur 39: vochtgehalte in buitenste laag gevelsteen (gebouw < 10 m)... 96 Figuur 40: temperatuurverloop over spouwmuur volgens software (a) en volgens [1] (b)... 97 Figuur 41: temperatuurverloop in buitenste schil (zomer en winter)... 98 Figuur 42: vochtgehalte in buitenste laag metselwerk bij geëxtrudeerde baksteen... 98 Figuur 43:vochtgehalte in buitenste laag gevelsteen (gebouw > 20 m)... 99 Figuur 44: vochtgehalte buitenste schil gevel (dampremmende afwerking)...100 Figuur 46: vochtgehalte in isolatiematerialen...101 Figuur 47: vochtgehalte isolatiematerialen bij run-off aan achterzijde buitenspouwblad...102 Figuur 48: evolutie vochtgehalte isolatiemateriaal bij dampdichte afwerking buitenspouwblad en bij verhoogde regenbelasting...103 Figuur 49: temperatuur aan het binnenoppervlak...103 Figuur 50: relatieve vochtigheid aan het binnenoppervlak...104 Figuur 51: risico op schimmelvorming...105 Figuur 52: warmteflux door het binnenoppervlak...106 XI

Figuur 53: invloed van zonnestraling op de buitenoppervlaktetemperatuur...108 Figuur 54: warmteflux door isolatie (voor ZW en NO georiënteerde gevel)...108 Figuur 55: invloed van krimp UF-schuim op binnenoppervlaktetemperatuur...109 Figuur 56: invloed van een vochtbron tegen het binnenspouwblad...111 XII

Lijst van de tabellen Tabel 1: minimale spouwbreedte voor toepassen na-isolatie... 19 Tabel 2: eisen dimensionele stabiliteit PUR-schuim... 33 Tabel 3: Eisen densiteit UF-schuim [EN uf]... 33 Tabel 4: Eisen breektijd UF-schuim [EN uf]... 34 Tabel 5: toegestane emissie van formaldehyde in functie van de dampdoorlatendheid van de binnenafwerking... 34 Tabel 6: eisen W p UF-schuim [EN uf]... 34 Tabel 7: Eisen dampdoorlatendheid UF-schuim [EN UF]... 34 Tabel 8: minimale densiteit minerale wol... 35 Tabel 9: overzicht materiaalkarakteristieken [thesis meeusen]... 36 Tabel 10: materiaalkarakteristieken literatuur... 36 Tabel 11: densiteit PUR... 42 Tabel 12: volumemassa PUR-schuim... 42 Tabel 13: densiteit en krimp UF-schuim... 43 Tabel 14: volumemassa UF-schuim... 43 Tabel 15: volumemassa PS-parels... 44 Tabel 16: resultaten λ-waardemeting... 45 Tabel 17: resultaat dampdiffusieproef PUR-schuim... 50 Tabel 18: resultaat dampdiffusieproef UF-schuim... 51 Tabel 19: resultaat dampdiffusieproef glaswol... 52 Tabel 20: resultaat dampdiffusieproef rotswol... 52 Tabel 21: resultaat dampdiffusieproef PS-parels... 53 Tabel 22: hygroscopisch vochtgehalte PUR-schuim... 59 Tabel 23: hygroscopisch vochtgehalte UF-schuim... 59 Tabel 24: hygroscopisch vochtgehalte MW... 60 Tabel 25: hygroscopisch vochtgehalte PS-parels... 60 Tabel 26: W p PUR-schuim... 64 Tabel 27: W p UF-schuim... 64 Tabel 28: W p minerale wol... 65 Tabel 29: waterabsorptiecoëfficiënt PUR-schuim... 67 Tabel 30: waterabsorptiecoëfficiënt MW... 69 Tabel 31: overzicht van de gemeten waarden... 70 Tabel 32: opbouw ongeïsoleerd spouwmuur... 75 Tabel 33: waarden specifieke permeabiliteit MW [iae catalogue build materials]... 76 Tabel 34: waarden specifieke permeabiliteit MW (artikels)... 77 Tabel 35: materiaaleigenschappen buitenisolatie minerale wol... 78 Tabel 36: overzicht simulaties natuurlijke convectie in minerale wol (1)... 78 Tabel 37: overzicht resultaten natuurlijke convectie bij MW (luchtdicht buitenspouwblad).. 79 Tabel 38: natuurlijke convectie bij MW (2 scheuren in buitenspouwblad)... 81 Tabel 39: specifieke permeabiliteit EPS-parels... 83 Tabel 40: overzicht simulaties PS-parels... 84 Tabel 41: resultaat simulaties PS-parels (luchtdicht buitenspouwblad)... 84 Tabel 42: resultaat simulaties PS-parels (2 scheuren in buitenspouwblad)... 84 Tabel 43: overzicht simulaties UF-schuim... 86 Tabel 44: resultaat natuurlijke convectie UF-schuim (luchtdicht buitenspouwblad)... 86 Tabel 45: resultaat natuurlijke convectie UF-schuim (2 scheuren in buitenspouwblad)... 87 Tabel 46: resultaat natuurlijke convectie UF-schuim (buitenspouwblad sterk gescheurd)... 87 Tabel 47: invoergegevens voor isolatiemateriaal in WUFI... 94 Tabel 48: extreme waarden vochtgehalte in buitenste laag... 96 XIII

Tabel 49: vochtgehalte gevelmetselwerk bij verschillende types gevelstenen... 99 Tabel 50: invloed van regen en vorst op warmtestroom...107 Tabel 51: invloed van krimp UF-schuim op warmteflux...109 XIV

Tabel van afkortingen en symbolen Afkortingen BKS: Nederlandse Bureau Kwaliteitsbewaking Spouwmuren EPB: energieprestatie en binnenklimaat EPS: geëxpandeerd polystyreen PS-parels: polystyreenparels MW: minerale wol Nibe: Nederlands instituut voor bouwbiologie en ecologie NMR: nuclear magnetic resonance PU: polyurethaanschuim TNsdO: Nederlandse Organisatie voor toegepast natuurwetenschappelijk onderzoek UF: urea-formaldehydeschuim Symbolen A: de waterabsorptiecoëfficiënt kg / m² k: de specifieke permeabiliteit [m²] λ: de warmtegeleidingscoëfficiënt [W/mK] µ: het dampdiffusieweerstandgetal [-] ρ: de densiteit [kg/m³] W p : de waterabsorptie na kortstondige onderdompeling [kg/m²] s XV

1 Inleiding De gevolgen van het broeikaseffect en CO2-uitstoot voor mens en milieu raken steeds meer bekend. Om deze gevolgen in te dijken stellen diverse overheden richtlijnen op om de CO2- uitstoot terug te dringen. Een voorbeeld hiervan is het Kyoto-protocol dat stipuleert dat de CO2-uitstoot in België in de periode 2008-2012 7,5% lager moet zijn dan in 1990. Het verbranden van fossiele brandstoffen voor ruimteverwarming maakt ongeveer 20% van de totale CO2-uitstoot uit [51]. Via de EPB-regelgeving wordt de behoefte voor ruimteverwarming van nieuwbouwwoningen aangepakt. Deze maatregelen zijn onvoldoende om de beoogde doelstellingen te realiseren. Het Vlaamse woningenpark bestaat voor ongeveer 70% uit woningen die gebouwd werden voor de energiecrisis in de jaren 1970. Bij veel van deze gebouwen zijn al isolerende maatregelen genomen onder de vorm van dubbele beglazing en dakisolatie. Deze renovaties zijn technisch eenvoudig toe te passen. Ondanks de grote verliesoppervlakte van de muren ontbreekt vaak muurisolatie. In het verleden werd als oplossing vooral binnen- en buitenisolatie naar voor geschoven. Deze technieken hebben heel wat nadelen. Daarom wordt de mogelijkheid van het navullen van spouwmuren onderzocht. Men gaat na of met deze techniek de warmteverliezen voldoende beperkt worden en of hij rendabel is ten opzichte van andere mogelijke ingrepen ((dit wordt onderzocht in de thesis Kwaliteit van na-isolatie van bestaande spouwmuren in de woningbouw.: invloed op energieprestatie ) en welke materialen zich het best lenen tot navulling. In dit werk wordt dieper ingegaan op dit laatste aspect. In een hoofdstuk 2 geven we een overzicht gegeven van de spouwmuren zoals we ze vandaag aantreffen. We behandelen de meest voorkomende fouten en de consequenties van deze fouten voor de navulling van spouwmuren. In hoofdstuk 3 onderzoeken we de voornaamste eigenschappen en de duurzaamheid van de isolatiematerialen die in aanmerking komen voor na-isolatie. Ook op de invloed van de materialen op mens en milieu gaan we dieper in. In hoofdstuk 4 wordt een overzicht gegeven van de eisen die opgelegd worden aan de isolatiematerialen. Er wordt eveneens een nagegaan welke materiaalkarakteristieken in de literatuur te vinden zijn. In hoofdstuk 5 onderzoeken we de eigenschappen van de materialen. Het resultaat van de proeven wordt vergeleken met de gegevens uit het vorige hoofdstuk. In hoofdstuk 6 worde gesimuleerd hoe de nagevulde spouwmuur zich zal gedragen. Enerzijds wordt gekeken naar de invloed van natuurlijke convectie op de warmteverliezen. Anderzijds 1

worden het vochtgedrag, de warmteverliezen en het risico op vorstschade van de nagevulde muur bestudeert met behulp van het softwarepakket WUFI. 2

2 Spouwmuren in België 2.1 Inleiding De spouwmuur is een techniek die vooral toegepast wordt in de omgeving rond Noord-West Europa waar gebouwen geconfronteerd worden met grote hoeveelheden slagregen. Baksteen in een relatief goedkoop product dat ruim voorradig is in onze streken. Het materiaal heeft goede eigenschappen om te weerstaan aan het sterk wisselend klimaat en doet dienst als regenscherm. [1 en 2] Meer dan 90% van de woningen in Vlaanderen [3] zijn voorzien van spouwmuren, waarvan een groot deel niet geïsoleerd is. Een bestaande ongeïsoleerde spouwmuur kan op vier manieren geïsoleerd worden: - Het aanbrengen van buitenisolatie op het gevelmetselwerk - het buitenspouwblad slopen, vervolgens thermische isolatie aanbrengen en daarna een nieuw buitenspouwblad metsen - Het aanbrengen van binnenisolatie - de bestaande luchtspouw navullen met een isolatiemateriaal dat ingespoten of ingeblazen wordt [1]. De eerste drie technieken vragen een hoge investering en hebben bovendien een aantal praktische nadelen. Het navullen van de spouwmuur daarentegen is minder arbeidsintensief en vraagt een kleinere investering. In dit hoofdstuk overlopen we verschillende mogelijke opvattingen van de geïsoleerde spouwmuur overlopen en sommen we de voor- en nadelen op. 3

2.2 Soorten spouwmuren 2.2.1 Gedeeltelijk gevulde spouwmuur 2.2.1.1 Opbouw De typische opbouw van een gedeeltelijk gevulde spouwmuur wordt weergegeven in onderstaande figuur: 4 3 1 traject dat door geïnfiltreerd regenwater gevolgd wordt 2 5 Figuur 1: typische opbouw gedeeltelijk gevulde spouwmuur De verschillende delen van de muur hebben elk hun functie. 1. Het buitenspouwblad regelt de afvoer van het regenwater dat op de muur terecht komt. 2. De luchtspouw werkt als ontspanningskamer. Ze zorgt ervoor dat de luchtdruk in de spouw nagenoeg dezelfde is als de luchtdruk buiten. Deze verschilt van de luchtdruk binnen. De luchtspouw biedt het grote voordeel dat er geen contact is tussen het buitenspouwblad en het isolatiemateriaal zodat de isolatielaag moeilijk bevochtigd wordt. Bovendien kan het vocht dat condenseert tegen het parament niet tegen de isolatie geblazen worden door een overdruk. De minimale breedte van de luchtspouw bedraagt 3 cm. 3. De thermische isolatie beperkt de warmteverliezen doorheen de muur. Onder normale omstandigheden wordt de isolatielaag niet bevochtigd door water dat door het buitenspouwblad naar binnen dringt of door vocht dat condenseert langs de spouwzijde van het buitenspouwblad. 4. Het binnenspouwblad heeft een dragende functie. Ze moet de luchtdichtheid van de muur garanderen zodat er geen onderdruk ontstaan in de spouw die het water van het (natte) buitenspouwblad naar binnen blaast. [29] 5. Het waterdicht membraan zorgt ervoor dat het water dat verzameld onderaan de spouw door middel van open stootvoegen afgevoerd wordt naar buiten. 4

2.2.1.2 Richtlijnen voor correcte uitvoering Bij het vervaardigen van een gedeeltelijk gevulde spouwmuur wordt bij voorkeur gestart met het optrekken van het volledige binnenspouwblad. Hiertegen wordt dan een continue isolatielaag voorzien waarbij eventuele voegen goed afgedicht worden zodat geen luchtstroming tussen en achter de isolatie mogelijk is. Dit is noodzakelijk voor een goede werking van de muur tegen opstijgend vocht en de afwatering in de spouw. Deze membranen moeten voldoende hoog opgetrokken worden en elkaar overlappen. Ook de plaatsing van de spouwankers dient zo te gebeuren dat water onmogelijk van het buitenspouwblad naar het binnenspouwblad kan vloeien. Bij de uitvoering van het buitenspouwblad moeten we erop letten dat er geen mortelresten in de luchtspouw vallen. Deze mortelresten zorgen voor contact tussen het buitenspouwblad en de isolatie en vormen zo een vochtbron. We voorzien onderaan open stootvoegen (minstens 2 open stootvoegen per lopende meter) zodat het water dat verzamelt op de membranen naar buiten afgevoerd kan worden. Tenslotte bepleisteren we de binnenzijde van het binnenspouwblad om het luchtdicht te maken. [3, 29, 43 en 49] 2.2.1.3 Voor- en nadelen Voordelen: - Het is de meest toegepaste methode met de goedkoopste plaatsingstechniek. - Mits correcte uitvoering wordt een goede thermische isolatie bekomen. Nadelen: - Bij onderbrekingen in de muur kunnen koudebruggen voorkomen. Er moet aandacht besteed worden aan de detaillering. - Vaak wordt onvoldoende aandacht besteed aan de uitvoering waardoor vochtbronnen (bijvoorbeeld ten gevolge van foutieve plaatsing van spouwankers, mortelresten, ) kunnen optreden. - De isolatie kan mogelijk doorzakken of loskomen waardoor het binnenspouwblad vochtig kan worden. [1 en 29] 2.2.2 Spouwmuur met buitenisolatie 2.2.2.1 Opbouw Er worden twee systemen van buitenisolatie onderscheiden: - Het isolatiemateriaal worden tegen de muur bevestigd. Het wordt beschermd tegen de invloed van regen en wind door een bebording aan te brengen op minstens 20 mm van 5

het isolatiemateriaal. De ontstane spouw tussen de bebording en het isolatiemateriaal is verlucht (zie figuur 2). - Het isolatiemateriaal wordt tegen de muur gelijmd en beschermd door een pleisterlaag die direct tegen het materiaal aangebracht wordt. [28] Figuur 2: buitenisolatie 2.2.2.2 Voor- en nadelen Voordelen: - Koudebruggen kunnen eenvoudig vermeden worden. - Het buitenspouwblad wordt minder blootgesteld aan de invloeden van het klimaat (regen en vorst). Nadelen: - Het buitenspouwblad verliest zijn functie van regenscherm en wordt dus zinloos. - Het aanbrengen van buitenisolatie heeft esthetische gevolgen. [3] 2.2.3 Spouwmuur met binnenisolatie De toepassing van binnenisolatie heeft vele nadelen. Deze techniek moet voorbehouden worden voor de situaties waarbij spouwisolatie en buitenisolatie onmogelijk zijn. Nadelen: - De draagmuur ligt niet binnen het beschermd volume en wordt blootgesteld aan grote temperatuursverschillen. Hierdoor wordt de muur vorstgevoeliger en kan scheurvorming optreden. 6

- Indien er lucht kan stromen achter de isolatie omdat deze niet perfect dampdicht afgewerkt is, is er een groot risico op condensatievorming tussen de isolatielaag en het binnenspouwblad. - Het is zeer moeilijk koudebruggen te vermijden. - De ruimtes zijn onderhevig aan grotere temperatuursschommelingen omdat de draagmuren niet in het beschermd volume opgenomen is. De verminderde inertie houdt echter ook in dat de lokalen sneller opgewarmd worden. - Er gaat ruimte verloren. [28] 2.2.4 Volledig gevulde spouwmuur 2.2.4.1 Opbouw Er wordt een onderscheid gemaakt tussen woningen die bij het optrekken voorzien zijn van een thermische isolatielaag in de spouw en woningen waarbij de niet-geïsoleerde spouw later gevuld wordt door isolatiemateriaal in te blazen of in te spuiten. In dit werk wordt dieper ingegaan op deze laatste techniek. [29] 3 2 1 traject dat door geïnfiltreerd regenwater gevolgd wordt 4 De verschillende delen: 1. buitenspouwblad 2. volledig gevulde spouw 3. binnenspouwblad 4. waterkerend membraan 2.2.4.2 Voor- en nadelen Voordelen: Figuur 3: typische opbouw volledig gevulde spouwmuur - Het isolatiepakket is dikker dan bij een gedeeltelijke spouwvulling. - De isolatie sluit direct aan tegen binnen- buitenspouwblad en wordt zo op haar plaats gehouden. Dit leidt tot een eenvoudigere uitvoering. 7

Nadelen - De isolatie vormt een barrière voor het vocht dat langs de achterzijde van het buitenspouwblad naar beneden loopt. Onderbrekingen van de isolatie en mortelbruggen kunnen tot vochtdoorslag leiden. - Er is geen ventilatie mogelijk langs de achterzijde van het parament. De invloed hiervan is zeer beperkt (uitgezonderd in het geval van een sterk dampremmend buitenspouwblad). [30] 2.2.4.3 Aandachtspunten bij volledige spouwvulling Het volledig vullen van de spouw brengt enkele problemen met zich mee. Vooraleer we dieper ingaan op de voorwaarden waaraan een spouwmuur moet voldoen om in aanmerking te komen voor navulling en de mogelijke problemen die hierbij optreden, geven we eerst een algemeen overzicht van de voornaamste schadeproblemen bij spouwmuren. 2.3 Problemen bij (volledig gevulde) spouwmuren Uit Frans onderzoek [29] op een aantal spouwmuren blijkt dat de meeste schadegevallen aan spouwmuren te wijten zijn aan waterschade. Ook abnormale scheuren in het metselwerk, gescheurd pleisterwerk, gebroken stenen en loskomen van de binnenbekleding werden geconstateerd. De belangrijkste problemen die optreden bij spouwmuren zijn vorstschade, regeninfiltratie en schimmelvorming. [20] 2.3.1 Oorzaken van schadegevallen 2.3.1.1 Vocht Vocht kan op twee manieren het binnenblad bereiken: - doorslaand vocht. - optrekkend vocht. Bij optrekkend vocht zuigen de bakstenen het grondwater door hun capillaire werking op. Er vormen zich vochtplekken boven de begane grond. Het al dan niet aanwezig zijn van spouwisolatie heeft geen invloed op optrekkend vocht. Dit probleem wordt niet verder besproken. [2] Doorslaand vocht is het vocht dat ten gevolge van slagregen in de constructie binnendringt. 8

2.3.1.1.1 De spouwmuur als regendicht scherm A. De regendichtheid van de spouwmuur wordt op 3 manieren bekomen: - Een deel van het regenwater loopt af langs de voorzijde van het buitenspouwblad. - Een deel wordt geabsorbeerd door het gevelmetselwerk. - Een deel van het water loopt af langs de achterzijde van het buitenspouwblad. a) Het aflopen langs de voorzijde Wanneer de muur blootgesteld wordt aan regen, wordt het water eerst geabsorbeerd door het gevelmetselwerk. Vanaf het moment dat het buitenvlak capillair verzadigd is, ontstaat er een waterfilm. De hoeveelheid water die niet door de stenen kan opgenomen worden stroomt af langs de buitenzijde. De grootte van de regenafloop wordt bepaald door de opnamesnelheid en de opnamecapaciteit van het gevelmateriaal. Stenen met een lage opnamecapaciteit geven aanleiding tot hogere afloopdebieten en een grotere kans op regendoorslag. b) Absorptie Als er een continue waterlaag gevormd wordt, kan het water op twee manieren naar binnen gezogen worden: - door poreusheid - door doorlating. Poreusheid Het metselwerk zuigt water op. Enige poreusheid is nodig om dampdoorgang van binnen naar buiten te laten plaatsvinden. Wanneer er overdadig vochttransport doorheen het metselwerk optreedt, spreekt men van poreusheid. Infiltratieproblemen doen zich voornamelijk voor bij bakstenen met een beperkte waterabsorptie. Algemeen stelt men dat bij een toenemende volumemassa van de steen de waterabsorptie en de hoeveelheid capillair opgenomen vocht dalen. Materialen met een beperkte capillaire werking, zoals betonblokken en natuursteen, blijken het meest doorlatend te zijn. [21, 27 en 49] Doorlating Wanneer zich een waterfilm vormt over het metselwerk, dan kan er water insijpelen langs voegen, scheuren of slechte aansluitingen tussen raamkozijn en het metselwerk. De belangrijkste wegen waarlangs het water binnendringt zijn de kopse voegen, die vaak onvolledig opgevuld zijn en de microscheuren tussen bakstenen en de voegen. Aangezien voegen tot 25% van het totale metselwerk uitmaken, speelt de kwaliteit van het voegwerk een belangrijke rol in de doorlatendheid van de muur. Deze kwaliteit is afhankelijk van de samenstelling van de mortel en van de uitvoering van het voegwerk. 9