1
Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE Leefmilieu Brussel ISOLATIE : THEORETISCHE INLEIDING Emmanuel S HEEREN Plate-forme Maison Passive asbl
Doelstellingen van de presentatie De basisnoties aanleren over warmte, warmteoverdracht en de uitdaging binnen gebouwen; De thermische transmissiecoëfficiënt U [kwh/m².jaar] kunnen berekenen De waarden van de geleidbaarheid van materialen aanleren; De thermische begrippen over warmte definiëren: thermische capaciteit, inertie, vochtigheid 3
Overzicht Hoeveel vliegen door de vensters? I. Definitie warmteoverdracht II. III. IV. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte Waarom isoleren? 4
I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren? 5
I. Definitie van warmte-overdracht 3 mogelijke manieren van warmteoverdracht : Conductie Convectie Straling De 3 transportmodi spelen een rol in de verliesbalans van een wand, een gebouw 6
I. Definitie van warmte-overdracht Conductie : Is de manier waarop thermische energie doorheen materialen gaat. De elementen waaruit een materiaal is opgebouwd ontvangen energie en geven deze door aan de naburige elementen via contact. Niet alle materialen geven op dezelfde manier deze energie door: metalen zijn goede thermische geleiders, terwijl hout of synthetische materialen slechts middelmatige geleiders zijn (dus beter isolerend). Vergelijk: blootvoets op kiezelstenen Bron: Energie plus 7
I. Definitie van warmte-overdracht Convectie : manier van energieverspreiding die een verplaatsing van materie impliceert in een omgeving Bv. : kom met water op een vuur Bron: http://belvedair.ca Straling : manier van energieoverdracht onder de vorm van stralen of deeltjes die ontstaan door elektromagnetische straling. Bv. : Zonne-instraling in een ruimte Bron: http://belvedair.ca 8
I. Definitie van warmte-overdracht Het vermogen [W] dat door een wand gaat : 20 C 0 C P = U x S x DT (Watt) U [W/m²K] = 1 Rt U [W/m²K] = Thermische transmissiecoëfficiënt van de wand Rt [m²k/w] = (Ri + d [m] / λ [W/mK] + Re) l [W/mK] = thermische geleidbaarheid van een materiaal Bron: Matriciel 9
I. Definitie van warmte-overdracht Thermische verliezen zijn een functie van : Verschil in T tussen binnen en buiten Verliesoppervlakte / compactheid Samenstelling van de wanden P = U x S x DT (Watt) Bron: Energieplus 10
I. Definitie van warmte-overdracht Thermische verliezen zijn een functie van : Verschil in T tussen binnen en buiten Verliesoppervlakte / compactheid Samenstelling van de wanden P = U x S x DT (Watt) 11
I. Definitie van warmte-overdracht Thermische verliezen zijn een functie van : Verschil in T tussen binnen en buiten Verliesoppervlakte / compactheid Samenstelling van de wanden P = U x S x DT (Watt) Bron: Energieplus 12
I. Definitie van warmte-overdracht Compactheid Bij voorkeur eenvoudige vorm Bij voorkeur tussenligging Bij voorkeur grote gebouwen 13
I. Definitie van warmte-overdracht Thermische verliezen zijn een functie van : Verschil in T tussen binnen en buiten Verliesoppervlakte / compactheid Samenstelling van de wanden P = U x S x DT (Watt) 14
I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren? 15
II. Berekening U-waarde Thermische weerstand Ri = (d / l)i [m².k/w] Ra Rsi en Rse RT = Rsi + SRi + Rse Totale thermische weerstand van elke component (Ri) De oppervlakteovergansweerstand (Rsi en Rse) De thermische weerstand van de luchtlagen (Ra) Bron: Energieplus 16
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ri [m².k/w] Thermische weerstand Ri = (d / l)i Ra Rsi en Rse Thermische weerstand van homogene en heterogene componenten Hoe hoger de weerstand, hoe beter het materiaal isoleert RT = Rsi + SRi + Rse 17
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ri [m².k/w] Thermische weerstand Ri = (d / l)i Ra Thermische weerstand van homogene componenten Rsi en Rse RT = Rsi + SRi + Rse d [m] = dikte van de component l [W/m.K] = thermische geleidbaarheid van de component 18
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Thermische conductie of geleidbaarheid van een materiaal : l [W/m.K] Eigenschap van een materiaal die aangeeft in welke mate het warmte kan transporteren; Het is de hoeveelheid overgedragen warmte per oppervlakte-eenheid en per tijdseenheid, voor een materiaal van 1m dik en voor een temperatuurverschil van 1K tussen de twee zijden; Hoe hoger de geleidbaarheid, hoe minder isolerend 19
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Thermische conductie of geleidbaarheid van een materiaal : l [W/m.K] De gedeclareerde lambda-waarde (ld) : de gemeten waarde bij genormaliseerde omstandigheden van temperatuur en relatieve luchtvochtigheid De nuttige lambda-waarde (li) : bij binnencondities, dus niet onderhevig aan vocht en aan het buitenklimaat (le) : bij gebruik buiten, dus wel onderhevig aan vocht (vochtig materiaal) en aan het buitenklimaat Bron: Energieplus 20
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Thermische conductie of geleidbaarheid van een materiaal : l [W/m.K] Bron: http://www.aeu.fr Bron: http://www.hoki.ibp.fhg.de 21
Materiaal II. Berekening U-waarde Bij homogeen materiaal: thermische geleidbaarheid (l) gekend (tabellen) li [W/m.K] le [W/m.K] Staal 50 50 Steen ~2,5 ~ 3,5 Gewapend beton 1,70 2,20 Bezetmortel 0,93 1,50 Baksteen 0,90 1,10 Gips 0,52 - Hout 0,15 0,20 Isolatie 0,04 - (0,4) Samenstelling van de wanden l [W/m.K] Bij heterogeen materiaal wordt rechtstreeks met de thermische weerstand van het materiaal gewerkt Materiaal R [m².k/w] Snelbouw 19cm 0,14 Snelbouw 29cm 0,20 Bron : http://www.energieplus-lesite.be/energieplus 22
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden l [W/m.K] Praktische gids voor duurzaam bouwen Fiche ENE04 Een goed geïsoleerd huis bouwen 23
II. Berekening U-waarde Van L naar R en B naar B: Minerale wol (MW), glaswol (GW), cellenglas (CG), geëxpandeerd perliet (EPB), polyurethaanschuim (PUR), geëxpandeerd polystyreenschuim (EPS en EPS-SE), geëxtrudeerd polystyreenschuim (XPS) Isolatietypes Bron: fiches MAT 05 en ENE 04 24
II. Berekening U-waarde Boven: Cellulose, kokosnoot, hennepwol, kurk (ICB). Onder: Vulkanische rotssteen (perliet), isolatie uit gerecycleerde textielvezels Isolatietypes (natuurlijk of ecologisch) Bron: fiche MAT 05 25
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ra [m².k/w] Thermische weerstand Ri = (d / l)i Ra Thermische weerstand van de luchtlaag Rsi en Rse RT = Rsi + SRi + Rse Bron : http://www.energieplus-lesite.be/energieplus 26
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ra [m².k/w] Thermische weerstand Ri = (d / l)i Ra Rsi en Rse Ra is functie van : De stroomrichting van de warmte; De dikte van de luchtlaag; Ventilatie van die laag Drukt de weerstand van de lucht (of het omgekeerde van de hoeveelheid overgedragen warmte) uit om de warmte via convectie, conductie en straling over te dragen (per tijdseenheid, per oppervlakte-eenheid en voor een T-verschil van 1K tussen de warme- en koudezijde) 27
II. Berekening U-waarde Niet-geventileerde luchtlaag Dikte van de luchtlaag [mm] Horizontale warmteflux Samenstelling van de wanden Ra Verticale warmteflux - hoog [m².k/w] Verticale warmteflux - laag 0<d<5 0,00 0,00 0,00 5<d<7 0,11 0,11 0,11 7<d<10 0,13 0,13 0,13 10<d<15 0,15 0,15 0,15 15<d<25 0,17 0,16 0,17 25<d<50 0,18 0,16 0,19 50<d<100 0,18 0,16 0,21 100<d<300 0,18 0,16 0,22 300 0,18 0,16 0,23 28
II. Berekening U-waarde Sterk geventileerde luchtlaag Samenstelling van de wanden Ra [m².k/w] Ra = 0 m².k/w T luchtlaag = T buiten Rse = Rsi De materialen gelegen achter die luchtspouw tellen niet mee voor de berekening van de U-waarde van de wand 29
II. Berekening U-waarde Weinig geventileerde luchtlaag Samenstelling van de wanden Ra [m².k/w] Vereenvoudigde methode: neem de helft van de Ra van een niet geventileerde equivalente luchtlaag Volledige methode: breng de grootte en de verdeling van de ventilatieopeningen in rekening 30
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Rsi en Rse [m².k/w] Thermische weerstand Ri = (d / l)i Ra Rsi en Rse Thermische oppervlakteovergangsweerstand (binnen en buiten) RT = Rsi + SRi + Rse Bron : http://www.energieplus-lesite.be/energieplus 31
II. Berekening U-waarde Thermische oppervlakteovergangsweerstand (binnen en buiten) Samenstelling van de wanden Rsi en Rse Transmissie van de luchtwarmte naar de wand via: - Convectie - Straling [m².k/w] Rsi en Rse drukken de weerstand uit van de omgevingslucht (binnen / buiten) om hun warmte af te geven aan de wand via convectie en straling (per tijdseenheid, per oppervlakte-eenheid en voor een T-verschil van 1K tussen de luchttemperatuur en deze van de wandoppervlakte) 32
II. Berekening U-waarde Thermische oppervlakteovergangsweerstand (binnen en buiten) Horizontale warmtestroom (vertikale wand) Vertikale warmtestroom hoog (horizontale wand) Vertikale warmtestroom laag (horizontale wand) Samenstelling van de wanden Ri [m².k/w] Rsi en Rse Re [m².k/w] 0,13 0,04 0,10 0,04 0,17 0,04 [m².k/w] 33
II. Berekening U-waarde Thermische weerstand Samenstelling van de wanden RT = Rsi + SRi + Rse [m².k/w] Thermische transmissiecoëfficiënt (van een wand) U = 1 / RT [W/m².K] Hoe kleiner de U-waarde, hoe beter de isolerende kracht van de wand 34
II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Thermische transmissiecoëfficiënt (van een wand) U = 1 / RT [W/m².K] Het is de hoeveelheid warmte die door een wand gaat op een permanente basis, per tijdseenheid, per oppervlakte-eenheid en per eenheid van verschil in temperatuur tussen de ene en de andere kant van een wand. Hoe lager deze waarde, hoe beter de wand is geïsoleerd Bron : http://www.energieplus-lesite.be/energieplus 35
II. Berekening U-waarde Bijzonderheden Samenstelling van de wanden Lineair verlies : y [W/m.K] Puntsgewijs verlies : c [W/K] Geval vensters : Uw = (Uf * Af + Ug * Ag + y * l) / (Af + Ag) (of vereenvoudigde formule : Uvenster = 0.3 x U profiel + 0.7 x U beglazing + 3 x 0.05 of 0.07, afhankelijk van of de beglazing een U > of < 2W/m²K heeft) Minimum : respecteer de basisregels opgelegd door de EPB 36
II. Berekening U-waarde 37
II. Berekening U-waarde Hoeveel vliegen door de vensters? Het is aan u nu! Bereken de transmissiecoëfficiënt (U) van een wand : 2cm gips Holle betonblok van 19cm 8 cm isolatie Pleister op de isolatie Bereken de transmissiecoëfficiënt (U) van een wand : 2cm gips Holle betonblok van 19cm 30 cm isolatie Pleister op de isolatie 38
Hoeveel vliegen door de vensters? 39
Hoeveel vliegen door de vensters? 40
Hoeveel vliegen door de vensters? I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren? 41
III. Begrippen gelinkt aan warmte Specifieke thermische capaciteit (c) [J/kg.K] Eigenschap van een materiaal waarmee de mate waarin dit materiaal energie kan opslaan of terug afgeven via thermische uitwisseling tijdens een transformatie waarbij de temperatuur wijzigt, kan worden gekwantificeerd; Het is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur van 1kg van een materiaal met 1K (of 1 C) te verhogen bij gelijke druk en volume Hoe hoger de specifieke thermische capaciteit, hoe groter de opnamecapaciteit 42
III. Begrippen gelinkt aan warmte Specifieke thermische capaciteit (c) [J/kg.K] Enkele waarden Materiaal Volumieke massa : r [kg/m³] Specifieke thermische capaciteit : c [J/kg.K] Staal 7800 450 Beton 2400 880 Baksteen 1300 840 Hout 550 1200-2700 Isolatie 50 1000 Lucht (15 C) 1,225 1000 43
III. Begrippen gelinkt aan warmte Thermische inertie De capaciteit van een gebouw om warmte op te slaan en vervolgens terug af te geven. Dankzij de thermische inertie is er een thermische defasering (ontkoppeling in de tijd) mogelijk tegenover de schommeling van het buitenklimaat Bron : http://ecosources.info De thermische inertie van een huis hangt af van de materiaalmassa waaruit de binnenkant is opgebouwd. Hoe zwaarder deze materialen, hoe groter hun thermische inertie. Verwar inertie niet met isolatie : isolatie vermindert de verliezen, terwijl de inertie louter warmte opslaat en weer vrijgeeft Wordt uitgedrukt in effusiviteit [e] 44
III. Begrippen gelinkt aan warmte Thermische inertie Enkele waarden Bouwtypologie Geleidbaarheid: l [W/m.K] Volumieke massa : r [kg/m³] Specifieke thermische capaciteit : c [J/kg.K] Effusiviteit :e Houtskelet 0,04 50 840 30 Massief houtbouw 0,12 450 1880 320 Traditionneel 0,4 1000 840 580 Betonelementen 1,7 2400 880 1850 Bron : Formation IBGE Bâtiment durable passif en très basse énergie 45
III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid Hygrometrische begrippen: Absolute luchtvochtigheid, X: Het aantal aanwezige grammen waterdamp in 1 kg droge lucht. [gwater/kgdrogelucht] Relatieve luchtvochtigheid, R.L.: verhouding tussen de waterdampdruk (Pw) en de saturatiedruk van de waterdamp (Pws). [%] Dauwpunttemperatuur: de temperatuur waarbij bij een gegeven waterdampdruk of bij een gegeven absolute luchtvochtigheid, de relatieve luchtvochtigheid 100% bedraagt. [ C] 46
III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid Bron: Formation PMP 47
X III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid Bron: Formation Condensation PMP 48
III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid R.L. Bron: Formation Condensation PMP 49
III. Begrippen gelinkt aan warmte Dampdiffusie Net zoals warmte zich verplaatst van warm naar koud, verspreidt de luchtvochtigheid zich van de hoogste partiële druk naar de laagste. Dit is de dampdiffusie 4 C / RL : 100% Pw : 800 Pa 20 C / RL : 70% Pw : 1650 Pa Bron: Formation PMP 50
III. Begrippen gelinkt 1. THEORIE aan warmte [not too much] Les Luchtvochtigheid grandeurs hygrométriques Relatieve luchtvochtigheid 20 C / RL : 70% 1650 Pa 4 C / RL : 100% 800 Pa Bron: Formation PMP 51
III. Begrippen gelinkt aan warmte Tegengekomen problemen Gelinkt met vochtigheid Schimmels en paddestoelen Bron: PMP 52
III. Begrippen gelinkt aan warmte Ontwikkeling en groei Luchtvochtigheid Bron: PMP 53
III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid 54
III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid 55
III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid Hoeveel vliegen door de vensters? Het is aan u nu! Bereken de transmissiecoëfficiënt (U) van een wand : 2cm gips Holle betonblok van 19cm 30 cm isolatie Pleister op de isolatie Maar de isolatie is blootgesteld aan weersinvloeden de geleidbaarheid verhoogt >>> 0,2 W/m.K 56
Hoeveel vliegen door de vensters? I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren? 57
IV. Waarom isoleren? Binnencomfort verhogen De energieverliezen beperken Energetische voetafdruk verkleinen Isolatie? Energieafhankelijkheid beperken Pathologieën vermijden 58
Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. : http://www.energieplus-lesite.be/ http://www.maisonpassive.be :/ Ressources : Brochure PMP : «Quel châssis pour ma maison passive» Ponts thermiques : Site internet : http://www.pontsthermiques.be Referentie Praktische handleiding voor de duurzame gebouw en andere bronnen : Info fiches : ENE 4, 6, 9, 11 et 12 59
Om te onthouden van de presentatie De isolatiewaarde van een wand wordt onder andere bepaald door de transmissiecoëfficiënt U: hoe kleiner deze waarde, hoe beter de wand geïsoleerd is ; Op termijn zal de passiefstandaard opgelegd worden voor alle nieuwbouw (residentieel en tertiair) ; Het isoleren van een gebouw vereist een globale aanpak en aandacht voor de impact (bij renovatie). 60
Contact Marny DI PIETRANTONIO Gestionnaire technique PMP asbl - Rue Nanon, 98 5002 Namur Tel : 081 / 39. 06. 50 E-mail : info@maisonpassive.be infotechnique@maisonpassive.be 61