VERTROUWELIJK TOT EN MET 31/12/9999 - NIET KOPIEREN, VERDELEN OF PUBLIEK BEKEND MAKEN
De analyse en optimalisatie van de luchtdichtheid bij residentiële sectionale garagepoorten Tobia Baert, Frederik Bauters
Promotor: Leo Van Cauter Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master of Science in de industriële wetenschappen: bouwkunde
Vakgroep Industriële Technologie en Constructie Voorzitter: prof. Marc Vanhaelst Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar 2014-2015
Woord vooraf Deze thesis schrijven en de bijhorende onderzoeken waren voor ons een leerrijke ervaring. Graag zouden wij dan ook een aantal personen willen bedanken voor hun hulp bij de voltooiing van deze thesis. Wij willen onze dank betuigen aan de techniekers Lucien van Boxstael en Kristof de Sutter, die steeds bereid waren ons te helpen bij het construeren van de proefopstelling. Verder willen wij de monteurs en producenten van sectionale garagepoorten bedanken voor hun medewerking en het verschaffen van documentatie. Wij richten ook een woord van dank aan onze promotor, prof. ir. P. Ampe, die gedurende het volledige academiejaar bereid was om vragen te beantwoorden en hulp te bieden bij onverwachte moeilijkheden. Onze vrienden, medestudenten en familie danken we voor hun steun en toeverlaat tijdens het schrijven van deze thesis. Ten slotte nog een speciaal woord van dank aan onze begeleider ing. L. Van Cauter voor het mee helpen denken en zoeken naar mogelijke oplossingen en ons bij te staan bij het uitvoeren van de proeven.
Tobia Baert Frederik Bauters 1 juni 2015
Abstract Het doel van deze thesis is om de luchtdichtheid van residentiële sectionale garagepoorten te optimaliseren. Hierdoor wordt het mogelijk om een garage binnen het beschermd volume van een passiefhuiswoning op te nemen. De situering van de luchtlekken in de praktijk werd onderzocht door het bijwonen van montages van residentiële sectionale garagepoorten. De luchtlekken bevinden zich in de boven- en onderhoeken van de dagopening en tussen de poortpanelen onderling. Na het bedenken en analyseren van mogelijke oplossingen, werd geconstateerd dat een opblaasbare rubberafdichting het meest geschikt was om de luchtdichtheid te optimaliseren. Aan de hand van een proefmodel, dat een sectionale garagepoort zo goed als mogelijk voorstelt, werd de opblaasbare rubberafdichting getest. Bij het testen van het proefmodel werd een luchtdichtheidsprestatieklasse voor buitenschrijnwerk behaald van klasse 5. Hiermee werd aangetoond dat in de praktijk een opblaasbare rubberafdichting een mogelijke oplossing kan bieden voor het luchtdichtheidsprobleem van sectionale garagepoorten bij passiefhuiswoningen. Kernwoorden: luchtdichtheid - residentiële sectionale garagepoort - opblaasbare rubberafdichting – luchtdichtheidsprestatieklasse - passiefhuiswoning
The objective of this thesis is the optimization of the airtightness of residential sectional garage doors. Because of this it will be possible to insert the garage to the protected volume of a passive house. The sources of the air leaks in practice were investigated by attending multiple assemblies of residential sectional garage doors. The air leaks are located at the corners of the enclosed opening and in between the gate panels. After devising and analyzing possible solutions, an inflatable rubber seal was considered as the most suitable way to optimize the airtightness. The inflatable rubber seal was tested on a model, similar to a sectional garage door. The test resulted in an airtightness class 5 of the classification for exterior joinery. This proved that an inflatable rubber seal may solve the problem of airtightness of sectional garage doors in passive houses. Keywords: airtightness – residential sectional garage door – inflatable rubber seal – airtightness classification – passive house
Inhoudsopgave Woord vooraf ...................................................................................................... 2 Abstract .............................................................................................................. 3 Inhoudsopgave ................................................................................................... 4 Inleiding ............................................................................................................. 8 1.
Algemeen................................................................................................ 9 1.1. Functie ..................................................................................................... 9 1.2. Verschillende types garagepoorten ............................................................... 9 1.2.1.
Kantelpoorten .................................................................................. 10
1.2.2.
Sectionale poorten ............................................................................ 11
1.2.3.
Rolpoorten ....................................................................................... 13
1.2.4.
Poort met draaideuren ....................................................................... 13
1.3. Werking van een sectionale garagepoort ...................................................... 14 1.4. Inbouwmaten van een garagepoort ............................................................. 16 2.
Onderdelen ........................................................................................... 18 2.1. Hoeklijnen en linteelprofiel ......................................................................... 18 2.2. Horizontale rails ....................................................................................... 21 2.3. Panelen ................................................................................................... 22 2.4. Bewegingsmechanismen ............................................................................ 24 2.4.1.
Trek- en torsieveren .......................................................................... 24
2.4.2.
Kabels ............................................................................................. 26
2.4.3.
Aanraakbeveiliging ............................................................................ 27
2.5. Aandrijfmotor ........................................................................................... 28
3.
2.5.1.
Onderloopbeveiliging ......................................................................... 29
2.5.2.
Veiligheidseisen elektrische poorten .................................................... 30
Prestatiekenmerken ............................................................................. 31 3.1. Waterdichtheid ......................................................................................... 31 3.2. Weerstand tegen windbelasting .................................................................. 31 3.3. Thermische weerstand .............................................................................. 32 3.4. Luchtdichtheid .......................................................................................... 33 3.4.1.
Poorten ........................................................................................... 33
3.4.2.
Buitenschrijnwerk ............................................................................. 34
3.5. Opschriften .............................................................................................. 38 4.
Algemene eigenschappen en gebruiksvoorwaarden ............................. 39
5.
Montage ................................................................................................ 41 5.1. Hörmann serie 40 Z .................................................................................. 41 5.2. Ollevierpoort 40 N .................................................................................... 42 5.3. Winsol Easyclick 70 RMA+ ......................................................................... 43 5.4. Benodigdheden en bevestigingsmateriaal ..................................................... 45 5.5. Voorbereiding montage ............................................................................. 46 5.5.1.
Nieuwbouw ...................................................................................... 46
5.5.2.
Renovatie ........................................................................................ 47
5.6. Plaatsing ................................................................................................. 48 5.7. Programmering aandrijfmotor .................................................................... 58
6.
5.7.1.
Automatische zelflerende procedure .................................................... 58
5.7.2.
Handmatig zelflerende procedure ........................................................ 59
Blowerdoortest ..................................................................................... 60 6.1. Algemeen ................................................................................................ 60 6.2. A- en B-meting ......................................................................................... 60 6.3. Passiefhuiscertificaat ................................................................................. 60 6.4. Uitvoering ................................................................................................ 61
7.
6.4.1.
Ongecontroleerde luchtlekken ............................................................ 61
6.4.2.
Opstelling ........................................................................................ 62
6.4.3.
Invoer gegevens ............................................................................... 63
6.4.4.
Sectionale garagepoort Hörmann LPU 40 ............................................. 63
6.4.5.
Verloop uitvoering blowerdoortest en resultaten ................................... 63
Probleemanalyse .................................................................................. 65 7.1. Standaard rubberen afdichtingen ................................................................ 65 7.2. Situering luchtlekken bij standaard afdichtingen ........................................... 67 7.3. Geoptimaliseerde rubberen afdichtingen ...................................................... 70
8.
Rubber .................................................................................................. 74 8.1. Elastomeer .............................................................................................. 74 8.2. Fabricatieproces ....................................................................................... 75 8.2.1.
Algemeen ........................................................................................ 75
8.2.1.1.
Natuurrubber ........................................................................... 75
8.2.1.2.
Synthetisch rubber .................................................................... 76
8.2.2.
Mengproces...................................................................................... 76
8.2.3.
Vormingsproces ................................................................................ 77
8.2.3.1.
Extrusie ................................................................................... 77
8.2.3.2.
Kalenderen............................................................................... 78
8.2.3.3.
Belagen (coaten) ...................................................................... 78
8.2.3.4. 8.2.4.
Vormpersen ............................................................................. 79
Vulkanisatieproces ............................................................................ 80
8.3. Rubbervarianten ....................................................................................... 80 9.
Onderzoek ............................................................................................ 83 9.1. Doel van het onderzoek ............................................................................. 83 9.2. Onuitgewerkte ideeën ............................................................................... 83 9.3. Principe van de proef ................................................................................ 87 9.4. Experimenteel onderzoek lijmverbinding ...................................................... 87 9.5. Proefopstelling ......................................................................................... 90 9.5.1.
Luchtdichtheidsbox ........................................................................... 90
9.5.2.
Testwand ......................................................................................... 91
9.5.3.
Proefmodel ...................................................................................... 92
9.5.3.1.
Open binnenband ...................................................................... 93
9.5.3.2.
Dorpelelement .......................................................................... 94
9.5.3.3.
Poortpaneel .............................................................................. 96
9.5.3.4.
Randelementen......................................................................... 98
9.5.4.
Lekdichtheidtester .......................................................................... 100
9.6. Uitgevoerde proef ................................................................................... 103 9.6.1.
Kalibratiemeting ............................................................................. 103
9.6.2.
Invloedsfactoren proefmodel ............................................................ 106
9.6.2.1.
Fietsband ............................................................................... 106
9.6.2.2.
Poortpaneel ............................................................................ 117
9.6.2.3.
Duwkracht bovenste paneel ..................................................... 120
9.6.3.
Luchtdichtheidsmeting proefmodel .................................................... 122
9.6.4.
Verwerking van de meetresultaten .................................................... 124
9.7. Randvoorwaarden proefmodel .................................................................. 127
10.
9.7.1.
Hoeveelheid lucht in fietsband .......................................................... 127
9.7.2.
Gewicht van het paneel ................................................................... 128
9.7.3.
Indrukking fietsband ....................................................................... 128
Meetproeven krachtwerking ............................................................... 129
10.1. Meetproef onderloopbeveiliging ................................................................ 132 10.2. Meetproef duwkracht toppaneel ................................................................ 133 11.
Praktische uitvoering .......................................................................... 135
11.1. Opblaasbare rubberafdichting ................................................................... 135 11.2. Onderafdichting ...................................................................................... 137 11.3. Aansluiting rubberafdichtingen ................................................................. 140 11.4. Vingerklembeveiligingsvoegen .................................................................. 142
11.5. Automatisering opblaasbare rubberafdichting ............................................. 143 Besluit ........................................................................................................... 145 Figurenlijst ..................................................................................................... 146 Tabellen .......................................................................................................... 150 Grafieken ........................................................................................................ 151 Referentielijst ................................................................................................. 152
Inleiding In België behoren garages vaak tot het beschermd volume van de woning. Eén van de drie eisen om een passiefhuiscertificaat te behalen heeft betrekking op de luchtdichtheid van de woning. Hierbij moet het luchtverlies per uur, veroorzaakt door ongecontroleerde luchtlekken, kleiner zijn dan of gelijk zijn aan 0,6 keer het intern volume van de woning. Voorbeelden van ongecontroleerde luchtlekken zijn kieren en spleten die onder andere voorkomen bij buitenschrijnwerk, zoals ramen, deuren en garagepoorten. De ongecontroleerde luchtlekken bij poorten hebben een groot aandeel in het totale warmteverlies van een woning. Om de garage in het beschermd volume van een passiefhuiswoning te behouden, moeten deze ongecontroleerde luchtlekken tot een aanvaardbaar minimum beperkt worden. Voor garagepoorten zijn prestatieklassen opgesteld waar de luchtdichtheidsprestatieklassen een onderdeel van uitmaken. Aan de hand van deze klassen wordt de luchtdichtheid van garagepoorten beoordeeld. In deze thesis werden de ongecontroleerde luchtlekken bij residentiële sectionale garagepoorten onderzocht en werd een onderzoek verricht naar mogelijke oplossingen. De sectionale garagepoorten werden bestudeerd door het bijwonen van montages, door proeven uit te voeren op bestaande poorten en door verschillende types poorten te vergelijken. In de praktijk wordt tot nu toe, voor residentiële sectionale poorten, een luchtdichtheidsprestatieklasse behaald van klasse 4. Aan de hand van een proefmodel, die een residentiële sectionale garagepoort voorstelt, wordt getracht een betere klasse te behalen.
1.
Algemeen
1.1.
Functie
Een garagepoort sluit de dagopening af van de garage waardoor een auto, een fiets of een persoon zich kan verplaatsen van binnen naar buiten en omgekeerd. Ze beschermt de garage tegen het buitenklimaat en ze biedt veiligheid tegen inbraak. 1.2.
Verschillende types garagepoorten
Garagepoorten kunnen onderverdeeld worden in vier types: kantelpoorten, sectionale poorten, rolpoorten en poorten met draaideuren. Voor de opkomst van de andere types garagepoorten werd de kantelpoort het meest toegepast bij residentiële garages in België. Tegenwoordig is de kantelpoort op alle fronten ingehaald door de andere types, voornamelijk door de sectionale garagepoort. De sectionale poort wordt tegenwoordig het meest toegepast in residentiële situaties. Door de goede isolerende eigenschappen van het poortblad en de veelzijdige uitstraling krijgt dit type de voorkeur op de andere types, zowel bij renovatie als bij nieuwbouw (Garagepoorten: productuitleg, 2015). Maar de kantelpoorten zijn nog niet volledig afgeschreven wegens hun lagere kostprijs (Kantelpoort: een echte klassieker, 2014). De Belgische norm waaraan zowel industriële, commerciële als residentiële poorten moet voldoen is de norm NBN EN 13241-1-2013. De norm behandelt de prestatie en veiligheidseisen voor deuren en poorten die de veilige doorgang van door mensen begeleide goederen en voertuigen moeten waarborgen in een industriële, commerciële of residentiële omgeving (WTCB: Industriële, commerciële of residentiële poorten, z.j.). Hieronder worden de verschillende types kort besproken. De residentiële sectionale garagepoorten zijn het hoofdonderwerp van deze thesis. Dit onderdeel wordt verder in deze thesis uitgebreider besproken.
9
1.2.1.
Kantelpoorten
Bij een kantelpoort kantelt het poortblad in zijn geheel naar boven bij het openen. Het poortblad bestaat meestal uit een grote stalen plaat, maar hiervoor kunnen ook andere materialen zoals hout, PVC of aluminium worden aangewend. Deze poorten kunnen zowel uitgerust worden met een manuele bediening als met een elektrische bediening (Kantelpoort: een echte klassieker, 2014). De kantelpoorten kunnen op hun beurt nog eens onderverdeeld worden
in
twee
verschillende
systemen,
namelijk
Figuur 1: Principe kantelpoort buitenshuis kantelend
kantelpoorten die buiten de gevel (buitenshuis) kantelen (zie Figuur 1 en 2) en kantelpoorten die binnenshuis kantelen (zie Figuur 2). Bij een kantelpoort die buiten de gevel kantelt, moet rekening gehouden worden met objecten die zich op de oprit vlak voor de poort kunnen bevinden. Hierdoor is het niet mogelijk om de wagen op de oprit tot tegen de poort te parkeren (Kantelpoort: een echte klassieker, 2014). Bij kantelpoorten die binnenshuis kantelen, schuift de poort bij het opengaan schuin naar binnen. Hierdoor verplaatst het probleem zich van buiten naar binnen. De poort mag tijdens het opengaan niet gehinderd worden door objecten die binnen staan. De wagen in de garage moet hierdoor ver genoeg geparkeerd staan. Door dit plaatsverlies is dit systeem van kantelpoorten minder geschikt voor kleine garages (Kerkhofs, 2012).
LOOPRAIL
SPIRAALVEER
Figuur 2: Kantelpoort buitenshuis kantelend en binnenshuis kantelend
Bij beide systemen is de werking gelijkaardig. Het openen en sluiten gebeurt met behulp van zijdelingse spiraalveren die de garagepoort begeleiden over looprails. Deze looprails zijn 10
zowel langs de zijkant van de poort als tegen het plafond van de garage bevestigd. De zwaardere kantelpoorten worden uitgerust met tegengewichten zodat de poort bij elke graad van opening open blijft staan (Kantelpoort: een echter klassieker, 2014). Een kantelpoort neemt weinig ruimte in, is verkrijgbaar in heel veel verschillende kleuren en de bediening kan geautomatiseerd worden. Door hun eenvoudige opbouw zijn ze relatief goedkoop, maar de poortbladen zijn meestal niet geïsoleerd (Kantelpoorten, z.j.). 1.2.2.
Sectionale poorten
Dit is het type poort dat het meest wordt toegepast bij residentiële toepassingen. Bij sectionale poorten is het poortblad samengesteld uit verschillende secties, de poortpanelen. Deze panelen zijn scharnierend met elkaar verbonden en schuiven met behulp van loopwieltjes in hun geheel via looprails in de gewenste positie. De beweging wordt gestimuleerd door trekof torsieveren, welke het balanceringssysteem van de poort realiseren. Deze poorten kunnen zowel uitgerust worden met een manuele bediening als met een elektrische bediening (Sectionale poort voor ruimte en comfort, 2014). Het balanceringssysteem neutraliseert het gewicht van het poortblad, zodat het openen en het sluiten van de garagepoort zowel bij elektrische als handmatige bediening weinig kracht vraagt (Garagepoorten: productuitleg, 2015). Sectionale poorten kunnen op hun beurt nog eens onderverdeeld worden in twee systemen, namelijk de verticale sectionale poorten en de zijdelingse sectionale poorten (Garagepoorten, z.j.). Een veelgebruikte benaming voor deze systemen is respectievelijk de overheadpoort, omdat het poortblad zich in geopende toestand boven het hoofd bevindt, en de schuifpoort ( Garagepoorten: productuitleg, 2015). De werking van beide systemen is nagenoeg gelijk. Het enige verschil tussen beide is de bewegingsrichting van het poortblad. Bij de verticale sectionale poorten schuift het poortblad loodrecht naar boven om in het hoogste punt onder het garageplafond weg te schuiven (zie Figuur 3). Dit heeft het voordeel dat zowel buiten als binnen geen plaatsverlies is. De wagen kan hierdoor tot vlak tegen de poort geparkeerd worden, zowel op de oprit als in de garage (Sectionale poort voor ruimte en comfort, 2014). Bij de zijdelingse sectionale poorten schuift het poortblad zijdelings in de looprails parallel met de muur (zie Figuur 4). Het grote voordeel van dit systeem is dat de toegangshoogte van de garage volledig vrijkomt en dat de inbouwruimte ter hoogte van het linteel uitzonderlijk klein is. Een ander voordeel is dat de schuifbeweging van de poort bij verschillende overgangsbochten mogelijk is (zie Figuur 4). Hierdoor kan een garage met een schuine muur 11
ook voorzien worden van een schuifpoort. Een bijkomend voordeel van sectionale poorten is dat ze zeer goed geïsoleerd kunnen worden en dat ze minder lawaai maken dan kantelpoorten (Garagepoorten, z.j.). Een nadeel van sectionale poorten is dat ze meestal op maat gemaakt moeten worden, waardoor de kostprijs hoger is dan bij de andere poorttypes (Sectionale poorten, z.j.).
HOOGSTE PUNT
Figuur 3: Verticale sectionale poort
OVERGANGSBOCHT
Figuur 4: Zijdelingse sectionale poort
12
1.2.3.
Rolpoorten
Rolpoorten worden vaak gebruikt voor dagopeningen met grotere oppervlaktes of meer industriële toepassingen zoals magazijnen. Tegenwoordig worden ze meer en meer toegepast voor residentiële toepassingen (Rolpoorten, z.j.). Een rolpoort is een poort die zich boven de dagopening oprolt, al dan niet in een behuizing (zie Figuur 6). Het poortblad bestaat uit lamellen die onderling aan elkaar vast gehaakt zijn (zie Figuur 5), ze zijn dus niet scharnierend
Figuur 5: Lamellen
verbonden met elkaar zoals bij de sectionale poorten. Deze lamellen kunnen vervaardigd zijn uit PVC, staal of aluminium, al dan niet geïsoleerd. Het automatiseren van een rolpoort is niet goedkoop (Garagepoorten: productieuitleg, 2015).
BEHUIZING
POORTBLAD
Figuur 6: Rolpoort 1.2.4.
Poort met draaideuren
De poort met draaideuren is het oudste poorttype dat bestaat. Tegenwoordig wordt ze niet veel meer toegepast. Typisch aan de poort is de ronde vorm bovenaan in hoeve- of fermettestijl (zie Figuur 7). Het poortblad bestaat uit massief hout waardoor de poort een hoge kostprijs heeft (Draaideuren, 2015). De poort bestaat uit twee deuren die naar buiten toe draaien. De deuren hebben dezelfde afmetingen en in het midden van de deuren bevindt zich meestal een deurklink of handvat waarmee de deuren geopend kunnen worden. Een
13
elektrische bediening behoort hier ook tot de mogelijkheden. Er zijn ook poorten van dit type waar slechts één deur geopend kan worden (Draaideuren, 2015).
Figuur 7: Poort met draaideuren
1.3.
Werking van een sectionale garagepoort
De werking van een sectionale garagepoort wordt uitgelegd aan de hand van Figuur 8. Een sectionale garagepoort bestaat hoofdzakelijk uit opeenvolgende panelen (1) die scharnierend met elkaar zijn verbonden. Aan de panelen zijn loopwielen (2) bevestigd die zich kunnen verplaatsen in looprails (3). Deze looprails begeleiden de beweging van de poort die zowel handmatig als automatisch kan worden aangedreven. Bij automatische aandrijving wordt de poort geleid door een aandrijvingsmotor (4) die de poort op de gewenste positie trekt of duwt. De poort hangt vast met behulp van stalen hefkabels (5) aan kabeltrommels (6). Deze kabeltrommels zijn gekoppeld aan torsieveren of trekveren die de verplaatsingskrachten, die op de poort worden uitgeoefend, gedeeltelijk op zich nemen. Het gewicht van de sectionale garagepoort wordt dus ondersteund door een veermechanisme waardoor de handmatige of elektrische aandrijving minder kracht hoeft te leveren om de sectionale garagepoort te openen en te sluiten. In sluitstand is de dagopening afgesloten door de sectionale garagepoort, die zich ach14
ter de dagopening in verticale positie bevindt. In verticale positie vermijden rubberen afdichtingen aan de zijkanten (7), bovenaan en onderaan (8) wind- en waterinfiltratie. Indien de dagopening vrij is, bevindt de poort zich in horizontale toestand boven de dagopening. Wanneer de poort een bepaalde weerstand ondervindt, zal de onderloopbeveiliging ingrijpen. De onderloopbeveiliging stopt de beweging van de poort waardoor de poort en objecten die zich onder de poort bevinden, beschermd worden. De veiligheidsbegrenzer kan ook geoptimaliseerd worden door sensoren in de onderkant van de garagepoort te plaatsen zodat bij elk obstakel die onderaan de poort wordt gedetecteerd, de poortbeweging stopt.
4
5 6
3 2
1 7
8
Figuur 8: Onderdelen sectionale garagepoort
15
1.4.
Inbouwmaten van een garagepoort
Om te bepalen welke de afmetingen van een garagepoort moeten zijn, is het noodzakelijk om enkele maten van de garage op te meten. Elke producent legt dan ook vereiste maten op per type poort zodat deze zeker in de garage gemonteerd kan worden. Een belangrijke opmerking hierbij is dat een garagepoort steeds vanuit haar aanslagzijde wordt bekeken, dit betekent van binnen de garage naar buiten de garage. De bestelmaten zijn de basisafmetingen van een garagepoort en zijn de referentiewaarden voor tal van andere parameters. Deze kunnen verschillen van de dagmaten (Sectionale poorten SP900, 2013). In deze context betekent ‘dag’ simpelweg opening. De binnenzijden van de omlijsting vormen de effectieve grenzen van de opening. Andere benamingen voor deze grenzen zijn dagkanten, dagvlakken of dagzijden. De binnenste afstand tussen de dagkanten wordt de dagmaat genoemd (Garagepoorten: productuitleg, 2015). Hierbij is: A: Dagmaatbreedte B: Dagmaathoogte C/D: Zijdelingse inbouwmaten/zijslag E: Bovenste inbouwmaat/bovenslag F: Inbouwdiepte
Figuur 9: Aanduiding inbouwmaten garagepoort
De bestelmaten zijn de afstanden van de opening die wordt afgedicht door de poort na het plaatsen van de omlijsting. Wanneer de bestelbreedte kleiner is dan de dagmaatbreedte, wordt de omlijsting zo voorzien en geplaatst dat extra zijruimte gecreëerd wordt. In het andere geval is de bestelbreedte gelijk aan de dagmaatbreedte. Ditzelfde principe geldt bij de bestelhoogte, maar dan om al dan niet extra bovenruimte te creëren. De zijdelingse inbouwmaat is de ruimte die nodig is om de omlijsting te kunnen monteren. De bovenste inbouwmaat is de benodigde ruimte boven de dagopening om het beslag te kunnen monteren. De bovenruimte moet vrij zijn van obstakels over de volledige inbouwdiepte, rekening houdend met eventuele afvoerbuizen of elektriciteitsleidingen. De inbouwdiepte is de benodigde garagediepte om de 16
poort te kunnen installeren. Deze is afhankelijk van de poorthoogte, het beslagtype en de bediening (manueel of elektrisch). Al deze maten zijn afhankelijk van de producent van de poort (Sectionale poorten SP900, 2013).
17
2.
Onderdelen
2.1.
Hoeklijnen en linteelprofiel
De hoeklijnen en het linteelprofiel zijn vervaardigd uit gegalvaniseerd staal. De hoeklijnen worden op de zijslagen gemonteerd en het linteelprofiel op de bovenslag. Deze profielen vormen samen een U-vorm en worden meestal met behulp van schroeven aan de gevelstenen verankerd. Om de profielen te kunnen bevestigen, moeten de zijslagen en bovenslag voldoende breed zijn. De benodigde breedte is ongeveer 80 mm, maar kan variëren afhankelijk van de producent. De positie van de hoeklijnen is afhankelijk van de rand van de dagopening. De rand kan afgewerkt zijn met gevelstenen die in een hoek zijn gemetst of met doorlopende gevelstenen. Beide situaties worden weergegeven op Figuur 10 en Figuur 11.
Figuur 10: Afwerking rand dagopening met in hoek gemetste gevelstenen
Figuur 11: Afwerking rand dagopening met gevelstenen die een slag vormen
18
De slagen waartegen het beslag wordt gemonteerd, moeten zich in één effen en stevig vlak bevinden. Indien dit niet het geval is, wordt een voorzetkader uit stalen profielen tegen de slagen bevestigd. Hierop worden dan de profielen van het beslag gemonteerd. De hoeklijnen en het linteelprofiel bevatten geprefabriceerde boorgaten die de plaatsing van de profielen en de montage van andere onderdelen aan de profielen makkelijker maken. De hoeklijnen kunnen onderaan voorzien zijn van een voetplaat die aan de vloer wordt geschroefd. Op de randen van de profielen worden EPDM-afdichtingen geplaatst. Deze rubberen afdichtingen kunnen aan de hand van een klik- of inschuifsysteem op de profielen worden bevestigd. Aan de hoeklijnen worden ook de looprails gemonteerd die de beweging van de sectionale garagepoort begeleiden. De vorm van de hoeklijnen en het linteelprofiel is over het algemeen gelijkaardig, maar blijft afhankelijk van de producent.
1
VOETPLAAT EPDM-AFDICHTING LINTEELPROFIEL
LOOPRAIL HOEKLIJN
2
2
EPDM-AFDICHTING KLIKSYSTEEM 1
Figuur 12: Hoeklijn en linteelprofiel
19
In de praktijk staan de looprails van de hoeklijnen niet verticaal op de vloer zoals bij de hoeklijnen het geval is. Ze worden met opzet schuin geprofileerd zodat de poortpanelen zo weinig mogelijk de zijafdichtingen raken tijdens het bewegen van de poort. De schuine richting van deze looprails is zo georiënteerd zodat de afstand tussen de hoeklijn en de looprail bovenaan groter is dan de afstand tussen de hoeklijn en de looprail onderaan. Bij het plaatsen van de poortpanelen zorgen de verplaatsbare onderdelen van de zijscharnieren, bodem- en topconsoles ervoor dat het poortblad volledig verticaal staat in gesloten positie. Dit wil zeggen dat de afstand tussen het paneel en de loopwielen groter wordt van onder naar boven. Hierdoor zullen de panelen de zijafdichtingen nauwelijks raken tijdens het bewegen van de poort. Indien de looprails verticaal zouden staan, zou de onderkant van het bodempaneel bij de overgang van verticale naar horizontale stand tegen de zijafdichtingen slepen (Montagehandleiding Winsol, 2013). BODEMPANEEL
WRIJVING ONDERAFDICHTING MET ZIJAFDICHTING
ZIJAFDICHTING
Figuur 13: Schuine en rechte stand verticale looprails
Figuur 14: Plaats loopwielen bij rechte en schuine stand verticale looprails
20
2.2.
Horizontale rails
De horizontale rails ondersteunen de sectionale garagepoort in open toestand. Een horizontale rail bestaat uit twee op elkaar bevestigde looprails (zie Figuur 15). De onderste looprail wordt via een bocht verbonden met de looprail van de hoeklijnen. Deze opeenvolgende looprails begeleiden de loopwielen die bevestigd zijn aan alle panelen behalve het bovenste paneel van de sectionale garagepoort. Deze loopwielen kunnen zich dus zowel in horizontale positie als verticale positie bevinden. Het loopwiel dat bevestigd is aan het bovenste paneel van de poort wordt begeleid door de bovenste looprail van de horizontale rail. Deze looprail loopt tot aan de bovenkant van de sectionale garagepoort in gesloten toestand. Dit wil dus zeggen dat het bovenste loopwiel enkel een horizontale verplaatsing ondergaat. Het verloop van de loopwielen wordt afgebeeld in Figuur 15. De horizontale rails worden vastgeschroefd met behulp van uitschuifbare rails aan het plafond of de muur. De horizontale rails worden ook vastgemaakt bovenaan de hoeklijnen. De afstand tussen de horizontale rails wordt behouden door een afhangprofiel dat op de uiteinden van de rails wordt geplaatst. Indien de poort automatisch wordt aangedreven, zal de aandrijfmotor op het afhangprofiel worden bevestigd.
BOVENSTE LOOPRAIL ONDERSTE LOOPRAIL
LOOPWIEL
Figuur 15: Verloop van loopwielen
21
2.3.
Panelen
De panelen bestaan uit een stabiele kern die bestaat uit geïntegreerde thermische isolatie. De isolatie heeft meestal een dikte van 40 mm, is bekleed met verschillende beschermingslagen en verstevigd met een staalplaat, wat resulteert in een totale dikte van 42 mm. Er bestaan ook poorten met een isolatiedikte van 20 mm, maar deze worden tegenwoordig zelden toegepast in de praktijk door de lage warmte-isolatie. Om een betere warmte-isolatie te bekomen kan de poort ook uit panelen bestaan met een isolatiedikte van 60 mm. De beschermingslagen en staalplaat van de panelen worden afgebeeld op Figuur 16. De zijkanten van de panelen worden afgesloten met stalen afdekkappen die de isolatiekern beschermen. Per paneel zijn er aan de afdekkappen loopwielen bevestigd om de beweging van de panelen via de looprails te realiseren. Eventueel kan er aan het bovenste paneel een beugel bevestigd worden voor de verbinding met de elektrische aandrijving. De vorm van de afdekkappen is afhankelijk van de fabrikant, maar is in het algemeen gelijkaardig (L-door sectionale poorten, 2013). Een voorbeeld van een afdekkap van de producent Winsol wordt weergegeven in Figuur 17. 1 2 3 4 3 2 5 6
EPDM AFDICHTING
Figuur 16: Opbouw paneel sectionale garagepoort
22
Paneelopbouw (zie Figuur 16): 1. Eindbehandeling; 2. Hechtprimer; 3. Corrosiebestendige gegalvaniseerde veredeling; 4. Speciaal staal DX 52; 5. Beschermende lak; 6. Thermische isolatie, HFK-vrije schuimkern.
STALEN AFDEKKAP
Figuur 17: Afdekkap Winsol
Door de vorm van de bovenkant en de onderkant van het paneel, zoals op Figuur 18 wordt weergegeven, passen de verschillende panelen in elkaar. De panelen worden onderling met scharnieren aan elkaar gekoppeld om uiteindelijk de sectionale garagepoort te vormen. Een poort voor residentiële toepassingen bestaat meestal uit vier panelen. Aan de bovenkant of onderkant van elk paneel, zoals op Figuur 18 weergegeven wordt, is een EPDM afdichting voorzien. De afdichtingen zorgen voor een goede aansluiting tussen de verschillende panelen en bieden een weerstand tegen wind- en waterinfiltratie. De onderkant van het onderste paneel van de sectionale garagepoort is verschillend
EPDM
van de andere panelen. Aan de onderkant wordt een samendrukbare rubberen band bevestigd. Deze band rust in gesloten positie van de sectionale garagepoort tegen de dorpel of garagevloer. Deze rubber biedt ook een weerstand tegen wind- en waterinfiltratie.
Figuur 18: afdichting tussen panelen
23
Figuur 19: Rubberen band onderaan onderste paneel sectionale garagepoort
De Belgische norm NBN EN 12604 vereist dat elke sectionale garagepoort voorzien is van een vingerklembeveiliging. De aangepaste vorm van de uiteinden van het paneel voorkomt het gekneld raken van de vingers tussen de panelen, zowel aan de binnenkant als de buitenkant van de garagepoort. Door de vingerklembeveiliging bevat het oppervlak van de sectionale garagepoort in gesloten toestand naden (L-door sectionale poorten, 2013). De vorm en de opbouw van de panelen zijn afhankelijk van de producent en de klant. Zo kan een paneel volledig uit massief hout gemaakt zijn of kunnen er ventilatieroosters, ramen, deuren, motieven en dergelijke in de panelen worden voorzien. 2.4.
Bewegingsmechanismen
2.4.1.
Trek- en torsieveren
Een sectionale garagepoort moet volledig in balans zijn zodat de poort met een minimale kracht open en dicht kan gedaan worden. Om dit te verwezenlijken wordt gebruik gemaakt van trek- of torsieveren. De sterkte van de torsieveren wordt bepaald door het gewicht van het poortblad. Hierbij moet ook rekening gehouden worden met het aantal cycli dat de veren gedurende hun levensduur minstens moeten kunnen ondergaan (bijvoorbeeld 15 000 cycli). Dit is afhankelijk van de producent. Voor de trekveren wordt met deze factor geen rekening gehouden. De spanning waaronder de veren komen te staan bij poorten met verschillende afmetingen is groter bij zwaardere poorten. Het trekverensysteem werkt met behulp van enkel of meervoudige trekveren. Deze worden onderaan de hoeklijnen bevestigd (zie Figuur 20). Wanneer de poort dichtgaat, wordt de veer uitgetrokken waardoor deze onder spanning komt te staan. Doordat de trekveren onder spanning staan, kan de poort zonder al te veel kracht terug worden opengedaan. Het voordeel van meervoudige trekveren is dat bij het begeven van één veer de poort niet naar beneden zal storten (Montagehandleiding Winsol, 2013). 24
Bij het torsieveersysteem worden de torsieveren gemonteerd op een balanceringsas of veeras, die zowel vooraan als achteraan op het afhangprofiel geplaatst kan worden. Wanneer deze achteraan geplaatst wordt, is het onderhoud hiervan gemakkelijker en is er een kleinere inbouwhoogte nodig. Om ervoor te zorgen dat de as op zijn plaats blijft, worden één of twee bevestigingen, afhankelijk van de producent, hieraan gemonteerd. Het materiaal waaruit deze bevestigingen gefabriceerd zijn, is ook afhankelijk van de producent. Net als bij het trekverensysteem komen de torsieveren onder spanning wanneer de poort gesloten wordt. Ook hier kan de poort dan zonder al te veel kracht terug geopend worden. Het aantal gekleurde lijnen op de torsieveren geeft aan met hoeveel windingen de veren zijn opgespannen om de poort open en dicht te laten
Figuur 20: ongespannen trekveer
gaan. Dit systeem kan echter beveiligd worden met een veerbreukbeveiliging, zoals op Figuur 21 wordt weergegeven.
VEILIGHEIDSBLOKKEERWIEL
PALMECHANISME
Figuur 21: Veerbreukbeveiliging
25
Indien één van de torsieveren zijn veerspanning verliest of breekt, zou de poort normaal gezien naar beneden storten. Deze beveiliging zorgt ervoor dat de poort op dat moment onmiddellijk tot stilstand gebracht wordt. Als de veer onder spanning staat, beweegt het palmechanisme in een neutrale positie waardoor de as, met daarop het veiligheidsblokkeerwiel voorzien van een positieve spie, vrij rond kan draaien. Het veiligheidsblokkeerwiel vormt één geheel met de as. Breekt de veer, dan valt het palmechanisme in het veiligheidsblokkeerwiel waardoor de val gebroken wordt en dus het poortblad tot stilstand komt (Residentiële veerbreukbeveiliging, 2015).
Figuur 22: Schematische voorstelling torsieverensysteem 2.4.2.
Kabels
Bij zowel het trekverensysteem als bij het torsieverensysteem wordt gebruik gemaakt van kabeltrommels waarover stalen hefkabels lopen. Met behulp van deze kabels kan de poort geopend en gesloten worden. Deze verbinden de veren met het poortblad. Deze bevestiging bevindt zich onderaan het onderste paneel, aan de as van het loopwiel, zoals op Figuur 23 wordt afgebeeld. De trommels zijn gegroefd om voor een betere kabelloop te zorgen. Het aantal kabels en de sterkte ervan wordt bepaald door de producent. Meestal worden er twee kabels, met bijvoorbeeld een dikte van 3 mm, gebruikt aan elke zijde ter beveiliging indien één van de kabels zou breken. Soms wordt gebruik gemaakt van één sterke kabel, met bijvoorbeeld een dikte van 4 mm, aan elke zijde. In dit geval wordt geen rekening gehouden dat de kabel zou kunnen breken, maar wordt geopteerd voor een overdimensionering waarbij geen kabelbreuk mogelijk is. Een voordeel hierbij is dat er minder wrijving ontstaat tussen de kabel en de kabeltrommel. Bij het trekverensysteem worden de kabeltrommels boven de trekveren, ter hoogte van de horizontale rails geplaatst. 26
Figuur 23: Bevestiging dubbele trekveren met poortblad en kabeltrommel 2.4.3.
Aanraakbeveiliging
Om verwondingen te voorkomen voorziet de producent Normstahl een afgedekt kader, zoals op Figuur 24 wordt afgebeeld. Door dit kader worden de loopwielen, looprails, trekveren en hefkabels afgeschermd. Hierbij zijn de profielen van de horizontale rails en de hoeklijnen aangepast. Aan de afdekkappen van de panelen worden bredere stalen platen bevestigd, die de hoeklijnen extra afschermen indien de poort in sluitstand staat (Aanraakbeveiliging, 2014).
Figuur 24: Afgedekt kader Normstahl
27
2.5.
Aandrijfmotor
Figuur 25: Onderdelen aandrijfmotor
In Figuur 25 worden de onderdelen van een aandrijfmotor D600 van het merk Faac weergegeven. De letter D in de productnaam staat voor het type model en het getal 600 geeft de maximale trek- en duwkracht uitgedrukt in newton weer. De motor drijft de sectionale garagepoort aan doormiddel van een ketting- of riemtransmisse. Onderaan de motor bevindt zich een pin, die in het tandwiel van de geleiderail wordt geplaatst, die de ketting of riem aandrijft. Het is een onomkeerbaar systeem waardoor een mechanische vergrendeling van de poort wordt gegarandeerd wanneer de motor niet in werking is. Daarom moet geen slot worden geinstalleerd op de poort. De ketting of de riem in de geleiderail verplaatst een geleideslede. De geleideslede is gekoppeld met de garagepoort via een bevestigingsbeugel die aan de bovenkant van de garagepoort wordt bevestigd. Op de geleideslede zit een ontgrendelingsknop die kan gebruikt worden om de poort te ontgrendelen van het aandrijvingssysteem. Als aan de knop wordt getrokken, die verbonden is met een touw, kan de poort handmatig worden bediend. Hierbij wordt de geleideslede losgekoppeld van de ketting of riem waardoor de geleideslede zich kan verplaatsen in de geleiderail. Dit wordt meestal toegepast bij motordefect of stroomonderbreking. In het bovenste paneel van de garagepoort wordt een gaatje geboord waar het touw van de ontgrendelingsknop wordt doorgestoken. In het gaatje wordt een cilindervormige koker geplaatst die aan de buitenkant van de poort wordt afgedicht met een slot. Wanneer de eigenaar die de sleutel heeft, het slot opent, kan hij aan het touwtje trekken waar28
door de poort wordt ontgrendeld. Op deze manier kan de poort zowel intern als extern ontgrendeld worden. De motor wordt aan het afhangprofiel bevestigd en de voorkant van de geleiderail wordt via een bevestigingsbeugel aan de bovenslag gemonteerd. Het midden van de geleiderail wordt aan het plafond bevestigd door gebruik te maken van een uitschuifbare rail om extra stevigheid te verkrijgen. De plaatsing van de aandrijfmotor wordt afgebeeld op Figuur 30. Er moet meestal minstens 35 mm ruimte zijn tussen het plafond en het hoogste punt dat de sectionale garagepoort tijdens zijn beweging bereikt, om de motor met de geleiderail te kunnen bevestigen. De motor kan geactiveerd worden met behulp van een afstandsbediening, schakelaar en numeriek klavier. De schakelaar bevindt zich in de garage en het numeriek klavier wordt meestal buiten de garage aan de gevel naast de garagepoort gemonteerd (Faac D600, 2014). 2.5.1.
Onderloopbeveiliging
De aandrijving is voorzien van een onderloopbeveiliging die de aanwezigheid detecteert van eventuele obstakels. Deze obstakels kunnen de beweging van de deur verhinderen. Deze beveiliging dient om te voorkomen dat het obstakel gekneld raakt of wordt opgetild. Indien de onderloopbeveiliging ingrijpt bij het openingsmanoeuvre van de sectionale garagepoort, wordt de beweging van de poort onmiddellijk gestopt. Bij het ingrijpen tijdens het sluitingsmanoeuvre wordt de poort terug geopend. Indien tijdens het sluitingsmanoeuvre drie keer achter elkaar een obstakel op dezelfde plaats wordt gedetecteerd, beschouwt het automatische systeem deze waarde als de nieuwe aanslag voor het sluiten. Daardoor zal de poort telkens stoppen op het aanrakingspunt van het obstakel. Om de juiste aanslag opnieuw in te stellen moet het obstakel worden verwijderd en het commando voor een nieuwe cyclus worden gegeven. Daardoor zal de poort een vertraagd sluitingsmanoeuvre uitvoeren tot de aanslag wordt gedetecteerd. De onderloopbeveiliging moet volgens de norm ingesteld worden op een kracht van maximaal 150 N. Dit wil zeggen dat als de poort een grotere weerstand ondervindt dan 150 N bij het manoeuvreren, de onderloopbeveiliging ingrijpt. Er kan ook een sensor geïntegreerd worden in het rubberprofiel aan de onderkant van de poort. Hierbij stopt de poort met manoeuvreren vanaf het moment dat het rubberprofiel in contact komt met een obstakel. Een contactloos beschermingssysteem kan ook toegepast worden. Dit bestaat uit een voorlopende fotocel. Indien het licht van de voorlopende fotocel wordt onderbroken zal de beweging van de poort stoppen (Faac D600, 2014).
29
2.5.2.
Veiligheidseisen elektrische poorten
Volgens de norm EN 12453 zijn de soorten beveiligingen afhankelijk van het type gebruik en het type poortactivering. In Tabel 1 worden de verschillende situaties weergegeven. Tabel 1: Veiligheidseisen elektrische poorten
De soorten beveiligingen zijn: -
A: dodemansbediening met drukknop;
-
B: dodemansbediening beveiligd met sleutel;
-
C: optosensor of onderloopbeveiliging ingebouwd in de aandrijfmotor;
-
D: fotocel.
Een dodemanspuls is een schakelaar of drukknop die de poortbeweging stopt wanneer de persoon die de schakelaar bedient, de schakelaar loslaat. Met een pulsgever wordt een vast opgestelde schakelaar bedoeld waarbij de poort in werking treedt bij het verdraaien van de schakelaar. Hierbij hoeft de draaiknop van de schakelaar niet constant te worden vastgehouden door de gebruiker, maar blijft de draaiknop in de gewenste stand. Wanneer de poort bediend wordt met een afstandsbediening, behoort dit tot het type pulsgever zonder zicht op poort. Een gebruiker is beschouwd als opgeleid als de werkgever, de verantwoordelijke van het gebouw of de eigenaar van het gebouw de gebruiker de toestemming gegeven heeft om de deur te gebruiken en hem de nodige informatie over het gebruik en gevaren ervan heeft verleend. Uit Tabel 1 kan worden afgeleid dat wanneer geen gebruik wordt gemaakt van een dodemanspuls, beveiligingssystemen C en/of D worden toegepast (NBN EN 12453, 2001).
30
3.
Prestatiekenmerken
Volgens de Europese norm EN 13241-1, moet een sectionale garagepoort getest worden op bepaalde prestatiekenmerken (NBN EN 13241-1, 2003). 3.1.
Waterdichtheid
Om de waterdichtheidsklasse te bepalen van een sectionale garagepoort, zal de poort aan een bepaalde proefdruk en een bepaalde hoeveelheid water gedurende een bepaalde tijd worden blootgesteld. Gedurende de blootstelling mag geen waterlekkage worden vastgesteld. De waterdichtheidsklassen volgens de norm EN 12425 worden weergegeven in Tabel 2. De proefdruk die wordt vermeld in de tabel, is het verschil in druk aan de binnen- en buitenzijde van de sectionale garagepoort. Indien de poort voldoet aan klasse 3, wordt bij het vermelden van de klasse ook de proefdruk vermeld (NBN EN 12425, 2000). Tabel 2: Waterdichtheidsklassen volgens norm EN 12425
3.2.
Weerstand tegen windbelasting
De weerstand tegen windbelasting van een sectionale garagepoort is het vermogen van de poort om een bepaalde differentiële winddruk te weerstaan. De windbelastingsklassen volgens de norm EN 12424 worden weergegeven in Tabel 3. Deze klassen zijn van toepassing op de weerstand van gesloten poorten. Het is geen vereiste dat poorten kunnen werken onder windbelasting. In de gebruiksaanwijzing wordt meestal vermeld dat het gevaarlijk is om poorten te bedienen in winderige omstandigheden. Volgens de norm EN 13241-1 moeten sectionale garagepoorten minstens voldoen aan klasse 2 (NBN EN 13241-1, 2003). Indien een poort aan verschillende windbelastingen op verschillende hoogtes moet kunnen weerstaan, mag ze worden ontworpen zodat op verschillende hoogtes verschillende windbelastingsklassen worden bereikt. Afhankelijk of het ontwerp van de poort uitgaat van berekeningen of van proeven, 31
moeten verschillende veiligheidsfactoren worden toegepast die worden weergegeven in Tabel 4 (NBN EN 12424, 2000). Tabel 3: Windbelastingsklassen volgens EN 12424
Tabel 4: Toegepaste veiligheidsfactoren bij windbelasting
3.3.
Thermische weerstand
De thermische weerstand, ook wel de U-waarde genoemd, van een sectionale garagepoort wordt bepaald door proeven of wordt berekend volgens de norm EN 12428. Bij de berekening wordt geen rekening gehouden met de invloeden van de zonnestraling of warmteoverdracht veroorzaakt door luchtdoorlatendheid. De totale thermische weerstand van de sectionale garagepoort is afhankelijk van de dikte en de materie waaruit de poortpanelen bestaan en wordt uitgedrukt in de eenheid W/m².K. Indien de materie uit goede warmtegeleiders bestaat, zoals metalen, zal de poort een lage thermische weerstand hebben (NBN EN 12428, 2013). 32
3.4.
Luchtdichtheid
Er bestaan luchtdichtheidsprestatieklassen voor garagepoorten en voor buitenschrijnwerk. Bij het onderzoek in deze thesis wordt enkel rekening gehouden met de afdichtingen rondom de poort. De mate van luchtdichtheid van de poortpanelen zelf en hun onderlinge aansluiting worden hierbij verwaarloosd. Dit houdt in dat, voor het proefmodel ontworpen en ontwikkeld in deze thesis, rekening gehouden wordt met de luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk. 3.4.1.
Poorten
De regelgeving betreffende de luchtdoorlatendheid bij poorten wordt weergegeven in twee normen. Norm NBN EN 12426 beschrijft de classificatie, terwijl norm NBN EN 12427 de beproevingsmethode beschrijft. Beide normen zijn geldig voor industriële, bedrijfs- en garagedeuren en –poorten (WTCB: Industriële, commerciële of residentiële poorten, z.j.). De twee belangrijkste parameters om de luchtdichtheidsklasse van een poort te bepalen is de luchtdoorlatendheid, per oppervlakte-eenheid uitgedrukt in m³/h.m², en de oppervlakte van de structurele opening van de poort, uitgedrukt in m² (NBN EN 12426, 2000). De luchtdoorlatendheid wordt berekend met volgende formule: Δp =
V - V0 A
m3 [ 2 ] m .h
(1)
Hierbij is: -
Δp = luchtdoorlatendheid van de poort in m³/h.m²;
-
V = luchtlekdebiet van de poort in m³/h;
-
V0 = gekalibreerd luchtlekdebiet in m³/h;
-
A = oppervlakte van de structurele opening in m².
De luchtlekdebieten in formule (1) worden bepaald door het uitoefenen van bepaalde luchtdrukken (zowel positieve, als negatieve drukken) op het externe- of interne oppervlak van het proefmodel. Dit gebeurt door gebruik te maken van een daartoe bestemd apparaat. Dit apparaat kan gecontroleerd luchtdrukken leveren die blootgesteld worden aan het oppervlak van het proefmodel (NBN EN 12427, 2000). Het luchtlekdebiet is de hoeveelheid lucht die stroomt via ongecontroleerde luchtlekken ten gevolge van de proefdruk (NBN EN 1026, 2000). 33
De luchtdichtheidsprestatieklassen voor poorten zijn gebaseerd op de luchtdoorlatendheid bij een overdruk van 50 Pa. De uitgevoerde testen moeten hier dan ook op worden afgesteld. De luchtdichtheidsklassen voor poorten wordt weergegeven in Tabel 5 (NBN EN 12427, 2000). Tabel 5: Luchtdichtheidsprestatieklassen poorten volgens norm NBN EN 12426
3.4.2.
Buitenschrijnwerk
Net zoals bij de poorten wordt de regelgeving betreffende de luchtdoorlatendheid bij buitenschrijnwerk weergegeven in twee normen. Ook hier geven deze normen de classificatie en de beproevingsmethode weer. Deze zijn respectievelijk norm NBN EN 12207 en norm NBN EN 1206 (Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk, 2012). Beide normen zijn geldig voor ramen en deuren maar zijn ook van toepassing op het gebruikte proefmodel in deze thesis. In vergelijking met de normen voor het bepalen van de luchtdichtheidsprestatieklassen bij poorten, moet bij deze klassen ook rekening gehouden worden met de voegen van het testmodel, met uitzondering van de voegen tussen de omlijsting en de bouwconstructie. In dit geval is dus een classificatie per oppervlakte-eenheid uitgedrukt in m³/h.m² en een classificatie per lengtevoeg-eenheid uitgedrukt in m³/h.m (NBN EN 12207, 2000). De lengte van de voegen wordt opgemeten vanuit het binnenvlak en betreft de som van de lijnen die de omlijsting van de aangrenzende bouwdelen scheidt (NBN EN 1206,2000). In deze thesis komt de omlijsting overeen met de rubberen afdichtingen. Het principe voor het bepalen van de luchtdichtheidsklasse bij buitenschrijnwerk is hetzelfde al bij poorten. Het enige verschil bij buitenschrijnwerk is de druk waarop de klassen gebaseerd zijn. In dit geval wordt gebaseerd op een overdruk van 100 Pa, in plaats van 50 Pa 34
bij poorten. Volgens de norm NBN EN 12207 kunnen de prestaties qua luchtdichtheid onderverdeeld worden van klasse 0 tot klasse 4. Waarbij klasse 0 de slechtste klasse is, en klasse 4 de beste. Hierbij wordt ook, zoals eerder vermeld, een onderscheid gemaakt tussen de luchtdoorlatendheid per voeglengte-eenheid en de luchtdoorlatendheid per oppervlakteeenheid. Per klasse wordt ook weergegeven wat de maximale proefdruk is. In Tabel 6 zijn de luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk weergegeven. Tabel 6: Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk volgens norm NBN EN 12207
Referentieluchtdoorlatendheid Referentieluchtdoorlatendheid Maximale Δp bij 100 Pa per oppervlakteΔp bij 100 Pa per voeglengteproefdruk [Pa] eenheid [m³/h.m²] eenheid [m³/h.m] Geen proef uitgevoerd 50 150 12,5 27 300 6,75 9 600 2,25 3 600 0,75
Klasse 0 1 2 3 4
Bovenstaande tabel kan ook worden vertaald in een grafiek. Er is een lineair verband tussen de luchtdoorlatendheid van het buitenschrijnwerk en de uitgeoefende druk. Dit verband is enkel lineair wanneer beide assen logaritmisch verdeeld zijn. Onderstaande formule geeft dit verband weer (NBN EN 12207, 2000). 2
P 3 Δp =Δp100 * ( ) 100
[
m3 ] h.m
(2)
Hierbij is: -
Δp = luchtdoorlatendheid bij proefdruk P in m³/h.m;
-
Δp100 = luchtdoorlatendheid bij 100 Pa in m³/h.m;
-
P = proefdruk in Pa.
Voor elke klasse is zoals te zien in Tabel 6, een maximale proefdruk vastgelegd. Dit wordt weergegeven in Grafiek 1.
35
Grafiek 1: Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk volgens norm NBN EN 12207
Bij het achterhalen van de luchtdichtheidsprestatieklasse waar een bepaald buitenschrijnwerk zich in bevindt, moet rekening gehouden worden met zowel de classificatie per oppervlakteeenheid, als de classificatie per voeglengte-eenheid. Hierbij zijn vier scenario’s mogelijk: -
Beide klassen zijn gelijk ► het buitenschrijnwerk krijgt die klasse toegewezen;
-
Beide klassen zijn aangrenzend ► het buitenschrijnwerk krijgt de beste klasse toegewezen;
-
Beide klassen verschillen twee klassen van elkaar ► het buitenschrijnwerk krijgt de tussenliggende klasse toegewezen;
-
Beide klassen verschillen meer dan twee klassen van elkaar (twee uiterste gevallen) ► het buitenschrijnwerk krijgt geen klasse toegewezen (NBN EN 12207, 2000).
Bij de analyse van de 300 laatste WTCB-proeven op buitenschrijnwerk, is gebleken dat het grootste deel voldoet aan de beste luchtdichtheidsprestatieklasse, zijnde klasse 4. Dit wil zeggen dat slechts een klein deel wordt onderverdeeld tussen de overige klassen. Bij deze vaststelling 36
was het aangewezen om klasse 4 verder onder te verdelen. Hierbij werden klassen 5 en 6 geïntroduceerd. Deze hebben hetzelfde lineair verband als de eerder vernoemde klassen. De bijkomende klassen werden nog niet gevalideerd door het Europees Comité voor Normalisatie (CEN) en werden zodoende nog niet geïntegreerd in de norm NBN EN 12207 (Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk, 2012). Grafiek 2: Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk met bijkomende ongevalideerde klassen
Bij gebouwen ontworpen om een hoge energieprestatie te bereiken, zal het nodig zijn om gebruik te maken van buitenschrijnwerk die minstens tot klasse 4 behoort. Hierbij is het lekdebiet bij een druk van 100 Pa bij voorkeur lager dan 1,2 m³/h.m². De luchtlekken veroorzaakt door het buitenschrijnwerk hebben een groot aandeel bij de bepaling van het ventilatievoud bij 50 Pa (n5037
waarde). Hierbij wordt dat aandeel gemiddeld vijf keer kleiner wanneer gebruik gemaakt wordt van buitenschrijnwerk van klasse 6 in plaats van klasse 4 (Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk, 2012). 3.5.
Opschriften
Figuur 26: Opschrift sectionale garagepoort Winsol
Elke garagepoort moet volgens de norm EN 13241-1 worden voorzien van een permanent en duidelijk leesbaar opschrift, met daarop ten minste de volgende informatie: -
Fabrikant of importeur in de Europese Unie (naam/contactinformatie);
-
Deurtype;
-
Serienummer of uniek referentienummer van de poort;
-
Jaar van productie;
-
Wettelijke markering.
Met wettelijke markering wordt een CE-markering bedoeld in de lidstaten van de Europese Unie. Bij de wettelijke markering worden meestal aanvullende prestatiekenmerken vermeld. Op Figuur 26 wordt een voorbeeld weergegeven van een opschrift dat aan de zijkant van een sectionale garagepoort werd gekleefd.
38
4.
Algemene eigenschappen en gebruiksvoorwaarden
Sectionale garagepoorten kunnen worden beschadigd door het temperatuurverschil tussen binnen- en buitenomgeving. Bij verschillende temperaturen kunnen doorbuigingen ontstaan van de sectionale delen van de poort. Deze doorbuiging kan verklaard worden aan de hand van het bimetaal-effect. Bimetalen bestaan uit twee verschillende soorten metalen die stevig aan elkaar verbonden (gewalst) zijn. Deze metalen hebben elk een verschillende uitzettingscoëfficiënt. Hierdoor zal bij temperatuursverandering het ene metaal meer uitzetten dan het andere waardoor een buiging ontstaat. Deze doorbuiging kan hinder veroorzaken bij de bediening van de poort. De buitenzijde van de poort is bestendig tegen buitentemperaturen van -40 tot 60 °C en de binnenzijde tegen binnentemperaturen van -20 tot 60 °C. De poort is ook bestendig tegen een relatieve luchtvochtigheid van 20 tot 90% en regen. De relatieve vochtigheid is een procentuele uitdrukking van de hoeveelheid waterdamp die zich in de lucht bevindt ten opzichte van de maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht kan bevatten (Handleiding Hörmann, 2013). Voor de montage van een sectionale garagepoort plaats vindt, dienen de dagopening en de garagevloer afgewerkt te zijn. De garagepoortonderdelen moeten bevestigd worden aan dragende bouwelementen (Handleiding Hörmann, 2013). Corrosie van de onderdelen kan veroorzaakt worden door vocht, agressieve en bijtende middelen. Deze middelen kunnen zuren, strooizout, agressief werkende verven of afdichtingsmateralen en dergelijke zijn. Corrosievorming moet absoluut vermeden worden omdat ze de sterkte van de materialen kan verzwakken. Ze kan vermeden worden door voldoende waterafvoer te voorzien aan de vloerafdichting, boven- en zijafdichting. Hierbij moet ook voldoende ventilatie van het gebouw en de garageruimte zijn. Het poortoppervlak mag ook niet in aanraking komen met agressieve en bijtende middelen. Het poortoppervlak van de garagepoort kan ook beschadigd worden door mortel-, cement-, gips- en verfspatten. Daarom dient de poort beschermd te worden tijdens schilder- en pleisterwerken (Handleiding Hörmann, 2013). De veren van de sectionale garagepoort zijn enkel ontworpen in functie van de poort, dit wil zeggen dat geen extra gewichten aan de poort mogen bevestigd worden. Indien dit wel wordt gedaan, kunnen de veren overbelast worden waardoor de veerkracht verzwakt. De poort dient om de drie maanden gereinigd te worden om de eigenschappen van het oppervlak en de dichtingen te behouden. Het stof en het vuil van de buitenzijde en de dichtingen moeten eerst worden afgespoeld met koud water. Indien nodig kan het nog gereinigd worden met water 39
(warm of koud), pH-neutraal en niet-schurend huishoudelijk reinigingsmiddel en een nietschurende zachte doek. De looprails waarin de deur glijdt, moeten altijd proper blijven om schade te voorkomen. Het is aanbevolen om jaarlijks een controle en onderhoudswerken te laten uitvoeren door een deskundige. Dit voorkomt defecte veiligheidsonderdelen waardoor het risico op lichamelijke letsels bij het gebruik van de garagepoort wordt verhinderd. Indien de poort meer dan 50 keer per dag wordt geopend, is het aanbevolen om de controle en de onderhoudswerken om het half jaar te laten uitvoeren. De loopwielen die rollen in de looprails moeten bij een gesloten poort gemakkelijk draaibaar zijn. Indien dit niet het geval is, moeten de loopwielen worden bijgeregeld of moeten de looprails worden gereinigd. Hierbij moet vermeld worden dat het verboden is de looprails in te vetten. De scharnieren en de loopwielen mogen wel geolied worden. De afdichtingen rondom de poort kunnen bij montage of door slijtage beschadigd of vervormd zijn waardoor ze eventueel moeten vervangen worden. Het poortoppervlak kan, indien gewenst, worden herschilderd of behandeld. Daarvoor dient eerst het oppervlak licht geschuurd te worden met fijn schuurpapier. Vervolgens dient het te worden gereinigd met water. Pas dan kan het poortoppervlak behandeld worden met een kunstharslak voor buitentoepassing. In de gebruiksvoorwaarden staat vermeld dat bij het falen van de poort, stroef lopen of andere storingen, onmiddellijk contact moet worden opgenomen met een vakman om een controle of herstelling uit te voeren. Indien de poort moet worden gedemonteerd, kan dit in omgekeerde volgorde als de montage van de poort (Handleiding Hörmann, 2013).
40
5.
Montage
Om een beter inzicht te krijgen in de werking en plaatsing van een sectionale garagepoort werden drie montages bijgewoond van verschillende producenten. De drie sectionale garagepoorten waren een Hörmann serie 40 Z, Ollevierpoort 40 N en een Winsol Easyclick 70 RMA+. 5.1.
Hörmann serie 40 Z
De Hörmann serie 40 Z die werd gemonteerd, heeft een dagmaatbreedte van 2250 mm, een dagmaathoogte van 2125 mm en een gewicht van 62,8 kg. De poort wordt handmatig bediend. De letter Z in de productnaam staat voor het type beslag met bijhorende type veren.
Figuur 27: Beslagtypes met bijhorende type veren
41
Het getal 40 in de productnaam wijst op de isolatiedikte van een poortpaneel, namelijk 40 mm. De minimum plafondhoogte moet 2240 mm zijn en de vrije doorrijhoogte 2095 mm. De sectionale poort werd geplaatst door een montageteam van het bedrijf Torck. Het aantal personen van het montageteam is afhankelijk van de grootte van de poort. Aangezien de poort een kleine oppervlakte heeft werd ze gemonteerd door één persoon. Bij grote industriële sectionale poorten kan het team uit twee à drie personen bestaan. De poort werd gemonteerd in een nieuwbouw (verkavelingswoning) waardoor de volledige montage was geklaard in ongeveer drie uren. Bij renovaties is de montageduur langer omdat de bestaande poort nog moet uitgebroken worden.
Figuur 28: Sectionale garagepoort Hörmann serie 40 Z
5.2.
Ollevierpoort 40 N
De sectionale garagepoort Ollevierpoort 40 N werd gemaakt en gemonteerd door het bedrijf Ollevierpoorten (O4P). De poortonderdelen werden aangekocht bij het bedrijf Teckentrup. De poort weegt 64,08 kg en heeft een dagmaatbreedte van 2346 mm en een dagmaathoogte van 42
2240 mm. De torsieveren werden met 6,5 slagen opgespannen. De poort wordt automatisch aangedreven met een aandrijfmotor LM60EV die een maximale trek- en duwkracht heeft van 600 N. De montage en renovatie duurden samen ongeveer zeven uren omdat de huidige poort en stukken van de gevelmuur moesten worden afgebroken.
Figuur 29: Eindresultaat montage Ollevierpoort 40 N
5.3.
Winsol Easyclick 70 RMA+
De Winsol Easyclick 70 RMA+ sectionale garagepoort heeft een dagmaatbreedte van 2245 mm, een dagmaathoogte van 2155 mm en een gewicht van 77,9 kg. Easyclick 70 wijst op het beslagtype en RMA+ op het type veer. In Tabel 7 worden de eigenschappen van de verschillende beslagtypes weergegeven. De torsieveren die achteraan op de rails zijn bevestigd, worden opgespannen met 7,5 slagen en de poort wordt automatisch aangedreven met een aandrijf motor Faac D600 die een maximale trek- en duwkracht heeft van 600 N. De montage werd uitgevoerd door Bart Neerman BVBA. Hierbij werden twee sectionale garagepoorten geplaatst terzelfder tijd. De montage duurde ongeveer vijf uren.
43
Tabel 7: Beslagtypes Winsol
Figuur 30: Sectionale garagepoort Winsol Easyclick 70 RMA+
44
5.4.
Benodigdheden en bevestigingsmateriaal Waterpas Lijmklem
Meter Dopsleutel met verschillende moerdoppen
Metaalzaag
Griptang
Boormachine met verschillende boorkoppen
Handschoenen
Veiligheidsbril
Figuur 31: Benodigdheden montage sectionale garagepoort
Figuur 32: Bevestigingsmateriaal montage sectionale garagepoort
45
De relevante benodigdheden zijn weergegeven in Figuur 31 en de meest voorkomende bevestigingsmaterialen in Figuur 32. De bevestigingsmaterialen worden meegeleverd door de producent met de onderdelen van de garagepoort. Alle benodigdheden voor de montage zullen uitvoerig worden besproken bij het verloop van de montage in paragraaf 5.6. Bijlage 1 geeft een overzicht van het beslag en toebehoren van een Winsol Easyclick 70 RMA+ poort weer. 5.5.
Voorbereiding montage
5.5.1.
Nieuwbouw
Bij een nieuwbouwwoning, waarbij de muuropbouw bestaat uit een binnen- en buitenspouwblad, zijn twee mogelijke dragende bouwelementen. Er kan gekozen worden om de hoeklijnen te bevestigen aan het buitenspouwblad (de gevelstenen) of het binnenspouwblad (de snelbouwstenen). Bij de bevestiging aan het buitenspouwblad worden gaten in de gevelstenen geboord om de pluggen met bijhorende schroeven in te plaatsen. Een gevelsteen kan luchtbellen bevatten waardoor tijdens het doorboren van de bellen de steen kan openbarsten. Wanneer de schroef in de plug wordt bevestigd, wordt de plug opengedrukt. Het is noodzakelijk om de plug zodanig in het boorgat te plaatsen dat ze in de verticale
Figuur 33: Muuropbouw
richting opengaat. Als de plug in horizontale richting wordt opengedrukt kan dit leiden tot barsten in de steen of tot openbarsten van de steen. De schade kan worden hersteld door de steen terug aan elkaar te lijmen met tweecomponentenlijm of door de steen te vervangen door een nieuwe steen. Bij de bevestiging aan het binnenspouwblad wordt eerst een stalen hoekprofiel aan de snelbouwstenen geschroefd, waarop nadien het beslag zal worden bevestigd. Deze hoekprofielen zijn licht flexibel waardoor het minder stevigheid biedt aan de poort dan de bevestiging aan het buitenspouwblad. De isolatie moet gelijk lopen met het uiteinde van het binnenspouwblad. Als dit niet het geval is, moet de isolatie worden afgezaagd tot op de juiste afstand, zoals te zien is op Figuur 34.
46
Figuur 34: Stalen hoekplaten en afzagen isolatie 5.5.2.
Renovatie
Bij renovaties moeten de huidige poorten worden afgebroken. Bij het verwijderen van het beslag van de huidige poorten kan het binnenspouwblad oneffenheden vertonen. Daarom zal door middel van een slijpschijf de zijslagen en bovenslag zo recht mogelijk worden afgeslepen. Indien de zijslagen oneffenheden blijven vertonen of te klein zijn, wordt gebruik gemaakt van een aluminium voorzetkader dat bestaat uit rechthoekige profielen. Deze profielen worden zowel aan elkaar als aan de zijslagen en bovenslag gemonteerd. Het voorzetkader biedt een effen vlak waarop de hoeklijnen en het linteelprofiel worden gemonteerd.
VOORZETKADER
Figuur 35: Slag door rechthoekige profielen
47
5.6.
Plaatsing
Op de zijslagen wordt eerst met potlood de breedte van de hoeklijnen aangeduid, ongeveer 65 mm. De hoeklijnen worden dan tegen de potloodlijnen geplaatst en onderaan voorlopig vast gemaakt met behulp van lijmklemmen. In de looprails van de hoeklijnen wordt het afhangprofiel geplaatst om de tussenafstand extra te controleren, zoals op Figuur 36 wordt afgebeeld. Daarna worden aan de hand van een waterpas de hoeklijnen verticaal tegen de zijslagen geplaatst en bovenaan voorlopig vast gemaakt met lijmklemmen. Via een laserwaterpas, die onafhankelijk is van de vloerpas, wordt een perfect horizontaal vlak van lasterstralen gecreeerd. De afstand tussen de lasterstraal op de hoeklijnen en de uiteinden van de hoeklijnen moet voor beide hoeklijnen gelijk zijn, zodat beide hoeklijnen op gelijke hoogte staan. Aan de onderkant van de hoeklijn kan een voetplaat bevestigd zijn om de hoeklijn aan de grond te kunnen monteren. Meestal hebben de hoeklijnen geen voetplaat omdat de vloer oneffenheden, zoals een dorpel, bevat. Hierbij wordt aan de onderkant van de hoeklijn een stuk weg geslepen zodat het op de vloer past. Indien de hoeklijnen waterpas en op gelijke hoogte staan kunnen ze worden vastgeschroefd aan de zijslagen.
LIJMKLEM LASTERSTRAAL
HOEKLIJN
AFHANGPROFIEL
Figuur 36: Montage hoeklijnen
48
Om de positie van de profielen te behouden tijdens de bevestiging, worden indien nodig stelplaatjes op de schroeven geplaatst (tussen het profiel en de zijslag). De stelplaatjes zijn gemaakt uit kunststof, bestaan in verschillende diktes en hebben een U-vorm. Door deze vorm kan het plaatje gemakkelijk loodrecht op een schroef worden geschoven. Na de bevestiging van de hoeklijnen kan aan de bovenslag tussen de hoeklijnen het linteelprofiel worden vast geschroefd. Afhankelijk van de vorm van de hoeklijnen kan het linteelprofiel aan de hoeklijnen of tegen de hoeklijnen worden gemonteerd. Via het kliksysteem of schuifsysteem kunnen de EPDM afdichtingen verschoven worden zodat ze tegen de vloer aansluiten en in de bovenhoeken overlappen. De voorkant van de horizontale rails worden door M8 bouten aan de bovenkant van de hoeklijnen gemonteerd en in het midden ondersteund door schoren. De voet van de schoor heeft een bepaald gewicht waardoor de schoor stabiel wordt gehouden en gemakkelijk kan verplaatst worden zonder de schoor ergens te moeten aan bevestigen. De verbinding tussen de onderste looprail van de horizontale rails en de looprail van de hoeklijnen wordt gerealiseerd door een bocht. De overgang van de bocht naar de verticale looprail wordt verstevigd door een klemplaat. Sommige monteurs plooien het bovenste gedeelte van de verticale looprail zodat de loopwielen niet kunnen blijven haperen bij de overgang. De afwerking van het uiteinde van de bovenste looprail van de horizontale rails is afhankelijk van de fabrikant. Het uiteinde kan zowel niet afgewerkt worden als afgewerkt worden met een kleine bocht uit staal of kunststof. KLEMPLAAT
KLEINE BOCHT
GEPLOOID
Figuur 37: Montage voorkant horizontale rails
Aan de achterkant van de horizontale rails worden achterplaten bevestigd. Deze achterplaten kunnen uit kunststof of uit staal vervaardigd zijn. Staal biedt meer stevigheid aan de verbinding. De kunststoffen achterplaten worden op de rails geschoven en de stalen achterplaten 49
worden aan de rails vastgezet met bouten. Op deze achterplaten wordt het afhangprofiel bevestigd dat ervoor zorgt dat de horizontale rails over de ganse lengte op een gelijke afstand van elkaar blijven. Afhankelijk van de fabrikant kan het afhangprofiel bestaan uit al dan niet geïntegreerde uitschuifbare profielen. Deze profielen worden uitgeschoven en met hoekprofielen aan de zijmuren bevestigd met schroeven. Bij niet uitschuifbare afhangprofielen worden uitschuifbare profielen aan het afhangprofiel gemonteerd om zo dezelfde bevestiging te bereiken. Indien geen zijmuren aanwezig zijn kan het afhangprofiel aan het plafond worden vastgemaakt met behulp van uitschuifbare profielen. Hierbij wordt een driehoekconstructie gemaakt met de uitschuifbare profielen om het zijdelings bewegen van de horizontale rails te vermijden. Via de uitschuifbare profielen kunnen de horizontale rails ook aan de muur of aan het plafond worden bevestigd om extra stevigheid te bieden. Vooraleer alles wordt vastgezet, worden de diagonalen van de horizontale rechthoek, die gevormd wordt door de horizontale rails en het afhangprofie, gemeten. Indien de diagonalen even lang zijn en de rails staan waterpas, wordt alles vast gemonteerd. Bij de montage wordt geopteerd om zoveel mogelijk profielen in de zijmuren en niet in het plafond te bevestigen. De opbouw van het plafond is niet altijd gekend waardoor de stevigheid niet kan gegarandeerd worden en het gevaar bestaat om in leidingen. AFHANGPROFIEL
UITSCHUIFBARE PROFIELEN
ACHTERPLATEN HORIZONTALE RAILS SCHOOR
Figuur 38: Bevestiging met uitschuifbare profielen
50
De veeras waarop de kabeltrommels, torsieveren, assteun en veerbreukbeveiligingen zijn gemonteerd kan zowel voor- als achteraan de horizontale rails worden bevestigd. Indien de as vooraan wordt geplaatst, worden aan de hoeklijsten hoekprofielen gemonteerd waarin de uiteinden van de as kunnen worden geschoven. De veerbreukbeveiligingen en de centrale assteun worden aan de bovenslag gemonteerd door middel van schroeven. Bij montage achteraan de horizontale rails wordt de veeras gemonteerd aan het afhangprofiel. HOEKPROFIEL
VEERBREUKBEVEILIGING
Figuur 39: Bevestiging veeras vooraan horizontale rails
Aangezien de spanning van de torsieveren afhankelijk is van het gewicht van de poort, worden eerst de poortpanelen geplaatst vooraleer de veren worden opgespannen. Aan het onderste paneel van de garagepoort, het bodempaneel, worden scharnieren gemonteerd. Op het paneel worden twee bodemconsoles, twee zijscharnieren en twee middenscharnieren bevestigd met behulp van vier zelftappende vijzen per scharnier. Bij de afwerking van de poort zal op deze vijzen een omhulsel worden geplaatst ter bescherming van de vijzen en voor het esthetisch uitzicht. Zowel in de bodemconsoles als de zijscharnieren zullen loopwielen worden geschoven met behulp van olie. De middenscharnieren zullen aan het volgende tussenpaneel worden bevestigd. Vooraleer de loopwielen in de bodemconsoles worden geschoven, worden eerst de uiteinden van de kabels rond de as van de loopwielen geplaatst. Het bodempaneel kan nu tussen de hoeklijnen worden geplaatst en de bijhorende loopwielen in de verticale looprails. Nadat het paneel gecentreerd is en waterpas staat kunnen de bouten van loopwielen aangespan51
nen worden op de scharnieren. Aan de opeenvolgende tussenpanelen worden enkel twee middenscharnieren en twee zijscharnieren gemonteerd. Aan het toppaneel worden enkel twee topconsoles bevestigd waarin loopwielen worden geplaatst. Door de scharnierverbindingen met bijhorende loopwielen vormen de verschillende panelen een dynamische sectionale poort.
VERPLAATSBAAR
VERPLAATSBAAR
Figuur 40: Bodemconsole, zijscharnier, middenscharnier en topconsole
De poort wordt voorlopig op zijn plaats gehouden door twee klemmen aan de bovenkant van de hoeklijnen te bevestigen. De kabel die aan het onderste loopwiel is vastgemaakt, wordt achter de andere loopwielen doorgetrokken en aan de kabeltrommel vastgemaakt. Het uiteinde van de kabel bevat een stalen persklem die in de kabelklem van de kabeltrommel wordt geplaatst waardoor de kabel komt vast te zitten. Als de veeras achteraan de horizontale rails is bevestigd, worden er vooraan aan de horizontale rails zijplaten gemonteerd. Op deze zijplaten 52
worden katrollen bevestigd waarin de kabels worden gestoken. De katrollen zorgen zo voor een mooi verloop van de kabels van de onderste loopwielen naar de kabeltrommels. ZIJPLAAT
KATROL
PERSKLEM KABELKLEM
Figuur 41: Kabelklem en katrol
De kabels worden strak gespannen door de veeras met de kabeltrommels te draaien. Indien één van de kabels minder gespannen is dan de andere, wordt de overeenstemmende kabeltrommel losgevezen. Aan deze kabeltrommel wordt gedraaid tot de kabel ongeveer evenveel gespannen staat als de andere. Daarna wordt de kabeltrommel terug vast gevezen op de veeras. Vooraleer de torsieveren kunnen worden aangespannen, worden ze met één uiteinde gemonteerd aan de veerbreukbeveiliging. Het andere uiteinde van de torsieveren bevat een koppelstuk met veerpluggen. Om de torsieveren te kunnen opspannen worden de veerpluggen losgedraaid zodat de torsieveren los van de veeras kunnen bewegen. Het koppelstuk is voorzien van vier gaten waarin een staaf kan geplaatst worden om het opspannen van de torsieveren te vergemakkelijken. De monteur plaatst een staaf in het onderliggende gat en duwt de staaf naar boven waardoor de torsieveer wordt opgewonden. Na de draaibeweging plaatst de monteur een tweede staaf in het tegenoverliggende gat en maakt de eerste staaf los. Opnieuw wordt de tweede staaf naar boven geduwd en zal in het tegenoverliggende gat de eerste staaf worden geplaatst. Door deze handeling te herhalen kan de torsieveer gemakkelijk worden opgespannen tot het gewenste aantal slagen is bereikt. De windingen van de torsieveer mogen niet tegen elkaar liggen om wrijving tussen de windingen te voorkomen. Voor het opspannen van de torsieveer wordt met graffiti in de lengterichting van de torsieveer een streep gespoten. Door het opwinden van de torsieveer verschijnen diagonale strepen op de torsieveer die het aantal slagen weergeven. Indien tijdens het opwinden de streep niet dunner en langer wordt, 53
wil dit zeggen dat de linker met de rechter torsieveer is omgewisseld. Wanneer het aantal diagonale strepen overeenkomt met de gewenste het gewenste aantal slagen, worden de veerpluggen aangespannen zodat de torsieveer vast zit aan de veeras. De eerste torsieveer wordt met half zoveel slagen als nodig opgespannen en daarna wordt de tweede torsieveer volledig opgespannen. Pas dan kan de eerste torsieveer volledig worden opgespannen. Op deze manier wordt het scheef trekken van de constructie voorkomen. Door de opgespannen torsieveren draaien de kabeltrommels rond tijdens het dicht- en opendoen van de poort. Hierdoor wordt een kracht uitgevoerd op de kabels die aan de onderste loopwielen van de poort zijn bevestigd, waardoor de poort vlot kan bewegen zonder al te grote manuele of motorische krachten te moeten toepassen. DIAGONALE GRAFFITI STREPEN KOPPELSTUK
VEERPLUG
STAAF
Figuur 42: Opgespannen torsieveer
De trekveren hebben dezelfde functie als de torsieveren, maar hebben een ander mechanisme. Indien trekveren worden gemonteerd zijn de hoeklijnen bovenaan voorzien van een katrol en een kabelklem en onderaan van een stalen montageplaat. Hier worden ook de hefkabels aan de onderste loopwielen bevestigd, maar de trekveren worden gemonteerd bij een poort in open positie. De hefkabels worden van aan de onderste loopwielen over de katrol geplaatst en 54
van daaruit naar de trekveren. De trekveren hebben onderaan een bevestigingsbeugel en bovenaan een katrol. De hefkabels worden rond de katrol van de trekveren geplaatst en terug naar boven getrokken. Het uiteinde van de hefkabels is voorzien van persklemmen die worden geplaatst in de kabelklem. De bevestigingsbeugel van de trekveren worden aan de montageplaat gebout zodat de hefkabels strak komen te staan, maar de trekveren niet opgespannen zijn. Pas wanneer de sectionale garagepoort in gesloten positie staat, komen de trekveren onder spanning te staan. Indien de spanning van de trekveren na verloop van tijd is verminderd, kan de bevestigingsbeugel door een monteur losgemaakt worden. De bevestigingsbeugel wordt dan lager aan de montageplaat gemonteerd waardoor de trekveren meer onder spanning komen te staan. PERSKLEM
KATROL
KABELKLEM
KATROL
MONTAGEPLAAT
BEVESTIGINGSBEUGEL
Figuur 43: Bevestiging trekveren en hefkabels
Bij een juiste spanning van de trekveren heeft de poort een lichte neiging om in gesloten toestand naar boven te lopen. Omdat bij een manuele sectionale garagepoort geen aandrijfmotor de beweging begeleidt, moet een slot op de poort worden gemonteerd. Aan de rechter hoeklijn wordt een stalen pin bevestigd en aan de binnenkant van de garagepoort een arm verbonden met de deurhendel. De deurhendel kan zowel van binnen als buiten de garage bediend wor55
den. Buiten de garage is op de hendel een slot voorzien zodat enkel de bezitter van de sleutel de poort kan openen en sluiten. Bij het naar beneden trekken van de poort klikt de arm rond de pin waardoor de poort niet meer naar boven kan lopen. Om de poort terug naar boven te laten lopen moet eerst aan de deurhendel worden gedraaid zodat de arm loskomt van de pin. Bij het naar boven duwen van de poort klikt de poort op het uiteinde van de horizontale rails in kunststoffen remplaatjes waardoor de poort op zijn plaats wordt gehouden. Door een manuele trekkracht kan de poort loskomen uit de remplaatjes waardoor de poort naar beneden kan lopen. Aan de bodemconsole wordt een touw bevestigd en onderaan het bodempaneel een kunststoffen handgreep om de manuele begeleiding van de poort gemakkelijker te maken.
ARM
DEURHENDEL
STALEN PIN
KUNSTSTOFFEN REMPLPLAATJE
Figuur 44: Garagepoortslot en kunststoffen remplaatjes
Zoals op Figuur 40 wordt afgebeeld, is het gedeelte waar het loopwiel wordt in geplaatst, de loopwielhouder, van de topconsoles en de zijscharnieren verplaatsbaar. Met de deur in geslo56
ten positie worden de loopwielhouders vast gemonteerd. Hierbij worden de loopwielhouders van de topconsoles naar beneden getrokken zodat het toppaneel aansluit tegen de boven- en zijafdichtingen. Bij de loopwielhouders van de zijscharnieren wordt eerst het paneel tegen de zijdichtingen gedrukt voordat de loopwielhouders worden vast gebout. Op deze manier zou de sectionale garagepoort te samen met de zijdichtingen een water- en winddicht geheel moeten vormen. Nadat de poort volledig uitgebalanceerd is, kan de aandrijfmotor worden bevestigd. De geleiderail met de aandrijfmotor wordt via een bevestigingsbeugel aan de bovenslag gemonteerd en via uitschuifbare rails aan het afhangprofiel. Aan de bovenkant van het toppaneel wordt een bevestigingsbeugel gemonteerd die via een ketting of een riem kan verplaatsen waardoor de sectionale garagepoort in beweging wordt gebracht. De aandrijfmotor heeft enkel een begeleidende functie want de veren verrichten het hefwerk. Aan de zijkant van het bodempaneel wordt op de afdekkap een kunststoffen handvat gemonteerd. Zo kan bij een motorof elektriciteitsdefect de poort handmatig bediend worden. Na de programmatie van de aandrijfmotor kan de sectionale garagepoort worden afgewerkt. Hierbij worden alle scharnieren, loopwielen en veren geolied. De zijdichtingen worden gereinigd en behandeld met een silicone spray. Aan de panelen kleeft een plastiekfolie die bescherming biedt tijdens de montage tegen vuil. Na de montage wordt deze folie verwijderd en worden de verschillende waarschuwingstekens en labels aan de binnenkant van de poort gekleefd. De voeg tussen de gevel en de hoeklijnen en de gevel en het linteelprofiel wordt opgevuld met silicone. Zo kunnen door deze voeg geen water en wind binnendringen.
SILICONE
Figuur 45: Label aandrijfmotor en voeg opgevuld met silicone
57
5.7.
Programmering aandrijfmotor
De aandrijfmotor bevat een zelflerend systeem dat zowel via een automatische als handmatige procedure kan geprogrammeerd worden. Tijdens het programmeren is de beknellingsbeveiliging uitgeschakeld waardoor de beweging van de poort enkel kan stop gezet worden via stopcommando’s. Deze stop-commando’s worden uitgevoerd door op de stopknop te drukken op de aandrijfmotor. Een volledig geautomatiseerde poort sluit automatisch na een ingestelde wachttijd die standaard op drie minuten is ingesteld. Bij een halfautomatische poort zal de poort pas sluiten wanneer de eigenaar de sluitknop op de afstandsbediening of dergelijke heeft ingedrukt. Tijdens het sluiten en openen zal de beweging van de poort vertraagd worden juist voor de poort de aanslag heeft bereikt; dit worden vertragingspunten genoemd. Tijdens de procedure om het zelflerend systeem te programmeren, kan het volgende worden bepaald: -
de kracht die nodig is om de deur te bewegen;
-
de vertragingspunten;
-
het punt waarop moet worden gestopt bij het openen en sluiten;
-
de pauzetijd (enkel bij automatische poorten).
Tijdens de procedures zoekt de aandrijving de grondaanslag met de grootste haalbare kracht. Deze kracht is de maximale duwkracht die de aandrijfmotor kan geven. Om te grote krachtsinspanningen te vermijden is het mogelijk het stoppunt handmatig te bepalen door een commando te geven tijdens het sluitingsmanoeuvre. Zo kan de monteur een punt bepalen waarop hij wenst dat de poort stopt met het sluitingsmanoeuvre uit te voeren, waarbij dit stoppunt niet moet overeenkomen met de grondaanslag. Bij de normale automatische werking van de aandrijfmotor zal de poort de grondaanslag zoeken waarbij de motor slechts de kracht uitoefent die nodig is om de poort te bewegen. 5.7.1.
Automatische zelflerende procedure
Op de aandrijfmotor staat een setupknop met daarnaast een ledlampje. Wanneer op de setupknop wordt geduwd, begint het ledlampje te knipperen. Na acht seconden begint de aandrijving automatisch met sluiten tot een grondaanslag wordt gedetecteerd. Daarna zal de poort automatisch een openingsmanoeuvre uitvoeren tot in de horizontale stand een aanslag wordt gedetecteerd. Hierbij kan door op de startknop te duwen het punt waarop de monteur de beweging wenst te stoppen bepaald worden. Vervolgens zal de poort opnieuw sluiten tot de 58
grondaanslag is bereikt en zal de aandrijving stoppen. Als het zelflerende systeem goed geprogrammeerd is dan zal het ledlampje stoppen met knipperen en vijf seconden lang branden. 5.7.2.
Handmatig zelflerende procedure
Op de setupknop wordt opnieuw geduwd waardoor het ledlampje begint te knipperen. Binnen de acht seconden moet een commando worden gegeven aan de aandrijfmotor. Indien dit niet wordt gedaan zal de aandrijfmotor de automatische zelflerende procedure uitvoeren. Na het eerste commando zal de poort traag sluiten tot een grondaanslag wordt gedetecteerd. Bij het geven van een tweede commando zal het openingsmanoeuvre starten tot wanneer een derde commando wordt gegeven waardoor de poort vertraagd verder beweegt. Door het derde commando wordt een vertragingspunt geprogrammeerd in het zelflerend systeem. De poort zal zelf stoppen wanneer een aanslag wordt gedetecteerd of wanneer een vierde commando wordt opgegeven op het punt waar het openen moet stoppen. Bij het geven van een vijfde commando zal de poort een sluitingsbeweging uitvoeren tot wanneer een zesde commando wordt gegeven. Na het zesde commando is opnieuw een vertragingspunt geprogrammeerd waardoor de poort vertraagd zal verder bewegen. De sluitingsbeweging gaat verder tot opnieuw de grondaanslag bereikt is. Als de programmatie goed is ingesteld, zal hier ook het ledlampje stoppen met knipperen en vijf seconden lang branden.
59
6.
Blowerdoortest
6.1.
Algemeen
Bij een blowerdoortest of luchtdichtheidstest wordt de luchtdichtheid van een gebouw getest door het bloot te stellen aan een over- en onderdruk. Andere benamingen voor deze test zijn infiltratieproef en pressurisatieproef. Het volume lucht dat via ongecontroleerde ventilatie van het gebouw ontsnapt of infiltreert, is een maat voor de luchtdichtheid. De ongecontroleerde ventilatie gebeurt via ongecontroleerde luchtlekken van het gebouw, zoals spleten onder deuren, onvoldoende afdichting van ramen en dergelijke. Dit leidt tot onnodig warmteverlies waardoor het belangrijk is om de ongecontroleerde ventilatie zoveel als mogelijk te elimineren. De luchtlekken kunnen gedetecteerd worden aan de hand van een warmtebeeldcamera en/of een rookstift. Het resultaat van de luchtdichtheidstest kan worden opgenomen in een EPB-verslag. Dit kan leiden tot een vermindering van het E-peil voor degelijke luchtdichte gebouwen. Het maximale E-peil is 60 E-punten. Indien dit peil overschreden wordt kan een boete worden opgelegd. Indien het E-peil kleiner dan of gelijk is aan 30 E-punten kan een subsidie of een korting op onroerende voorheffing worden toegekend. Hoe beter de resultaten van de luchtdichtheidstest, hoe beter de luchtdichtheid van het gebouw. Enkele voordelen bij een luchtdicht gebouw zijn: het vermijden van tocht, vermijden van uitdroging van de binnenlucht, betere geluidsisolatie en een energiebesparing (Blowerdoortest, z.j.). 6.2.
A- en B-meting
Er kan geopteerd worden om een A- en/of een B-meting te laten uitvoeren in een gebouw. Een B-meting wordt uitgevoerd indien de luchtdichtheid van het gebouw in grote mate verzorgd is, maar deze niet afgewerkt is. Zo kunnen ongecontroleerde luchtlekken gedetecteerd worden en indien mogelijk gedicht worden. Indien het gebouw volledig is afgewerkt, wordt een A-meting uitgevoerd. De resultaten van deze meting worden weergegeven in een officieel luchtdichtheidsrapport dat wordt aanvaard door de Vlaamse Overheid en dat de uiteindelijke luchtdichtheid levert voor in het EPB-verslag (Blowerdoortest, z.j.). 6.3.
Passiefhuiscertificaat
Om een passiefhuiscertificaat te behalen is het verplicht een blowerdoortest te laten uitvoeren. Eén van de voorwaarden om als passiefhuis erkend te worden is dat de n 50-waarde < 0,6 h-1. De n50-waarde, ook ventilatievoud genoemd, geeft weer hoe vaak het intern volume lucht van 60
een gebouw per uur ontsnapt of binnendringt bij een drukverschil van 50 Pa tussen de binnenen buitenomgeving. Om aan de voorwaarde te voldoen mag dus maximaal 0,6 keer het intern volume van de woning aan lucht per uur ontsnappen of binnendringen (n50-waarde, 2015). 6.4.
Uitvoering
De blowerdoortest werd uitgevoerd in een garage om de luchtdichtheid van een sectionale garagepoort te bepalen. Hierbij is het van groot belang om alle ongecontroleerde luchtlekken in de garage af te dichten om nauwkeurige resultaten te verkrijgen. De blowerdoor is een kaderwerk met een ventilator dat in de binnendeuropening van de garage wordt geplaatst. De ventilator zorgt voor een over- of onderdruk in de garage door hier respectievelijk lucht in te blazen of uit te zuigen. Voor een aantal verschillende drukken wordt het lekdebiet gemeten. Deze resultaten zullen de uiteindelijke waarde voor de luchtdichtheid bepalen. De blowerdoortest werd uitgevoerd volgens de richtlijnen van de norm NBN EN 13829. 6.4.1.
Ongecontroleerde luchtlekken
De nutsleidingen, sanitaire leidingen, leidingkoker en spleten gevormd door de opleg van holle betonnen gewelven op de buitenmuur van de garage waren bij deze test de ongecontroleerde luchtlekken. De kleine openingen konden worden afgeplakt met kleefband of konden worden opgevuld met doeken om de luchtdoorlatendheid op deze plaatsen te minimaliseren.
DOEK
SPLEET
Figuur 46: Kleine ongecontroleerde luchtlekken
De leidingkoker, die het grootste luchtlek vormde, werd gedicht door de opening met een folie af te sluiten. Het was niet evident om alle luchtlekken in de garage af te dichten doordat deze gevuld waren met leidingen. De spleet gevormd door de opleg van holle betonnen ge61
welven op de buitenmuur van de garage werd niet gedicht omdat deze spleet over de ganse lengte van de buitenmuren van de garage loopt waardoor het niet evident is om ze te dichten.
Figuur 47: Grootste ongecontroleerd luchtlek 6.4.2.
Opstelling
De blowerdoor werd geplaatst in de schuifdeuropening van de garage die toegang biedt tot de gang. Deze gang is de ruimte die de inkomhal met de woonkamer verbindt. Om lucht in of uit de inkomhal of de woonkamer te kunnen blazen of zuigen, was het noodzakelijk dat een buitenraam of –deur werd geopend.
Figuur 48: Blowerdooropstelling
62
6.4.3.
Invoer gegevens
Volgende gegevens , werden ingevuld op de computer die verbonden was met het meettoestel van de blowerdoor: -
Garagevloeroppervlakte = 16,39 m² (lengte = 5,65 m en breedte = 2,90 m);
-
Garagevolume = 42,27 m³ (hoogte = 2,58 m);
-
Muuroppervlakte waarin garagepoort zich bevindt = 7,48 m².
6.4.4.
Sectionale garagepoort Hörmann LPU 40
De garagepoort die bij deze test onderzocht werd, was een Hörmann LPU 40 sectionale garagepoort. Deze poort heeft een dagmaatbreedte van 2500 mm, een dagmaathoogte van 2125 mm en een gewicht van 64,7 kg. De poort wordt automatisch aangedreven en heeft een Zbeslag. De panelen bevatten 40 mm thermische isolatie en de montage werd uitgevoerd door het bedrijf Torck. Bijkomende gegevens van de garagepoort die conform zijn met de norm EN 13241-1 zijn: -
Windlast: klasse 3;
-
Waterdichtheid: klasse 3 (bij 70 Pa);
-
Warmteweerstand: 1,5 W/m²K;
-
Luchtdichtheidsprestatieklasse: klasse 2.
De luchtdichtheidsprestatieklasse 2 komt overeen met een luchtdoorlatendheid van een volume lucht van 12 m³ per vierkante meter poort per uur bij een drukverschil van 50 Pa. Deze waarde wordt aan de hand van de blowerdoortest gecontroleerd. 6.4.5.
Verloop uitvoering blowerdoortest en resultaten
Nadat de blowerdoor gemonteerd is in de deuropening en de meetapparatuur is opgesteld, wordt het drukverschil tussen de binnen- en buitenomgeving gemeten. Hierbij wordt een kap over de ventilator geschoven. Daarna wordt de kap verwijderd van de ventilator en zal de ventilator worden geactiveerd. De ventilator zal lucht uit de garage zuigen waardoor een onderdruk wordt gecreëerd in de garage. Op de ventilatoropening zijn radiale schijven bevestigd, met elk een verschillende diameter, die samen een ronde afdichting vormen op de ventilatoropening. Door het afnemen van de schijven kan de grootte van de ventilatoropening worden bepaald, waardoor ook de druk kan geregeld worden. Na het creëren van de onderdruk wordt 63
de ventilator omgedraaid, waardoor de ventilatoropening zich in de gang bevindt. Nu zal lucht vanuit de gang in de garage worden geblazen waardoor een overdruk wordt gevormd in de garage. Het gemiddelde van de meetwaarden bij de onder- en overdruk is het uiteindelijke resultaat. Het uiteindelijke resultaat dat werd behaald met de blowerdoortest is 78,88 m³/m²h. Dit wil zeggen dat per vierkante meter muur, waar de poort is in geplaatst, 78,88 m³ lucht per uur ontsnapt bij een drukverschil van 50 Pa. Dit resultaat is veel groter dan de luchtdoorlatendheid van luchtdichtheidsprestatieklasse 2. De resultaten van de blowerdoortest zijn terug te vinden in Bijlage 2. De oorzaak hiervan was dat de ongecontroleerde luchtlekken van de garage niet perfect luchtdicht gemaakt konden worden. Om een nauwkeuriger resultaat te bekomen zou het verlies aan lucht door de ongecontroleerde luchtlekken moeten gekend zijn. Om deze waarde te bepalen zou een luchtdicht scherm buiten de garage, aan de muur waarin de garagepoort zich bevindt, moeten worden bevestigd. De blowerdoortest zou dan twee keer moeten worden uitgevoerd. De eerste keer met het luchtdicht scherm en de tweede maal zonder het scherm. Het verschil van de twee testresultaten geeft de luchtdoorlaatbaarheid van de sectionale garagepoort. Dit werd niet toegepast omdat het maken van een luchtdicht scherm rond de muur een tijdrovende en moeilijk uitvoerbare opdracht is. Niettegenstaande de resultaten van de blowerdoortest tegengevallen zijn, was de test toch interessant voor het onderzoek van deze thesis. Tijdens de test werd met een warmtebeeldcamera beelden gemaakt die duidelijk de luchtlekken van de garagepoort situeren. Bij het creëren van een overdruk in de garage werden de boven- en zijafdichtingen weg van de garagepoort geblazen. Hierdoor ontstonden grotere luchtlekken waardoor het eindresultaat bij overdruk groter was dan bij onderdruk. Dankzij de blowerdoortest werden de luchtlekken van de sectionale garagepoort en de zwakheid van de boven- en zijafdichtingen opgemerkt.
Figuur 49: Aanduiding luchtlek onderhoek met warmtebeeldcamera
64
7.
Probleemanalyse
De ongecontroleerde luchtlekken die optreden bij het afdichten van de sectionale garagepoort, vormen een probleem voor de luchtdichtheid van de sectionale garagepoort. In deze thesis wordt dit probleem onderzocht en wordt naar een mogelijke oplossing gezocht. Om de aanwezige problemen die zich voordoen in de praktijk zo goed mogelijk bloot te leggen, werden zoveel mogelijk sectionale poorten geanalyseerd. Dit gebeurde zowel tijdens de plaatsingsfase als bij afgewerkte poorten beschikbaar in toonzalen van enkele producenten. 7.1.
Standaard rubberen afdichtingen
Om een beter zicht te krijgen op de verschillende rubberen afdichtingen werden toonzalen van producenten en bouwbeurs Batibouw bezocht. Hierbij werd opgemerkt dat elke producent een standaard rubberen afdichting heeft. De vorm van de standaard zij- en bovenafdichtingen zijn bij iedere producent gelijk, maar ze kunnen verschillend zijn in hun grootte. De lengte en de dikte van de lap, die als functie heeft de sectionale garagepoort water- en winddicht te maken, is afhankelijk van de producent. Wat de beste lengte en dikte is, werd niet onderzocht aangezien geen enkele van de standaard boven- en zijafdichtingen kan beschouwd worden als een aanvaardbare luchtdichte afdichting. De standaard boven- en zijafdichtingen bieden weinig weerstand tegen een overdruk die gecreëerd wordt bij een blowerdoortest. Daardoor worden ze weg van de poort geblazen waardoor ze grote ongecontroleerde luchtlekken vormen. Er worden ook luchtlekken gevormd bij de overlapping van deze twee afdichtingen (zie Figuur 53). In de praktijk heeft de monteur de keuze om de bovenafdichting of de zijafdichtingen te laten doorlopen. Bij de afdichting die niet doorloopt wordt een stuk afgesneden zodanig dat het uiteinde van de afdichting tot onder het bovenste van de andere afdichting komt. De afdichtingen overlappen elkaar, maar sluiten niet goed op elkaar aan waardoor luchtdichtheidsproblemen optreden. De zijafdichtingen sluiten ook niet goed aan op de voegen die worden gevormd door de poortpanelen (zie Figuur 54). Deze voegen moeten een bepaalde grootte hebben om de vingerklembeveiliging te kunnen garanderen. De lap van de standaard zijafdichtingen is niet flexibel genoeg om de voeg te kunnen dichten. Wanneer de lap van de zijafdichtingen een bepaalde lengte heeft, zal hij een wrijving door de onderafdichting ondervinden tijdens de beweging van de garagepoort. De producent beweert dat hierbij geen slijtage optreedt aangezien het een kleine wrijving is tussen twee rubbers. Ondanks de verschillende groottes kunnen de zij- en bovenafdichtingen als standaard afdichtingen worden beschouwd, 65
wat niet het geval is bij de onderafdichting. Het schuifsysteem is ongeveer overal hetzelfde, maar de vorm van de onderafdichting is afhankelijk van de producent. Hieronder worden enkele verschillende vormen van onderafdichtingen, die in de praktijk worden toegepast, afgebeeld.
ONDERKANT ONDERAFDICHTING
Figuur 50: Drielippige onderafdichting
Figuur 51: Verschillende vormen onderafdichtingen
De onderafdichtingen worden door de aandrijfmotor en het gewicht van het poortblad tegen de grondaanslag gedrukt. Door deze drukkracht sluit de onderafdichting goed aan op de onderliggende vloer. Hierdoor biedt de onderafdichting in gesloten stand van de poort een weerstand tegen boven- en onderdruk bij een blowerdoortest. De goede aansluiting met de vloer creëert ook een luchtdichte afsluiting. Aangezien de onderafdichting wordt samengedrukt tussen de vloer en het bodempaneel, ondergaat de onderafdichting een vervorming. Deze vervorming veroorzaakt ongecontroleerde luchtlekken in de onderhoeken van de dagopening (zie Figuur 55). Door de vervorming sluit de onderafdichting niet aan op de zijadichtingen waar66
door lucht kan infiltreren. Sommige vormen van onderafdichtingen worden door de samendrukking verkleind in verticale richting en vergroot in horizontale richting. Door deze horizontale vergroting zal de onderafdichting de zijafdichtingen wegduwen waardoor een luchtlek wordt gevormd. Aangezien de onderkant van de zijafdichtingen niet goed aansluiten op de vloer en de onderafdichting niet goed aansluit op de zijslagen, zijn beide afdichtingen verantwoordelijk voor de luchtlekken in de onderhoeken. 7.2.
Situering luchtlekken bij standaard afdichtingen
De luchtlekken die werden vast gesteld tijdens de verschillende montages, bezoeken van toonzalen en bouwbeurs Batibouw, worden gesitueerd in Figuur 52. De luchtlekken komen voor bij de boven- en onderhoeken van de dagopening en bij de voegen gevormd door de poortpanelen.
FIGUUR 53
FIGUUR 54
FIGUUR 56
Figuur 52: Situering luchtlekken
67
LUCHTINFILTRATIE
Figuur 53: Luchtinfiltratie bovenhoeken
LUCHTINFILTRATIE
Figuur 54: Luchtinfiltratie door vingerklembeveilging
68
LICHT = LUCHTINFILTRATIE
BUITEN
BINNEN
BINNEN
Figuur 55: Lichtinval in onderhoek dagopening door luchtlekken
LUCHTINFILTRATIE
LUCHTINFILTRATIE
Figuur 56: Luchtinfiltratie onderhoeken
69
7.3.
Geoptimaliseerde rubberen afdichtingen
De sectionale garagepoort wordt gepositioneerd in gesloten stand zodat de onderafdichting tegen de vloer wordt gedrukt, waardoor theoretisch gezien onderaan het poortblad geen lucht meer kan doorstromen. Daarom besteden de fabrikanten weinig aandacht aan de optimalisatie van de onderafdichting. De producent Crawford Normstahl heeft wel een speciale onderafdichting ontwikkeld die de mogelijkheid biedt om de afgesloten ruimte te ventileren. De profilering van de onderkant van het bodempaneel en de bovenkant van de onderafdichting zorgt ervoor dat deze op elkaar geklikt kunnen worden. De onderafdichting bestaat uit twee afzondelrijke delen die ook op elkaar geklikt kunnen worden. In het bovenste deel van de onderafdichting zijn ventilatiegaten voorzien. De stand van het onderste deel bepaalt of er al dan niet lucht door de ventilatiegaten kan stromen. In het onderste deel bevindt zich langs een zijde een verticaal plaatje. Dit plaatje kan met een horizontaal plaatje in het bovenste deel een ondoorlaatbare verbinding maken. Indien het onderste deel horizontaal over 180° wordt gedraaid, dan wordt na bevestiging geen verbinding meet gemaakt met het horizontale plaatje en is ventilatie mogelijk. Deze onderafdichting is ontworpen voor ruimtes waarbij de gebruiksfunctie kan veranderen. Het kan bijvoorbeeld zijn dat na verloop van tijd een garage wordt gebruikt als fitnessruimte waardoor de toevoer van frisse lucht belangrijker wordt. In Figuur 57 wordt het systeem verduidelijkt.
PLAATJE
Figuur 57: Onderafdichting Crawford Normstahl
De aandacht voor luchtdichtheid wordt vooral besteed bij het optimaliseren van de zij- en bovenafdichtingen om zo een betere luchtdichtheidsprestatieklasse van de poort te bekomen. Tot nu toe werd door het verbeteren van de afdichtingen een luchtdichtheidsprestatieklasse 4 70
behaald, wat resulteert in een luchtverliesbeperking tussen 6 en 3 m³/h.m² bij een drukverschil van 50 Pa (Winsol poorten, z.j.). Om deze luchtdichtheidsklasse te bekomen, werden de rubbers die op de poortpanelen zijn bevestigd ook geoptimaliseerd. Een voorbeeld van een geoptimaliseerde rubberen zijafdichting wordt afgebeeld in Figuur 58. AFDICHTINGSLIP
BUITENMUUR
AFDICHTINGSBAND
HOEKLIJN
Figuur 58: Geoptimaliseerde rubberen zijafdichting
Het profiel van deze geoptimaliseerde rubberen zijafdichting bestaat uit twee delen. Het ene deel wordt tussen de buitenmuur en de hoeklijn geplaatst en het andere wordt op de hoeklijn geklikt. Het gedeelte van de zijafdichting dat zich tussen de buitenmuur en de hoeklijn bevindt, zorgt voor een thermische onderbreking. Zo wordt een koudebrug voorkomen tussen de buitenmuur en de hoeklijn. Hierdoor verbetert de warmte-isolatie met 15% ten opzichte van sectionale garagepoorten met standaard afdichtingen. Dit gedeelte heeft een afdichtingslip die zorgt dat geen water en wind naar binnen kan infiltreren. Het opklikbaar gedeelte heeft ook een afdichtingslip die zich onder de andere afdichtingslip bevindt. Deze afdichtingslip biedt extra weerstand tegen de infiltratie van water en wind. Naast de afdichtingslip heeft dit gedeelte ook nog een rubberen afdichtingsband. Deze afdichtingsband wordt door de poort enkele millimeter ingedrukt waardoor hij een ovale vorm aanneemt en zich vastklemt tussen de poort en de hoeklijn. Door zijn vorm en zich vast te klemmen, zal deze afdichting, volgens de producent, niet worden weggeblazen bij het creëren van een bepaalde overdruk in de garage. Zonder de afdichtingsband zouden de afdichtingslippen bij overdruk worden opengeblazen met grote luchtlekken tot gevolg. Een andere variant van een geoptimaliseerde zijafdichting wordt afgebeeld in Figuur 59. Deze variant heeft twee afdichtingslippen die elk anders gericht 71
zijn. Bij het sluiten van de poort zal de ene een convexe (bolle) vorm aannemen en de andere een concave (holle) vorm. Hierdoor zal bij het openblazen van de ene afdichtingslip de andere afdichtingslip blijven weerstand bieden tegen luchtinfiltratie en omgekeerd. Bij de optimalisatie van de bovenafdichting wordt bij een bepaalde variant gebruik gemaakt van een
Figuur 59: Variant geoptimaliseerde
tweelippige afdichting. Deze bovenafdichting wordt
zijafdichting
niet op het linteelprofiel bevestigd, maar op het toppaneel. De afdichtingslippen zullen bij het sluiten van de poort tegen de bovenslag worden geduwd. Hierdoor krijgen de lippen een convexe vorm terwijl de afdichtingslip van een standaard bovenafdichting een concave vorm heeft. Door de convexe vorm wordt de bovenafdichting niet open geblazen bij het creëren van een overdruk. Deze vorm lijkt wel gevoelig voor onderdruk, maar verschillende producenten beweren dat hij zowel weerstand biedt tegen onder- als overdruk (Hörmann garagesectionaaldeuren, 2014).
Figuur 60: Geoptimaliseerde rubberen bovenafdichting
De poortpanelen bij standaard sectionale garagepoorten worden voorzien van rubberen afdichtingen, ofwel aan de bovenkant of aan de onderkant. Deze tussenafdichtingen vertoonden geen opmerkelijke luchtlekken tijdens het uitvoeren van de blowerdoortest. Om de luchtdichtheid te verbeteren kunnen de poortpanelen zowel onder- als bovenaan van een rubberen afdichting worden voorzien. De afdichting die zich onderaan het paneel bevindt, is een 72
schuimrubber met gesloten cellen. Door deze gesloten cellen is de rubber bestendig tegen water- en luchtinfiltratie en is de rubber samendrukbaar. Daardoor zal de rubber worden samen geperst wanneer de poortpanelen op elkaar worden gedrukt. Dit zou een volledige luchtdichtheid moeten creëren. De afdichting bovenaan is flexibel en bestaat uit EPDM, hetzelfde materiaal als de afdichtingen bij een standaard poort. De vorm van de panelen onder- en bovenaan werd ook geoptimaliseerd om de thermische isolatiewaarde te verbeteren. Het PUR schuim dat zich in het paneel bevindt, wordt ook tussen de uiteinden van de stalen bekleding gespoten. Zo wordt een thermische onderbreking gevormd waardoor een koudebrug vermeden wordt tussen de binnen- en buitenzijde van de poortpanelen (SP900 Thermo, z.j.). THERMISCHE ONDERBREKING
SCHUIMRUBBER
EPDM
THERMISCHE ONDERBREKING
Figuur 61: Geoptimaliseerde tussenafdichting
De geoptimaliseerde rubberen afdichtingen worden tot nu toe in de praktijk zelden toegepast. Daarom konden op deze afdichtingen geen proeven worden uitgevoerd. Er wordt aangenomen dat de geoptimaliseerde afdichtingen geen uitsluitende oplossingen bieden voor de luchtdichtheidsproblemen die voorkomen bij de sectionale garagepoorten aangezien de hoeken theoretisch gezien een probleem blijven vormen.
73
8.
Rubber
Rubber kan onderverdeeld worden in twee soorten, namelijk synthetisch rubber en natuurrubber. Synthetisch rubber wordt gemaakt van olieproducten, terwijl natuurlijk rubber gemaakt wordt van latex (een product van rubberbomen) (Wentzel, 2007). 8.1.
Elastomeer
Over het algemeen behoort rubber tot de klasse van de elastomeren, ook wel elastische polymeren genoemd. Dit is een materiaal dat na het verwijderen van een uitgeoefende kracht terug zijn oorspronkelijke vorm aanneemt (Atarah, z.j.). De benaming van elastische polymeren komt van het feit dat elastomeren gebaseerd zijn op polymeren die elastische eigenschappen bevatten. Polymeren zijn zeer grote moleculen die door het koppelen van een groot aantal monomeren ontstaan (Oostenbrink, z.j.). Dit proces wordt polymerisatie genoemd en wordt toegepast om synthetisch rubber te vervaardigen. De polymeren bij natuurrubber zijn gevormd door natuurlijke polymerisatie. Voor de meeste toepassingen zijn beide soorten in deze vorm niet stevig genoeg. Om ze te verstevigen wordt het rubber gevulkaniseerd. Bij het vulkanisatieproces worden zwavel of andere gelijkaardige versterkers of versnellers toegevoegd waarna het mengsel onder druk gezet en verwarmd wordt. Dit zorgt voor extra verbindingen tussen de lange moleculen waaruit rubber bestaat (De & White, 2001). Monomeren zijn kleine, meestal identieke moleculen en bestaan grotendeels uit koolstof (C), waterstof (H) en zuurstof (O). Het is ook mogelijk dat een polymeer is opgebouwd uit twee of meer verschillende monomeren (Walker, 2012). Het polymerisatieproces zorgt voor het ontstaan van vaste stoffen met zeer interessante materiaaleigenschappen voor tal van toepassingen, uitgaande van vaak vloeibare of gasvormige monomeren (Oostenbrink, z.j.).
Figuur 62: Principe van het polymerisatieproces
De verbindingen tussen de monomeren zorgen voor de elastische eigenschappen van elastomeren waardoor het materiaal na het verwijderen van een uitgeoefende kracht terug zijn oorspronkelijke vorm aanneemt (Walker, 2012). Er zijn twee onderdelen die een grote invloed hebben op de elastische eigenschappen van elastomeren, namelijk de elasticiteit en de veerkracht. De elasticiteit is het vermogen van het 74
materiaal om terug te keren naar zijn oorspronkelijke vorm en grootte nadat het is uitgerekt, samengeperst, verdraaid of verbogen. De veerkracht is een tegenkracht die wordt uitgeoefend door het materiaal wanneer er een kracht op wordt uitgeoefend en het materiaal daardoor wordt vervormd. Door de veerkracht kan het materiaal heel snel naar zijn oorspronkelijke vorm terugkeren (Walker, 2012). Andere praktische eigenschappen van elastomeren zijn: -
Lage doordringbaarheid door lucht, gassen, water en stoom;
-
Goede elektrische en thermische isolatie;
-
Goede mechanische eigenschappen;
-
Het vermogen om zich aan verschillende vezels, metalen en harde kunststoffen te hechten (Walker, 2012).
8.2.
Fabricatieproces
De basiseigenschappen van elastomeren zijn sterk afhankelijk van de gebruikte polymeren. Door het toevoegen van geschikte bestanddelen kunnen hun eigenschappen gewijzigd worden. De toegevoegde bestanddelen kunnen toegevoegd worden om het maken van de verbindingen te versnellen, om de verwerkbaarheid te verhogen of om de eigenschappen van het eindproduct te verbeteren (Walker, 2012). 8.2.1.
Algemeen
8.2.1.1. Natuurrubber
Natuurrubber wordt gemaakt van latex, een product dat van rubberbomen gewonnen wordt. Latex is een emulsie, een witte melkachtige vloeistof van vaste rubberdeeltjes in water. De hoofdbestanddelen van latex zijn polyisopreen en water. Polyisopreen is het polymeer waaruit het elastomeer is opgebouwd. De afzonderlijke bouwstenen hiervan, de monomeren, zijn isoprenen (Wentzel, 2007).
Isopreen
Natuurrubber
Figuur 63: Chemische reactie polymerisatie isoprenen
75
In Tabel 8 wordt de volledige chemische samenstelling van vers latex weergegeven. Tabel 8: Chemische samenstelling van vers latex
Bestanddeel Polyisopreen Proteïnen Hars Mineralen Koolhydraten Water
Percentage (%) 30-40 1,0 - 1,5 1,5 - 3,0 0,7 - 0,9 0,8 - 1,0 55 - 60
Bij latex wordt een zuur bijgevoegd, meestal mierenzuur, om ervoor te zorgen dat het latex uitvlokt. Dit houdt in dat de rubberdeeltjes samenklonteren. Daarna worden de vlokken door een wringer geleid tot vellen ruwe natuurrubber, waarna ze worden gedroogd. Een wringer bestaat uit twee dicht bij elkaar staande, rubberen rollen waarvan de afstand tussen de rollen kan ingesteld worden. Om de ketenlengte te verkorten wordt het mengsel geplacticeerd. Deze techniek maakt het mengsel plastisch (kneedbaar) zodat vulstoffen en hulpstoffen bijgevoegd kunnen worden. Het product dat bekomen wordt is ruwe rubber (Wentzel, 2007). 8.2.1.2. Synthetisch rubber
Synthetisch rubber is een olieproduct (petroleum). De producenten kunnen kiezen uit verschillende bouwstenen om zo de eigenschappen van hun product heel nauwkeurig te bepalen. De bouwstenen zijn monomeren zoals styreen, butadieen of zelfs synthetisch isopreen. Nadat de bouwstenen, de isoprenen, van natuurrubber achterhaald waren, werd getracht om dit na te bootsen. Het synthetisch isopreen heeft niet exact dezelfde eigenschappen als de natuurlijke variant maar is toch een goede benadering. De monomeren worden uit aardgas en gekraakte olie gewonnen. Vervolgens worden verbindingen gecreëerd tussen de monomeren via een polymerisatiereactie. 8.2.2.
Mengproces
De additieven moeten grondig gemengd worden met het basisrubber om een uniforme verspreiding van de bestanddelen te bekomen. Het onverharde rubber heeft een hoge viscositeit waardoor het mengproces, een mechanisch proces, kan leiden tot hoge temperaturen (150°C). Wanneer tijdens het mengproces vulkanisatiemiddelen aanwezig zijn in het mengsel, kan dit leiden tot een vervroegde vulkanisatie. Om dit te voorkomen wordt 76
een tweefasig mengproces aangewend. In de eerste fase worden het versterkende vulmiddel, andere niet-vulkaniserende additieven en het ruwe rubber gemengd (Wiley, 2002). Dit gebeurt met behulp van een wals of een kneedmachine. Nadat fase één voltooid is, en het mengsel voldoende is afgekoeld, kan gestart worden met fase twee. In deze fase worden de vulkanisatie- en versnellingsmiddelen toegevoegd die zorgen voor het homogeniseren van het mengsel. Ook dit gebeurt met behulp van een wals of een kneedmachine. Het product dat hier bekomen wordt, is een ongevulkaniseerd mengsel klaar om verwerkt te worden tot zijn uiteindelijke vorm (Standaard rubber vormwerk, 2003). 8.2.3.
Vormingsproces
Het vormingsproces voor rubberproducten kan onderverdeeld worden in vier methoden: extrusie, kalenderen, belagen (coaten) en vormpersen. Bij de eerste drie methoden gebeurt het vulkanisatieproces afzonderlijk van de vormgeving terwijl dit bij het vormpersen tegelijkertijd gebeurt. 8.2.3.1. Extrusie
Deze techniek wordt uitgevoerd met behulp van een extruder. Dit is een schroef die het ongevulkaniseerde mengsel door een matrijs duwt. De verhouding tussen de lengte en de diameter van het extrusievat moet tussen 10 en 15 liggen om te voorkomen dat, door de optredende wrijvingswarmte, het vulkanisatieproces in deze fase al optreedt. Het extrusieprofiel heeft de vorm van de doorsnede van de extrusiematrijs aangenomen. Het mengsel is in hoge plastische toestand en bezit de eigenschap om zijn vorm te behouden (Wiley, 2002). Dit principe wordt voorgesteld in Figuur 64.
Ongevulkaniseerd mengsel Extruder
Extrusiematrijs
Extrusieprofiel
Extrusievat Figuur 64: Principe vormingsproces d.m.v. extrusie
77
8.2.3.2. Kalenderen
Het mengsel wordt door een reeks openingen, die telkens dunner worden, geleid. De openingen worden verwezenlijkt door middel van roterende rollen. De uiteindelijke dikte van het eindproduct wordt bepaald door de dikte van de opening tussen de laatste twee rollen (Wiley, 2002). Dit principe wordt voorgesteld in Figuur 65. Ongevulkaniseerd mengsel
Eindproduct
Figuur 65: Principe vormingsproces d.m.v. kalenderen
8.2.3.3. Belagen (coaten)
Dit vervormingsproces is gebaseerd op het kalenderen. Hierbij wordt een bepaalde stof aan rubber gehecht met behulp van kalenderrollen. Dit principe wordt ook wel coaten genoemd en wordt voorgesteld in Figuur 66. Het is een belangrijk industrieel proces in de productie van autobanden, transportbanden, opblaasbare boten en dergelijke (Wiley, 2002).
Kalenderrol Rubber
Stof
Gecoate stof Figuur 66: Principe vormingsproces d.m.v. belagen
78
8.2.3.4. Vormpersen
Het
vormpersen
kan
onderverdeeld
worden
in
drie
categorieën,
namelijk
de
compressiemethode, de transfermethode en de injectiemethode. Het vulkanisatieproces gebeurt bij elke methode tijdens het persen in de matrijs (Wiley, 2002). Het principe van elke methode steunt op verhoogde druk en verhoogde temperatuur. Door de druk en de temperatuur wordt het mengsel week en vloeibaar en wordt de matrijs gevuld. Nadat de matrijs gevuld is, wordt het product hier een bepaalde tijd in bewaard tussen 140 en 200°C. Na de verstreken tijd kan het gevulkaniseerde en vormgegeven product uit de matrijs gehaald worden. Er moet rekening gehouden worden met het feit dat krimp van het product kan optreden tijdens het afkoelen (Standaard rubber vormwerk, 2003). Dit principe wordt weergegeven in Figuur 67 bij de verschillende methoden.
Compressiemethode
Transfermethode
Injectiemethode
Figuur 67: Principe vormingsproces d.m.v. vormpersen
79
8.2.4.
Vulkanisatieproces
Wanneer ruwe rubber niet gevulkaniseerd is, is dit product zeer plastisch en niet geschikt voor de meeste toepassingen. Door de ruwe rubber te vulkaniseren worden de polymeerketens aan elkaar geknoopt met chemische bruggen waardoor het product steviger wordt. De vulkanisatie wordt verwezenlijkt door het toevoegen van zwavel. De gevormde zwavelbruggen kunnen uit één of meerdere zwavelatomen bestaan. De eigenschappen worden voornamelijk bepaald door het type en de hoeveelheid zwavelbruggen die tijdens het proces gemaakt worden. Om de vulkanisatie te starten wordt een activator toegevoegd. Om het verhittingsproces van de vulkanisatie te beperken in de tijd, wordt ook een cocktail van versnellers toegevoegd. Deze cocktail is afhankelijk van de producent. De producten die zijn toegevoegd, zijn niet meer te achterhalen eens de vulkanisatie afgerond is. De temperatuur waarop een moderne vulkanisatie plaatsvindt, is 180°C en duurt enkele minuten tot een kwartier. Het is noodzakelijk om het mengsel niet te lang bloot te stellen aan hoge temperaturen om te voorkomen dat de zwavelbruggen terug verbroken zouden worden en de eigenschappen van het rubber terug zouden veranderen (Wentzel, 2007). 8.3.
Rubbervarianten
Zoals eerder aangehaald is er een onderscheid tussen natuurrubber en synthetisch rubber. Aangezien er maar één soort natuurrubber bestaat, kan het vermengd worden met synthetisch rubber om zijn toepassingsgebied te vergroten. Synthetisch rubber daarentegen heeft wel verschillende varianten. (De & White, 2001) Hieronder worden de meest toegepaste rubbervarianten kort besproken. Natuurlijk rubber: -
Natuurrubber (NR) De uitmuntende sterkte van NR heeft ervoor gezorgd dat het als voorkeursmateriaal gekozen wordt bij veel ingenieurstoepassingen. Het heeft een lage kostprijs, een lange levensduur en een goede kruip- en relaxatieweerstand. Door zijn lage warmteproductie onder dynamische conditie is NR uitermate geschikt in de bandenindustrie. Het is niet bestand tegen oliën, vetten en oxyderende invloeden. NR wordt toegepast bij schoenen, industriële producten, slangen en dergelijke.
80
Synthetische rubbers: -
Styreen-Butadieenrubber (SBR) SBR is het belangrijkste rubber en wordt dan ook het meest toegepast. Het heeft een lage kostprijs, wordt gebruikt voor autobanden en kan een hogere productuniformiteit bereiken dan natuurrubber. Het is goed bestand tegen water en perslucht. SBR vindt zijn toepassing ook bij mechanische goederen, schoenen, tandriemen, kabels en draden.
-
Chloropreenrubber = neopreen (CR) CR is de belangrijkste rubber in de toepassing voor speciale doeleinden, dus niet voor banden. Het is zeer goed bestand tegen olie en wordt voornamelijk toegepast bij lijmen, kabels en draden, slangen, tandriemen en in de transportsector.
-
Nitrilrubber (NBR) NBR is goed bestand tegen aromatische en gechloreerde koolwaterstoffen en oplosmiddelen en olie- en vetbestendige levensmiddelen. De mate van bestandheid tegen olie- en vetbestendige levensmiddelen is afhankelijk van de samenstelling van het rubber. Hierbij kan het toegepast worden bij brandstofslangen en –afdichtingen. NBR is slecht bestand tegen veroudering en tegen de zon.
-
Ethyleen-Propyleen-Dieen-Monomeer rubber (EPDM) EPDM is tegenwoordig een van het meest toegepaste polymeren door zijn unieke eigenschappen. Het is vergelijkbaar met natuurrubber en SBR maar heeft een grotere weerstand tegen ozon en weersomstandigheden onder spanning. Het is ook goed bestand tegen warm water, stoom en is bijzonder geschikt voor agressieve chemicaliën. Tegen olie en vetsporen is het minder goed bestand. EPDM wordt tegenwoordig universeel gebruikt in toepassingen zoals wagens, huishoudelijk- en industrieel gereedschap, dakbedekking, slangen, draden en kabels.
-
Butylrubber (IIR) IIR heeft een hoge graad van ondoordringbaarheid voor gassen waardoor het bijna exclusief gebruikt wordt bij binnenbanden. Het vindt zijn toepassing onder andere ook bij banden zonder binnenband, luchtkussens en pneumatische veringen.
Net als
EPDM is het ozon- en weerbestendig en is het bijzonder geschikt voor agressieve chemicaliën. Tegen olie en vetsporen is het minder goed bestand.
81
-
Siliconenrubber (SI) Door de combinatie van eigenschappen die vrij uniek zijn met betrekking tot organische elastomeren heeft SI zich gevestigd in tal van toepassingen. De industrieën waar SI in toegepast wordt zijn luchtvaart, auto-industrie, huishoudelijke apparaten, elektrische industrie en nog enkele diverse toepassingen. Het is uitzonderlijk goed bestand tegen veroudering en weersinvloeden, heeft een vrij goede chemische bestendigheid en heeft zeer goede elektrische eigenschappen (U.K. Niyogi, 2007).
Rubber kan voorkomen in verschillende uitvoeringen. Zo kunnen ze gefabriceerd worden als celrubber, volrubber, hard rubber of sponsrubber. Zoals besproken bij het vormingsproces kan de vorm van het rubber ook sterk variëren. Hierbij behoren platen, strips en profielen tot de mogelijkheden (Cel- en sponsrubber, 2000).
82
9.
Onderzoek
Het thesisonderzoek betreft een optimalisatie van de luchtdichtheid bij sectionale garagepoorten. Hiervoor werden verschillende mogelijke oplossing bedacht en geanalyseerd, zoals beschreven in paragraaf 9.2. Uiteindelijk werd een principe bedacht die tot een mogelijke oplossing zou kunnen leiden. Om de werking van dit principe na te gaan en de gebreken ervan bloot te leggen werd een proefmodel ontwikkeld. 9.1.
Doel van het onderzoek
Voor dit onderzoek wordt de luchtdichtheidsprestatieklasse voor buitenschrijnwerk van het proefmodel onderzocht. Buitenschrijnwerk moet zich minstens in klasse 4 bevinden voor gebouwen gericht op een hoge energieprestatie. Het streefdoel van dit onderzoek is een proefmodel te ontwikkelen dat zich in klasse 6 bevindt. 9.2.
Onuitgewerkte ideeën
Het probleem in de bovenhoeken is dat de overlapping van de afdichtingen niet afgewerkt zijn. In de praktijk heeft de monteur de keuze om de bovenafdichting te laten doorlopen op de zijafdichtingen. Bij de afdichting die niet doorloopt, wordt een stuk afgesneden zodat het uiteinde van de afdichting tot tegen het bovenkant van de andere afdichting komt. De afdichtingen overlappen elkaar, maar sluiten niet goed op elkaar aan, waardoor luchtlekken ontstaan. Dit zou kunnen vermeden worden door zowel de boven- als zijafdichting op maat af te snijden. Hierbij zouden de overlappende uiteinden onder een hoek van 45 graden moeten worden afgesneden en aan elkaar worden bevestigd door middel van een rubberlijm of kleefstrip. Figuur 68 verduidelijkt de mogelijke oplossing.
ZIJAFDICHTING BOVENAFDICHTING MOGELIJKE OPLOSSING
Figuur 68: Afgesneden bovenafdichting, afgesneden zijafdichting en afgesneden overlapping
83
Om het probleem in de onderhoeken op te lossen, kan eventueel het gewicht van de poort gebruikt worden. Aangezien de poort door de automatische of handmatige aandrijving op de onderafdichting wordt geduwd, wordt de onderafdichting ingedrukt waardoor het een luchtdichte afsluiting vormt. In deze cilindervormige holle onderafdichting kunnen objecten worden geplaatst die de luchtlekken in de onderhoeken eventueel kunnen dichten. Zo kan bijvoorbeeld een elastische kunststoffen luchtdichte zak in de afdichting geplaatst worden. Het gewicht van de poort zou in gesloten stand de zak induwen waardoor de lucht zich verspreidt naar de onderhoeken. Onderaan de hoeklijnen zou een stalen plaatje moeten worden bevestigd zodat de elastische zak zich uitzet naar de zijslag en niet volgens het verlengde van de poort. Daardoor zou de zak tegen de zijafdichting worden gedrukt waardoor de onderhoek luchtdicht gemaakt wordt. BODEMPANEEL
EXTRA PLAATJE RUBBEREN ZAK
ONDERAFDICHTING
Figuur 69: Verticale doorsnede rubberen zak, uitgezette rubberen zak en horizontale doorsnede uitgezette zak
Het zou eventueel ook mogelijk kunnen zijn om elastische zakken onderaan de hoeklijnen te bevestigen. Hierbij geldt opnieuw het principe dat de sectionale garagepoort een drukkracht veroorzaakt. De onderafdichting zou wel een statisch geheel moeten vormen zodat het de drukkracht van de poort kan doorgeven aan de elastische zakken. Bij het sluiten van de poort zou de onderafdichting dan op de elastische zakken duwen waardoor de lucht zich verspreidt in de zak en de zak uitzet. De hoeklijn en de zijafdichting bieden weerstand tegen het uitzetten van de zak waardoor de zak een luchtdichte aansluiting op de zijafdichting en hoeklijn vormt. Deze ideeën werden bedacht in de periode waarbij montages van sectionale garagepoorten werden bijgewoond. Na het uitvoeren van de blowerdoortest werd het duidelijk dat de standaard afdichtingen die in de praktijk worden gebruikt, enkel een bepaalde weerstand bieden 84
tegen water- en windinfiltratie. De standaard afdichtingen zijn te zwak om een weerstand te bieden tegen de overdruk die wordt gecreëerd tijdens de blowerdoortest. Daardoor kunnen ze dus niet worden gebruikt om de luchtdichtheid van de poort te verbeteren aangezien ze zelf geen luchtdichtheid kunnen garanderen. Daarom werd een nieuw concept bedacht dat bestaat uit één grote afdichting. De luchtlekken die ontstaan bij de aansluitingen van de zijafdichtingen met de boven- en onderafdichting zouden door gebruik te maken van één afdichting opgelost zijn. Deze afdichting zou de volledige omtrek van de poort moeten water-,wind- en luchtbestendig maken. Aangezien in de praktijk de boven- en zijafdichtingen in hetzelfde vlak liggen, is het mogelijk om deze drie afdichtingen te vervangen door één afdichting die zowel de bovenkant als de zijkanten van de poort afdicht. De onderafdichting bevindt zich onder de sectionale garagepoort waardoor een verbinding met de zijafdichtingen moeilijk te realiseren is. Daarom zal de onderafdichting zich in hetzelfde vlak als de boven- en zijafdichtingen moeten bevinden om één grote afdichting te kunnen vormen. Hierbij mag de onderafdichting de doorgang met de dagopening niet belemmeren. De onderafdichting moet daarnaast ook bestand zijn tegen slijtage die veroorzaakt kan worden door passerende voertuigen. Om hieraan te voldoen zou een gleuf moeten gemaakt worden in de grond waarin de onderafdichting kan bevestigd worden. De gleuf moet voldoende diep zijn zodat de afdichting niet uitsteekt en het moet ook een beperkte breedte hebben zodat het overrijd- en overloopbaar is zonder enige hinder. Aangezien de onderafdichting zich voor de garagepoort bevindt, is er geen rechtstreeks contact tussen de onderkant van het bodempaneel en de onderafdichting bij gesloten positie van de poort. Daarom zou aan de onderkant van het bodempaneel een profiel moeten worden bevestigd dat bij gesloten stand tot tegen de onderafdichting komt. Zo staat de volledige afdichting in contact met de sectionale garagepoort. BODEMPANEEL
TOPPANEEL
PROFIEL STRIP ONDERAFDICHTING
GLEUF
BOVENSLAG
BOVENAFDICHTING
Figuur 70: Systeem boven- en onderafdichting bij afdichting uit één geheel
85
Tijdens het sluitingsmanoeuvre van de poort zorgt de aandrijfmotor voor een horizontale begeleidingskracht. Het gewicht van de poort zorgt voor een verticale kracht. Dit wil zeggen dat op de onder- en bovenafdichting een kracht kan worden uitgeoefend om de afdichting te laten vervormen. Opnieuw kan hierbij gebruik gemaakt worden van een opblaasbare afdichting. De lucht die zich in de rubber bevindt, zal door de krachten worden verspreid naar de zijkanten. Hierdoor zal de afdichting uitzetten en zich vastklemmen tussen de hoeklijn en de poort. Zo zou een stevige en luchtdichte zijafdichting gecreëerd kunnen worden. Om de kracht, waarmee het toppaneel tegen de bovenafdichting wordt gedrukt, over te brengen op de afdichting, zijn er twee mogelijkheden. Het toppaneel bovenaan moet dikker worden gemaakt of de bovenafdichting moet dikker zijn dan de zijafdichtingen. Indien bovenaan het toppaneel een strook wordt bevestigd, zal deze strook bij sluitstand van de poort de bovenafdichting indrukken. Door de flexibiliteit van de rubberen afdichting zal de afdichting rond de strook vervormen waardoor geen water-, wind- en luchtinfiltratie mogelijk is. Indien de bovenafdichting dikker is, zal bij sluitstand van de poort het toppaneel tegen de verdikking van de afdichting duwen. Hierdoor zal de lucht zich verspreiden naar de zijkanten. Om het gewicht van de poort op de onderafdichting over te brengen, kan opnieuw gebruik gemaakt worden van een strook. Net zoals bij het toppaneel zal deze strook het induwen van de onderafdichting realiseren. De onderafdichting wordt verticaal ingeduwd waardoor het horizontaal zal uitzetten. De gleuf voorkomt de horizontale uitzetting waardoor de lucht zich zal verspreiden naar de zijafdichtingen. Bij nieuwbouwwoningen zou de gleuf waarin de onderafdichting wordt geplaatst, op voorhand kunnen worden voorzien. Een gleuf maken in de vloer bij renovaties is niet evident aangezien veel verschillende vloeropbouwen voorkomen. Zo kan de topplaag van de vloeropbouw bestaan onder andere uit klinkers, tegels en beton. De overgang van garagevloer naar buitenvloer kan ook afgewerkt zijn met een dorpel, wat het maken van een gleuf niet realistisch maakt. Daarom werd het idee van de boven- en zijafdichtingen behouden en werd een nieuwe oplossing voor de onderafdichting bedacht. Bij gesloten positie van de poort, wordt de standaard onderafdichting vervormd waardoor de zijafdichtingen worden weggeduwd. Dit veroorzaakt luchtlekken. Indien de onderafdichting behouden wil worden, moet de afdichting dan ook weinig flexibel zijn om een luchtdichte afsluiting te vormen. Aangezien de hierboven vermelde ideeën niet tot in detail zijn uitgewerkt en getest, mogen ze niet worden beschouwd als mogelijke oplossingen voor het luchtdichtheidsprobleem. Figuren 68 tot en met 70 zijn schetsen die het principe van de ideeën verduidelijken, maar zijn niet op 86
schaal getekend. Omdat deze geschetste opstellingen niet zijn uitgetest, zou het kunnen zijn dat de rubberen afdichtingen in de praktijk anders reageren en vervormen. 9.3.
Principe van de proef
Het principe van de proef is gebaseerd op de luchtverplaatsing in een gesloten volume en de samendrukbaarheid van een elastisch materiaal. Door een fietsband aan de zijkanten en bovenkant van een opening, die de dagopening van een garagepoort voorstelt, te bevestigen, wordt het luchtdichtheidsprobleem in de bovenhoeken van de opening aangepakt. Door de fietsband aan de bovenkant met een bepaalde kracht in te drukken wordt de lucht die zicht bovenaan bevindt, verdeeld over de zijkanten. Er wordt verondersteld de band met een zekere kracht tegen het poortpaneel wordt geduwd waardoor een luchtdichte voeg wordt gerealiseerd. Aangezien de fietsband in een Uvorm moet geplaatst worden, kan geen gebruik gemaakt worden vaan een ronde fietsband. Daarom wordt een open binnenband gebruikt om de U-vorm te realiseren. Een open binnenband is een fietsband met twee uiteinden. Het nut van dit type band is, binnen de context van een fietswiel, dat deze vervangen kan worden zonder het wiel uit het kader te halen. De luchtdichtheid onderaan het poortpaneel wordt getracht te verbeteren door een elastisch materiaal, in dit geval een celrubber. Aangezien het poortpaneel steunt op de celrubber, wordt dit door het gewicht van het poortpaneel samengedrukt. De veronderstelling hierbij is dat de celrubber op de dorpel wordt gedrukt waardoor het een luchtdichte voeg vormt. 9.4.
Experimenteel onderzoek lijmverbinding
Bij de proefopstelling wordt een luchtdichte afdichting gecreëerd door het uitzetten van de fietsband. Deze uitzetting wordt veroorzaakt door de fietsband over een bepaalde lengte in te drukken. Hierdoor verplaatst de lucht zich in de fietsband waardoor de onbelaste gedeelten van de fietsband uitzetten. Dit principe kan ook bekomen worden door een deel van de fietsband dikker te maken. Hierdoor zal de band niet ingedrukt worden, maar samengedrukt worden. Door de samendrukking zal de band in horizontale richting overal even dik zijn. Deze dikte komt overeen met de afstand tussen de luchtdichtheidsbox en het paneel (poortblad). Er werd gezocht naar bedrijven die fietsbanden op maat of andere opblaasbare rubbers maken. De meeste bedrijven die fietsbanden maken, bevinden zich niet in België en werden daarom 87
niet gecontacteerd. Er werd wel contact gelegd met het Belgische bedrijf Eriks dat opblaasbare afdichtingen maakt die bestendig zijn tegen onder andere water, lucht en chemicaliën. Na contact met Eriks, werd een offerte opgemaakt voor één proefmodel (zie Bijlage 3). Dit proefmodel zou 472,50 euro kosten. Door deze hoge kostprijs werd besloten om zelf een proefmodel te maken. Hierbij werd een onderzoek uitgevoerd naar het aan elkaar lijmen van verschillende fietsbanden. De lijmsoorten die werden gebruikt tijdens het onderzoek zijn: -
Contactlijm van het merk Klebfest;
-
Tweecomponenten polyurethaanlijm van het merk Bison;
- Rubbercement van het merk Maxxus. Het rubbercement wordt in de praktijk gebruikt om gaten te stoppen in een fietsband. De andere twee lijmsoorten worden gebruikt om metalen, rubbers, glas of hout aan elkaar te lijmen. Om de tweecomponenten polyurethaanlijm te kunnen gebruiken moeten eerst een bepaalde hoeveelheid lijmbasis en verharder met elkaar gemengd worden. Vooraleer lijm op rubber te smeren moet eerst het oppervlak van de rubber worden proper gemaakt en opgeschuurd. Er werd eerst geprobeerd om een fietsband, die in dwarsrichting was doorgesneden, opnieuw aan elkaar te lijmen. Het was niet evident om de rand van het ene uiteinde tegen het ander uiteinde te kleven, waardoor uiteindelijk de uiteinden in elkaar werden geschoven. In het ene uiteinde, dat in het andere uiteinde werd geschoven, werd een kleine snede gemaakt in lengterichting. Het gedeelte waarin de snede werd gemaakt, kon worden opgerold tot een trechtervorm. Aan de binnenkant van het andere uiteinde van de fietsband werd lijm gesmeerd. Door de trechtervorm in het andere uiteinde te plaatsen en los te laten, ontrolde het ene uiteinde waardoor het zich tegen de binnenkant van het andere uiteinde plaatste. Na het uitharden van de lijm, ongeveer 24 uren later, werd de fietsband opgepompt. Na het oppompen werd de band in een emmer met water gestopt om te controleren of er luchtlekken aanwezig waren. Hierbij werden geen luchtbellen in het water vastgesteld waardoor de proef als geslaagd kan beschouwd worden.
88
LIJM
SNEDE
Figuur 71: Half ingeschoven fietsbanduiteinde en eindresultaat
Een goed resultaat werd enkel bekomen met de tweecomponenten polyurethaanlijm. Dezelfde techniek werd toegepast voor het verbinden van twee fietsbanden met verschillende diameter. Hierbij werden beide fietsbanden in dwarsrichting doorgesneden. Door het snijden van de banden werden vier uiteinden bekomen. Bij de uiteinden van de fietsband met de grootste diameter werd de trechtervorm gemaakt. Deze uiteinden werden in de uiteinden van de kleine fietsband geschoven. Door het verschil in diameter kan de volledige trechtervorm niet in het uiteinde geschoven worden. Daarom dient ook lijm gesmeerd te worden op het gedeelte van de trechtervorm dat niet in het uiteinde is geschoven. Deze proeven toonden aan dat het mogelijk is om een grote luchtdichte band te maken door TRECHTERVORM
fietsbanden met zowel dezelfde als verschillende diameter met elkaar te verbinden. Door gebruik te maken van een open binnenband kan dus ook in plaats van een ronde band een langwerpige band worden gemaakt. Uit de proeven kan ook vast gesteld worden dat de lijmverbinding de eigenschappen van de rubber beïnvloedt. De lijm hardt uit waardoor een stevige verbinding wordt gevormd tussen de rubberen uiteinden. Door deze verharding worden de delen van deFiguur uiteinden de lijm is gesmeerd ook met hard.verschillende Daardoor wordt deze verbinding 72: waarop Aan elkaar gelijmde fietsbanden diameter minder flexibel. Hierdoor zal op de plaats van de verbinding de fietsband niet meer uitzetten. Dit zou een probleem kunnen vormen aangezien luchtdichtheid wordt gecreëerd door het uitzetten van de fietsband. Om dit probleem op te lossen zou een lijm moeten worden gebruikt die niet uithardt, maar wel een stevige verbinding kan vormen. Er werd ook geprobeerd om twee uiteinden aan elkaar te smelten. Hierbij werd het ene uiteinde verwarmd en tegen het 89
andere geduwd. Bij het verwarmen brokkelde het uiteinde uiteen en verloor het zijn eigenschappen. Het aan elkaar smelten van twee rubbers is dus geen oplossing. 9.5.
Proefopstelling
De proef werd uitgevoerd met behulp van een luchtdichtheidsbox, een testwand en een lekdichtheidtester. Deze box was het resultaat van een thesisonderzoek van vorig jaar waarbij het de bedoeling was om een luchtdichte bouwcomponent te realiseren. Het proefmodel werd geconstrueerd op de testwand en de lekdichtheidtester bepaalde het lekdebiet ervan. 9.5.1.
Luchtdichtheidsbox
De gebruikte luchtdichtheidsbox heeft een breedte en een hoogte van 2,5 m met een diepte van 0,6 m. De voorzijde van de box is open aangezien hier de testwand moet worden aangebracht. Op deze testwand werd het proefmodel van deze thesis aangebracht. De wanden van de box zijn dubbelwandig om een voldoende hoge luchtdichtheid te realiseren. Aangezien de aansluitingen van de lekdichtheidtester achteraan voorzien werden, kon dit niet als dubbele wand uitgevoerd worden (Moerman & Sanctorum, 2014).
Figuur 73: Luchtdichtheidsbox
90
9.5.2.
Testwand
De testwand bestaat uit een stalen frame en een wandpaneel. Het stalen frame wordt met behulp van draadstangen en moeren tegen de box aangespannen. De luchtdichtheid wordt verkregen door een dubbele voegband tussen het stalen frame en de testwand. De voegbanden zijn enkel doeltreffend wanneer de testwand voldoende wordt aangespannen tegen de box (Moerman & Sanctorum, 2014). Bij het plaatsen van de testwand moet deze eerst door middel van trekspanners op zijn plaats gehouden worden. Deze trekspanners volstaan niet om de testwand voldoende aan te spannen om nauwkeurige meetresultaten te bekomen. De moeren worden op de draadstangen aangespannen met een momentsleutel waardoor de testwand onder voldoende spanning wordt gebracht. Hiervoor werd op elke moer een moment uitgeoefend van 30 Nm (Moerman & Sanctorum, 2014). De aanspanning gebeurt diagonaal zodat dat de wand niet scheeftrekt tijdens het aanspannen. Wanneer bijvoorbeeld eerst de linkerzijkant wordt aangespannen, zorgt het aanspannen van de rechterzijkant dat de linkerzijkant terug ontspant. Dit effect komt ook voor bij het diagonaal aanspannen maar in mindere mate. Om ervoor te zorgen dat elke moer genoeg is aangespannen, moet dit proces meerdere keren herhaald worden. Aan de binnenzijde van het stalen frame zijn ook draadstangen voorzien. Deze dienen voor het aandrukken van het wandpaneel tegen het stalen frame door middel van moeren. In het wandpaneel zijn gaten geboord waardoor het paneel op de draadstangen kan worden geschoven. Het paneel wordt met houten steunbalken, waarin ook gaten voorzien zijn, tegen het stalen frame aangedrukt. Hierbij worden de moeren diagonaal aangespannen met een moment van 30 Nm. Het aanbrengen van het wandpaneel gebeurt wanneer het frame zich op de grond bevindt en nog niet aan de luchtdichtheidsbox bevestigd is. Om de proef correct te kunnen uitvoeren zijn twee wandpanelen nodig. Het ene paneel vormt de basis van het proefmodel. Uit dit paneel wordt een kleiner paneel (kader) gesneden waarop het proefmodel wordt geconstrueerd. Dit wandpaneel werd vorig academiejaar gebruikt waardoor het kader al uitgesneden was. De plaatsen waar gaten in de panelen gemaakt zijn, bijvoorbeeld door een nagel of een schroef, worden afgeplakt met luchtdichte kleefband (zie Figuur 74). Het tweede paneel dient als kalibratiepaneel en is volledig ongebruikt. Het kalibratieproces wordt verder besproken in paragraaf 9.6.1. Na het plaatsen van de wandpanelen worden telkens de voegen, tussen het wandpaneel en het stalen frame, afgeplakt met luchtdichte kleefband. 91
9.5.3.
Proefmodel
Het proefmodel wordt geconstrueerd op het kleinere paneel dat uit het wandpaneel gesneden is, het kader van het proefmodel. Dit paneel wordt later terug in het wandpaneel geplaatst en vastgezet met luchtdichte kleefband. In dit paneel wordt een opening gemaakt welke de dagopening van de sectionale garagepoort voorstelt. Deze opening werd gemaakt in vorig academiejaar. Het wandpaneel gebruikt voor het proefmodel wordt weergegeven in Figuur 74. STALEN FRAME
WANDPANEEL
LUCHTDICHTE KLEEFBAND VOEG
KADER
OPENING
LUCHTDICHTE KLEEFBAND TER BEVESTIGING KADER IN WANDPANEEL
Figuur 74: Testwand gebruikt voor proefmodel (achterkant)
92
Het proefmodel wordt voornamelijk uit houten elementen opgebouwd. De elementen die de sectionale poort en dorpel voorstellen worden gemaakt met bekistingspaneel (betonplex) en de constructie-elementen met timmerhout. De afmetingen van de elementen gemaakt uit betonplex, moeten worden afgestemd op de grootte van de opening in het kader. Hierbij moest ook rekening gehouden worden met de afmetingen van de open binnenband. Deze band heeft een lengte van 2,15 meter en een diameter van 2,5 cm in opgeblazen, niet-uitgerekte toestand. In Figuur 75 wordt de uitvoeringstekening van het proefmodel weergegeven. De detailtekeningen van elk constructie-element zijn weergegeven in bijlage 4. OPEN BINNENBAND HOUTEN STROOK
PIANOSCHARNIER
POORTPANEEL OPENING
CELRUBBER
DORPELELEMENT AFDEKPLAAT
Figuur 75: Uitvoeringstekening proefmodel (vooraanzicht)
Het construeren van het proefmodel gebeurde in verschillende fasen. Eerst werd de fietsband geplaatst, daarna werden de verschillende elementen aan het kader bevestigd en werd het poortpaneel geconstrueerd. 9.5.3.1. Open binnenband
De open binnenband werd op het kader aangebracht. Hierbij was het belangrijk om nauwkeurig te werk te gaan zodat een goede luchtdichtheid verkregen werd en bovenaan de houten strook in de band geduwd kon worden. De straal van de bocht, die werd gevormd in de bovenhoeken, moet een bepaalde grootte hebben om een vloeiende bocht te verwezenlijken. Indien deze straal te klein werd genomen, zou een knik in de band ontstaan ter hoogte van de 93
hoeken. De fietsband werd, in opgeblazen toestand, met behulp van dubbelzijdige kleefband op het kader bevestigd. De dubbelzijdige kleefband heeft een breedte van een 4 cm terwijl het raakvlak van de opgeblazen fietsband slechts enkele millimeter bedroeg. Om te voorkomen dat de band in niet-opgeblazen toestand, volledig tegen de kleefband zou kleven, werden stukjes papier rondom de band op de kleefband geplaatst. PAPIER
OPEN BINNENBAND
KADER
Figuur 76: Bevestiging open binnenband op kader 9.5.3.2. Dorpelelement
Na het aanbrengen van de fietsband werd het element dat de dorpel voorstelt (dorpelelement) geplaatst. Hierop steunt het poortpaneel dat het poortblad van een sectionale garagepoort voorstelt. Het dorpelelement heeft twee inkepingen waarin de uiteinden van de open binnenband worden geplaatst. Hierbij werd verondersteld door middel van de inkepingen het dorpelelement een goede aansluiting zou vormen met de uiteinden. Om de uiteinden te kunnen bevestig, zoals het in de praktijk zou uitgevoerd worden, werden houten afdekplaten aan de onderkant van het dorpelelement gemonteerd. Dit principe wordt weergegeven in Figuur 77.
94
OPEN BINNENBAND
KADER
DORPELELEMENT
INKEPING
AFDEKPLAAT
Figuur 77: Principe verbinding fietsband met dorpelelement
Het dorpelelement wordt ondersteund door een houten constructie waardoor het dorpelelement bestand is tegen inwerkende krachten van het poortpaneel. Hiervoor werd een ondersteuningsconstructie getimmerd met houten balkjes (timmerhout). De bevestigingen van de houten balkjes onderling gebeurde met behulp van nagels. Deze werden, zo goed als mogelijk, haaks op elkaar getimmerd om het dorpelelement zo horizontaal mogelijk aan te brengen. Er werden twee ondersteuningsconstructies getimmerd om extra stevigheid te bieden. Deze werden, naast elkaar, op de juiste positie door middel van schroeven aan het kader bevestigd. Het dorpelelement werd op zijn beurt met schroeven aan de verstevigingsconstructies bevestigd. Het proefmodel in deze fase wordt weergeven in Figuur 78. KADER
OPEN BINNENBAND
DORPELELEMENT AFDEKPLAAT
ONDERSTEUNINGSCONSTRUCTIE
Figuur 78: Proefmodel in ontwikkelingsfase
95
9.5.3.3. Poortpaneel
De volgende fase omvat de constructie van het poortpaneel. De opbouw van het poortpaneel moet zeer nauw aansluiten met deze van een sectionale garagepoort. Om de dichtslaande beweging van het bovenste paneel bij een sectionale garagepoort na te bootsen, werden twee panelen verbonden met behulp van een pianoscharnier. De hoogte van het bovenste paneel is ongeveer een derde van de hoogte van het onderste paneel. Een pianoscharnier is een smal, lang scharnier werd over de volledige breedte van de twee panelen bevestigd met schroeven. Hierbij moet rekening gehouden worden met de afmetingen van de gebruikte schroeven. De schroeven mogen niet te lang zijn zodat ze de panelen niet doorprikken. Voor de verwezenlijking van een goede aansluiting tussen scharnier en paneel mocht de diameter niet te groot zijn. Voor de afdichting onderaan het paneel bij dit proefmodel werd een geslotencellige celrubber gebruikt. Celrubber is een schuim met gesloten cellen die gevuld zijn met een inert gas. Hierdoor staan de cellen niet met elkaar in verbinding waardoor celrubber volkomen ondoordringbaar is voor zowel gas als vloeistof (Cel- en sponsrubber, 2000). Celrubber kan gemaakt worden uit verschillende soorten rubber zoals natuurrubber, EPDM of neopreen. Na het analyseren van alle mogelijkheden werd gekozen voor een celrubber uit EPDM. Een nadeel van dit materiaal is dat het niet bestand is tegen olie, wat geregeld in een garage voorkomt. De kostprijs was een bepalende factor voor de gemaakte keuze. Aangezien de celrubber wordt samengedrukt, is de samendrukbaarheid een belangrijke factor. Samendrukbaarheid is de eigenschap waar een volumeafname het gevolg is van een bepaalde druk die van buitenaf wordt toegepast. Deze druk wordt uitgedrukt in kPa, wat hetzelfde is als kN/m². In vergelijking met celrubber uit andere materialen heeft een EPDM celrubber een relatief goede samendrukbaarheid. Bijvoorbeeld celrubber uit nitrilrubber heeft, afhankelijk van het type, een druk nodig van 25 tot 80 kPa om een indrukking van 25% te veroorzaken (Cel- en sponsrubber, 2000). EPDM celrubber heeft een druk van 45 kPa nodig om een indrukking van 25% te veroorzaken. Volgens de technische fiche van EPDM celrubber is er een indrukking nodig van 25% om een volledige afdichting te realiseren (Technische fiche EPDM celrubber, z.j.). Aangezien tijdens de proeven lage drukken in de ruimte worden gecreëerd, wordt verondersteld dat een lager indrukkingspercentage voldoende is om een aanvaardbare luchtdichte afdichting te realiseren. Deze veronderstelling werd tijdens het onderzoek onderzocht. 96
EPDM celrubber heeft de beste prijs-kwaliteit verhouding in vergelijking met de andere soorten rubbers en is gemakkelijk te verkrijgen. De volledige technische fiche van de EPDM celrubber is terug te vinden in Bijlage 5. Voor het proefmodel werd een strip celrubber gebruikt met een breedte van 4 cm en een dikte van 1 cm, dit was het kleinst mogelijk te verkrijgen formaat (zie Figuur 79). Eerst werd de keuze gemaakt om een strip met een dikte van 2 cm te gebruiken, maar deze was drie keer zo duur dan een strip van 1 cm dik. De lengte van de aangekochte strip was 3 m. De strip werd bevestigd aan de onderkant van het poortpaneel met contactlijm, van het merk Klebfest. De breedte van het poortpaneel is 1,8 cm. De breedte van de strip werd daarom, met behulp van een breekmes, op 1,8 cm gesneden. Aangezien celrubber
een
Figuur 79: Strip EPDM celrubber
geslotencellige structuur bezit, zal
het
materiaal
zijn
ondoordringbare eigenschappen niet verliezen wanneer het versneden wordt. De luchtverplaatsing in de fietsband kan verwezenlijkt worden door hierin een verbreding te voorzien. Dit proefmodel werd uitgerust met een fietsband met een constante diameter aangezien een verbreding niet praktisch realiseerbaar was. Om toch een luchtverplaatsing in de band, met constante diameter, te realiseren werd een houten strook aangebracht bovenaan het poortpaneel. Dit werd aangebracht op het bovenste paneel, die de dichtslaande beweging van een sectionale poort nabootst. De houten strook werd aangebracht met behulp van dubbelzijdige kleefband. Een visuele voorstelling van het poortpaneel wordt weergegeven in Figuur 80.
97
HOUTEN STROOK
PIANOSCHARNIER POORTPANEEL
CELRUBBER
Figuur 80: Voorstelling poortpaneel 9.5.3.4. Randelementen
Om de proef correct uit te kunnen voeren, werden nog enkele randelementen aangebracht. Sommige randelementen waren nodig om de positie van het poortpaneel en het kader te behouden tijdens de proef. Andere randelementen dienden als hulpmiddel om de werking van een sectionale garagepoort zo goed mogelijk na te bootsen. Het kader werd bevestigd in het wandpaneel met behulp van luchtdichte kleefband. Wanneer hierop een bepaald kracht wordt uitgeoefend, kan het kader weg van het wandpaneel worden geduwd. Om dit te voorkomen werden kleine blokken timmerhout (10 x 10 cm) met schroeven op de voeg, gevormd tussen het kader en het wandpaneel, bevestigd. Door het indrukken van de band met de houten strook, oefende de band aan de zijkanten een normaalkracht uit op het poortpaneel. Hierdoor werd het poortpaneel naar achteren gedrukt. Om dit onderaan te voorkomen werd op het dorpelelement een houten lat met schroeven aangebracht. Ook bovenaan werd, net onder het pianoscharnier, een houten constructie voorzien om die beweging te verhinderen. Beide randelementen worden weergegeven in Figuur 81.
98
RANDELEMENT BOVENAAN
RANDELEMENT
RANDELEMENT
ONDERAAN
VOEGEN
Figuur 81: Voorstelling randelementen perspectief
Wanneer de band was opgeblazen, werd een bepaalde duwkracht geleverd aan het bovenste paneel om de houten strook volledig in de band te kunnen drukken. Deze kracht werd verwezenlijkt met behulp van draadstangen, moeren en een houten plank. De bepaling van deze kracht wordt besproken in paragraaf 9.6.2.3. In het wandpaneel werden draadstangen voorzien ter hoogte van de bovenkant van de fietsband. In de houten plank werden gaten geboord zodat het op de draadstangen kon worden geschoven. Door moeren aan te draaien op de draadstangen, werd de plank tegen het bovenste paneel aangedrukt. Hoe meer de moeren werden aangespannen, hoe groter de duwkracht van de plank op het bovenste paneel werd en hoe meer de band werd ingedrukt.
De moeren
werden
totdat
aangespannen
het
Figuur 82: Principe dichtslaan bovenste paneel
bovenste paneel zich in verlengde van het onderste paneel bevond. Figuur 82 geeft dit principe weer, in respectievelijk de open- en gesloten toestand.
99
Ten slotte werden alle voegen, die werden gevormd door de verschillende houten elementen, afgeplakt met luchtdichte kleefband. Hierdoor werd getracht om alle onafhankelijke luchtlekken af te sluiten zodat het gemeten lekdebiet tijdens de proef enkel afkomstig was van de afdichtingen en van de luchtdichtheidsbox. In Figuur 83 wordt het afgewerkt proefmodel weergegeven.
Figuur 83: Afgewerkt proefmodel 9.5.4.
Lekdichtheidtester
De lekdebieten werden tijdens de proef gemeten door middel van een Lindab LT600 lekdichtheidtester. Dit is een toestel dat ontworpen is om de luchtdichtheid van kanalensystemen te controleren. Het kan ook gebruikt worden bij andere omsloten ruimtes, zoals de luchtdichtheidsbox in dit onderzoek. Het apparaat zet een bepaalde ruimte onder druk en meet ondertussen het luchtdebiet dat nodig is om de geselecteerde druk in de ruimte aan te houden. Deze druk kan zowel een over- als een onderdruk zijn. Het voordeel van dit apparaat is dat het direct het huidige debiet weergeeft zonder dat eerst een analyse moet worden uitgevoerd (Handleiding Lindab, 2013). In Figuur 84 worden het toestel en toebehoren afgebeeld nodig om een lekdebieten te meten.
100
1
2
3
4
5
6
7 8 9
10 11
12
14
13
Figuur 84: Lindab LT600 luchtdichtheidtester, met toebehoren
1. Stroomtoevoer; 2. Aan/uit schakelaar; 3. Bajonetaansluiting voor testdruk (overdruk); 4. Aansluiting voor verschildruk (onderdruk); 5. Infrarood interface voor TD600 thermische printer; 6. Luchtaansluiting 50 mm diameter – onderdruk; 7. OLED kleurenmonitor; 8. Membraan toetsenbord; 9. Roterend handvat; 10. Luchtaansluiting 50 mm diameter – overdruk; 11. TD 600 printer; 12. Adapter; 13. Luchtslang; 14. Drukmeetbuis. 101
Met behulp van geïntegreerde ventilators wordt lucht geblazen of ontrokken via de luchtslang. Via de drukmeetbuis keert de druk terug naar het apparaat en kan de druk in de omsloten ruimte continu gemeten worden. Zowel de luchtslang als de drukmeetbuis worden aangesloten op de omsloten ruimte en op het toestel. De positie van de aansluiting van de luchtslang op het toestel is afhankelijk van het creëren van over- of onderdruk. De luchtslang wordt hiervoor aangesloten op respectievelijk de voorkant of bovenkant van het toestel. De nauwkeurigheid van het apparaat is afhankelijk van de gebruikte adapter. Er waren twee adapters beschikbaar, namelijk adapter 3,0 en adapter 0,3. Het gebruik van een adapter heeft een invloed op de nauwkeurigheid van het gemeten lekdebiet. De nauwkeurigheid van adapter 0,3 en 3,0 is respectievelijk 0,0001 m³/h en 0,001 m³/h. Wanneer geen adapter toegepast wordt, is de nauwkeurigheid van het gemeten lekdebiet 0,01 m³/h. Afhankelijk van de gebruikte adapter kan het apparaat maar tot een bepaald lekdebiet meten. Hoe hoger de nauwkeurigheid, hoe lager het maximale debiet dat kan gemeten worden. Hiermee moet ook rekening gehouden worden bij de keuze van de adapter. De adapters worden altijd geplaatst in de luchtaansluiting voor overdruk, zowel bij het creëren van over- en onderdruk (Handleiding Lindab, 2013). Een meting kan automatisch of handmatig uitgevoerd worden. Bij een automatische meting moet de gewenste druk ingegeven worden. Hierbij creëert het apparaat de gevraagde druk en geeft na 300 s het gemiddeld gemeten lekdebiet. Bij een handmatige meting moet het vermogen van de geïntegreerde ventilators stapsgewijs opgebouwd worden. Hierbij moet het toestel voldoende tijd krijgen om de opgemeten druk en lekdebiet gedurende een bepaalde tijd relatief constant (tot op 0,001 m³/h) te houden.
102
9.6.
Uitgevoerde proef
De luchtdichtheidtester wordt aangesloten op de luchtdichtheidsbox. De box is voorzien van aansluitingen voor zowel de luchtslang, als voor de drukmeetbuis. Deze aansluitingen zijn uitgerust met geschikte dichtingen om een luchtdichte aansluiting te realiseren en bevinden zich achteraan de box. In totaal worden zes metingen uitgevoerd, zowel drie in overdruk als in onderdruk. Voor en na elke meting werden de omgevingsfactoren opgemeten om het resultaat van elke meting om te zetten naar referentieomstandigheden. Deze omgevingsfactoren zijn de temperatuur, de relatieve vochtigheid en de luchtdruk. Deze waarden en de resultaten van de metingen konden in een Excel-bestand, dat tijdens het onderzoek van De Mets & Vangheluwe in 2014 opgesteld was, ingegeven worden. Er moesten telkens drie metingen uitgevoerd worden, zowel in overdruk als in onderdruk. Het Excel-bestand berekent onder andere de correctiefactoren bij referentieomstandigheden en de regressielijnen automatisch. Dit was een hulpmiddel voor het analyseren van de resultaten. Om een regressielijn van het lekdebiet op te stellen, moet het lekdebiet bij verschillende drukken steekproefsgewijs gemeten worden. Deze drukken zijn afhankelijk van de begin- en einddruk en worden automatisch bepaald door het Excelbestand. 9.6.1.
Kalibratiemeting
Om het lekdebiet van de box te achterhalen werd de box gekalibreerd met behulp van het kalibratiepaneel. Het lekdebiet van de box werd bepaald door een meting uit te voeren met het kalibratiepaneel, geïnstalleerd in het stalen frame. Het kalibratiepaneel is opgebouwd uit twee bekistingsplaten die met luchtdichte kleefband aan elkaar worden bevestigd. Hieraan werdenk twee verstevigingsbalken aangebracht om het bol staan van het kalibratiepaneel te voorkomen tijdens het aanspannen van de houten steunbalken. Aangezien een volledige kalibratiemeting van de box al was uitgevoerd tijdens het onderzoek van De Mets & Vangheluwe in 2014, werd tijdens dit onderzoek enkel gecontroleerd of deze kalibratie nog steeds geldig was. Hierbij werd een steekproef genomen van de metingen. Hierdoor werden slechts twee metingen uitgevoerd, één in overdruk en één in. De bekomen resultaten werden nadien vergeleken met de resultaten van vorige kalibratiemeting. De begin- en einddruk bij de kalibratiemeting is respectievelijk 50 en 500 Pa. Het Excelbestand gaf aan dat het lekdebiet van de box gemeten moet worden bij drukken van 50,0 Pa, 103
73,4 Pa, 107,7 Pa, 158,1 Pa, 232,1 Pa, 340,6 Pa en 500,0 Pa. Dit werd gemeten bij zowel over- als onderdruk. De lekdebieten werden gemeten met adapter 3,0 en met behulp van de handmatige methode. Bijlage 6 geeft de resultaten van deze kalibratiemeting weer. De vergelijking tussen beide kalibratiemetingen wordt in Tabel 9 weergegeven. Tabel 9: Vergelijking verschillende kalibratiemetingen OVERDRUK Gewenst drukverschil Kalibratie 2014 Kalibratie 2015 Kalibratieverschil Kalibratieverschil ONDERDRUK Gewenst drukverschil Kalibratie 2014 Kalibratie 2015 Kalibratieverschil Kalibratieverschil
Δpgewenst [Pa] V [M³/h] V [M³/h] V [M³/h] % Δpgewenst [Pa] V [M³/h] V [M³/h] V [M³/h] %
50
73
108
158
232
341
500
0,125 0,113 0,013 10,00
0,170 0,156 0,014 8,33
0,231 0,215 0,015 6,64
0,313 0,298 0,015 4,91
0,424 0,411 0,013 3,15
0,576 0,568 0,008 1,36
0,780 0,784 0,004 0,46
50
73
108
158
232
341
500
0,119 0,127 0,008 6,73
0,163 0,173 0,010 6,19
0,222 0,234 0,013 5,64
0,302 0,317 0,015 5,10
0,412 0,430 0,019 4,57
0,561 0,583 0,023 4,03
0,764 0,791 0,027 3,50
Uit Tabel 9 kan worden afgeleid dat het maximale verschil tussen beide metingen 10% bij overdruk en 7% bij onderdruk is. De metingen werden uitgevoerd met behulp van de handmatige methode. Aangezien de waarde van het lekdebiet tijdens het meten schommelt, kan de waarde niet nauwkeurig bepaald worden. Een verschil met een factor van 0,01 m³/h, door bijvoorbeeld een dal of een piek in de metingen, heeft een grote invloed op het kalibratieverschil.
Hierdoor
kon
besloten
worden
dat,
voor
dit
onderzoek,
de
kalibratiewaarden van vorige meting gebruikt mochten worden. Met behulp van Excel kon de vergelijking van de best passende functie opgesteld worden. In Grafiek 3 is de stromingsvergelijking en de best passende functie van het luchtlekdebiet van de luchtdichtheidsbox weergegeven.
104
Grafiek 3: Stromingsvergelijking luchtlekdebiet van luchtdichtheidsbox 0,900
y = 0,0054x0,7997 R² = 1
0,800
Luchtdebiet [m³/h]
0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 0,200 0,100 0,000 0
100
200
300
400
500
Druk [Pa] Stromingsvergelijking
De best passende functie voor de stromingsvergelijking is een machtsfunctie in de vorm: f(x) = a * xb
(3)
Met: -
f(x) = afhankelijke variabele (luchtdebiet in m³/h);
-
x = onafhankelijke variabele (druk in Pa);
-
a, b = coëfficiënt.
Toegepast op de stromingsvergelijking was deze functie gelijk aan: f(x) = 0,0054 * x0,7997
(4)
Bij elke vergelijking wordt ook een R²-waarde weergegeven. Deze waarde is een maat die informatie geeft over de mate waarin een vergelijking de werkelijke data benadert en heeft een waarde tussen 0 en 1 (Klavers & van Twuiver, 1992). De R²-waarde die bij deze machtsvergelijking hoort, is gelijk aan 1. Dit wil dus zeggen dat de machtsvergelijking de werkelijke stromingsvergelijking in theorie perfect weergeeft. Met de stromingsvergelijking kan het luchtlekdebiet van de box bepaald worden bij elke druk. Ook bij drukken lager dan 50 Pa of hoger dan 500 Pa. 105
9.6.2.
Invloedsfactoren proefmodel
Het wandpaneel van het proefmodel werd aan het stalen frame bevestigd, die op zijn beurt aan de luchtdichtheidsbox werd bevestigd. Vooraleer de proef van start ging, werden de factoren bepalend voor de luchtdichtheid van het proefmodel vastgelegd. Deze factoren zijn de toestand van de fietsband, het gewicht van het poortpaneel en de kracht waarmee de houten strook in de fietsband gedrukt wordt. 9.6.2.1. Fietsband
De open binnenband werd met een hand fietspomp opgeblazen tot een aanvaardbare luchtdichtheid werd bekomen. Toestand van de fietsband Het probleem bij het oppompen van de band was dat het met een hand fietsppomp niet te achterhalen was hoeveel de band precies was opgeblazen. Daarom werd een fietspomp met drukmeter gebruikt. Tijdens het oppompen van de band in onbelaste toestand gaf de wijzer telkens een druk aan wanneer lucht in de band gepompt werd. Wanneer geen lucht in de band gepompt werd, ging de wijzer telkens terug naar nul. Daaruit volgde een eerste veronderstelling dat het ventiel van de fietsband niet geschikt was om drukken te meten met de gebruikte fietspomp met drukmeter. Een tweede veronderstelling was dat de drukmeter niet nauwkeurig genoeg was. Er bestaan drie types fietsventielen: het klassiek ventiel, het Frans ventiel en het autoventiel. Het klassieke ventiel wordt tegenwoordig nog het meest gebruikt. Het Frans ventiel is het dunste ventiel, het heeft een dikte van 6 mm terwijl de andere types ventielen 8 mm dik zijn. Het autoventiel wordt voornamelijk toegepast bij mountainbikes en bij auto’s (Welke ventiel soorten zijn er?, 2012). De fietspomp die gehanteerd werd bij de proef is geschikt voor het klassiek en Frans ventiel, maar niet voor het autoventiel. Aangezien de open binnenband was uitgerust met een Frans ventiel, kon de eerste veronderstelling verworpen worden. De tweede veronderstelling werd aan de hand van een praktische test nagegaan. Hierbij werd de test uitgevoerd op een fietsband geplaatst in een fietswiel. Dat gebeurde door de band volledig leeg te laten lopen en daarna langzaamaan terug op te pompen. Bij de eerste drie pompslagen werd hetzelfde resultaat verkregen als bij de proefopstelling: de wijzer van de drukmeter gaf een bepaalde druk aan maar ging nadien telkens terug naar nul. Bij de vierde pompslag keerde de wijzer niet meer terug naar nul maar bleef deze op een constante druk 106
staan (ongeveer 0,2 bar). Hoe meer de band werd opgepompt, hoe meer druk werd gemeten. Hieruit werd vastgesteld dat wanneer het volume in de fietsband stijgt (tijdens de eerste drie pompslagen) geen druk wordt opgebouwd in de band. Bij de vierde pompslag had de fietsband zijn maximale diameter bereikt, zijnde de binnendiameter van de buitenband, waardoor het volume van de fietsband constant bleef. Vanaf dat moment begint de druk te stijgen. Deze gedachtegang wordt onderbouwd door de algemene gaswet en door het principe van druk. De algemene gaswet beschrijft het gedrag van ideale gassen onder invloed van druk, volume, temperatuur en aantal deeltjes. Een afgeleide formule van de algemene gaswet gebruikt in plaats van aantal deeltjes het gewicht van het ideale gas. P=
m*R*T V
(5)
Met:
P = druk in Pa of N/m²;
V = volume in m³;
m = massa in kg;
R = afgeleide gasconstante = 286,9 J/kg.K = 286,9 Nm/kg.K;
T = temperatuur in K (Algemene gaswet, 2015).
Er wordt aangenomen dat de proeven worden uitgevoerd bij constante temperatuur. Per pompslag stijgt de massa in de band. Tijdens de eerste drie pompslagen wordt de fietsband opgeblazen waardoor het volume ook stijgt. Hierdoor blijft de druk in de band constant en wordt er dus geen druk opgebouwd. P= Cte
m*R*T V
Bij de vierde pompslag blijft de massa in de band stijgen. Aangezien het volume niet meer kan stijgen, en dus constant blijft, stijgt de druk in de band. P=
m*R*T V Cte
Bovenstaande redenering kan ook gestaafd worden door het principe van druk naderbij te bekijken. Gassen zijn zeer samendrukbaar aangezien de moleculen zich ver van elkaar 107
bevinden. Lucht kan dus ook samengeperst worden, waardoor de druk zal stijgen. Druk ontstaat door het botsen van moleculen met de wanden. Wanneer in een bepaald constant volume lucht wordt toegevoegd, stijgt het aantal moleculen in dit volume. Dat heeft als gevolg dat de luchtdichtheid zal stijgen waardoor meer moleculen botsen tegen de wanden, wat zorgt voor een druktoename (van Bemmel, 2012). Bovenstaande proef werd uitgevoerd op het proefmodel. In het begin werd zoals verwacht geen druk opgebouwd. Vanaf het moment dat de band voldoende is uitgezet en deze tegen het poortpaneel drukt, is de band in belaste toestand. Op dat punt werd geen druk gemeten in de band met de drukmeter van de fietspomp. De reden hiervoor is dat de band niet meer kan uitzetten in de normaalrichting op het poortpaneel, maar wel in de dwarsrichting van de band. Op een bepaald ogenblik, wanneer de band verder werd opgepompt, werd een bepaalde druk waargenomen. De conclusie is dat de band meer weerstand ondervond om in de normaalrichting uit te zetten waardoor de druk in de band toch gering toenam. Ook deze gedachtegang wordt onderbouwd door de algemene gaswet. Wanneer het volume niet meer evenredig stijgt met de toegevoegde massa lucht, wordt een druk opgebouwd.
P=
m×R×T V
Berekeningen luchtdruk fietsband De fietsband werd tijdens de proeven opgepompt met een fiets handpomp. Om de werking van de fietspomp beter te kunnen begrijpen werd de handpomp gedemonteerd zoals op Figuur 85 wordt afgebeeld. Het gedeelte X1 wordt in de holle buis gemonteerd en kan zich over de hele lengte van X2 heen en weer bewegen. Door deze beweging kan een hoeveelheid lucht in een fietsband worden geblazen. Deze hoeveelheid lucht kan berekend worden aan de hand van het volume lucht dat zich in de holle buis bevindt. Vpomp = r2 * π * (X2 -X1 )
(6)
Met: -
Vpomp = volume lucht in de holle buis van de pomp in m³;
-
r = de binnenstraal van de holle buis X2 = 0,9 cm;
-
X2 = 30,4 cm;
-
X1 = 4,1 cm. 108
Vpomp = 0,9² * π * (30,4 - 4,1 cm) = 66,925 cm³ = 0,066925 dm³ = 0,000066925 m³ HOLLE BUIS
X2
X1 Figuur 85: Gedemonteerde fiets handpomp
Er wordt verondersteld dat de luchtdruk die in de fietsband wordt gevormd, bepaald kan worden door de wet van Dalton en de algemene gaswet toe te passen. Volgens de wet van Dalton is de som van alle partiële drukken van de gassen in een mengsel gelijk aan de totale druk van het gasmengsel (Wet van Dalton, 2015). Ptotaal = ∑𝑛𝑖=1 Pi
(7)
= P1 + P2 Door vergelijking (7) in vergelijking (5) te substitueren wordt de volgende vergelijking bekomen: Ptotaal =
m1 * R1 * T1 m2 * R2 * T2 + V1 V2
(8)
Volgens de gemaakte veronderstelling zou de luchtdruk in de fietsband eventueel kunnen bepaald worden via vergelijking (8). Om zeker te zijn dat deze formule toegepast mag worden, werd een test uitgevoerd. Deze test werd uitgevoerd op een kleine luchtdichtheidsbox met twee openingen zoals afgebeeld in Figuur 86. OPENING 1
OPENING 2
Figuur 86: Kleine luchtdichtheidsbox
In opening 1 werd een ballon geplaatst en werd de opening luchtdicht gemaakt met luchtdichte kleefband. Op opening 2 werd de drukmeetbuis van de lekdichtheidtester geplaatst. Het volume lucht dat in de ballon geblazen zal worden werd bepaald. Het volume werd bepaald 109
door gebruik te maken van een emmer gevuld met water. In de emmer, die volledig gevuld is met water, wordt de opgeblazen ballon geplaatst. Hierdoor zal het water in de emmer overlopen. De hoeveelheid water dat uit de emmer is gevloeid, is gelijk aan het volume lucht dat in de ballon werd geblazen. De emmer gevuld met water werd voor en na de test gewogen met een weegschaal. mballon = memmer+water - memmer+water+ballon
(9)
= 5,610 kg - 4,135 kg = 1,475 kg Hieruit kan het luchtvolume in de ballon bepaald worden. Vballon = 0,001475 𝑚3 De binnenafmetingen van de luchtdichtheidsbox werden gemeten en hiermee werd het volume van de luchtdichtheidsbox berekend. Vluchtdichtheidsbox = h * l * b
(10)
= 0,08 m * 0,465 m * 0,16 m = 0,005952 m³ Aangezien de ballon in de luchtdichtheidsbox wordt geplaatst en het volume van de box niet veranderd door de toename van de hoeveelheid lucht, blijft het volume constant in vergelijking (8). Vluchtdichtheidsbox = V1 = V2 Aan de hand van de massadichtheid van lucht en het volume lucht, kan het gewicht van lucht worden berekend (Lucht, 2015). ρ=
P*M R*T
(13)
Met: -
P = luchtdruk in Pa of N/m²;
-
M = molaire massa lucht = 28,97 g/mol = 0,02897 kg/mol;
-
R = gasconstante = 8,314472 J/mol.K = 8,314472 Nm/mol.K;
-
T = temperatuur lucht in K. 110
De luchtdruk en de temperatuur werden gemeten met de klimaatmeter Testo 480. De resultaten die werden gemeten waren: -
T = 22,7°C = 295,85 K
-
P = 1025,1 hPa = 102510 Pa = 102510 N/m²
Door deze waarden in te vullen in vergelijking (13) werd een massadichtheid van lucht bekomen van: kg N kg 2 * 0,02897 mol m ρ= = 1,207 3 Nm m 8,314472 mol.K * 295,85 K 102510
Met deze massadichtheid wordt het gewicht van lucht in de luchtdichtheidsbox en in de ballon berekend. mlucht luchtdichtheidsbox = m1 = 1,207
kg * 0,005952 m³ m3
= 0,007184 kg mlucht ballon = m2 = 1,207
kg * 0,001475 m³ m3
= 0,001780 kg Aangezien de lucht in de luchtdichtheidsbox en de lucht in de ballon afkomstig zijn uit dezelfde omgeving, worden de temperatuur en de gasconstante als constant beschouwd. Daardoor kan vergelijking (8) vereenvoudigd worden door. Ptotaal = (m1 + m2 ) *
R*T Vluchtdichtheidsbox
(14)
Nm 286,9 kg.K * 295,85 K = (0,007184 kg + 0,001780 kg) * 0,005952 m3 = 127832 Pa Met vergelijking (5) kan P1 berekend worden. Nm 0,007184 kg * 286,9 kg.K * 295,85 K P1 = 0,005952 m3 = 102448 Pa 111
Door gebruik te maken van de wet van Dalton (6) kan P2 worden berekend. P2 = Ptotaal - P1
(15)
= 127832 Pa - 102488 Pa = 25344 Pa = 0,25344 bar Tijdens de meting met de Lindab lekdichtheidtester werd een druk voor P2 gemeten van 16 Pa. Het verschil tussen de theoretische en gemeten waarde van P2 is 25333 Pa. Aangezien dit verschil veel te groot is, kan niet worden aangetoond met de test dat vergelijking (14) mag toegepast worden op de kleine luchtdichtheidsbox. Dezelfde test werd uitgevoerd de open binnenband, gebruikt bij het proefmodel, in opening 1 te plaatsen. De band werd opgepompt door middel van negen pompslagen van de hand fietspomp. Het volume werd niet berekend door gebruik te maken van een emmer gevuld met water, maar door de hoeveelheid lucht die de fiets handpomp in de fietsband blaast bij 9 pompslagen. Het volume lucht dat bij negen pompslagen in de band geblazen wordt, kan berekend worden door het volume van de holle buis te vermenigvuldigen met negen. Vlucht in fietsband = 0,000066925 m³ * 9 = 0,00060233 m³ Aangezien de massadichtheid van lucht gekend is kan de massa van het luchtvolume in de band berekend worden. m2 = mlucht in fietsband = 1,207
kg * 0,00060233 m³ m3
= 0,00072701 kg Alle parameters blijven dezelfde als bij de proef met de ballon, enkel de massa van de lucht in de ballon wordt vervangen door de massa van de lucht in de fietsband.
Ptotaal = (0,007184 kg + 0,00072701 kg) *
Nm 286,9 kg.K * 295,85 K 0,005952 m3
= 112816 Pa P2 = 112816 Pa - 102488 Pa = 10328 Pa = 0,10328 bar
112
Met de lekdichtheidtester werd een druk van 2 Pa gemeten. Het verschil tussen de theoretische en gemeten waarde is 10326 Pa. Praktisch gezien lijkt opnieuw de theoretische waarde een aanvaardbare waarde. Er kan besloten worden dat met deze testen en denkwijze de theorie niet kan bewezen worden. Daarom werd de proefopstelling gewijzigd. In plaats van een druk te creëren door een bepaald volume lucht in de luchtdichtheidsbox te brengen, werd de druk gecreëerd door de Lindab lekdichtheidtester. Op opening 1 werd de luchtslang aangebracht om lucht in de box te blazen om een bepaalde druk te creëren. De lekdichtheidtester gaf als resultaat dat 0,6073 m³/h lucht nodig was om een drukverschil van 10 Pa te creëren. Om het resultaat om te zetten naar de eenheid m³, werd een periode van 1 s aangenomen. Vextra lucht in box =
0,6073 m³ *1s 3600 s
= 0,000167 m³ mextra lucht in box = m2 = 1,207
kg * 0,0506 m³ m3
= 0,0610 kg
Ptotaal = (0,007184 kg + 0,0610 kg) *
Nm 286,9 kg.K * 295,85 K 0,005952 m3
= 973406 Pa P2 = 973406 Pa - 102448 Pa = 870958 Pa = 8,70958 bar Volgens de meetgegevens zou P2 10 Pa moeten zijn, wat theoretisch niet werd aangetoond. Het verschil tussen de theoretische waarde en de gemeten waarde bedroeg 870948 Pa. Er kan besloten worden dat de theoretische vergelijkingen niet met de Lindab lekdichtheidtester kunnen bewezen worden. Er wordt verondersteld dat slechts een druk in de band optreedt bij het indrukken van de band door de houten strook. Hierbij wordt aangenomen dat het volume constant is. De proef werd uitgevoerd bij een normaalkracht van ongeveer 250 N. Door deze kracht werd de lucht in de fietsband verplaatst naar de zijkanten waardoor de band zich klem zet tussen het poortpaneel en het kader om zo een luchtdichte afdichting te vormen. De bepaling van deze kracht komt aan bod in paragraaf 9.6.2.3. Hierdoor oefent de fietsband een druk uit op het poortpaneel en 113
op het kader. Hoe meer lucht in de fietsband wordt geblazen, hoe groter de normaakracht kracht om de luchtdichte afdichting te vormen. Door gebruik te maken van de derde wet van Newton, kan worden aangenomen dat de lucht in de fietsband een reactie uitoefent op de normaalkracht van 250 N. Deze wet zegt dat wanneer een voorwerp A een kracht uitoefent op een voorwerp B, voorwerp B een even grote maar tegengestelde kracht uitoefent op voorwerp A (Wetten van Newton, 2015). De oppervlakte van de houten strook, die een normaalkracht uitoefent van 250 N, is 0,00684 m². Met deze gegevens kan de luchtdruk die reageert op de horizontale kracht berekend worden. 250 N = 36550 Pa = 0,36550 bar 0,00684 m² De luchtdruk in de band bedraagt volgens deze veronderstelling 0,36550 bar. De druk in de fietsband bij belaste toestand werd, met behulp van een fietspomp met drukmeter, gemeten. Hierbij werd geen druk gemeten terwijl de drukmeter een nauwkeurigheid heeft van 0,1 bar. Daarom mag deze veronderstelling verworpen worden. Bij de vorige proef werd de hoeveelheid lucht in de band vergroot tot een druk werd gemeten. Op het moment dat een druk waar te nemen was, was de band te veel opgepompt om de proef nog correct uit te kunnen voeren. De nauwkeurigheid van de fietspomp met drukmeter is te groot om de druk te meten in de fietsband. Aangezien niet aangetoond kan worden hoeveel druk in de band gebracht moet worden, kan hiervoor het volume lucht in de band aangewend worden. De hoeveelheid lucht die per pompslag in de band wordt gebracht is gekend. Het aantal pompslagen om een voldoende luchtdichtheid te bereiken werd experimenteel onderzocht. Hierbij moet een zo goed mogelijke luchtdichtheid bereikt worden met een minimum aan gebruikte pompslagen. Tijdens het experimenteel onderzoek werden de randvoorwaarden bepaald voor het luchtvolume in de band. Tabel 10 geeft de resultaten van dit experimenteel onderzoek weer. Tabel 10: Experimenteel onderzoek randvoorwaarden fietsband
Druk (Pa) 150 150 150 150 150 150 150
Aantal slagen 3 6 7 8 9 12 15
Lekdebiet (m³/h) 2,31 1,103 1,095 1,089 1,072 1,071 1,042
Opmerkingen Lek in rechterbovenhoek Geen lekken waarneembaar Geen lekken waarneembaar Geen lekken waarneembaar Geen lekken waarneembaar Geen lekken waarneembaar Geen lekken waarneembaar 114
151
18
1,024
150
21
0,972
24
Geen lekken waarneembaar, begin indrukking kader in de opening Geen lekken waarneembaar, indrukking kader in de opening Geen correcte proef meer uitvoerbaar
Dit experimenteel onderzoek werd uitgevoerd terwijl de lekdichtheidtester een druk van 150 Pa aanhield in de box (handmatige methode). De fietsband werd opgepompt in stappen van drie pompslagen. Vanaf zes pompslagen was de luchtdichtheid aanvaardbaar (de mate van luchtdichtheid wordt behandeld bij de analyse van de resultaten). De volgende stappen leverden een geringe verbetering op voor de luchtdichtheid. De lekdebieten gemeten bij achttien tot eenentwintig pompslagen waren de laagste, maar het proefmodel werd bij deze pompslagen beschadigd. Door het verhogen van de hoeveelheid lucht in de band, wil de band meer uitzetten. Het uitzetten van de band wordt verhinderd door het poortpaneel en het kader waardoor een kracht wordt uitgeoefend door de band. Wanneer deze kracht groter wordt dan de weerstand die de constructie biedt, zal het kader worden weggedrukt. Aangezien het kader aan het wandpaneel werd bevestigd met luchtdichte kleefband, ontstonden tijdens het wegduwen van het kader geen luchtlekken. Indien de lucht in de fietsband werd opgedreven met meer dan eenentwintig pompslagen, zou de kleefband losgetrokken worden waardoor het kader in de luchtdichtheidsbox zou vallen. Dit werd niet uitgevoerd tijdens de test zodat het proefmodel niet beschadigd werd. Voor de effectieve proef werd geopteerd om de band tussen de zes en de negen pompslagen op te blazen. Hiervoor werd de luchtdichtheid bij zeven en bij acht pompslagen ook bekeken. Uiteindelijk werd de proef uitgevoerd bij negen pompslagen. Berekening luchtverdeling in fietsband Het volume lucht dat in de fietsband geblazen wordt per pompslag is 0,066925 dm³ (Vpomp). Het totale volume dat na negen pompslagen in de band wordt geblazen is 0,542867 dm³. V9 slagen = 9 * 0,066925 dm³ = 0,542867 dm³ Om te bepalen hoeveel de band precies opgeblazen is moet bepaald worden hoeveel volume lucht aanwezig is in de band wanneer deze in opgeblazen, maar niet-uitgerekte toestand is. De diameter van de band bedraagt in die toestand 2,5 cm en heeft een lengte van 2,15 m. Aband = π * r² = π * (1,25 cm)² = 4,9087 cm² = 0,049087 dm² Vband = lband * Aband = 215 cm * 4,9087 cm² = 1055,379 cm³ = 1,055379 dm³ 115
Door het luchtvolume van negen pompslagen te delen door het luchtvolume bij een vulling in opgeblazen, niet-uitgerekte toestand wordt het vullingspercentage van de band berekend. V9 slagen Vband
=
0,542867 dm³ 1,055379 dm³
= 0,514 => 51,4 %
In onbelaste toestand is de band dus voor 51,4 % opgeblazen. Het principe van deze proef steunt op een luchtverdeling van het volume in de band bovenaan naar de zijkanten. Hierdoor wordt de band aan de zijkant meer opgeblazen en wordt geprobeerd een betere dichting te creëren. De houten strook wordt volledig in de fietsband geduwd waardoor de lucht zich verdeelt. Hierbij wordt niet alle lucht, die weggeduwd wordt door de houten strook, verdeelt naar de zijkanten. De band is nu in belaste toestand. Aangezien de luchtverdeling in de band is veranderd, wordt het vullingspercentage gewijzigd. In onbelaste toestand is deze in elk punt van de band gelijk, terwijl in belaste toestand het vullingspercentage bovenaan en aan de zijkanten verschillend is. De hoeveelheid lucht die verdeeld wordt is afhankelijk van het volume van de houten strook.
Afmetingen in mm
Strip – Dikte: 18 mm
Figuur 87: Constructietekening houten strip
Bij de berekening van het volume van de strook wordt aangenomen dat de afgeschuinde kanten parabolisch verlopen. Vstrook = [(58 cm – 2 * 10 cm) * 1 cm + 2 * 2/3 * 10 cm * 1 cm] * 1,8 cm = 92,4 cm³ = 0,0924 dm³ De strook wordt niet over de volledige lengte van de fietsband bovenaan geplaatst. Dit kan uitgedrukt worden in een bepaald percentage van de totale lengte van de band. lstrook lband
=
58 cm 215 cm
= 0,2698 => 26,98 %
Vbovenaan, onbelast = 0,2698 * 0,542867 dm³ = 0,146448 dm³ Vbovenaan, niet-uitgerekt= 0,2698 * 1,055379 dm³ = 0,284707 dm³ 116
Het volume is aan beide zijkanten evenredig verdeeld. 1 - 0,2698 2
= 0,3651 => 36,51 %
Vzijkant, onbelast = 0,3651 * 0,542867 dm³ = 0,198210 dm³ Vzijkant, niet-uitgerekt = 0,3651 * 1,055379 dm³ = 0,385336 dm³ Er wordt verondersteld dat het volume van de strook verdeeld wordt over de zijkanten. Volgende volumes worden dan verkregen: Vbovenaan, belast = 0,146448 dm³ - 0,0924 dm² = 0,054048 dm³ Vzijkant, belast = 0,198210 dm³ +
0,0924 dm³ 2
= 0,24441 dm³
Het experimentele onderzoek toonde aan dat dit een foute veronderstelling is. Er is een bepaald deel van het volume van de strook dat zich niet verdeelt naar de zijkanten, maar dat bovenaan blijft. Er wordt aangenomen dat 20% van het volume bovenaan blijft en dat 80% van het volume zich evenredig verdeelt over de zijkanten. Volgende volumes worden dan verkregen: Vbovenaan, belast = 0,054048 dm³ + 0,2 * 0,0924 dm³ = 0,072528 dm³ Vzijkant, belast = 0,198210 dm³ + 0,4 * 0,0924 dm³ = 0,235170 dm³ Aangezien de verspreiding van de lucht in de band gewijzigd is, veranderen de vullingspercentages ook. Bij het gedeelte bovenaan moet hierbij rekening gehouden worden met de volumevermindering veroorzaakt door de strook. Vbovenaan, belast Vbovenaan, niet-uitgerekt - Vstrook Vzijkant, belast Vzijkant, niet-uitgerekt
=
=
0,072528 dm³ 0,284707 dm³ - 0,0924 dm³ 0,235170 dm³ 0,385336 dm³
= 0,3771 => 37,7 %
= 0,6103 => 61,03 %
9.6.2.2. Poortpaneel
Gewicht poortpaneel Een belangrijke eigenschap van de celrubber, voor de mate van luchtdichtheid, was de samendrukbaarheid van dit materiaal. Het gewicht van de poort veroorzaakt een samendrukking van de celrubber. De invloed van het gewicht van het poortpaneel werd 117
experimenteel onderzocht. Tijdens het experiment werden de randvoorwaarden voor het gewicht van het poortpaneel bepaald. Tabel 11: Experimenteel onderzoek randvoorwaarden gewicht poortpaneel
Druk 150 150 150 150
Aantal pompslagen 9 9 9 9
Extra gewicht op het paneel 0 1 3 5
Lekdebiet (m³/h) 1,072 gelijk gelijk gelijk
Dit experimenteel onderzoek werd uitgevoerd bij een druk van 150 Pa (handmatige methode). Het poortpaneel heeft een gewicht van 5,100 kg. Aan het onderste paneel, dat rust op de celrubber, werd een plastiekzak bevestigd door middel van dubbelzijdige kleefband. De proefopstelling wordt weergegeven in Figuur 88.
ZAK MET STEENSLAG
Figuur 88: Verzwaren van het gewicht van het paneel
Door steenslag in de zak te gieten werd, in stappen van 1,000 kg, het gewicht vergroot. Het gewicht werd opgedreven tot ongeveer het dubbele van het oorspronkelijke gewicht, namelijk tot 10,100 kg. Hierbij veranderde het lekdebiet nauwelijks. Het gewicht werd maar vergroot tot 10,100 kg omdat de zak anders zou scheuren en het lekdebiet nauwelijks veranderde. Het is niet evident om de panelen te verzagen zodat het gewicht van het poortpaneel zou verminderen. Daardoor werd het gedrag van de cellenrubber niet onderzocht bij kleinere gewichten dan 5,100 kg. Toestand celrubber Volgens de technische fiche van de EPDM celrubber heeft de celrubber een indrukking van 118
25% en 50% bij een druk van respectievelijk 45 en 110 kPa. De mate van indrukking is dus gekend bij drie uitgeoefende drukken, namelijk 0, 45 en 110 kPa. Met behulp van Excel kunnen deze punten in een grafiek uitgezet worden en kan de vergelijking van de best passende functie bepaald worden. De grafiek en bijhorende functie wordt weergegeven in Grafiek 4. Grafiek 4: Verband tussen druk en indrukking bij EPDM celrubber
Indrukking celrubber (%)
60 y = -0,0016x2 + 0,6255x R² = 1
50 40 30 20 10 0 0
20
40
60
80
100
120
Druk (kPa)
De best passende functie voor het verband tussen de druk en de indrukking was een algebraische functie, ook wel polynoom- of veeltermfunctie genoemd. Dit is een functie van één variabele, in de vorm van: f(x) = an * xn + … + a2 * x² + a1 * x + a0
(16)
Met: -
f(x) = afhankelijke variabele indrukking in %;
-
x = onafhankelijke variabele druk in kPa;
-
an = coëfficiënt (Klavers & van Twuiver, 1992).
Toegepast op het verband tussen de druk en de indrukking is de functie gelijk aan: f(x) = - 0.0016 * x² + 0,6255 * x
(17)
Dit is een parabolische functie. Met deze vergelijking kan de indrukking van EPDM celrubber bepaald worden bij elke uitgeoefende druk. Voor dit onderzoek werd de indrukking van de celrubber bepaald die veroorzaakt wordt door het poortpaneel. Hiervoor werd het gewicht van de poort omgezet in druk. Druk is de uitgeoefende drukkracht per oppervlakte eenheid, uitgedrukt in N/m². 119
P
=
F A
(18)
Met: -
P = druk in Pa of N/m²;
-
F = drukkracht in N;
-
A = oppervlakte in m².
Voor het poortpaneel geldt: F = m * g = 5,100 kg * 9,81 m/s = 49,98 kg.m/s = 49,98 N A = 0,9 m * 0,018 m = 0,0162 m² P=
F A
=
49,98 N 0,0162 m²
= 3148,15 N/m² = 3148,15 Pa = 3,148 kPa
Wanneer deze waarde wordt ingevuld in vergelijking (17), wordt de indrukking van de celrubber verkregen door het gewicht van het poortpaneel. f(x)
=
- 0,0016 * x² + 0,6255 * x
=
- 0,0016 * (3,148)² + 0,6255 * 3,148
=
1,953 %
≈
2%
De lineaire dichtheid van het poortpaneel bedraagt 5,700 kg/m. Deze waarde wordt berekend door het gewicht van het poortpaneel te delen door zijn breedte. 9.6.2.3. Duwkracht bovenste paneel
Om de duwkracht, waarmee het bovenste paneel tegen de bovenafdichting wordt geduwd, te bepalen werden proeven uitgevoerd op het proefmodel. Om deze duwkracht te meten, werd in eerste instantie gebruik gemaakt van een drukcel met een capaciteit van 10 ton. Door deze drukcel te koppelen aan een computer kan de kracht die op de cel wordt uitgeoefend, gemeten worden. Aangezien de drukcel te groot was om tussen het wandpaneel en de houten plank te plaatsen, werd de opstelling aangepast. In plaats van één houten plank op de draadstangen te schuiven, werden hierop twee houten planken geschoven. Tussen deze twee planken werd de drukcel geplaatst. Door de moeren aan te spannen duwt de eerste plank op de drukcel, de drukcel op de tweede plank en de tweede plank op het scharnierend gedeelte. 120
De nauwkeurigheid van de gebruikte drukcel was 0,3 kN of 30 kg. Aangezien de drukkracht kleiner werd geschat dan 30 kg werden de meetresultaten als onnauwkeurig beschouwd. Indien de proef zou worden uitgevoerd met een drukcel met een kleinere capaciteit en dus een betere nauwkeurigheid zou de drukkracht wel precies bepaald kunnen worden. Aangezien de prijs voor een nieuwe drukcel duur is, werd naar een andere oplossing gezocht. Door gebruik te maken van een drukveer en de wet van Hooke toe te passen, zou de drukkracht bepaald kunnen worden. Volgens de wet van Hooke is de uitrekking of samendrukking van een veer recht evenredig met de kracht die op de veer wordt uitgeoefend (Wet van Hooke, 2014). F = k × Δl
(19)
Met: -
F = kracht in N;
-
k = veerconstante in N/m (opgegeven door fabrikant);
-
∆l = uitrekking of samendrukking van de veer in m.
Door een drukveer te plaatsen tussen de houten plank en het wandpaneel zou de indrukking van de veer gemeten kunnen worden waardoor de drukkracht bepaald kan worden. Aangezien het scharnierend gedeelte telkens op dezelfde positie wordt geduwd, zal de indrukking van de veer altijd hetzelfde zijn. Dit wil zeggen dat indien verschillende veren met een zelfde lengte, maar met een verschillende veerconstante worden gebruikt, er telkens een andere kracht zal worden uitgeoefend op de veer. Praktisch gezien is de drukkracht op het bovenste paneel altijd hetzelfde, waardoor deze denkwijze verworpen werd. Bij de opstelling van de drukcel werd de drukcel vervangen door een weegschaal. De opstelling wordt afgebeeld in Figuur 89.
Figuur 89: Opstelling meetproef drukkracht met weegschaal
121
Tijdens de proef werd gebruik gemaakt van een analoge weegschaal met een capaciteit van 180 kg en een nauwkeurigheid van 0,1 kg. De drukkracht die werd vast gesteld bij het proefmodel was 25 kg of 250 N. Hierbij werd de fietsband opgeblazen door negen pompslagen van de fietspomp. De kracht waarmee de fietsband wordt ingedrukt is afhankelijk van de opgeblazen fietsband. Hoe meer de fietsband is opgeblazen, hoe meer kracht nodig zal zijn om de fietsband te kunnen indrukken. Het bovenste paneel kan maximaal worden geduwd tot het paneel in het verlengde staat van het onderste paneel. Hierdoor steunt het bovenste paneel volledig op het onderste paneel. Indien het bovenste paneel verder zou worden ingeduwd, wordt dit verhinderd door de bovenkant van het onderste paneel en het pianoscharnier. Hierdoor zou bij het vergroten van de kracht schade kunnen worden veroorzaakt aan het pianoscharnier of aan het onderste paneel. 9.6.3.
Luchtdichtheidsmeting proefmodel
Na het bepalen van alle factoren die een invloed hebben op de luchtdichtheid van het proefmodel, kon de effectieve luchtdichtheidsmeting van de opstelling van start gaan. Aangezien het lekdebiet bepaald moet worden bij zowel 50 Pa als 100 Pa, werd gekozen voor een begin- en einddruk van respectievelijk 30 Pa en 150 Pa. Hierdoor kon de stromingsvergelijking van het lekdebiet zeer accuraat bepaald worden. Het Excel-bestand gaf aan dat het lekdebiet bij drukken van 30,0 Pa, 39,2 Pa, 51,3 Pa, 67,1 Pa, 87,7 Pa, 114,7 Pa en 150,0 Pa gemeten moest worden. De metingen werden drie keer uitgevoerd, zowel in overdruk als in onderdruk. Het resultaat van de totale meting was het gemiddelde van alle individuele metingen, gecorrigeerd met de referentieomstandigheden. Bij de meting werd de handmatige methode toegepast. Het maximale lekdebiet dat met adapter 0,3 gemeten kon worden was 1,3334 m³/h. Tijdens de metingen werd duidelijk dat het lekdebiet bij 150 Pa hier dicht tegenaan leunt. Hierdoor werd voor het meten van het lekdebiet bij 150 Pa adapter 3,0 geïnstalleerd. Tijdens de proef bleek dat de gemeten waarden voor het lekdebiet hoger waren dan voordien. De oorzaak was dat het dorpelelement niet bestand was tegen inwerkende krachten, ondanks de verstevigingsconstructie. Dit probleem werd verholpen door het dorpelelement met schroeven vast te maken aan het kader. Doordat het dorpelelement enkel in het midden ondersteund werd, kwam dit na verloop van tijd bol te staan. Hierdoor werd de celrubber niet overal evenveel ingedrukt, wat zorgde voor extra lekken in het proefmodel. Dit probleem 122
werd op zijn beurt verholpen door het dorpelelement in de juiste positie te brengen en daarna te verstevigen met houten planken. Hierdoor konden de uiteinden van het dorpelelement niet meer naar beneden bewegen. Na deze kleine aanpassingen uit te voeren werd de test volledig opnieuw uitgevoerd. De resultaten van de meting op het proefmodel zijn terug te vinden in Bijlage 7.
123
9.6.4.
Verwerking van de meetresultaten
De luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk zijn gebaseerd op het lekdebiet per oppervlakte-eenheid en per voeglengte-eenheid bij 100 Pa, terwijl deze bij poorten enkel gebaseerd zijn op het lekdebiet per oppervlakte-eenheid bij 50 Pa. Deze waarden werden door het uitvoeren van de metingen bepaald. Om een passiefhuiscertificaat te behalen, moet het ventilatievoud bij 50 Pa kleiner zijn dan 0,6 h-1. Hiervoor is het noodzakelijk om met het buitenschrijnwerk,
in
dit
geval
het
proefmodel,
een
zo
hoog
mogelijke
dichtheidsprestatieklasse te behalen. Met behulp van het Excel-bestand werden automatisch bijhorende grafieken opgesteld om het analyseren van de resultaten te vereenvoudigen. Grafiek 5 geeft de resultaten weer van de luchtdichtheidsmeting van het proefmodel, inclusief het lekdebiet van de luchtdichtheidsbox. De grafiek toont het gemiddeld resultaat van de metingen in over- en onderdruk. Bijkomend wordt de standaardafwijking en het 95% betrouwbaarheidsinterval weergegeven. Grafiek 5: Gemiddeld bruto luchtlekdebiet van het proefmodel
2,000 y = 0,0196x0,8365 R² = 1
Luchtdebiet [m³/h]
1,500
1,000
0,500
0,000 0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Druk [Pa] Stromingsvergelijking
Standaardafwijking
95 % betrouwbaarheidsinterval
Het lekdebiet kon, net zoals bij de kalibratiemeting, uitgedrukt worden als een machtsfunctie. De machtsfunctie voor het bruto lekdebiet van het proefmodel was gelijk aan: f(x) = 0,0196 * x0,8365
(20) 124
De R²-waarde die bij deze machtsvergelijking hoort, is gelijk aan 1. Dit wil zeggen dat de machtsvergelijking de werkelijke stromingsvergelijking in theorie perfect weergeeft. Met behulp van deze vergelijking kon het bruto lekdebiet van het proefmodel bepaald worden bij elke gewenste druk. Het netto lekdebiet van het proefmodel is noodzakelijk om de luchtdichtheidsprestatieklasse te bepalen. Om het netto lekdebiet te berekenen werd het lekdebiet van de luchtdichtheidsbox afgetrokken van het bruto lekdebiet. De machtsvergelijking voor beide lekdebieten zijn gekend. Lekdebiet luchtdichtheidsbox Vbox: f(x) = 0,0054 * x0,7997 Bruto lekdebiet proefmodel Vbruto: f(x) = 0,0196 * x0,8365 Hoewel de luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk gebaseerd zijn op een referentiedruk
van
100
Pa,
kon
door
gebruik
te
maken
van
Grafiek
2
de
luchtdichtheidsprestatieklasse gevonden worden bij een druk van 50 Pa. Het lekdebiet van de luchtdichtheidsbox bij 50 Pa is gelijk aan: Vbox = f(50)
= 0,0054 * 500,7997 = 0,1233 m³/h
Het bruto lekdebiet van het proefmodel bij 50 Pa is gelijk aan: Vbruto = f(50) = 0,0196 * 500,8365 = 0,5169 m³/h Het netto lekdebiet van het proefmodel bij 50 Pa is dus gelijk aan: Vnetto = Vbruto – Vbox = 0,5169 m³/h – 0,1233 m³/h = 0,3936 m³/h In Grafiek 2 worden de energieprestatieklassen van buitenschrijnwerk weergegeven. De grenswaarden per klasse, bij een druk van 50 Pa, zijn uit deze grafiek afgeleid en worden weergegeven in Tabel 12.
125
Tabel 12: Grenswaarden luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk bij 50 Pa
Klasse 0 1 2 3 4 5 6
Luchtdoorlatendheid Δp bij 50 Luchtdoorlatendheid Δp bij 50 Pa per oppervlakte-eenheid Pa per voeglengte-eenheid [m³/h.m²] [m³/h.m] Geen proef uitgevoerd 20,2 6,3 17,0 4,25 5,67 1,42 1,89 0,47 0,76 0,19 0,38 0,095
Voeglengte: De voegen van het proefmodel omvat de fietsband en de celrubber. De lengte van de fietsband is 2,15 m en van de celrubber 0,69 m. De lengte die in rekening werd gebracht voor celrubber is gelijk aan de afstand tussen de uiteinden van de fietsband. De voeglengte bedraagt: ltot = lband + lcelrubber = 2,15 m + 0,69 m = 2,84 m Het netto lekdebiet per voeglengte-eenheid bedraagt bij het proefmodel: Vnetto ltot
=
0,3936 m³/h 2,84 m
= 0,14 m³/h.m
Volgens Tabel 12 wordt het proefmodel, per voeglengte-eenheid, toegewezen in klasse 5. Oppervlakte: De straal waarmee de fietsband in de hoeken bovenaan bevestigd werd bedroeg 10 cm. Hiermee moest rekening gehouden worden bij de bepaling van de oppervlakte omsloten door de voegen.
lband
Figuur 90: Oppervlakte bepaald door de voegen
126
De oppervlakte bepaald door de voegen: A = lcelrubber * (lband -
= 0,69 m * (
lcelrubber 2
–2*
2,15 m - 0,49 m 2
Ocirkel 4
– 2*
) + lboven * r + 2 *
2 * π * 0,1 m 4
Acirkel 4
) + 0,49 m * 0,1 m +
2 * π * (0,1 m)² 4
= 0,42 m² Het netto lekdebiet per oppervlakte-eenheid bedraagt bij het proefmodel: Vnetto ltot
=
0,3936 m³/h 0,42 m²
= 0,94 m³/h.m
Volgens Tabel 12 wordt het proefmodel, per oppervlakte-eenheid, toegewezen in klasse 4. Paragraaf 3.4.2 geeft aan dat, wanneer beide klassen aangrenzend zijn, de beste klasse doorslaggevend is. Hierdoor kan het proefmodel globaal ingedeeld worden in klasse 5. Voor de volledigheid werd de luchtdichtheidsklasse bepaald waarin het proefmodel zich zou bevinden wanneer het beschouwd zou worden als een poort. Het netto lekdebiet per oppervlakte-eenheid bedraagt bij het proefmodel 0,94 m³/h. Volgens Tabel 5 kan het proefmodel ingedeeld worden in klasse 6. 9.7.
Randvoorwaarden proefmodel
Om de randvoorwaarden op te stellen van het proefmodel werden verschillende parameters onderzocht. Zo werd het effect van het gewicht van het paneel (poortblad), het effect van de kracht waarmee de fietsband wordt ingedrukt en het effect van de hoeveelheid lucht die in de fietsband wordt geblazen bestudeerd. Deze parameters hebben een invloed op de luchtdichtheid van het proefmodel. De voorwaarden waaraan de parameters moeten voldoen om een bepaalde luchtdichtheid van het proefmodel te garanderen, zijn de randvoorwaarden. 9.7.1.
Hoeveelheid lucht in fietsband
Om een aanvaardbaar luchtdicht proefmodel te verwezenlijken, moet de open binnenband worden opgeblazen met zes tot vijftien pompslagen.
127
9.7.2.
Gewicht van het paneel
Om een aanvaardbaar luchtdicht proefmodel te verwezenlijken, moet het gewicht van het poortpaneel minstens 5,100 kg bedragen. 9.7.3.
Indrukking fietsband
Om een aanvaardbaar luchtdicht proefmodel te verwezenlijken, moet het bovenste paneel tot in het verlengde van het onderste paneel geduwd worden.
128
10.
Meetproeven krachtwerking
De aandrijfmotor oefent een trek- en duwkracht uit op het toppaneel van de sectionale garagepoort om de poort te begeleiden tijdens het openen en sluiten. Door de opgespannen trek- of torsieveren verge-
KRACHTEN AANDRIJFMOTOR
makkelijkt het openen van de poort waardoor de aandrijfmotor minder trekkracht moet leveren. Wanneer de poort wordt begeleid van open naar gesloten positie, verandert de bewegingsrichting van de poortpanelen van horizontale stand naar verticale stand. Bij de verplaatsing van de poortpanelen in horizontale stand oefent de aandrijfmotor een duwkracht uit. Wanneer de poortpanelen veranderen van horizontale naar verticale stand, wordt door het gewicht van de panelen, en dus de zwaar-
Figuur 91: Krachtswerking openen poort
tekracht, het sluiten van de poort op een bepaald moment vergemakkelijkt. Dit moment doet zich voor wanneer het zwaartepunt van het poortblad zich net voorbij het midden van de gebogen looprail bevindt. Vanaf dan zal de zwaartekracht een rol spelen bij het sluitingsmanoeuvre. Dit werd zowel praktisch als wiskundig onderzocht. De plaats waar het zwaartepunt aangrijpt volgens de x-as, kan berekend worden met de formule: xz =
A1 * x1 +…+ An * xn A1 + … + An
(21)
De zwaartekracht speelt in wanner het x-coördinaat van het zwaartepunt gelijk is aan de helft van de straal van de gebogen looprail. Het zwaartepunt van de poort werd voor een bepaald vereenvoudigd model, bij verschillende standen van de poort berekend. Bij dit model had de looprail een straal van 40 cm en waren de poortpanelen elk 50 cm hoog en 4 cm dik. Hiervoor werden alle standen die de poort kan aannemen, van volledig open tot volledig dicht, uitgetekend. Deze standen worden weergegeven in Bijlage 8. Om dit te realiseren werd de beweging van de poort stapsgewijs voorgesteld. 129
Hierbij was de hoek tussen de horizontale en het poortpaneel dat zich in de looprail bevond, bepalend. De hoek van het paneel versprong met stappen van 15°. Door gebruik te maken van vergelijking (21) en goniometrische functies, werd een Excelbestand opgemaakt om per stand van de poort het x-coördinaat van het zwaartepunt te berekenen. Hierbij werd enkel de hoek dat elk paneel maakt met de horizontale ingegeven. Dit was per stand van de poort gemakkelijk na te meten in het Autocad-bestand. Het x-coördinaat van het zwaartepunt werd zo voor verschillende standen van de poort bepaald (zie Bijlage 9). In het model moet de stand van de poort gevonden worden waarbij het x-coördinaat van het poortblad 20 cm bedraagt. Deze stand deed zich voor wanneer het derde paneel (onderaan beginnend) een hoek tussen 60° en 75° maakt met de horizontale. Deze twee standen worden voorgesteld in Figuur 92. Het x-coördinaat van hun zwaartepunt bedraagt respectievelijk 25 en 18,7 cm. Deze berekeningen worden weergegeven in Tabel 13. Tabel 13: Berekening x-coördinaat zwaartepunt bij verschillende standen 60° 3e paneel Lengte (m) Dikte (m) Oppervlakte (m²) Hoek met horizontale (°) Hoek met horizontale (radialen) Xz, paneel (m) Xz, poortblad (m) 75° 3e paneel Lengte (m) Dikte (m) Oppervlakte (m²) Hoek met horizontale (°) Hoek met horizontale (radialen) Xz, paneel (m) Xz, poortblad (m)
Paneel 1 0,5 0,04 0,02 90 1,570796 0
Paneel 2 Paneel 3 0,5 0,5 0,04 0,04 0,02 0,02 90 60 1,570796 1,047198 0 0,25 0,249828692
Paneel 4 0,5 0,04 0,02 3 0,05236 0,749315
Paneel 1 0,5 0,04 0,02 90 1,570796 0
Paneel 2 Paneel 3 0,5 0,5 0,04 0,04 0,02 0,02 90 75 1,570796 1,308997 0 0,12941 0,186973211
Paneel 4 0,5 0,04 0,02 12 0,20944 0,618483
130
Op de linkse illustratie zal het het poortblad niet onder invloed van de zwaartekracht naar beneden glijden. Op de rechtse illustratie is dit wel het geval.
GLOBAAL ZWAARTEPUNT
LOKAAL ZWAARTEPUNT
y
y
x
x
Figuur 92: Voorstelling zwaartepunt poortblad bij verschillende standen
Het besluit is dat de zwaartekracht op het poortblad intreedt wanneer het derde paneel bijna volledig verticaal staat. Dit werd experimenteel onderzocht in een toonzaal door een automatisch sectionale garagepoort los te koppelen van de elektrische aandrijving en deze handmatig te sluiten. Hierbij kon vastgesteld worden dat, wanneer het zwaartepunt van de poort het midden van de looprail passeert, de zwaartekracht intreedt op de poort. Vóór dit punt is geen invloed van de zwaartekracht merkbaar en moet de poort handmatig worden begeleid. Om de poortpanelen in verticale stand geleidelijk aan met een bepaalde snelheid op elkaar te laten steunen, oefent de aandrijfmotor een trekkracht uit. De kracht die dus wordt uitgeoefend tijdens de manoeuvres van de poort is variërend. Deze variërende kracht wordt door de aandrijfmotor zelf bepaald. Sommige aandrijfmotors bepalen telkens na een aantal bewegingscy131
clussen opnieuw deze variërende kracht. Zo kan het zijn dat na een bepaalde periode de poort niet meer goed sluit tot tegen de grondaanslag. Als de aandrijfmotor bijvoorbeeld na de vijftiende bewegingscyclus de variërende kracht opnieuw bepaalt, zal de poort hierna terug goed aansluiten tot tegen de grondaanslag. Aangezien bij problemen met de aandrijving het verplicht is om een monteur te laten komen, zijn deze zelflerende aandrijfmotors handig. Volgens de norm EN 12453 moet de onderloopbeveiliging reageren bij een kracht kleiner of gelijk aan 150 N. Deze onderloopbeveiliging wordt geprogrammeerd in het besturingssysteem van de aandrijfmotor. De onderloopbeveiliging werd getest in twee toonzalen om te controleren of deze in de praktijk voldoet aan de opgestelde norm (NBN EN 12453, 2001). 10.1. Meetproef onderloopbeveiliging Om de onderloopbeveiliging te testen werd een weegschaal op verschillende hoogtes onder het poortblad geplaatst. De poort voerde telkens een sluitingsmanoeuvre uit tot tegen de weegschaal waardoor het een weerstand ondervond. De weerstand die de weegschaal ondervond, steeg naargelang de uitgeoefende drukkracht door het onderste paneel. Bij een bepaald weerstand trad de onderloopbeveiliging in werking. Hierdoor ging de poort 10 cm terug naar boven of ging de poort helemaal terug naar boven. Dit is afhankelijk van het type motor en de programmatie van het besturingssysteem. Op verschillende hoogtes werd telkens de maximale weerstand afgelezen waarbij de onderloopbeveiliging in werking trad. Deze proef werd uitgevoerd in de toonzaal van het bedrijf Kwadro en in de toonzaal van het bedrijf Livarti. Bij Kwadro werd een aandrijfmotor van het merk L-door getest en bij Livarti de aandrijfmotoren van de merken Somfy en Marantec. De weegschaal had een capaciteit van 60 kg en een nauwkeurigheid van 0,001 kg. Door de snelle reactie van de onderloopbeveiliging konden de afgelezen waarden maar met een nauwkeurigheid van 1 kg worden afgelezen. De resultaten worden in Tabel 14 weergegeven. Tabel 14: Resultaten meetproef onderloopbeveiliging
Merk aandrijfmotor L-door Somfy Marantec
h = 10 cm > 60 kg 13 kg 12 kg
h = 40 cm 23 kg 14 kg 13 kg
h = 60 cm 25 kg 18 kg 14 kg
132
Bij elke aandrijfmotor ging het sluiten van de poort trager vanaf een hoogte van ongeveer 10 cm. Dit punt wordt het vertragingspunt genoemd. Op 40 en 60 cm hoogte beweegt de poort met een constante loopsnelheid. De aandrijfmotor van L-door voldeed op geen enkele hoogte aan de norm aangezien alle resultaten boven de 15 kg lagen. De resultaten toonden aan dat op de verschillende hoogtes verschillende weerstanden werden gemeten. Dit kan verklaard worden door de variable kracht die de aandrijfmotor moet uitoefenen tijdens het sluitingsmanoeuvre. Naarmate het sluitingsmanoeuvre vordert, verkleint de duwkracht van de aandrijfmotor en zal de kracht op het punt waar de zwaartekracht intreedt, veranderen naar een trekkracht. Deze trekkracht stijgt geleidelijk aan om de poort te laten bewegen met een constante loopsnelheid. Doordat telkens de grootte van de krachten verandert, zal de onderloopbeveiligingskracht tussen bepaalde marges liggen die afhankelijk zijn van het type motor en de programmatie. Bij de L-door motor werd op een hoogte van 10 cm een kracht vastgesteld die groter was dan 60 kg. Op deze hoogte reageerde de onderloopbeveiliging niet waardoor de poort op de weegschaal bleef duwen. Via de afstandsbediening werd een openingscommando gegeven aan de aandrijfmotor waardoor de poort terug naar boven bewoog. Er kan worden verondersteld dat de aandrijfmotor op een bepaalde hoogte de sectionale garagepoort extra zal naar beneden duwen om een goede aansluiting tussen de onderafdichting en de grondaanslag te vormen. Meestal zal deze hoogte kleiner zijn dan de hoogte van de onderafdichting aangezien de onderafdichting wordt ingedrukt. Hierdoor zal bij deze hoogte de veiligheid niet kunnen worden gegarandeerd. Om op elke hoogte de veiligheid te kunnen garanderen kan gebruik gemaakt worden van een optosensor die geïntegreerd is in de onderafdichting of van een voorlopende fotocel. 10.2. Meetproef duwkracht toppaneel Het is moeilijk om een weegschaal te bevestigen aan het linteelprofiel om de kracht van het dichtslaand toppaneel te kunnen meten. Een kleine dunne drukcel zou eventueel wel bevestigd kunnen worden aan het linteelprofiel, maar door economische redenen kon dit niet getest worden. Hierdoor blijft de drukkracht waarmee het toppaneel van de sectionale garagepoort wordt dicht geduwd een onbekende kracht. Deze kracht kan door het aanpassen van de programmatie van de aandrijfmotor geregeld worden. De kleinste aandrijfmotor die op de markt te verkrijgen is, levert een maximale trek- en drukkracht van 450 N. De aandrijfmotor kan zo worden geprogrammeerd zodat de duwkracht waarmee het toppaneel wordt dicht geduwd, gelijk is aan de maximale duwkracht. Aangezien de kans klein is dat een 133
object gekneld kan zitten tussen het toppaneel en de bovenslag, brengt deze aanpassing weinig risico’s met zich mee.
134
11.
Praktische uitvoering
De resultaten van de luchtdichtheidsproeven, die werden uitgevoerd op het proefmodel, tonen aan dat een opblaasbare rubberafdichting een mogelijke oplossing is voor het verbeteren van de luchtdichtheid bij sectionale garagepoorten. Aangezien het proefmodel werd ontworpen om de vorm en de werking van een sectionale garagepoort na te bootsen, zou theoretisch gezien het principe van de fietsband en de cellenrubber kunnen worden toegepast in de praktijk. De standaard afmetingen van een sectionale garagepoort zijn verschillend per producent. Dit wil zeggen dat geen universele opblaasbare rubberafdichting kan gemaakt worden voor alle producenten van sectionale garagepoorten. Het is wel mogelijk om per producent en per standaard afmeting van een poort, een standaard opblaasbare rubberafdichting te maken in grote hoeveelheden. Door deze grote hoeveelheid zal de kostprijs van het productieproces van de opblaasbare rubberafdichting verminderen. Bij de sectionale garagepoorten die op maat worden gemaakt, zoals meestal het geval bij renovaties, zal de opblaasbare rubberafdichting ook op maat moeten worden gemaakt. Deze rubberafdichting zal daardoor duurder zijn dan de standaard opblaasbare rubberafdichtingen. Bij nieuwbouwwoningen kan rekening worden gehouden met de afmetingen van de standaard afdichtingen, wat niet het geval is bij renovaties. Daarom zou de monteur of verkoper, voor de montage plaats vindt, eerst bij de klant moeten langs gaan om de dagopening op te meten en mogelijke hindernissen te constateren. Met deze gegevens kan een op maat gemaakte opblaasbare rubberafdichting in productie gaan. 11.1. Opblaasbare rubberafdichting Bij de geoptimaliseerde zijafdichtingen wordt gebruik gemaakt van een niet opblaasbare rubberen afdichtingsband. Deze afdichtingsband wordt via een kliksysteem op de hoeklijnen gemonteerd. Dit zou ook kunnen toegepast worden bij een opblaasbare rubberen afdichtingsband. Het gedeelte dat op de hoeklijnen wordt geklikt bestaat uit weinig flexibel rubber, terwijl de opblaasbare rubberafdichting flexibel moet zijn. Hierdoor zal het productieproces om deze afdichting te maken niet eenvoudig zijn. Op het linteelprofiel wordt tot nu toe enkel de bovenafdichting geschoven. Om de opblaasbare afdichting op het linteelprofiel te kunnen klikken zal het profiel moeten worden aangepast. Het moet geprofileerd worden zodat het dezelfde vorm krijgt als het deel van de hoeklijnen waarop de afdichting wordt geklikt. Het principe van het kliksysteem wordt afgebeeld in figuren 93 en 94. 135
BINNEN
OPBLAASBARE RUBBERAFDICHTING
2 à 2,5 cm
WEINIG FLEXIBEL DEEL
Figuur 93: Bevestiging opblaasbare rubberafdichting op hoeklijnen (horizontale doorsnede)
2 à 2,5 cm 9 mm
INKEPING
Figuur 94: Bevestiging opblaasbare rubberafdichting op linteelprofiel (verticale doorsnede)
136
Tussen de bovenslag en het poortblad en de zijslagen en het poortblad is een speling van ongeveer 2 à 2,5 cm, afhankelijk van de producent. Om de rubberafdichting op de hoeklijnen en het linteelprofiel te kunnen klikken, moet een inkeping in de profielen worden voorzien van ongeveer 9 mm (zie Figuur 94). Dit wil zeggen dat de ruimte tussen de inkeping en het poortblad maximaal 1,6 cm kan zijn. Aangezien de diameter van de rubberafdichting groter moet zijn dan de ruimte tussen het poortblad en de inkeping om samengedrukt te kunnen worden, kan de diameter van de afdichting ongeveer maximaal 2 cm zijn. Bij een grotere diameter zou de band wrijving ondervinden bij het openen en sluiten van de poort. Deze maximale waarde voor de diameter van de afdichting is louter bepaald aan de hand van de afmetingen tussen de profielen en het poortblad. Aangezien bij de proefopstelling een fietsband werd gebruikt met een diameter van 2,5 cm, wordt verondersteld dat een diameter van 2 cm voldoende is om een aanvaardbare afdichting te creëren. De minimum afmeting die de opblaasbare rubberafdichting moet hebben om een aanvaardbare afdichting te vormen is niet gekend. Dit zou experimenteel moeten bepaald worden. Aangezien de open binnenband die werd gebruikt bij de proefopstelling niet te verkrijgen is in verschillende diameters, kon het effect van de diameter in deze thesis niet worden onderzocht. Om de luchtverplaatsing in de opblaasbare rubberafdichting te realiseren moet het toppaneel worden aangepast. Indien een metalen strook aan het toppaneel wordt bevestigd, kan dit de indrukking van de opblaasbare rubberafdichting verwezenlijken. De metalen strook kan met schroeven of met lijm aan het toppaneel worden bevestigd. De afmetingen van de strook moet in de praktijk proefondervindelijk worden bepaald. Indien geopteerd wordt om het toppaneel ongewijzigd te laten, kunnen wijzigingen aan de opblaasbare rubberafdichting worden aangebracht. Door een verdikking in de opblaasbare rubberafdichting te voorzien, kan de luchtverplaatsing teweeg worden gebracht door het samendrukken van de verdikking. De aandrijfmotor oefent een drukkracht uit op het toppaneel, waardoor het toppaneel de verdikking samendrukt. 11.2. Onderafdichting Net zoals bij het proefmodel kan aan de onderkant van het bodempaneel van de sectionale garagepoort een celrubber worden bevestigd. In de praktijk wordt de onderafdichting op het bodempaneel geschoven en is de onderkant van het bodempaneel niet vlak. Om de celrubber over zijn volledig bovenoppervlak in te drukken zou het bodempaneel aan de onderkant moeten worden vlak gemaakt. De producent kan eventueel nieuwe bodempanelen maken waarbij 137
de onderkant vlak is. Economisch gezien is dit geen goedkope oplossing aangezien in de praktijk zowel de bodem-, tussen- als toppanelen bij elke producent dezelfde vorm hebben. Daarom kan geopteerd worden om de vorm van het bodempaneel te behouden en aan de onderkant een L-profiel te bevestigen. Aan dit L-profiel kan de celrubber worden gelijmd. Deze lijm moet bestendig zijn tegen de buitenomgeving en moet een zekere levensduur garanderen. Het L-profiel kan eventueel vervaardigd worden uit staal of uit kunststof. Een stalen L-profiel zal sterker zijn, maar kunststof is een slechte warmtegeleider waardoor geen koudebrug wordt veroorzaakt. Indien het mogelijk is om aan de celrubber een ander soort minder flexibel rubber toe te voegen kan het schuifsysteem, dat in de praktijk wordt toegepast, worden overgenomen.
LUCHTDICHTHEIDSPROBLEEM
HARD RUBBER
CELRUBBER
Figuur 95: Inschuifbare celrubber
138
LUCHTDICHTHEIDSPROBLEEM
L-PROFIEL
CELRUBBER
Figuur 96: Celrubber bevestigd met L-profiel
CELRUBBER
Figuur 97: Celrubber bevestigd met lijm aan nieuw geprofileerd bodempaneel
139
Zoals op Figuur 95 en Figuur 96 wordt aangetoond, kan bij deze bevestiging van de cellenrubber een luchtdichtheidsprobleem optreden. Indien de opblaasbare rubberafdichting zich uitzet tegen het poortblad en de cellenrubber, zal een gleuf worden gevormd. Aangezien niet gegarandeerd kan worden dat de opblaasbare rubberafdichting kleine gleuven afdicht, zou lucht eventueel kunnen infiltreren door deze gleuf. Het kan mogelijk zijn dat bij een zeer flexibele opblaasbare rubberafdichting de gleuf wordt gedicht. Die fietsband die werd gebruikt bij het proefmodel is niet instaat om kleine gleuven te dichten door zijn gebrek aan flexibiliteit. Banden met verschillende flexibiliteit werden niet toegepast op het proefmodel, aangezien opblaasbare rubberbanden met verschillende flexibiliteit moeilijk te bemachtigen zijn. Om mogelijke luchtlekken te voorkomen wordt geopteerd om de vorm van de het bodempaneel aan te passen en de cellenrubber met lijm aan de onderkant van het bodempaneel te bevestigen (zie Figuur 97). Door de cellenrubber voldoende te belasten wordt een lucht- en waterdichte afdichting gevormd. In de praktijk zal het gewicht van de poort de cellenrubber belasten. De poort zal dus in sluitstand steunen op de cellenrubber. Bij het proefmodel was de dikte van de cellenrubber 1 cm. Deze cellenrubber werd belast met 5,100 kg en vormde een aanvaardbare afdichting. In de praktijk weegt een volledige sectionale garagepoort gemiddeld 60 kg. Een cellenrubber met dikte 1 cm, zal dus ook voldoende zijn in de praktijk. Indien rekening wordt gehouden met eventuele steentjes die zich onder de poort kunnen bevinden in sluitstand, kan een dikte van 2 à 3 cm worden genomen voor de cellenrubber. 11.3. Aansluiting rubberafdichtingen Bij het maken van de opblaasbare rubberafdichting moeten in de profilering van de rubberafdichting twee hoeken van 90° worden gemaakt. Hierdoor vormt de opblaasbare rubberafdichting een U-vorm. Door deze U-vorm kan de opblaasbare afdichting in één geheel op het linteelprofiel en de zijafdichtingen worden geklikt. De aansluiting van de boven- en zijafdichting is dus geen probleem aangezien het uit één geheel bestaat. Voor de aansluiting van de opblaasbare afdichting met de cellenrubber moeten in de praktijk een aantal aanpassingen worden uitgevoerd. Bij het proefmodel werd vastgesteld dat een gleuf wordt gevormd wanneer het uiteinde van de fietsband op een horizontaal vlak werd bevestigd. Deze gleuf wordt gevormd door de vloer, de cellenrubber en de fietsband. Indien de fietsband uitzet, zal hij niet uitzetten in het verlengde van het uiteinde dat bevestigd is aan een horizontaal vlak. Het principe wordt geschetst in Figuur 98. 140
POORTBLAD
UITGEZET
CELLENRUBBER GEWOON GLEUF
UITEINDE BEVESTIGD AAN HORIZONTAAL VLAK
Figuur 98: Principe gleufvorming bij uitzetten fietsband
Om een gleufvorming te vermijden moet de opblaasbare rubberafdichting lager dan het horizontale vlak worden geplaatst, dus in de vloer. In de vloer zullen dus twee openingen moeten worden gemaakt waarin de uiteinden van de opblaasbare rubberafdichting kunnen worden geplaatst. Aangezien de opblaasbare rubberafdichting wordt samengedrukt in sluitstand van de poort, vormt de horizontale doorsnede van de zijafdichtingen een ellipsvorm. Om de opblaasbare rubberafdichting te beschermen tegen beschadiging in de opening, wordt de opening voorzien van een kunststoffen profiel. Dit profiel wordt met een betonschroef in de bodem van de opening vast gemaakt. Daarna wordt lijm aangebracht in het profiel waarin de uiteinden van de opblaasbare rubberafdichting worden bevestigd. Hierdoor wordt een verankering bekomen van de uiteinden van de opblaasbare rubberafdichting in de opening.
KUNSTSTOF PROFIEL
LIJM
OPBLAASBARE BETONSCHROEF
RUBBERAFDICHTING
OPENING IN VLOER
Figuur 99: Aansluiting opblaasbare rubberafdichting met vloer
141
11.4. Vingerklembeveiligingsvoegen Door de vorm van de bovenkant en onderkant van de poortpanelen wordt zowel aan de binnenkant als aan de buitenkant vingerklembeveiliging gerealiseerd. Hierdoor worden aan de buitenkant van de poort voegen gevormd van ongeveer 1,5 cm hoog en 0,4 cm diep, afhankelijk van de producent. Met deze voegen werd geen rekening gehouden bij het proefmodel omdat het niet evident is om deze voegen na te maken in een bekistingspaneel. Daarom kan niet gegarandeerd worden dat de fietsband de vingerklembeveiligingsvoegen kan afdichten. Indien de fietsband de voegen niet afdicht, kan eventueel gebruik worden gemaakt van een rubber met grotere flexibiliteit. Door de grotere flexibiliteit zal de rubber zich gemakkelijker uitzetten in kleine voegen waardoor ze luchtdicht worden gemaakt. Er is weinig plaats tussen de opblaasbare rubberafdichting en het poortblad waardoor er weinig kans is dat vingers geklemd geraken tussen de poortpanelen. Daarom kan geopteerd worden om rubberplaatjes op de plaats waar de opblaasbare rubberafdichting zich bevindt tussen de vingerklembeveiligingsvoegen te plaatsen. Dit wil dus zeggen dat per poortpaneel aan de bovenkant twee plaatjes worden bevestigd. De plaatjes kunnen eventueel met lijm aan de poortpanelen worden bevestigd. De plaatjes zullen aan de buitenkant niet zichtbaar zijn aangezien ze zich onder de opblaasbare rubberafdichting bevinden.
LUCHTL PLAATJ
OPBLAASBARE RUBBERAFDICHTING
Figuur 100: Rubberen plaatje bevestigd in vingerklembeveiligingsvoeg
142
Zoals wordt aangeduid op Figuur 100 kan het zijn dat door de vorm van het poortpaneel het plaatje niet volledig aansluit. Dit kan een luchtlek vormen. Indien het rubberplaatje aan de bovenkant wordt ingedrukt door het poortpaneel, kan bij gebruik van een flexibele rubber het luchtlek worden gedicht. Door het indrukken van het poortpaneel kan de rubber zich rond de indrukking vervormen waardoor het lek wordt gedicht. De mogelijke praktische uitvoeringen die in deze paragraaf werden besproken zijn louter theoretische denkpistes. Het kan zijn dat de vervormingen van de gebruikte rubbers zich anders voordoen in de praktijk waardoor luchtlekken worden gecreëerd of worden gedicht. 11.5. Automatisering opblaasbare rubberafdichting Rubber is een poreus materiaal waardoor lucht langzaam kan diffunderen naar de buitenomgeving. Daardoor zal de druk waarmee een rubberen band werd opgeblazen na verloop van tijd dalen (Bandendruk, 2014). Indien een opblaasbare rubberafdichting wordt toegepast in de praktijk op een sectionale garagepoort, zal de luchtdruk na verloop van tijd dalen. Om niet telkens handmatig de band met een pomp te moeten opblazen, is het mogelijk om automatisch de druk constant te houden. Dit kan verwezenlijkt worden door een drukvat, zoals een gasfles, en een drukregelventiel. Het drukvat voert lucht toe in de band en het drukregelventiel maakt het mogelijk om de gewenste hoeveelheid lucht die in de band moet geblazen worden te regelen. In Figuur 101 wordt de opbouw van een drukregelventiel afgebeeld. INSTELKNOP SPINDEL VEER
LUCHTTOEVOER
MEMBRAAN
LUCHTAANVOER
KLEP MET VEER
Figuur 101: Opbouw drukregelventiel
143
Indien aan de instelknop wordt gedraaid zal de spindel de veer naar beneden duwen. Daardoor zal het membraan dat in verbinding staat met de veer ook naar beneden worden gedrukt. Hierdoor wordt de klep die op een veer rust ingedrukt waardoor de luchttoevoer afkomstig van het drukvat kan doorstromen naar de fietsband. Via de instelknop wordt dus bepaald hoeveel lucht moet doorstromen om de gewenste druk te bekomen. Hoe meer druk in de band moet worden gevormd hoe meer aan de instelknop zal moeten gedraaid worden. Wanneer de band de gewenste druk heeft bereikt, zal door de gevormde druk het membraan naar omhoog worden geduwd. Hierdoor wordt de veer terug naar omhoog geduwd waardoor de klep de luchttoevoer afdicht. Wanneer de lucht in de band na een bepaalde tijd diffundeert, zal de druk dalen. Door het dalen van de druk komt het membraan verbonden met de veer terug naar beneden waardoor de klep ook naar beneden wordt geduwd. Hierdoor kan het drukvat opnieuw lucht toevoeren in de band. Dit proces zal blijven herhaald worden tot wanneer het drukvat leeg is. Om terug het proces op gang te brengen zal het lege drukvat moeten vervangen worden door een nieuw drukvat (Het reduceerventiel, z.j.). Wanneer het poortblad zich in open positie bevindt, is weinig druk aanwezig in de fietsband aangezien de lucht in de band niet wordt samengedrukt. Dit wil dus zeggen dat het drukvat met het drukregelventiel moet aangesloten worden op de band wanneer het poortblad zich in gesloten positie bevindt. Pas dan kan het drukregelventiel juist worden ingesteld zodat de gewenste druk wordt geleverd in de fietsband door het drukvat. Wanneer de poort opengaat zal het drukvat theoretisch gezien opnieuw lucht in de band blazen aangezien de druk wegvalt. Hierdoor zal de band te veel opgeblazen worden aangezien de lucht die eerst in de band werd geblazen zich nog in de band bevindt. Hierdoor zal de aandrijfmotor meer kracht moeten leveren op het toppaneel om de band te kunnen indrukken. Dit geeft ook als gevolg dat de onderafdichting tijdens het sluitingsmanoeuvre tegen de band zal wrijven. Dit zou eventueel na een bepaalde tijd schade kunnen veroorzaken aan de fietsband en de onderafdichting. Aangezien enkel druk aanwezig is in de fietsband wanneer de poort zich in gesloten positie bevindt, zou een systeem moeten ontwikkeld worden dat het drukvat enkel dan lucht kan toevoeren in de band. Dit automatiseringsproces is louter een denkpiste en werd niet onderzocht in deze thesis.
144
Besluit Voor het optimaliseren van de luchtdichtheid werd een experimenteel onderzoek uitgevoerd op een proefmodel, dat het principe van een sectionale garagepoort voorstelt. De bovenafdichting en zijafdichtingen werden als één geheel gerealiseerd door een open binnenband. De onderafdichting werd verwezenlijkt door een strip EPDM celrubber. Het gemiddeld netto lekdebiet van het proefmodel bij 50 Pa bedroeg per oppervlakte-eenheid 0,94 m³/h.m² en per voeglengte-eenheid 0,14 m³/h.m. Hiermee bevond het proefmodel zich in klasse 4 en klasse 5 van respectievelijk de luchtdichtheidsprestatieclassificatie voor buitenschrijnwerk per oppervlakte-eenheid en per voeglengte-eenheid. Aangezien de beste klasse in dit geval bepalend is, werd het proefmodel geclassificeerd in klasse 5. Hierbij kan geconcludeerd worden dat, om een aanvaardbare luchtdichtheid bij residentiële sectionale garagepoorten te behalen, deze proefopstelling in de praktijk zou kunnen worden toegepast bij passiefhuiswoningen. Met de suggesties die werden gemaakt in deze thesis zal verder onderzoek uitgevoerd moeten worden om aan te tonen of de afdichtingen van het proefmodel effectief uitvoerbaar zijn in de praktijk.
145
Figurenlijst Figuur 1: Principe kantelpoort.................................................................................................. 10 Figuur 2: Kantelpoort buitenshuis kantelend en binnenshuis kantelend .................................. 10 Figuur 3: Verticale sectionale poort ......................................................................................... 12 Figuur 4: Zijdelingse sectionale poort ...................................................................................... 12 Figuur 5: Lamellen ................................................................................................................... 13 Figuur 6: Rolpoort .................................................................................................................... 13 Figuur 7: Poort met draaideuren............................................................................................... 14 Figuur 8: Onderdelen sectionale garagepoort .......................................................................... 15 Figuur 9: Aanduiding inbouwmaten garagepoort .................................................................... 16 Figuur 10: Afwerking rand dagopening met in hoek gemetste gevelstenen ............................ 18 Figuur 11: Afwerking rand dagopening met gevelstenen die een slag vormen ....................... 18 Figuur 12: Hoeklijn en linteelprofiel ........................................................................................ 19 Figuur 13: Schuine en rechte stand verticale looprails ............................................................ 20 Figuur 14: Plaats loopwielen bij rechte en schuine stand verticale looprails........................... 20 Figuur 15: Verloop van loopwielen ......................................................................................... 21 Figuur 16: Opbouw paneel sectionale garagepoort .................................................................. 22 Figuur 17: Afdekkap Winsol .................................................................................................... 23 Figuur 18: afdichting tussen panelen ....................................................................................... 23 Figuur 19: Rubberen band onderaan onderste paneel sectionale garagepoort ......................... 24 Figuur 20: ongespannen trekveer ............................................................................................. 25 Figuur 21: Veerbreukbeveiliging ............................................................................................. 25 Figuur 22: Schematische voorstelling torsieverensysteem ...................................................... 26 Figuur 23: Bevestiging dubbele trekveren met poortblad en kabeltrommel ............................ 27 Figuur 24: Afgedekt kader Normstahl ..................................................................................... 27 Figuur 25: Onderdelen aandrijfmotor ...................................................................................... 28 Figuur 26: Opschrift sectionale garagepoort Winsol ............................................................... 38 Figuur 27: Beslagtypes met bijhorende type veren .................................................................. 41 Figuur 28: Sectionale garagepoort Hörmann serie 40 Z .......................................................... 42 Figuur 29: Eindresultaat montage Ollevierpoort 40 N ............................................................. 43 Figuur 30: Sectionale garagepoort Winsol Easyclick 70 RMA+ ............................................. 44 Figuur 31: Benodigdheden montage sectionale garagepoort ................................................... 45 Figuur 32: Bevestigingsmateriaal montage sectionale garagepoort ......................................... 45 146
Figuur 33: Muuropbouw .......................................................................................................... 46 Figuur 34: Stalen hoekplaten en afzagen isolatie ..................................................................... 47 Figuur 35: Slag door rechthoekige profielen............................................................................ 47 Figuur 36: Montage hoeklijnen ................................................................................................ 48 Figuur 37: Montage voorkant horizontale rails ........................................................................ 49 Figuur 38: Bevestiging met uitschuifbare profielen ................................................................. 50 Figuur 39: Bevestiging veeras vooraan horizontale rails ......................................................... 51 Figuur 40: Bodemconsole, zijscharnier, middenscharnier en topconsole ................................ 52 Figuur 41: Kabelklem en katrol ............................................................................................... 53 Figuur 42: Opgespannen torsieveer.......................................................................................... 54 Figuur 43: Bevestiging trekveren en hefkabels ........................................................................ 55 Figuur 44: Garagepoortslot en kunststoffen remplaatjes ......................................................... 56 Figuur 45: Label aandrijfmotor en voeg opgevuld met silicone .............................................. 57 Figuur 46: Kleine ongecontroleerde luchtlekken ..................................................................... 61 Figuur 47: Grootste ongecontroleerd luchtlek ......................................................................... 62 Figuur 48: Blowerdooropstelling ............................................................................................. 62 Figuur 49: Aanduiding luchtlek onderhoek met warmtebeeldcamera ..................................... 64 Figuur 50: Drielippige onderafdichting.................................................................................... 66 Figuur 51: Verschillende vormen onderafdichtingen............................................................... 66 Figuur 52: Situering luchtlekken .............................................................................................. 67 Figuur 53: Luchtinfiltratie bovenhoeken.................................................................................. 68 Figuur 54: Luchtinfiltratie door vingerklembeveilging ........................................................... 68 Figuur 55: Lichtinval in onderhoek dagopening door luchtlekken .......................................... 69 Figuur 56: Luchtinfiltratie onderhoeken .................................................................................. 69 Figuur 57: Onderafdichting Crawford Normstahl .................................................................... 70 Figuur 58: Geoptimaliseerde rubberen zijafdichting ............................................................... 71 Figuur 59: Variant geoptimaliseerde zijafdichting................................................................... 72 Figuur 60: Geoptimaliseerde rubberen bovenafdichting .......................................................... 72 Figuur 61: Geoptimaliseerde tussenafdichting ......................................................................... 73 Figuur 62: Principe van het polymerisatieproces ..................................................................... 74 Figuur 63: Chemische reactie polymerisatie isoprenen ........................................................... 75 Figuur 64: Principe vormingsproces d.m.v. extrusie ............................................................... 77 Figuur 65: Principe vormingsproces d.m.v. kalenderen........................................................... 78 147
Figuur 66: Principe vormingsproces d.m.v. belagen ................................................................ 78 Figuur 67: Principe vormingsproces d.m.v. vormpersen ......................................................... 79 Figuur 68: Afgesneden bovenafdichting, afgesneden zijafdichting en afgesneden overlapping .................................................................................................................................................. 83 Figuur 69: Verticale doorsnede rubberen zak, uitgezette rubberen zak en horizontale doorsnede uitgezette zak .......................................................................................................... 84 Figuur 70: Systeem boven- en onderafdichting bij afdichting uit één geheel .......................... 85 Figuur 71: Half ingeschoven fietsbanduiteinde en eindresultaat ............................................. 89 Figuur 72: Aan elkaar gelijmde fietsbanden met verschillende diameter ................................ 89 Figuur 73: Luchtdichtheidsbox ................................................................................................ 90 Figuur 74: Testwand gebruikt voor proefmodel (achterkant) .................................................. 92 Figuur 75: Uitvoeringstekening proefmodel (vooraanzicht) .................................................... 93 Figuur 76: Bevestiging open binnenband op kader .................................................................. 94 Figuur 77: Principe verbinding fietsband met dorpelelement .................................................. 95 Figuur 78: Proefmodel in ontwikkelingsfase ........................................................................... 95 Figuur 79: Strip EPDM celrubber ............................................................................................ 97 Figuur 80: Voorstelling poortpaneel ........................................................................................ 98 Figuur 81: Voorstelling randelementen perspectief ................................................................. 99 Figuur 82: Principe dichtslaan bovenste paneel ....................................................................... 99 Figuur 83: Afgewerkt proefmodel.......................................................................................... 100 Figuur 84: Lindab LT600 luchtdichtheidtester, met toebehoren ............................................ 101 Figuur 85: Gedemonteerde fiets handpomp ........................................................................... 109 Figuur 86: Kleine luchtdichtheidsbox .................................................................................... 109 Figuur 87: Constructietekening houten strip .......................................................................... 116 Figuur 88: Verzwaren van het gewicht van het paneel .......................................................... 118 Figuur 89: Opstelling meetproef drukkracht met weegschaal ............................................... 121 Figuur 90: Oppervlakte bepaald door de voegen ................................................................... 126 Figuur 91: Krachtswerking openen poort............................................................................... 129 Figuur 92: Voorstelling zwaartepunt poortblad bij verschillende standen ............................ 131 Figuur 93: Bevestiging opblaasbare rubberafdichting op hoeklijnen (horizontale doorsnede) ................................................................................................................................................ 136 Figuur 94: Bevestiging opblaasbare rubberafdichting op linteelprofiel (verticale doorsnede) ................................................................................................................................................ 136 148
Figuur 95: Inschuifbare celrubber .......................................................................................... 138 Figuur 96: Celrubber bevestigd met L-profiel ....................................................................... 139 Figuur 97: Celrubber bevestigd met lijm aan nieuw geprofileerd bodempaneel ................... 139 Figuur 98: Principe gleufvorming bij uitzetten fietsband ...................................................... 141 Figuur 99: Aansluiting opblaasbare rubberafdichting met vloer ........................................... 141 Figuur 100: Rubberen plaatje bevestigd in vingerklembeveiligingsvoeg .............................. 142 Figuur 101: Opbouw drukregelventiel ................................................................................... 143
149
Tabellen Tabel 1: Veiligheidseisen elektrische poorten ......................................................................... 30 Tabel 2: Waterdichtheidsklassen volgens norm EN 12425 ..................................................... 31 Tabel 3: Windbelastingsklassen volgens EN 12424 ................................................................ 32 Tabel 4: Toegepaste veiligheidsfactoren bij windbelasting ..................................................... 32 Tabel 5: Luchtdichtheidsprestatieklassen poorten volgens norm NBN EN 12426 .................. 34 Tabel 6: Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk volgens norm NBN EN 12207 ........................................................................................................................................ 35 Tabel 7: Beslagtypes Winsol .................................................................................................... 44 Tabel 8: Chemische samenstelling van vers latex .................................................................... 76 Tabel 9: Vergelijking verschillende kalibratiemetingen ........................................................ 104 Tabel 10: Experimenteel onderzoek randvoorwaarden fietsband .......................................... 114 Tabel 11: Experimenteel onderzoek randvoorwaarden gewicht poortpaneel ........................ 118 Tabel 12: Grenswaarden luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk bij 50 Pa 126 Tabel 13: Berekening x-coördinaat zwaartepunt bij verschillende standen ........................... 130 Tabel 14: Resultaten meetproef onderloopbeveiliging .......................................................... 132
150
Grafieken Grafiek 1: Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk volgens norm NBN EN 12207 ........................................................................................................................................ 36 Grafiek 2: Luchtdichtheidsprestatieklassen voor buitenschrijnwerk met bijkomende ongevalideerde klassen ............................................................................................................. 37 Grafiek 3: Stromingsvergelijking luchtlekdebiet van luchtdichtheidsbox ............................. 105 Grafiek 4: Verband tussen druk en indrukking bij EPDM celrubber ..................................... 119 Grafiek 5: Gemiddeld bruto luchtlekdebiet van het proefmodel ............................................ 124
151
Referentielijst Aanraakbeveiliging. (2014). Geraadpleegd op 15 maart 2015 via http://normstahl.nl/nl/producten/650/652.html Algemene gaswet. (z.j.). Geraadpleegd op 23 mei 2015 via http://www.mathima.be/ftp/gassen/algemene_gaswet.html Atarah, S.A. (z.j.). Elastomers. Gedownload op 24 mei 2015 via http://www2.le.ac.uk/departments/physics/people/mervynroy/lectures/elastomers-students.pdf Bandenspanning. (2014). Geraadpleegd op 28 mei 2015 via http://donckers.be/bandenspanning/ Bimetaal. (2015). Geraadpleegd op 7 december 2014 via http://www.technischwerken.nl/kennisbank/techniek-kennis/wat-is-een-bimetaal-en-wat-ishet-verschil-tussen-bimetaal-en-een-metaallegering/ Blowerdoortest. (z.j.). Geraadpleegd op 24 maart 2015 via http://www.blowerdoortests.be/ De, S.K. & White, J.R. (2001). Rubber Technologist’s Handbook, Volume 1. Geraadpleegd op 25 mei 2015 via https://books.google.be/books/about/Rubber_Technologist_s_Handbook.html?id=2rxFOm68 Ui8C&redir_esc=y De Belgische norm voor beveiliging van garagepoorten. (z.j.). Geraadpleegd op 25 maart 2015 via http://www.habitos.be/nl/bouwen/de-belgische-norm-voor-beveiliging-vangaragepoorten-6223/ Derksen, C. (2014). Kwadratuur van de parabool. Geraadpleegd op 26 mei 2015 via http://slimmeboss.com/categorie/gezondheid/kwadratuur-van-de-parabool.php Draaideuren. (2015). Geraadpleegd op 16 mei 2015 via http://www.garagepoorten.com/types/draaideuren/ Faac D600. (2014). Geraadpleegd op 20 mei 2015 via http://www.faacbenelux.com/uploads/media/h_D600_NL_RevB.pdf
152
Garagepoorten. (z.j.). Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.bouwenverbouwen.be/rubrique.php?id=40 Garagepoorten: productuitleg. (2015). Geraadpleegd op 15 & 16 mei 2015 via http://www.degaragepoortexpert.be/garagepoorten/uitleg.php Garagepoorten Teckentrup. (2014). Geraadpleegd op 31 maart 2015 via http://lp.teckentrup.biz/fileadmin/user_upload/teckentrup/Prospekte/Hollaendisch/NL_GSW40-L.pdf
Garagesectionaaldeuren Hörmann. (2015). Geraadpleegd op 25 maart 2015 via http://www.hormann.be/fileadmin/hormann.be/Prospekte_nl/85184-Sec-Garage-NL-B.pdf. Groover, M.P. (2002). Rubber Processing Technology. Gedownload op 25 mei 2015 via http://wwwme.nchu.edu.tw/~CIM/courses/Manufacturing%20Processes/Ch14-Rubber-Wiley.pdf
Handleiding Hörmann. (2013). Geraadpleegd op 28 maart 2015 via http://www.hormann.be/fileadmin/_country/hoermann.nl/dok/Sectionaaldeuren_voor_garages _serie_40_Z.pdf Het reduceerventiel. (z.j.). Geraadpleegd op 28 mei 2015 via http://www.pneumatica.be/productie/reduceerventiel.htm Hörmann garagesectionaaldeuren. (2014). Geraadpleegd op 23 mei 2015 via http://geerinck.com/_library/_files/Brochure_LPU.pdf Industriële, commerciële of residentiële poorten. (z.j.). Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.wtcb.be/homepage/index.cfm?cat=services&sub=standards_regulations&pag=fac ade_elements&art=standards_and_regulations&niv01=product_standards&niv02=garage_doo rs Kantelpoorten. (z.j.). Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.garagepoorteninfo.be/kantelpoorten.html Kantelpoort: een echte klassieker. (2014). Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.hetportaal.be/kantelpoort.html Kerkhofs, G. (2012). Kantelpoorten - materialen en prijzen. Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.habitos.be/nl/bouwen/kantelpoorten-materialen-en-prijzen-6212/
153
L-door sectionale poorten. (2013). Geraadpleegd op 23 maart 2015 via http://www.ldoor.be/pdf/res/techinfo/nl/L-DOOR_Gebruikershandleiding__RES_NL.pdf Lucht. (2015). In Wikipedia. Geraadpleegd op 20 mei 2015 via http://nl.wikipedia.org/wiki/Lucht Montagehandleiding Winsol. (2013). Geraadpleegd op 13 februari 2015 via http://www.winsol.be/documents/48667/Poorten/Brochures/Sectionale_poorten.pdf N.K. Niyogi. (2007). Natural and synthetic rubber. Introduction to Fibre Science and Rubber Technology, Polymer Science, Shri Ram Institute for Industrial Research. N50-waarde. (2015). Geraadpleegd op 24 maart 2015 via http://www.passiefhuisplatform.be/faq/wat-de-n50-waarde NBN EN 1026. (2000). Geraadpleegd op 12 maart 2015 via https://www.nen.nl/NENShop/Norm/NENEN-10262000-en.htm NBN EN 12207. (2000). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/109076?l=E NBN EN 12424. (2000). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/110500?l=E NBN EN 12425. (2000). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/110501?l=E NBN EN 12426. (2000). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/110502?l=E NBN EN 12427. (2000). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/110503?l=E NBN EN 12428. (2013). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/481831?l=E NBN EN 12453. (2001). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/111302?l=E
154
NBN EN 13241-1. (2003). Geraadpleegd op 10 maart 2015 via https://edu.mynbn.be/nbnframework/index.php/pdfMeta/readonly/125711?l=N Oostenbrink, A.J. (z.j.). Inleiding polymeerchemie. Gedownload op 24 mei 2015 via http://oxbo.nl/chemie/polymeren/polymeerchemie/H1polymeerdictaat.pdf Relatieve luchtvochtigheid. (2015). Geraadpleegd op 7 december 2014 via http://www.meteo.be/meteo/view/nl/91313-WeerWoorden.html?view=152396 Residentiele veerbreukbeveiliging. (2015). Geraadpleegd op 12 maart 2015 via http://www.allport.be/technische-info/veiligheid-op-de-eerste-plaats/ Rolpoorten. (z.j.). Geraadpleegd op 16 mei 2015 via http://www.garagepoorteninfo.be/rolpoorten.html Sectionaaldeuren voor garages serie 40 Z. (2013). Geraadpleegd op 7 december 2014 via http://www.hormann.be/fileadmin/_country/hoermann.nl/dok/Sectionaaldeuren_voor_garages _serie_40_Z.pdf Sectionale poorten. (z.j.). Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.garagepoorteninfo.be/sectionale-poorten.html# Sectionale poorten SP900. (2013). Geraadpleegd op 25 maart 2015 via http://www.harolprojects.be/sites/default/files/TF%20SP900_03-2013_NL.pdf. Sectionale poort voor ruimte en comfort. (2014). Geraadpleegd op 15 mei 2015 via http://www.hetportaal.be/sectionale-poort.html SP900 Thermo (z.j.). Geraadpleegd op 23 mei 2015 via http://www.harol.be/nl/products/sp900-thermo Standaard rubber vormwerk. (2003). Technische brochure, afdichtingselementen, Eriks. van Bemmel, H. (2012). Materialen. Nieuwe natuurkunde, stichting natuurkunde.nl Veerbreukbeveiliging. (z.j.). Geraadpleegd op 25 maart 2015 via http://www.l-door.be/nl/indgamma-pro-line-sectionale-poorten-veiligheid/ind-gamma-pro-line-sectionale-poortenveiligheid-veerbreukbeveiliging Walker, J. (2012). Elastomer Engineering guide. Technische brochure. 155
Wentzel, B. (2007). Rubber. Chemische feestelijkheden, 18, nr. 241. Wet van Dalton. (2015). Geraadpleegd op 25 mei 2015 via http://www.diepzeeduiken.be/web/index.php?option=com_content&view=article&id=53:dewet-van-dalton&catid=45:duikfysica&Itemid=72 Wet van Hooke. (2015). Geraadpleegd op 26 mei 2015 via http://wetenschap.infonu.nl/natuurkunde/136961-wet-van-hooke-veren.html Wetten van Newton. (z.j.). Geraadpleegd op 26 mei 2015 via http://www.natuurkundeuitgelegd.nl/videolessen.php?video=wettenvannewton Winsol poorten (z.j.). Geraadpleegd op 23 mei 2015 via http://www.winsol.be/documents/48667/Poorten/Brochures/Sectionale_poorten.pdf
156
