Evaluaties van prestaties en risico s: methoden en modellen

LBF

Laboratory of Building Physics Kasteelpark Arenberg 40, bus 2447 BE-3001 Leuven (Heverlee) Belgium

Evaluaties van prestaties en risico’s: methoden en modellen S.Roels Laboratorium Bouwfysica, Departement Bouwkunde, K.U.Leuven

Met dank aan: Hugo Hens, Masaru Abuku, Evy Vereecken

Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop in het kader van IWT-SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

Inleiding Inleiding Inleiding Bouwdelen

Algemene tendens naar lage-energiegebouwen (lage CO2-uitstoot)

Koudebruggen Besluit

? Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

2

Inleiding Inleiding Inleiding Bouwdelen

Na-isolatie van bestaande gebouwen: navulling van spouwmuren

aanbrengen binnenisolatie


Foto De Volkskrant, NL

Maar…

- onzekerheid over de juiste opbouw - onzekerheid over kwaliteit van de materialen - onzekerheid over uitvoeringskwaliteit -… maken na-isolatie soms tot een delicate ingreep Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

3

Inleiding Inleiding Inleiding Bouwdelen Koudebruggen Besluit

Kunnen geavanceerde (numerieke) modellen helpen om de prestaties en risico’s van na-isolatie te beoordelen ? Twee topics:

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Van Glaserdiagramma tot numerieke WLV-modellen

Evaluatie van koudebruggen Van temperatuurfactor tot geïntegreerde gebouwsimulatiemodellen Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

4

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Inleiding

Van Glaserdiagramma tot numerieke WLV-modellen

Bouwdelen Bouwdelen Koudebruggen

risico op inwendige condensatie bij binnenisolatie beoordelen via methode van Glaser

Besluit 1

23

temperatuur

dampspanning

pv,sat

pv

d

µd

dampdichte isolatiematerialen (PUR, XPS, CG,…) normaal geen probleem Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

5

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Inleiding Bouwdelen Bouwdelen

dampopen isolatiematerialen (MW, …)

Koudebruggen Besluit 1

23

temperatuur

dampspanning

pv,sat pv inwendige condensatie

µd

Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

6


dampopen isolatiematerialen (MW, …)

Koudebruggen Besluit 1

23

temperatuur

dampspanning

pv,sat pv

minimale µd-waarde dampscherm

µd


7

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Inleiding Bouwdelen Bouwdelen Koudebruggen Besluit

Glasermethode is handige tool om snel inzicht te krijgen, maar heel wat aannames en dus beperkingen van de methode !! - methode is stationair: randvoorwaarden worden constant verondersteld ! - de vochtcapaciteit van de materialen is niet ingerekend

- enkel dampdiffusie wordt beschouwd !!

Alternatief: niet-stationaire rekenmodellen voor warmte-, luchten vochttransport in bouwdelen


8


Verschillende (commerciële) pakketten beschikbaar


MOIST

LATENITE

MATCH


9

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Voorbeeld wand met binnenisolatie

Inleiding Bouwdelen Bouwdelen Koudebruggen

minerale wol

Besluit

vochtgehalte [kg/m³]

200

10 dagen 15 dagen 25 dagen 30 dagen 35 dagen

150

100

50

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

afstand tot buitenvlak [m] Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

10

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Voorbeeld wand met binnenisolatie

Inleiding Bouwdelen Bouwdelen Koudebruggen

calciumsilikaatplaat

Besluit

vochtgehalte [kg/m³]

200

10 dagen 15 dagen 25 dagen 30 dagen 35 dagen

150

100

50

0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

afstand tot buitenvlak [m] Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

11


VOORDEEL t.o.v. GLASERMETHODE Correctere beoordeling van prestaties omdat slagregen, vloeibaar water transport, capillair gedrag, e.d. kunnen ingerekend worden. Gelijktijdig kan het vochtgehalte in metselwerk, het aantal vorst-dooicycli, … beoordeeld worden.


12


Voordeel: ook 2D (en 3D) simulaties zijn mogelijk


Figuur van ‘http://bauklimatik-dresden.de/delphin’


13


Aansluiting binnenwand op buitenwand met binnenisolatie



14

Hygrothermisch gedrag van bouwdelen Vergelijking ongeïsoleerde en geïsoleerde buitenwand

Inleiding Bouwdelen Bouwdelen Koudebruggen Besluit

22

Temperatuur [°C]

20

18

16

14

12

10 22/02 00:00

02/04 00:00

12/05 00:00

21/06 00:00

31/07 00:00

09/09 00:0

Tijdstip Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

15


Analyse van constructiedetails bij renovatieprojecten Bv. raamaansluiting Rijksmuseum Amsterdam


Rapport Ulrich Ruisinger, TUDresden, 2005 Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

16



17

Evaluatie van koudebruggen Inleiding Bouwdelen Koudebruggen Koudebruggen

Van temperatuurfactor tot geïntegreerde gebouwsimulatiemodellen Koudebruggen zijn belangrijk aandachtspunt bij na-isolatie

Besluit


18

Evaluatie van koudebruggen Inleiding

Evaluatie gebeurt meestal via temperatuursfactor

Bouwdelen Koudebruggen Koudebruggen

Vb. buitenhoek: aansluiting buitenisolatie op binnenisolatie

Besluit

si

e

f = (si-e)/(i-e)

i


19

Evaluatie van koudebruggen Inleiding Bouwdelen Koudebruggen Koudebruggen Besluit

f = 0.69

f = 0.85

f = 0.80 Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

20

Evaluatie van koudebruggen NIET Inleiding

WEL WEL 20 °C

Bouwdelen Koudebruggen Koudebruggen Besluit

10

0 Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

21


Wat willen we evalueren ?


schimmelvorming

oppervlaktecondensatie

indien langdurig RHs ≥ 80%

ogenblikkelijk zodra RHs ≥ 100%

Besluit

met RHs = pvs/pvsat (s)  pvi/pvsat (s)


22

Evaluatie van koudebruggen Inleiding Bouwdelen Koudebruggen Koudebruggen

Controle van het risico op oppervlaktecondensatie en schimmelvorming vraagt naast temperatuurberekening het oplossen van de vochtbalans van de zone:

Besluit

(vi.V)/t

Gbuf Gvp ve.Ga,in

vi.Ga,uit


23


Vochtbalans van een kamer


wijziging van de dampconcentratie

vochtproductie

Besluit

viV nV  ( ve  vi )  Gvp  Gbuf t 3600 binnenkomende lucht

buffering (hygroscopisch opladen / condensatie)

uitgaande lucht


24


Evaluatie op stationaire basis:


viV nV  ( ve  vi )  Gvp  Gbuf t 3600

pvi  pve

Rv T i  3600 Gvp nV

of oplossen van vochtbalans via dynamische rekenmodellen Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

25


Dynamische gebouwsimulatiemodellen berekenen vaak ook vochtbalans van het gebouw, maar grootste bekommernis van deze modellen is energieverbruik (thermisch gedrag) en vochtgedrag zit er meestal beperkt in. wat met slagregen, inwendige condensatie ??


26


Vraagt om geïntegreerde modellen: koppeling van energiesimulatiemodellen met modellen voor warmte-, luchten vochttransport in bouwdelen Aanzet o.m. in het IWT-SBO-project: ‘Heat, air and moisture performance engineering: a whole building approach’


27

Evaluatie van koudebruggen Inleiding Bouwdelen

Voorbeeld: belang van inrekenen slagregenbelasting op risico op schimmelgroei voor massieve (historische) constructies

Koudebruggen Koudebruggen Besluit

4×4m2 d=0.29m

3.5m

3m

3.5m

4m 4m


28


Berekening slagregenbelasting op de gevels


area A

impact speed vi

area S

impact angle

specific catch ratio hd =A/S Na-isolatie van muren – Wat zijn de mogelijkheden? Workshop georganiseerd in het kader van IWT SBO-project ‘Heat, air and moisture performance engineering’

29

Evaluatie van koudebruggen hoek

250

cumulative WDR (mm)

slagregenbelasting

200

Bouwdelen

150

Koudebruggen Koudebruggen

south-edge east-edge north-edge west-edge

100

Besluit 4×4m2 d=0.29m

3.5m

50 0 10/1

3m

midden

3.5m

250

cumulative WDR (mm)

Inleiding

200 150

4m 4m

12/31

4/1

7/1

10/1

4/1

7/1

10/1

south-centre east-centre north-centre west-centre

100 50 0 10/1

12/31


30



31


Evaluatie risico op schimmelvorming

Bouwdelen

Hoek zuid-west

Koudebruggen Koudebruggen Besluit

met slagregen with WDR

zonder slagregen without WDR

100

1 2 4 8 16 ∞ days

90 80 70

spring summer autumn winter

60 50

relative humidity (%) ;

relative humidity (%) ;

100

1 2 4 8 16 ∞ days

90 80 70 60

spring summer autumn winter

50

40

40 5

10 15 20 temperature (ºC)

25

5

10 15 20 temperature (ºC)

25

100

100

90

90

80 70

80

60

70 60

50 40

50 0

5

10

15

20

25

30

40

0

5

10

15

20


25

30

32

Besluit Inleiding Bouwdelen Koudebruggen Besluit Besluit

besluit Numerieke modellen bieden heel wat mogelijkheden voor de evaluatie van hygrothermisch gedrag van bouwdelen, maar vragen heel wat input: juiste opbouw, materiaaleigenschappen, klimaatgegevens,… en vaak ook heel wat rekenwerk (bv. slagregenbelasting)

Momenteel vooral interessant als onderzoekstool voor het opbouwen van kennis, afleiden van praktijkrichtlijnen,..


33

Besluit Inleiding Bouwdelen

Blijft grote tekortkoming: inrekenen van luchttransport !!!

Koudebruggen Besluit Besluit

bv.

massieve muur isolatie +afwerking gekleefd op muur


34

Evaluaties van prestaties en risico s: methoden en modellen

Recommend Documents