Isolatie en klimaatbeheersing van monumenten
Henk Schellen
Inhoud • • • •
Inleiding Thermische behaaglijkheid Energiegebruik gebouwen Noodzaak bouwfysische aanpassingen • Isolatie gevel, isolatie vensters, zonwering, blindering, …
• Klimaatregeling • Verwarmen, koelen, bevochtigen, ontvochtigen, ventilatie, …
• Gevalstudies • Conclusies 1-6-2010
PAGE 1
Warmte
Positief Behaaglijkheid Sfeer
Negatief Gebruik van energie
1-6-2010
PAGE 2
Thermische behaaglijkheid
Mensgebonden Omgevingsgebonden 1-6-2010
PAGE 3
Thermische behaaglijkheid en luchttemperatuur - Luxeprobleem?
1-6-2010
PAGE 4
Thermische behaaglijkheid en stralingstemperatuur
1-6-2010
PAGE 5
Binnenoppervlaktetemperaturen buitenwanden
1-6-2010
PAGE 6
Binnenoppervlaktetemperaturen beglazing
1-6-2010
PAGE 7
Gebruik fossiele energie
1973
1977-1987 1-6-2010
PAGE 8
IPCC: Intergovernmental Panel for Climate Change
IPCC 2-2-2007 Het staat nu wel vast: het klimaat verandert Voor 90 % zeker: door toedoen van de mens
1-6-2010
PAGE 9
Energieverliezen
1-6-2010
PAGE 10
Opgave • Energiegebruik verlagen • Thermische behaaglijkheid verbeteren • Zonder duurzaamheid buitenschil te schaden
1-6-2010
PAGE 11
Bouwkundige maatregelen ter verbetering energetische prestatie •
Isoleren buitenschil •
Wanden
•
Vensters/deuren
•
Daken
•
Vloer
•
Kieren dichten
•
Natuurlijk / mechanisch ventileren
•
Zonweren
•
Thermische (en hygrische) massa benutten
•
Doos in doos constructie toepassen 1-6-2010
PAGE 12
1-6-2010
0,25
0,24
0,23
0,22
30cm
0,21
0,2
20
0,19
0,18
0,17
0,16
0,15
0,14
0,13
0,12
0,11
0,1
0,09
0,08
0,07
0,06
0,05
0,04
25
0,03
50
45
40
35%
1cm 60%
17% 50%
var 40%
15 30%
10 20%
5 10%
0 0%
Besparing [%]
35
0,02
30
0,01
0
Warmtestroomdichtheid [W/m 2]
Energieverlies en -besparing
100%
1cm 90%
80%
70%
Isolatiedikte [m] PAGE 14
Thermische isolatie en kierdichting moderne gebouwen
1-6-2010
PAGE 15
Thermische (na-) isolatie
1-6-2010
PAGE 16
Thermische na-isolatie ‘moderne’ woningen
1-6-2010
PAGE 17
Thermische na-isolatie ‘moderne’ woningen
1-6-2010
PAGE 18
‘Kapisolatie’ of ‘kierdichting’?
1-6-2010
PAGE 19
GEBOUW (primitief – geavanceerd)
Promotieonderzoek Marco Martens
INSTALLATIE (primitief – geavanceerd)
1-6-2010
PAGE 20
www.monumenten.bwk.tue.nl
1-6-2010
PAGE 21
Waterdamp in lucht: Mollier Diagram Mollier diagram
1-6-2010
PAGE 22
Klimaatregeling Mollier diagram
Verwarmen
Ontvochtigen
Bevochtigen
Koelen
1-6-2010
PAGE 23
Richtlijnen binnenklimaat?
1-6-2010
PAGE 24
Klimaatregeling
Local heating
x
Local heating/cooling
x
Floor heating
x
Central heating
x
Building Management System (BMS)
Hygrostatic
Control
Thermostatic
Chemical
Filtering
Mechanical
Mechanical
Ventilation
Natural
Dehumidification
Hygric
Humidification
Cooling
Heating
Thermal
x x
Local humidification
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Local dehumidification
x x
x
… Full air conditioning
x
x
x
x
x
x
?
x
x
1-6-2010
x
PAGE 25
Klimaatregeling
Local heating
x
Local heating/cooling
x
Floor heating
x
Central heating
x
Local humidification
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Local dehumidification
Building Management System (BMS)
Hygrostatic
X?
x x
Control
Thermostatic
Chemical
Filtering
Mechanical
Mechanical
Ventilation
Natural
Dehumidification
Hygric
Humidification
Cooling
Heating
Thermal
x x
x
… Full air conditioning
x
x
x
x
x
x
?
x
x
1-6-2010
x
PAGE 26
Lokaal verwarmen • Gas verwarming • Electrische verwarming
1-6-2010
PAGE 27
Effect verwarming op relatieve vochtigheid Buitentemperatuur = -2oC Relatieve Vochtigheid = 90% Binnenluchttemperatuur = 20oC Relatieve Luchtvochtigheid binnen?
1-6-2010
PAGE 28
Buitentemperatuur = -2oC Relatieve Vochtigheid = 90% Binnenluchttemperatuur = 20oC Relatieve Luchtvochtigheid binnen?
29
Buitentemperatuur = -2oC Relatieve Vochtigheid = 90% Binnenluchttemperatuur = 20oC Relatieve Luchtvochtigheid binnen?
30
Buitentemperatuur = -2oC Relatieve Vochtigheid = 90% Binnenluchttemperatuur = 20oC Relatieve Luchtvochtigheid binnen? Rhi = 20% 31
Lokaal koelen
Condensor?
1-6-2010
PAGE 32
Lokaal koelen
Condensor?
1-6-2010
PAGE 33
Klimaatregeling
Local heating
x
Local heating/cooling
x
Floor heating
x
Central heating
x
Local humidification
x
x
x
x
x
x
x
x
x
x
Local dehumidification
Building Management System (BMS)
Hygrostatic
x
x x
Control
Thermostatic
Chemical
Filtering
Mechanical
Mechanical
Ventilation
Natural
Dehumidification
Hygric
Humidification
Cooling
Heating
Thermal
x x
x
… Full air conditioning
x
x
x
x
x
x
?
x
x
1-6-2010
x
PAGE 34
Lokale bevochtigingsregeling • Lokale bevochtiging • Lokale ontvochtiging
1-6-2010
PAGE 35
Lokale bevochtiging Pro: • Flexibel • Luchtfiltering Contra: • Onderhoud (vullen, legen waterreservoir) • Nauwkeurigheid • Visueel aanzicht • Geluid • Lokale condities (nabij wanden etc.)
1-6-2010
PAGE 36
Centrale verwarming
1-6-2010
PAGE 37
Vloer verwarming
PAGE 38
1-6-2010
PAGE 38
Volledige luchtbehandeling
1-6-2010
PAGE 39
Volledige luchtbehandeling
Mauritshuis Den Haag(1644)
…zolder
•Visueel aanzicht •Constructieve impact •Energie gebruik •Oppervlakte condensatie
•Hoog onderhoud
1-6-2010
6/17
PAGE PAGE4040
Volledige luchtbehandeling Vervuiling van • Kanalen • Filtersecties
1-6-2010
PAGE 41
Verdringingsventilatie of mengventilatie? AA
C 26 ºC
22 ºC
18 ºC
gelaagd
Induction
18 ºC
Volledig met lucht
gemengd
1-6-2010
PAGE PAGE4242
Verdringingsventilatie
1-6-2010
PAGE 43
Verdringingsventilatie
Temperatuur stratificatie
1-6-2010
PAGE 44
Thermostatische vs hygrostatische regeling Beperkte klimaatregeling ASHRAE klasse C and D: natuurlijke ventilatie
Hygrostatische regeling or Thermostatische regeling •
1-6-2010
PAGE PAGE4545
Conservation heating
1-6-2010
PAGE PAGE4646
Conservation heating •Ideaal voor ruimten die geen comfortverwarming nodig hebben
•Hygrostatisch geregelde verwarming met beperkte comfortregeling •Flowchart
1-6-2010
PAGE PAGE4747
Conservation heating
SIMULINK MODEL
1-6-2010
PAGE PAGE4848
Conservation heating TEST SETUP
1-6-2010
PAGE PAGE4949
Conservation heating
TEST SETUP
1-6-2010
PAGE PAGE5050
Conservation heating
1-6-2010
PAGE PAGE5151
Conservation heating
Thermostatisch geregeld
Hygrostatisch geregeld
1-6-2010
PAGE PAGE5252
Condensvorming op glas? • Uitgaande van 20ºC en 50% binnen, stationair
Condensatie !!!
Schimmelgebied
• ‘s Winters 20ºC en 50% kan alleen bij een thermisch hoogwaardig raam (denk aan het kozijn én het glas)
1-6-2010
PAGE 53
Condensvorming op glas?
1-6-2010
PAGE 54
55
Isoleren vensters: binnenzetbeglazing vensters
Enkele beglazing Binnenzetbeglazing Screen
BUITEN
BINNEN
1-6-2010
PAGE 56
Isoleren vensters: binnenzetbeglazing vensters
Enkele beglazing Binnenzetbeglazing Screen
BUITEN
BINNEN
1-6-2010
PAGE 57
Condensatie na binnenzetbeglazing
1-6-2010
PAGE 58
Metingen hotbox
1-6-2010
PAGE 59
Metingen hotbox
1-6-2010
PAGE 60
Ventilatie systemen
1-6-2010
PAGE 61
Voorkomen condensatie na plaatsing binnenzetbeglazing • Goede aansluiting op bestaande kozijn • Goede naad- en kierdichting van binnenuit • Spouw licht vanaf buitenzijde ventileren
1-6-2010
PAGE 62
Oorspronkelijk versus ‘verbeterd’ kozijn
1-6-2010
PAGE 63
Schimmelvorming op wanden? Penicillium martensii
Aspergillus versicolor
1-6-2010
PAGE 64
Schimmelvorming op wanden? • Uitgaande van 20ºC en 50% binnen, stationair
Condensatie !!!
Schimmelgebied
• ‘s Winters 20ºC en 50% is alleen een goed idee bij een moderne, goed geïsoleerde constructie
1-6-2010
PAGE 65
Risicoplekken in een gebouw: koude wanden en balkopleggingen
1-6-2010
PAGE 66
Risicoplekken in een gebouw: koude wanden en objecten
1-6-2010
PAGE 67
Risicoplekken in het gebouw: koude hoeken
1-6-2010
PAGE 68
Isoleren gevels monumentale gebouwen? • Behoud authenticiteit en monumentale waarde • Reversibiliteit • Geen spouw • Leidt tot isolatie van binnenuit
1-6-2010
PAGE 69
Kenmerken binnenisolatie • • • • • • •
Binnenoppervlak wordt warmer RV binnenoppervlak lager Gevel buitenkant isolatie wordt kouder Droging binnenkant geringer (Foamglass nul) Kans op vorstschade neemt toe Grotere thermische werking buitenblad Koudebrugwerking binnenwanden, binnenvloeren, gewelven, kolommen, etc. • Niet-stationaire respons wordt slechter (afscherming massa) • Let op brandwerende afwerking binnenkant
1-6-2010
PAGE 70
Isoleren gevel Rembrandthuis? 71
1-6-2010
PAGE 71
Rembrandthuis 72
1-6-2010
PAGE 72
West-wand 73
1-6-2010
PAGE 73
Ongeïsoleerde West-wand 74
1-6-2010
PAGE 74
Ongeïsoleerde West-wand positie 1 = buiten; positie 2 = binnen
1-6-2010
PAGE 75
Geïsoleerde West-wand 76
1-6-2010
PAGE 76
Geïsoleerde West-wand positie 1 = buiten; positie 2 = binnen 77
1-6-2010
PAGE 77
Isoleren gevel van het Nieuwe Rijksmuseum
1-6-2010
PAGE 78
Gebouw als collectie?
1-6-2010
PAGE 79
Gebouw als collectie?
1-6-2010
PAGE 80
T en RV Nieuwe Rijksmuseum 81
1-6-2010
PAGE 81
Foamglass binnenisolatie (VO Arup/DGMR)
1-6-2010
PAGE 82
Binnenisolatie?
1-6-2010
PAGE 83
Vochtgehalte in het buitenblad
1-6-2010
PAGE 84
Relatieve vochtigheid aan het binnenoppervlak
1-6-2010
PAGE 85
Temperatuur van het buitenblad
1-6-2010
PAGE 86
Kolommen en ornamenten?
1-6-2010
PAGE 87
Mock-Up 2006
1-6-2010
PAGE 88
Mock-Up 2006
1-6-2010
PAGE 89
Isoleren daken • Bij voorkeur warm dak toepassen: isolatie bovenop draagvloer • Luchtdichte dampremming aan onderzijde, afdichting bovenzijde • Ook niet-stationair goede keuze
1-6-2010
PAGE 90
Isoleren daken: let op detaillering binnenisolatie
1-6-2010
PAGE 91
Isoleren daken: let op detaillering binnenisolatie
1-6-2010
PAGE 92
Koudebruggen 93
• Plaatselijk grote warmtedoorgang • Lage oppervlaktetemperatuur
1-6-2010
PAGE 93
Koudebruggen
Binnen
Buiten
Binnen
Buiten
94
1-6-2010
PAGE 94
Isoleren daken: let op koudebrugvorming 95
1-6-2010
PAGE 95
Isoleren daken: let op koudebrugvorming 96
1-6-2010
PAGE 96
Isoleren daken: let op koudebrugvorming 97
1-6-2010
PAGE 97
Isoleren daken: let op koudebrugvorming 98
1-6-2010
PAGE 98
Isoleren daken: let op koudebrugvorming 99
1-6-2010
PAGE 99
Isoleren daken: let op koudebrugvorming 100
1-6-2010
PAGE 100
