ISOLEREN & VORMGEVEN MET GLAS SANCO
®
Toepassingstechnische informatie
Condensvorming op isolatieglas Condensvorming op isolatieglas is een natuurkundig verschijnsel dat vaak reden is voor ergernis bij alle betrokkenen. De vraag die daarbij eerst moet worden opgehelderd luidt: op welke plaats treedt het zogenaamde‚zweetwater‘ op?
www.sa n co. de
2
Waar komt condens vandaan? Brildragers die vanuit de kou in een verwarmde ruimte komen, kennen het probleem van het beslaan van glas maar al te goed: Als een koud oppervlak in warme, met vocht gevulde lucht wordt gebracht, vormt zich daarop condens – of het nu om die bril gaat of om een bierflesje uit de koelkast, de natuurkundige wetmatigheid werkt altijd. Lucht neemt vocht op. Hoe warmer de lucht, hoe meer water deze in de vorm van waterdamp kan binden en – omgekeerd – hoe koeler, des te kleiner is de hoeveelheid water die kan worden opgenomen. Het vochtgehalte van de lucht wordt aangegeven als relatieve luchtvochtigheid in procenten, de maximale opnamecapaciteit is 100 %. Als warme lucht met een onveranderd vochtigheidsgehalte – bijv. door het contact met het koude bierflesje – wordt afgekoeld, neemt de relatieve luchtvochtigheid ervan toe. Met 100 % is het maximum en daarmee het zogenaamde dauwpunt bereikt: het in de lucht opgeloste water begint als dauwdruppeltjes te condenseren. De temperatuur waarbij dat gebeurt, wordt de dauwpunttemperatuur genoemd. Deze theoretische temperatuurwaarde hangt af van het oorspronkelijke vochtigheidsgehalte en de uitgangstemperatuur van de lucht. Hoe kouder het oppervlak of hoe hoger de luchtvochtigheid, des te groter is het effect of de hoeveelheid condens.
buitenlucht
ruimtelucht a) d)
c)
b)
1
2
3
4
Condens kan optreden a) op het oppervlak van de binnenste ruit in de ruimte 4 b) op de glasrand van de binnenste ruit 4 c) op de buitenkant van de buitenste ruit 1 d) in de glasspouw 2 3
3
Dauwpuntdiagram
Watergehalte van de lucht in g/m³
35,0
Boven de dauwpuntscurve is water vloeibaar
30,0
100 % = dauwpuntscurve 90 % rel. LV
25,0
80 % rel. LV 70 % rel. LV
20,0 LV 60 % rel. LF
17,5 g/m³
50 % rel. LV
15,0
40 % rel. LV 10,5 g/m³
10,0
30 % rel. LV 7 g/m³
20 % rel. LV 5,0 Onder de dauwpuntscurve waterdamp
0,0 -20
-15
-10
-5
0
5 6 °C
10 12 °C
15
20
25
30
Luchttemperatuur i n ° C
Afkoeling van 30°C warme lucht met 50% rel. LV doet het vochtgehalte snel toenemen
Afbeelding: Diagram met curven van een gelijke relatieve luchtvochtigheid afhankelijk van de temperatuur. De curve met een relatieve luchtvochtigheid van 100 % wordt dauwpuntscurve genoemd. Deze geeft de maximale waarde van vochtigheid aan die de lucht bij een bepaalde temperatuur tot aan de verzadiging kan opnemen.
Uit het diagram kan worden afgelezen hoeveel gram water bij een bepaalde relatieve vochtigheid en temperatuur in een kubieke meter lucht is opgenomen. Voorbeeld: 1 m³ lucht met 20 °C en 40 % rel. vochtigheid bevat 7 g waterdamp. Bij 60 % rel. vochtigheid is het al 10,5 g. Bij verzadiging of 100 % kan een kubieke meter lucht met een temperatuur van 20 °C maximaal 17,5 g waterdamp opnemen. Dezelfde hoeveelheid lucht kan bij 0 °C echter nog slechts 4,8 g water bevatten. Als een met waterdamp verzadigde kubieke meter lucht van 20 °C afkoelt tot 0 °C, condenseert daarom het verschil van 12,7 g, er vormen zich dauwdruppels.
4
Uit de curves kan ook worden afgelezen hoe koud een grensvlak mag zijn opdat de lucht met een bepaalde vochtigheid en temperatuur hierop nog net niet condenseert. Daarvoor wordt de temperatuur afgelezen onder het punt waarbij in de richting van de dalende temperatuur de dauwpuntscurve wordt gesneden. Nog eenvoudiger kan deze dauwpunttemperatuur uit de volgende tabel worden afgelezen. Bij 20 °C warme lucht met 40 % rel. vochtigheid is het dauwpunt bij 6 °C bereikt. Bij een relatieve vochtigheid van 60 % begint deze lucht al bij 12 °C te condenseren. Dat betekent ook: bij zeer vochtige lucht ligt de dauwpunttemperatuur dichtbij de luchttemperatuur (kleine dauwpuntsafstand) – de spiegel in de badkamer hoeft na het
douchen slechts minimaal koeler te zijn dan de lucht om al te beslaan. Omgekeerd moet het bij droge lucht al heel koud worden voordat er condens vrijkomt (grote dauwpuntsafstand). Bij de standaardatmosfeer-condities van een temperatuur van 20 °C en een relatieve luchtvochtigheid in de ruimte van 50 % bedraagt de dauwpunttemperatuur 9,3 °C. Als de oppervlakken warmer zijn, is er geen condens te verwachten. Schimmelvorming begint echter niet pas bij het vrijkomen van condens, maar al bij een relatieve luchtvochtigheid van 80 %. Die wordt in de standaardatmosfeer al bij een oppervlaktetemperatuur van 12,5 °C bereikt.
Dauwpunttemperatuur afhankelijk van luchttemperatuur en relatieve luchtvochtigheid
Luchttemperatuur in °C
Dauwpunttemperatuur in °C bij een relatieve luchtvochtigheid van 30 %
35 %
40 %
45 %
50 %
55 %
60 %
65 %
70 %
75 %
80 %
85 %
90 %
95 %
30
10,5
12,9
14,9
16,8
18,4
20,0
21,4
22,7
23,9
25,1
26,2
27,2
28,2
29,1
29
9,7
12,0
14,0
15,9
17,5
19,0
20,4
21,7
23,0
24,1
25,2
26,2
27,2
28,1
28
8,8
11,1
13,1
15,0
16,6
18,1
19,5
20,8
22,0
23,2
24,2
25,2
26,2
27,1
27
8,0
10,2
12,2
14,1
15,7
17,2
18,6
19,9
21,1
22,2
23,3
24,3
25,2
26,1
26
7,1
9,4
11,4
13,2
14,8
16,3
17,6
18,9
20,1
21,2
22,3
23,3
24,2
25,1
25
6,2
8,5
10,5
12,2
13,9
15,3
16,7
18,0
19,1
20,3
21,3
22,3
23,2
24,1
24
5,4
7,6
9,6
11,3
12,9
14,4
15,8
17,0
18,2
19,3
20,3
21,3
22,3
23,1
23
4,5
6,7
8,7
10,4
12,0
13,5
14,8
16,1
17,2
18,3
19,4
20,3
21,3
22,2
22
3,6
5,9
7,8
9,5
11,1
12,5
13,9
15,1
16,3
17,4
18,4
19,4
20,3
21,2
21
2,8
5,0
6,9
8,6
10,2
11,6
12,9
14,2
15,3
16,4
17,4
18,4
19,3
20,2
20
1,9
4,1
6,0
7,7
9,3
10,7
12,0
13,2
14,4
15,4
16,4
17,4
18,3
19,2
19
1,0
3,2
5,1
6,8
8,3
9,8
11,1
12,3
13,4
14,5
15,5
16,4
17,3
18,2
18
0,2
2,3
4,2
5,9
7,4
8,8
10,1
11,3
12,5
13,5
14,5
15,4
16,3
17,2
17
- 0,6
1,4
3,3
5,0
6,5
7,9
9,2
10,4
11,5
12,5
13,5
14,5
15,3
16,2
16
- 1,4
0,5
2,4
4,1
5,6
7,0
8,2
9,4
10,5
11,6
12,6
13,5
14,4
15,2
15
- 2,2
- 0,3
1,5
3,2
4,7
6,1
7,3
8,5
9,6
10,6
11,6
12,5
13,4
14,2
14
- 2,9
- 1,0
0,6
2,3
3,7
5,1
6,4
7,5
8,6
9,6
10,6
11,5
12,4
13,2
13
- 3,7
- 1,9
- 0,1
1,3
2,8
4,2
5,5
6,6
7,7
8,7
9,6
10,5
11,4
12,2
12
- 4,5
- 2,6
-1,0
0,4
1,9
3,2
4,5
5,7
6,7
7,7
8,7
9,6
10,4
11,2
11
- 5,2
- 3,4
- 1,8
- 0,4
1,0
2,3
3,5
4,7
5,8
6,7
7,7
8,6
9,4
10,2
10
- 6,0
- 4,2
- 2,6
- 1,2
0,1
1,4
2,6
3,7
4,8
5,8
6,7
7,6
8,4
9,2
25 °C warme lucht met hoge vochtigheid: het dauwpunt ligt dicht bij de luchttemperatuur (badkamerspiegel)
Bij standaardatmosfeer 20 °C / 50 % rel. LV ligt de dauwpunttemperatuur op 9,3 °C
Benaderingsgewijs mag er lineair geïnterpoleerd worden
Bron: DIN 4108-3, Thermische isolatie en energiebesparing in gebouwen, deel 3
!
Samengevat: daalt de luchttemperatuur onder het dauwpunt, dan treedt er condensvorming op. Hoe vochtiger de lucht, des te eerder het effect optreedt.
5
Condens op het oppervlak van de binnenste ruit in de ruimte Menigeen kent uit zijn kinderjaren nog de mooie ijsbloemen die zich in strenge winters aan de binnenkant van een raam met enkel glas vormden. Door de slechte thermische isolatie was de enkelglas-ruit aan de binnenkant bijna net zo koud als aan de buitenkant, en het op het glasoppervlak gecondenseerde water veranderde in ijs.
Bij modern thermisch geïsoleerd dubbel glas komt condensvorming op het oppervlak van de ruit nog maar zelden voor. De oppervlaktetemperaturen in de ruimte van goed isolerend dubbel of driedubbel isolatieglas liggen in de regel ver boven het dauwpunt. Hoe beter (kleiner) de Ug-waarde van een beglazing is, d.w.z. hoe beter de isolatie, des te dichter blijft de oppervlaktetemperatuur van de ruit binnen bij de temperatuur van de lucht binnen. Om bij zo‘n beglazing desondanks de dauwpunttemperatuur te bereiken, moet er al sprake zijn van behoorlijk extreme omstandigheden: een zeer koude buitentemperatuur of een zeer hoge luchtvochtigheid binnen of zelfs beide – zoals in de badkamer onmiddellijk een na een hete douche midden in de winter. Regelmatig schoksgewijs ventileren, waarbij de warme, vochtige lucht zonder helemaal afkoelen van de
6
ruimte snel en compleet wordt vervangen door koude lucht, is daarom in een gebouw zonder ventilatiesysteem absoluut noodzakelijk. (De koude lucht kan weliswaar gerelateerd aan de temperatuur ervan eerst een hoge relatieve luchtvochtigheid hebben, bijvoorbeeld bij vochtig en koud weer. Binnen wordt deze echter opgewarmd en de relatieve luchtvochtigheid ervan daalt door de temperatuurverhoging even snel. Ten opzichte van de eerder voorhanden warme en –vochtige lucht is het risico van condensvorming nu veel geringer.) Andere mogelijke oorzaken als gevolg van ongunstige bouwtechnische omstandigheden worden in het volgende hoofdstuk beschreven. Bij modern isolatieglas is er eerder langs de randen dan in het midden van de ruit gevaar voor condensvorming. Dat heeft te maken met de invloed van warmtebruggen.
Condens op de glasrand van de binnenste ruit Aan het begin van het koude jaargetijde is een van de meest voorkomende redenen voor een reclamatie over ramen ‚zweetwater‘ langs de glasranden van een raam, bij voorkeur bij de onderste rand.
Door het registreren van het binnenklimaat dient eerst te worden vastgesteld of bij een kamertemperatuur van circa 20 °C een relatieve luchtvochtigheid van 50 % gedurende langere tijd duidelijk wordt overschreden. Is dat het geval, dan is de oorzaak met een hoge mate van waarschijnlijkheid te zoeken in het gedrag van de gebruiker ofwel een gebrekkige ventilatie. Vaak helpt al het in acht nemen van enkele eenvoudige basisregels: Regelmatig schoksgewijs ventileren, het voorkomen van een overmatige vochtontwikkeling (door was te drogen in de woning of dergelijke), vocht zoveel mogelijk meteen daar afvoeren waar het ontstaat (afzuiging in de keuken) en vooral deuren naar minder verwarmde ruimten gesloten houden zodat de warme en vochtige lucht daar niet op de koude-oppervlakken neerslaat. Ook de koelere ruimten moeten regelmatig mee worden geventileerd zodat het vochtgehalte van de lucht ervan niet te hoog wordt, anders dreigt in het ergste geval de vorming van schimmel. Bovendien zorgt regelmatig ventileren voor voldoende zuur stoftoevoer en afvoer van schadelijke stoffen en reukstoffen.
Bij niet gerenoveerde oude gebouwen is een toereikende luchtverversing door de vele ondichte plaatsen bij voegen en spleten geen probleem, maar nieuwe gebouwen of met moderne ramen gerenoveerde oude gebouwen zijn praktisch luchtdicht. Hierbij kan frisse lucht alleen door het actief openen van ramen dan wel via een ventilatiesysteem naar binnen komen. Ongunstige bouwtechnische omstandigheden zoals diepe kozijnkanten met ver naar buiten zittende ramen, naar binnen uitstekende vensterbanken, commodes of inbouwmeubelen direct voor ramen of een slechte plaatsing van radiatoren belemmeren de luchtcirculatie. Dat leidt tot de afkoeling van een stilstaand luchtkussen. Ook dat kan de oorzaak van condensverschijnselen zijn. Hetzelfde geldt voor ramen die met bloempotten zijn gebarricadeerd of zijn dichtgehangen met gordijnen en jaloezieën.
7
Een aanzienlijke daling van de oppervlaktetemperatuur kan echter ook liggen aan warmtebruggen. Een dergelijke constructieve warmtebrug vormt de randafdichting van isolatieglas. De randafdichting, die twee of drie glasplaten met elkaar verbindt en hermetisch afsluit, kan niet zo goed isoleren als de met edelgas gevulde spouw van een thermisch isolerend isolatieglas. In deze randafdichting zijn bovendien vaak nog traditionele afstandhouders van sterk warmtegeleidend aluminium gemonteerd. Deze voeren de verwarmingswarmte snel naar buiten af. Daardoor koelt de ruit langs de randen aan de binnenkant veel sterker af dan in het midden en de condensvorming begint eerst op deze plaats. Het is raadzaam om meteen vanaf het begin een beter isolerend randafdichtingssysteem met ‚warme kant‘ te plaatsen. Dat zorgt voor minder afkoeling langs de rand en vermindert het gevaar voor condensvorming aanzienlijk. Volgens DIN 4108-2 moeten warmtebruggen met extreem lage binnenoppervlakte-temperaturen in gebouwen worden vermeden, omdat ze leiden tot het neerslaan van condens en tot schimmelvorming alsmede verhoogde warmteverliezen. Bij ramen en bij stijl-regel-constructies is de vorming van condens echter tijdelijk en in kleine hoeveelheden toegestaan indien het oppervlak het vocht niet absor-
beert en er afdoende maatregelen zijn genomen om het contact met aangrenzende gevoelige materialen te voorkomen. Tenzij er sprake is van andere ongunstige bouwtechnische omstandigheden of een verkeerd gedrag van de gebruiker, is de vorming van condens langs de randen van driedubbel isolatieglas met ‚warme kant‘ zeer onwaarschijnlijk.
SANCO® ACS randprofiel
8
Condens op de buitenkant van de buitenste ruit Wie in de winter moderne, goed isolerende ramen opent om te ventileren, kan bij nauwkeurige waarneming een tijdelijke aanslag aan de buitenkant constateren – de warme, vochtige binnenlucht strijkt langs de koude, want goed geïsoleerde buitenste ruit. Op grond van dezelfde natuurkundige wetmatigheid – afkoeling onder de dauwpunttemperatuur – slaat het vocht uit de ruimtelucht als condens op de buitenste ruit neer. Bij een slecht geïsoleerd isolatieglas gaat er voortdurend warmte naar buiten toe verloren. Daardoor wordt de binnenste ruit duidelijk kouder dan de ruimtelucht en de buitenste ruit wordt noodzakelijkerwijs verwarmd. Net als beschreven in het hoofdstuk ‚condens op het oppervlak van de binnenste ruit in de ruimte‘ liggen de oppervlakken van goed geïsoleerd dubbel of driedubbel glas in de ruimte dicht bij de temperatuur van de ruimtelucht. Dat evenwel met als gevolg dat de buitenste ruit ook nagenoeg de temperatuur van de buitenlucht heeft. Dat is een voor energiebesparing immers ook juist gewenste kwaliteitseigenschap van modern isolatieglas. Als door warmte-afstraling bij een heldere nachthemel de buitenste ruit afkoelt tot onder de temperatuur van de buitenlucht, gebeurt hetzelfde als bij een buiten geparkeerde auto. Auto .
Daalt de temperatuur tot onder de dauwpunttemperatuur van de buitenlucht, dan komt er condens vrij. Een vochtige omgeving, bijv. in de buurt van open water, versterkt het probleem. In extreme gevallen kan de condens op de buitenkant van het raam zelfs aanvriezen. Schuin gemonteerde ramen in het dakoppervlak hebben meer last van dit effect – te vergelijken met de vooren achterruit van auto‘s. Het effect
kan alleen worden verminderd door het afstralen van de ruiten bij nachtelijke hemel te voorkomen – door het afschermen aan de buitenkant met rolluiken of door een buitencoating ter vermindering van de afstralingscapaciteit. De thermische isolatie van de ruit weer verslechteren kan geen zinvolle oplossing zijn! Condens op de buitenste ruit is het bewijs van de kwaliteit van de goede thermische isolatie van het isolatieglas.
SANCO® SILVERSTAR® FREE VISION T ■
■ ■
De aanslag aan de buitenkant wordt nagenoeg 100 % voorkomen Optimaal geschikt voor isolatieglas met een lage Ug -waarde Milieuvriendelijk in een hoogvacuüm-magnetronprocedé gefabriceerd anti-wasemglas
9
In heldere winternachten wordt het vaak zeer koud. Aan de hand van het voorbeeld van een buiten geparkeerde auto kan dat met behulp van de fysica worden verklaard. Elk lichaam geeft warmtestraling af indien datgene wat het ‚ziet‘ nog kouder is dan het lichaam zelf. Voor- en achterruit van de auto zijn vaak eerder en dikker bevroren dan de rest. Waarom? Deze ruiten zijn gericht naar de koude nachthemel en ‚zien‘ een bijzonder lage temperatuur, -270 °C, dicht bij het absolute nulpunt. Dat betekent dat ze sterker afstralen dan de zijruiten van de auto die mogelijkerwijs gericht zijn naar de warmere muur van een huis. Door de afstraling koelen de ruiten af tot onder de dauwpunttemperatuur van de omgevingslucht, er vormt zich condens dat aanvriest. Om dezelfde reden is het in de woestijn overdag weliswaar heel heet, door de bijzonder heldere hemel kan het ‚s nachts echter door de afstraling naar het ijzige universum vaak gevoelig koud worden.
Condens in de glasspouw Treedt er condens op in de glasspouw, dan is het isolatieglas beschadigd en moet worden vervangen. Pogingen tot reparatie moeten worden afgeraden. Gebeurt dat al binnen één tot twee jaar na de montage van een nieuwe ruit, dan is er hetzij sprake van een fabricagefout dan wel is de randafdichting door het niet in acht nemen van de beglazingsrichtlijnen gaan lekken. Droogmiddel, waarmee bij de fabricage van isolatieglas de afstandhouder wordt gevuld, droogt de glasspouw zeer sterk, de dauwpunttemperatuur moet onder de -60 °C liggen. Dringt er door de beschadigde randafdichting waterdamp naar binnen, neemt de luchtvochtigheid en daarmee ook de dauwpunttemperatuur toe. Komt de temperatuur van de binnenkant van het glas hieronder, dan vormt zich daar condens.
10
!
!
Conclusie Binnen of buiten, condens op isolatieglas kan voorkomen – dat is een natuurkundige wetmatigheid. Welke oorzaak het heeft en of het kan worden vermeden, moet door nauwkeurige beoordeling van geval tot geval worden uitgezocht.
11
T A W ER B EAG E NT U R 0 1 /2 0 1 2
