onderzoeker pba Bouw Odisee AALST campus Dirk Martens

Hygrothermie van de woning - warmte ir. Marcus Peeters, lector / onderzoeker pBa Bouw Odisee AALST – campus Dirk Martens

Begrippen uit de bouwfysica 1. Warmtetransport: 4 wegen 2. Begrippen warmtetransmissie: λ, R, U, K, E 3. Vocht in de woning: R.V., Mollier, µ, Sd 4. Glazerberekening

Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

2

Warmtetransport? WARMTE


ENERGIE

3


4


5

Warmte - eenheden Q warmte = energie = arbeid (Nm)

Joule (J)

Φ warmtestroom = warmte per tijdseenheid (J/s)

Watt

(W)

q warmtestroomdichtheid = warmteflux = warmtestroom per (loodrechte) doorstroomoppervlakte

Watt/m² (W/m²) Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

6

Warmte - eenheden • θ of t Celciustemperatuur

graden Celsius

(°C)

T absolute temperatuur Kelvin (K)

T = (θ + 273,15) K 0 K = - 273,15 °C


7

Warmte = energie Q warmte = energie

Joule (J)

Q warmte = energie kilowattuur (kWh) 1 kWh = 1000 J/s x 3600 s = 3,6 . 106 J = 3,6 MJ

Q warmte = energie 1 cal = 4,19 J 1 kcal = 1 Cal = 4,19 kJ

calorie (cal)


8

Warmtetransport HOE? WARMTE

ENERGIE

Straling (radiatie) Stroming (convectie)

Geleiding (conductie) ? Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

9

Straling

Zon: X-ray beeld Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

10

Straling


11

Straling energie-uitwisseling door straling

T1

T2 q


12

Straling


13

Straling


14


ENERGIE



15

Stroming


16

Stroming

Natuurlijke convectie


17

Stroming

Aangedreven convectie Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

18

Stroming Warmtetransport naar een vast oppervlak

Tf

Tw

q


19


ENERGIE



20

Geleiding


21

Geleiding


22

Geleiding warmtetransport doorheen materiaal

T1

R

T2

q


23

Warmtetransport

• Straling

• Stroming

• Geleiding

Kunnen samen optreden bijvoorbeeld: luchtspouwen


24


ENERGIE



25


ENERGIE

faseverandering van een stof + transport van de stof + faseverandering omgekeerd aan eerste Bijvoorbeeld water: ca. 2500 KJ/kg bij 0°C tot 2260 KJ/kg bij 100°C Rekenwaarde bij omgevingstemperatuur: 2415 KJ/kg Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

26

Bijvoorbeeld H2O


27

Bijvoorbeeld H2O

Belangrijk principe bij koelmachines condensatieketel

Q = 2260 KJ/kg vrijgegeven

vergelijk opwarmen water c=4,19 KJ/kgK

Q = 2260 KJ/kg opgenomen Bron: www.begeleidzelfstandigleren.com , Bart Van Bossuyt Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

omgevingsdruk, 100°C 28

Bijvoorbeeld H2O

Bron: Menu, design Jakob Wagner Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

29

Bijvoorbeeld H2O

Belangrijk principe bij Phase Change Materials (PCM)

Q = 334 KJ/kg vrijgegeven

vergelijk opwarmen ijs c=2,06 KJ/kgK

Q = 334 KJ/kg opgenomen Bron: www.begeleidzelfstandigleren.com , Bart Van Bossuyt Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

omgevingsdruk, 0°C 30

Belangrijk principe bij Phase Change Materials (PCM)

Bron: http://www.rubitherm.eu

Bron: http://www.latentspeicher.com Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

31

Begrippen uit de bouwfysica 1. Warmtetransport: 4 wegen 2. Begrippen warmtetransmissie: λ, R, U, K, E 3. Vocht in de woning: R.V., Mollier, µ, Sd 4. Glazerberekening


32

Begripppen warmtetransmissie warmtetransport door gevels, dak, vloer

beschermd volume en warmteverliesoppervlak hoeveel warmte door 1 m²? rekenmethoden voor q

q

Transmissie Referentie Document 2010 (Vlaanderen) NBN B 62-002 (2008)


33

Warmtetransmissie R

Ti

Te

Homogeen materiaal formule van geleiding warmtestroom loodrecht op wandoppervlak

één-dimensioneel

q

q=

1 R

( Ti – Te )

stationair regime q

= warmtestroomdichtheid (W/m²)

R

= warmteweerstand (m²K/W)

Ti

= binnentemperatuur (K)

Te

= buitentemperatuur (K)


34

Warmteweerstand R d

λ

R

R

afhankelijk van de dikte • d volgens richting Φ • eenheid: m

afhankelijk van het materiaal, hoe goed geleidt het warmte • warmtegeleidbaarheid λ • spreek uit: lambda


35

Warmteweerstand R

R =

d λ

=

dikte d eenheid: m dus • 1 mm = 0,001 m • 1 cm = 0,01 m warmtegeleidbaarheid λ spreek uit: lambda eenheid: W/mK • λ = f (T, ρ, vochtgehalte) • onze toepassing: λ ≈constant voor specifiek materiaal


36

Warmtegeleidbaarheid λ

(W/mK)

grootteorde van λUi -waarden (U = rekenwaarde, i = binnen) metalen

koper: 380

aluminium: 160

C-staal: 50 (RVS: 17)

natuursteen

graniet: 3,50

marmer: 2,91

breuksteen: 1,40

beton

gewapend:1,7

ongewapend: 1,4

cellenbeton: 0,32

kunststoffen

rubber: 0,17

pvc: 0,19

bitumen: 0,23

hout

hardhout: 0,18

naaldhout: 0,13

OSB: 0,13

isolatie

kurk: 0,050

min.wol: 0,045

pur: 0,035

Voor isolatie zijn de waarden in de tabel bovengrenzen. Voor reële rekenwaarde isolatieproducten: zie ATG’s www.butgb.be of www.epbd.be Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

37

Warmtegeleidbaarheid λ

(W/mK)

λD gedeclareerde waarde (statistisch bekomen uit meetwaarden) = specifiek materiaal

λU rekenwaarde uit tabel = soort materiaal λUi

rekenwaarde voor binnencondities = droog λUe rekenwaarde voor buitencondities = kan nat worden


38

R samengestelde wand 1

Ti

2

samengesteld uit meerdere homogene materialen

3

Te

q doorheen elk materiaal dezelfde warmtestroom ontmoet materialen achtereenvolgens (= serieschakeling)


39

R samengestelde wand 1

2

3

R1

R2

R3

Ti

warmteweerstand van de wand Te

q

q

q


Rwand = R1 + R2 + R3

40

Overgangsweerstanden overgang binnen / wand 1

Ti

R1

2 R2

3 R3

Te

overgang wand / buiten

RT = Rsi + R1+R2+R3+ Rse q

q

q

q

q

Rsi = overgangsweerstand binnen Rse = overgangsweerstand buiten


41

Overgangsweerstanden q


q

q

q

42

R samengestelde wand RT = Rsi + R1+R2+R3+ Rse warmtedoorgangscoëfficiënt U

U = 1 / RT eenheid: W/m²K

1 ( Ti – Te ) q= RT Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

q = U ( Ti – Te ) 43

R luchtlagen 1

Ti

2

R1

R3

q

q

•stilstaande lucht = isolatie

3

q

Te

•Geleiding, straling, convectie • • • •


dikte luchtlaag emissiecoëfficiënt oppervlakken ventilatie spouw richting en zin warmtestroom

44

R luchtlagen


45

R luchtlagen ongeventileerde luchtlagen (spouw zonder luchtopeningen) • R-waarden tabel 2 TRD (vorige dia)

matig geventileerde luchtlagen (vb.: spouwmuur) • ½ van de R-waarden tabel 2 TRD • warmteweerstand tussen luchtlaag en buiten maximaal 0,15 m²/WK • of via berekening

sterk geventileerde luchtlagen (vb.: spouw tussen onderdak en pannen) • warmteweerstand luchtlaag = 0 m²K/W • warmteweerstand tussen luchtlaag en buiten = 0 m²K/W • Rse = Rsi Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

46

Balklagen en metselwerk Bepalen equivalente λU Ti

1 2

R2

1

R1

Te

( = parallelschakeling van weerstanden)

Oppervlaktegewogen gemiddelde

1

2 1

R2

A1 λU1 + A2 λU = λU2 A 1+ A 2 λU = λU1(1-f) + λU2f waarbij f = A2/(A1+ A2)

opmerking: kan ook met de combinatiemethode (  gunstiger  rekenwerk ) Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

47

Overzicht warmtetransmissie

d R= λ 1 U= RT

RT = Rsi + R1+R2+R3+ Rse q = U ( Ti – Te )


48

Correcties op de U-waarde Uc = U + ΔU

(alles in W/m²K)

ΔU = ΔUg + ΔUf + ΔUr •Uc :

gecorrigeerde U-waarde

•ΔUg : correctieterm voor spleten en holtes •ΔUf : correctieterm voor mechanische bevestigingen •ΔUr : correctieterm voor omkeerdaken Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

49

Nog meer correcties correctie op de R-waarde voor in situ gespoten polyurethaanisolatie • bijvoorbeeld gespoten PUR als vloerisolatie

U-waarde van bouwdelen met variabele dikte • bijvoorbeeld hellingsisolatie voor platte daken


50

Correcties NBN B 62-002 Uc = U + ΔUcorr + ΔU

ΔUcorr =

1

RT - Rcorr

(alles in W/m²K)

1

RT

•Uc en ΔU :

idem als vorige

•ΔUcorr :

correctieterm voor uitvoering

•Rcorr :

= 0,1 m²K/W (normale verzorgde uitvoering)


51

Temperatuurverloop 1

2

warmtestroomdichtheid q is constant doorheen alle lagen

3

Ti

Te R1

R2

R3

q=

q= q

q

q

q

1 ( Ti – Te ) RT 1 Rx

( Ti – Tx )

q

Rx: de som van de R-waarden van binnen tot plaats x

Tx: temperatuur op plaats x Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

52

Temperatuurverloop T

Tx: temperatuur op plaats x

Ti -q

Tx = Ti – Tx Te R Rsi

R1

R2

R3 Rse Rx


Rx

RT

( Ti – Te )

Rx: de som van de R-waarden van binnen tot plaats x Tx: temperatuur op plaats x

53

Temperatuurverloop T

Ti

Ti

Tx Te

Tx Te

T

R Rsi

R1

R2

R3 Rse Rx


x d1

d2

x

d3

54

Warmteoverdracht transmissie

UxA

Warmteoverdracht door wand (binnen /buiten) Naar de “buitenlucht”. Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

55


? ? ?

Warmteoverdracht naar AOR, grond Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

56

Warmteoverdracht transmissie warmteoverdrachtscoëfficiënt doorheen het gehele warmteverliesoppervlak (=transmissie) HT

(W/K)

• = voor totaal beschermd volume van het gebouw

HT = H D + H g + HU • HD: rechtstreeks naar buitenomgeving = Σ U.A • Hg: via grond, onverwarmde kelder, kruipkelder (*) • HU: via aangrenzende onverwarmde ruimte (*)

(*) vereenvoudigde formule: Hg,U = Σ U.A.b • b: reductiefactor (b ≤ 1)


57


HT = HD + Hg + HU


HT = Σ U.A + Σ U.A.b

58

Globaal isolatiepeil – K-peil Rekenprocedure 1. beschermd volume

V

2. warmteverliesoppervlakte

AT (m²)

3. gemiddelde U-waarde

Um (W/m²K)

4. compactheid gebouw

C

5. globaal isolatiepeil

K-peil


(m³)

(m)

59

Globaal isolatiepeil – K-peil 3. Um = HT / AT 4. C = V / AT

5. K = 100 * (Um / Um,ref)

kengetal =dimensieloos

K-peil: • Als C<1 => K = 100 * Um • Als C>4 => K = 100 * Um/ 2 • Daartussen: K = 100 * Um/ (0,33*C + 0,67)


60

gemiddelde U-waarde: Um in W/m²K

Globaal isolatiepeil – K-peil

volumecompactheid in m


61

E-peil: EPB (Vlaams Gewest) E-peil 2016 = 50 K-peil (40) incl. bouwknopen U-waarden

VENTILATIE

Zomercomfort

EPB-regelgeving Vanaf 1/1/2016 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

Vlaams Gewest 62

U (W/m²K): warmtedoorgangscoëfficiënt • Warmtestroom doorheen 1m² wand bij 1K (1°C) temperatuurverschil • Wand: dak, gevel, vloer, venster, deur, poort, koepel

K-peil: globaal isolatiepeil van gebouw • Maat voor totaal warmteverlies doorheen buitenschil • Inbegrepen verlies langsheen bouwknopen


63

E-peil: energieprestatie van het gebouw • Maat voor het energieverbruik van de woning en de vaste installaties ervan in standaard-omstandigheden

karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik E-peil = 100 x

referentiewaarde voor het karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik

Residentieel: verwarming, koeling, SWW, hulpE, E-opwekking Scholen en kantoren: verwarming, koeling, verlichting, hulpE. E-apwerking Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen

64

onderzoeker pba Bouw Odisee AALST campus Dirk Martens

Recommend Documents