Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE

1

Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE Leefmilieu Brussel

ISOLATIE : THEORETISCHE INLEIDING Emmanuel ‘S HEEREN Plate-forme Maison Passive asbl

Doelstellingen van de presentatie ●

De basisnoties aanleren over warmte, warmteoverdracht en de uitdaging binnen gebouwen;

●

De thermische transmissiecoëfficiënt U [kWh/m².jaar] kunnen berekenen

●

De waarden van de geleidbaarheid van materialen aanleren;

●

De thermische begrippen over warmte definiëren: thermische capaciteit, inertie, vochtigheid…

3

Overzicht Hoeveel € vliegen door de vensters?

I.

Definitie warmteoverdracht

II.

Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U

III.

Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte

IV.

Waarom isoleren?

4

I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren?

5

I. Definitie van warmte-overdracht ●

●

3 mogelijke manieren van warmteoverdracht : ●

Conductie

●

Convectie

●

Straling

De 3 transportmodi spelen een rol in de verliesbalans van een wand, een gebouw

6


Conductie :

Is de manier waarop thermische energie doorheen materialen gaat.

De elementen waaruit een materiaal is opgebouwd ontvangen energie en geven deze door aan de naburige elementen via contact. Niet alle materialen geven op dezelfde manier deze energie door: metalen zijn goede thermische geleiders, terwijl hout of synthetische materialen slechts middelmatige geleiders zijn (dus beter isolerend). Vergelijk: blootvoets op kiezelstenen

Bron: Energie plus

7


Convectie :

manier van energieverspreiding die een verplaatsing van materie impliceert in een omgeving Bv. : kom met water op een vuur

Bron: http://belvedair.ca

●

Straling : manier van energieoverdracht onder de vorm van stralen of deeltjes die ontstaan door elektromagnetische straling. Bv. : Zonne-instraling in een ruimte

Bron: http://belvedair.ca

8


Het vermogen [W] dat door een wand gaat : 20°C

0°C

P = U x S x DT (Watt)

U

[W/m²K]

=

1 Rt

U

[W/m²K] = Thermische transmissiecoëfficiënt van de wand

Rt [m²K/W] = (Ri + d [m] / λ [W/mK] + Re)

l [W/mK] = thermische geleidbaarheid van een materiaal Bron: Matriciel

9

I. Definitie van warmte-overdracht P = U x S x DT (Watt)

Thermische verliezen zijn een functie van : ●

Verschil in T°tussen binnen en buiten

●

Verliesoppervlakte / compactheid

●

Samenstelling van de wanden

Bron: Energieplus

10




●


●


11




●


●


Bron: Energieplus

12

I. Definitie van warmte-overdracht Compactheid ●

Bij voorkeur eenvoudige vorm

●

Bij voorkeur tussenligging

●

Bij voorkeur grote gebouwen

13




●


●


14

I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren?

15

II. Berekening U-waarde

●

Thermische weerstand → Ri = (d / l)i

[m².K/W]

→ Ra → Rsi en Rse

RT = Rsi + SRi + Rse

Bron: Energieplus

• Totale thermische weerstand van elke component (Ri) • De oppervlakteovergansweerstand (Rsi en Rse) • De thermische weerstand van de luchtlagen (Ra)

16

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ri ●

Thermische weerstand → Ri = (d / l)i → Ra → Rsi en Rse

[m².K/W]

Thermische weerstand van homogene en heterogene componenten Hoe hoger de weerstand, hoe beter het materiaal isoleert


17

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ri ●

Thermische weerstand → Ri = (d / l)i → Ra

Thermische weerstand homogene componenten

[m².K/W]

van

→ Rsi en Rse

RT = Rsi + SRi + Rse d [m] = dikte van de component l [W/m.K] = thermische geleidbaarheid van de component 18

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden ●

Thermische conductie of geleidbaarheid van een materiaal : l [W/m.K] ►

Eigenschap van een materiaal die aangeeft in welke mate het warmte kan transporteren;

►

Het is de hoeveelheid overgedragen warmte per oppervlakte-eenheid en per tijdseenheid, voor een materiaal van 1m dik en voor een temperatuurverschil van 1K tussen de twee zijden;

►

Hoe hoger de geleidbaarheid, hoe minder isolerend

19


Samenstelling van de wanden ●

Thermische conductie of geleidbaarheid van een materiaal : l [W/m.K] ►

De gedeclareerde lambda-waarde (lD) : de gemeten waarde bij genormaliseerde omstandigheden van temperatuur en relatieve luchtvochtigheid

►

De nuttige lambda-waarde

› (li) : bij binnencondities, onderhevig aan vocht en buitenklimaat

dus aan

niet het

› (le) : bij gebruik buiten, dus wel onderhevig aan vocht (vochtig materiaal) en aan het buitenklimaat

Bron: Energieplus

20


Thermische conductie of geleidbaarheid van een materiaal : l [W/m.K]

Bron: http://www.aeu.fr

Bron: http://www.hoki.ibp.fhg.de

21

II. Berekening U-waarde Bij homogeen materiaal: thermische geleidbaarheid (l) gekend (tabellen)

Samenstelling van de wanden l [W/m.K]

li

le

[W/m.K]

[W/m.K]

Staal

50

50

Steen

~2,5

~ 3,5

Gewapend beton

1,70

2,20

Bezetmortel

0,93

1,50

Baksteen

0,90

1,10

Gips

0,52

-

Hout

0,15

0,20

Snelbouw 19cm

0,14

Isolatie

0,04

- (0,4)

Snelbouw 29cm

0,20

Materiaal

Bij heterogeen materiaal wordt rechtstreeks met de thermische weerstand van het materiaal gewerkt Materiaal

R [m².K/W]

Bron : http://www.energieplus-lesite.be/energieplus

22

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden l [W/m.K]

Praktische gids voor duurzaam bouwen Fiche ENE04 – Een goed geïsoleerd huis bouwen

23


Van L naar R en B naar B: Minerale wol (MW), glaswol (GW), cellenglas (CG), geëxpandeerd perliet (EPB),

polyurethaanschuim (PUR), geëxpandeerd polystyreenschuim (EPS en EPS-SE), geëxtrudeerd polystyreenschuim (XPS)

●

Isolatietypes

24 Bron: fiches MAT 05 en ENE 04


Boven: Cellulose, kokosnoot, hennepwol, kurk (ICB). Onder: Vulkanische rotssteen (perliet), isolatie uit gerecycleerde textielvezels

●

Isolatietypes (natuurlijk of ecologisch)

25 Bron: fiche MAT 05


Samenstelling van de wanden Ra ●

[m².K/W]

Thermische weerstand → Ri = (d / l)i → Ra

Thermische weerstand van de luchtlaag

→ Rsi en Rse



26


Samenstelling van de wanden Ra ●

Thermische weerstand → Ri = (d / l)i

[m².K/W]

Ra is functie van : •

De stroomrichting van de warmte;

→ Ra

•

De dikte van de luchtlaag;

→ Rsi en Rse

•

Ventilatie van die laag

Drukt de weerstand van de lucht (of het omgekeerde van de hoeveelheid overgedragen warmte) uit om de warmte via convectie, conductie en straling over te dragen (per tijdseenheid, per oppervlakte-eenheid en voor een T-verschil van 1K tussen de warme- en koudezijde)

27

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ra

[m².K/W]

Niet-geventileerde luchtlaag Dikte van de luchtlaag [mm]

Horizontale warmteflux

Verticale warmteflux - hoog

Verticale warmteflux - laag

0
0,00

0,00

0,00

5
0,11

0,11

0,11

7
0,13

0,13

0,13

10
0,15

0,15

0,15

15
0,17

0,16

0,17

25
0,18

0,16

0,19

50
0,18

0,16

0,21

100
0,18

0,16

0,22

300

0,18

0,16

0,23 28

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Ra

[m².K/W]

Sterk geventileerde luchtlaag ●

Ra = 0 m².K/W

●

T° luchtlaag = T° buiten

●

Rse = Rsi

●

De materialen gelegen achter die luchtspouw tellen niet mee voor de berekening van de U-waarde van de wand

29


Samenstelling van de wanden Ra

[m².K/W]

Weinig geventileerde luchtlaag ●

Vereenvoudigde methode: neem de helft van de Ra van een niet geventileerde equivalente luchtlaag

●

Volledige methode: breng de grootte en de verdeling van de ventilatieopeningen in rekening

30

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Rsi en Rse ●

[m².K/W]

Thermische weerstand → Ri = (d / l)i → Ra → Rsi en Rse

Thermische oppervlakteovergangsweerstand (binnen en buiten)



31

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Thermische oppervlakteovergangsweerstand (binnen en buiten) ●

●

Rsi en Rse

[m².K/W]

Transmissie van de luchtwarmte naar de wand via: -

Convectie

-

Straling

Rsi en Rse drukken de weerstand uit (binnen / buiten) om hun warmte af te convectie en straling (per tijdseenheid, en voor een T-verschil van 1K tussen deze van de wandoppervlakte)

van de omgevingslucht geven aan de wand via per oppervlakte-eenheid de luchttemperatuur en

32

II. Berekening U-waarde Samenstelling van de wanden Thermische oppervlakteovergangsweerstand (binnen en buiten)

Rsi en Rse

[m².K/W]

Ri [m².K/W]

Re [m².K/W]

Horizontale warmtestroom (vertikale wand)

0,13

0,04

Vertikale warmtestroom – hoog (horizontale wand)

0,10

0,04

Vertikale warmtestroom – laag (horizontale wand)

0,17

0,04

33


Thermische weerstand

RT = Rsi + SRi + Rse ●

[m².K/W]

Thermische transmissiecoëfficiënt (van een wand) → U = 1 / RT

[W/m².K]

Hoe kleiner de U-waarde, hoe beter de isolerende kracht van de wand

34


Thermische transmissiecoëfficiënt (van een wand) → U = 1 / RT

[W/m².K]

Het is de hoeveelheid warmte die door een wand gaat op een permanente basis, per tijdseenheid, per oppervlakte-eenheid en per eenheid van verschil in temperatuur tussen de ene en de andere kant van een wand. Hoe lager deze waarde, hoe beter de wand is geïsoleerd Bron : http://www.energieplus-lesite.be/energieplus

35


Bijzonderheden ►

Lineair verlies : y

►

Puntsgewijs verlies : c

►

Geval vensters :

[W/m.K] [W/K]

› Uw = (Uf * Af + Ug * Ag + y * l) / (Af + Ag) (of vereenvoudigde formule : Uvenster = 0.3 x U profiel + 0.7 x U beglazing + 3 x 0.05 of 0.07 , afhankelijk van of de beglazing een U > of < 2W/m²K heeft)

●

Minimum : respecteer de basisregels opgelegd door de EPB 36


37

II. Berekening U-waarde Hoeveel € vliegen door de vensters? ●

Het is aan u nu! ●

Bereken de transmissiecoëfficiënt (U) van een wand : › 2cm gips › Holle betonblok van 19cm › 8 cm isolatie › Pleister op de isolatie

●

Bereken de transmissiecoëfficiënt (U) van een wand : › 2cm gips › Holle betonblok van 19cm › 30 cm isolatie › Pleister op de isolatie 38

Hoeveel € vliegen door de vensters?

39

Hoeveel € vliegen door de vensters?

40

Hoeveel € vliegen door de vensters? I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren?

41

III. Begrippen gelinkt aan warmte Specifieke thermische capaciteit (c) [J/kg.K] ●

Eigenschap van een materiaal waarmee de mate waarin dit materiaal energie kan opslaan of terug afgeven via thermische uitwisseling tijdens een transformatie waarbij de temperatuur wijzigt, kan worden gekwantificeerd;

●

Het is de hoeveelheid energie die nodig is om de temperatuur van 1kg van een materiaal met 1K (of 1°C) te verhogen bij gelijke druk en volume

●

Hoe hoger de specifieke thermische capaciteit, hoe groter de opnamecapaciteit

42

III. Begrippen gelinkt aan warmte Specifieke thermische capaciteit (c) [J/kg.K] ●

Enkele waarden Materiaal

Volumieke massa : r [kg/m³]

Specifieke thermische capaciteit : c [J/kg.K]

Staal

7800

450

Beton

2400

880

Baksteen

1300

840

Hout

550

1200-2700

Isolatie

50

1000

Lucht (15°C)

1,225

1000

43

III. Begrippen gelinkt aan warmte Thermische inertie ●

De capaciteit van een gebouw om warmte op te slaan en vervolgens terug af te geven.

●

Dankzij de thermische inertie is er een thermische defasering (ontkoppeling in de tijd) mogelijk tegenover de schommeling van het buitenklimaat Bron : http://ecosources.info

●

De thermische inertie van een huis hangt af van de materiaalmassa waaruit de binnenkant is opgebouwd. Hoe zwaarder deze materialen, hoe groter hun thermische inertie.

●

Verwar inertie niet met isolatie : isolatie vermindert de verliezen, terwijl de inertie louter warmte opslaat en weer vrijgeeft

●

Wordt uitgedrukt in effusiviteit [e] 44

III. Begrippen gelinkt aan warmte Thermische inertie ●

Enkele waarden

Bouwtypologie

Geleidbaarheid: l [W/m.K]

Volumieke massa : r [kg/m³]

Specifieke thermische capaciteit : c [J/kg.K]

Effusiviteit :e

Houtskelet

0,04

50

840

30

Massief houtbouw

0,12

450

1880

320

Traditionneel

0,4

1000

840

580

Betonelementen

1,7

2400

880

1850

Bron : Formation IBGE – Bâtiment durable passif en très basse énergie

45

III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid ●

Hygrometrische begrippen: ►

Absolute luchtvochtigheid, X:

Het aantal aanwezige grammen waterdamp in 1 kg droge lucht. [gwater/kgdrogelucht] ►

Relatieve luchtvochtigheid, R.L.:

verhouding tussen de waterdampdruk (Pw) en de saturatiedruk van de waterdamp (Pws). [%] ►

Dauwpunttemperatuur:

de temperatuur waarbij bij een gegeven waterdampdruk of bij een gegeven absolute luchtvochtigheid, de relatieve luchtvochtigheid 100% bedraagt. [°C] 46

III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid

Bron: Formation PMP

47

III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid X

Bron: Formation Condensation PMP

48

III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid R.L.

Bron: Formation Condensation PMP

49

III. Begrippen gelinkt aan warmte ●

Dampdiffusie

Net zoals warmte zich verplaatst van warm naar koud, verspreidt de luchtvochtigheid zich van de hoogste partiële druk naar de laagste. Dit is de dampdiffusie

4°C / RL : 100% Pw : 800 Pa 20°C / RL : 70% Pw : 1650 Pa Bron: Formation PMP

50

1. THEORIE [not too much] III. Begrippen gelinkt aan warmte

LesLuchtvochtigheid grandeurs hygrométriques Relatieve luchtvochtigheid 20°C / RL :

70% 1650 Pa

4°C / RL : 100%  800 Pa

Bron: Formation PMP

51


Tegengekomen problemen ►

Gelinkt met vochtigheid

Schimmels en paddestoelen

Bron: PMP

52


Ontwikkeling en groei

Luchtvochtigheid

Bron: PMP

53


54


55

III. Begrippen gelinkt aan warmte Luchtvochtigheid Hoeveel € vliegen door de vensters? ●

Het is aan u nu! ●

Bereken de transmissiecoëfficiënt (U) van een wand : › 2cm gips › Holle betonblok van 19cm › 30 cm isolatie › Pleister op de isolatie

Maar … de isolatie is blootgesteld aan weersinvloeden … de geleidbaarheid verhoogt >>> 0,2 W/m.K 56

Hoeveel € vliegen door de vensters? I. Definitie warmteoverdracht II. Berekening van de transmissieverliescoëfficiënt U III. Definitie van de begrippen gelinkt aan warmte IV. Waarom isoleren?

57

IV. Waarom isoleren ? De energieverliezen beperken

Binnencomfort verhogen

Isolatie ? Energieafhankelijkheid beperken

Energetische voetafdruk verkleinen

Pathologieën vermijden 58

Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. : ●

http://www.energieplus-lesite.be/

●

http://www.maisonpassive.be :/ Ressources : Brochure PMP : « Quel châssis pour ma maison passive »

●

Ponts thermiques : Site internet : http://www.pontsthermiques.be

Referentie Praktische handleiding voor de duurzame gebouw en andere bronnen : ●

Info fiches : ENE 4, 6, 9, 11 et 12 59

Om te onthouden van de presentatie

●

De isolatiewaarde van een wand wordt onder andere bepaald door de transmissiecoëfficiënt U: hoe kleiner deze waarde, hoe beter de wand geïsoleerd is ;

●

Op termijn zal de passiefstandaard opgelegd worden voor alle nieuwbouw (residentieel en tertiair) ;

●

Het isoleren van een gebouw vereist een globale aanpak en aandacht voor de impact (bij renovatie). 60

Contact Marny DI PIETRANTONIO Gestionnaire technique PMP asbl - Rue Nanon, 98 – 5002 Namur Tel : 081 / 39. 06. 50 E-mail :

[email protected]

[email protected]

61

Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE

Recommend Documents