Opleiding Duurzaam Gebouw: Isolatiematerialen: hoe kiezen? Leefmilieu Brussel
Isolatie van muren: hoe kiezen? Arnaud Evrard UCL / Architecture et Climat
Doelstelling van de presentatie ●
Begrijpen welke gevolgen de keuze van een isolatiemateriaal heeft op de levensduur van het gebouw, op basis van technische aspecten
●
Begrijpen welke invloed de keuze van een type van isolatiemateriaal heeft op de overdracht en de opslag van warmte en vocht doorheen en in de muren
2
Plan van de uiteenzetting
●
Inleiding
●
Isolatiemateriaal kiezen
●
Een muur isoleren
●
Aan de binnenzijde isoleren
●
Conclusies
3
INLEIDING ●
Om het energieverbruik te beperken, kunnen we ingrijpen op verschillende niveaus.
© Architecture et Climat
4
INLEIDING ●
De overdracht van warmte, lucht, damp en water doorheen de gebouwschil moet geanalyseerd worden.
HOE ONTSTAAN DEZE STROMEN? STROMEN?
Temperatuurverschil Drukverschil Verschil in relatieve vochtigheid
warmte lucht vochtigheid
Dampdrukverschil
Damp
Verschil in capillaire druk
Water
© Architecture et Climat
5
Plan van de uiteenzetting
●
Inleiding
●
Isolatiemateriaal kiezen
●
Een muur isoleren
●
Isoleren aan de binnenzijde
●
Conclusies
6
Isolatiemateriaal kiezen ●
Deze overdracht en opslag houden hoofdzakelijk verband met de poreuze structuur en de aard van de materialen.
© Insulation materials, éd. Détails
© A. Evrard
7
Isolatiemateriaal kiezen Isolatiematerialen
Minerale oorsprong
Wol
Schuim
Organische oorsprong
Wol
Composiet
Schuim Vezel
Lage impact
Hoge prestaties
8
Isolatiemateriaal kiezen ●
Minerale wol
9
Isolatiemateriaal kiezen ●
Synthetisch schuim
Geëxpandeerd polystyreen EPS
Geëxtrudeerd polystyreen XPS
Polyurethaan - PUR
Ureumformol- UF
10
Isolatiemateriaal kiezen ●
Mineraal schuim
Vermiculiet
Geëxpandeerde klei
Perliet
Cellenbeton
Cellulair glas
11
Isolatiemateriaal kiezen ●
“Hoogperformante” composietmaterialen
Lichtdoorlatende isolatie
Dunne reflecterende isolatie
Vacuümisolatie
Aerogel
12
Isolatiemateriaal kiezen ●
Plantaardige / dierlijke wol
Kokosvezels
Schapenwol
Katoenvezels
Vlasvezels
Hennepvezels
13
Isolatiemateriaal kiezen ●
Houtwol en -vezels
Houtwol
Houtvilt
Cellulosewatten, ingeblazen of in platen
Gemineraliseerde houtkrullen
Kurkeik
14
Isolatiemateriaal kiezen ●
Composietmaterialen met “lage impact”
Pleisterspecie of aarde/stro
Houtcement
Hennepkalk
15
Isolatiemateriaal kiezen ●
Het thermisch geleidingsvermogen van de materialen is uiteraard een belangrijke parameter
© Kingspan
16
Isolatiemateriaal kiezen ●
Voor sommige materialen mag de aanwezigheid van vocht niet worden genegeerd, omdat dit de andere parameters kan beïnvloeden
17
© A. Evrard, PhD UCL, 2008
Isolatiemateriaal kiezen De absorptiecurve van materialen moet dus gekend zijn wmax
Vochtgehalte (kg/kg)
●
Maximale verzadiging
Verzadigd materiaal
wf
Capillaire verzadiging
Superhygroscopische zone
w95
Sorptieevenwicht bij 95% RH
desorptie
sorptie Hygroscopische zone Droge toestand Relatieve vochtigheid
18
© Fraunhofer-IBP
Isolatiemateriaal kiezen ●
In het ideale geval zijn ook de absorptiecoëfficiënt en de waterherverdelingscoëfficiënt gekend … Absorptie
Herverdeling
19
© Fraunhofer-IBP
Isolatiemateriaal kiezen ●
Acht parameters zijn noodzakelijk voor de gebundelde berekening van de dynamische overdracht en opslag van temperatuur en vocht in de wanden: densiteit (ρ) [kg/m³] porositeit (ε) [%] specifieke warmte (c) [J/kg] thermisch geleidingsvermogen (λ) [W/mK] dampdiffusieweerstandsfactor (µ) [-] vochtigheidsgraad bij 80% HR (w 80) [kg/m³] vochtigheidsgraad bij capillaire verzadiging (wf) [kg/m³] absorptiecoëfficiënt (A) [kg/m²s1/2]
20
Isolatiemateriaal kiezen www.wufi-pro.com
21
© Fraunhofer-IBP
Isolatiemateriaal kiezen ● WOOD ● AAC ● BRICK ● CEM ● MW ● LH ● Water 440 500
●
●●●
60
455
4,5
150
●
●
●
●
0
18
●
230
●
●●●●
●●●
●●
● ●● ●
●● ●
0,016
0,0004
●
130
0,0736
●●
0,056
Dry density 0 [kg.m-3]
Water content at 80% w80% [kg.m-3]
●
Free saturation wf [kg.m-3]
●
Dry total porosity ξ0 [%vol]
●
Dry thermal capacity c0 [J.kg-1.K-1]
95
●
●● 15
●
600
1,6
0,6
0,09 0,12
546
4180
1500
● ●●●
(0)
● 435
1560
0,115
85
●●
73 77
31
850
1,3 4,85 8
80
●
9,8
(0)
0,04
●
2300
1800
33
●● ●
(0)
●
●
1000
180
Dry thermal conductivity 0 [W.m-1.K-1]
●
Dry vapour diffusion resistance factor 0 [-]
●
Liquid transfer coefficient for absorption A [kg/m².s-1/2]
0,3
22
Plan van de uitzetting
●
Inleiding
●
Isolatiemateriaal kiezen
●
Een muur isoleren
●
Isoleren aan de binnenzijde
●
Conclusies
23
Een muur isoleren ●
Bestaande muurtypes Massieve muren ~ 18e tot 20e eeuw
Verdeling van het aantal woningen volgens bouwperiode
Volle bakstenen muren ~ eind 19e – begin 20e eeuw
Spouwmuren “eerste generatie ” ~ interbellum
Spouwmuren “tweede generatie ” ~ jaren „70
Geïsoleerde spouwmuren ~ vanaf jaren „80
Bron: Toepassing van de principes van de passiefwoning in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest, 2008, Ceraa
► In het BHG dateert ~78% van de Brusselse gebouwen van voor de oliecrisis van de jaren „70! 24
© Architecture et Climat
Een muur isoleren ●
Een bestaande muur isoleren?
Isolatie door opvulling van de luchtspouw Voordelen - Binnen- en buitenafwerking blijven behouden - Geen ingenomen ruimte - Eenvoudige techniek - Lagere kostprijs - Een stedenbouwkundige vergunning is niet nodig
Nadelen - Alleen mogelijk als de luchtspouw voldoende breed (min. 4 cm) en regelmatig is: dit moet vooraf worden onderzocht (endoscopie) - Niet mogelijk bij geverfde of geglazuurde gevels: afdichtingslaag verhindert afvoer van waterdamp - Beperkte isolatiedikte - Risico dat thermische bruggen versterkt worden bij onderbrekingen van de spouw - Afkoeling van de gevelmuur: laag droogpotentieel, vorstrisico
25
© Architecture et Climat
Een muur isoleren ●
Een bestaande muur isoleren?
Isolatie aan de buitenzijde Voordelen - Continuïteit van de isolatie: verkleint het risico van plaatselijke thermische bruggen - Verbetert de dichtheid van de gevel - Beschermt de muur tegen vorst en scheurtjes - Verbetert het buitenaanzicht in het geval van beschadigde of onvoldoende homogene bekleding - Thermische massa en binnenafwerking blijven behouden - Geen verlies van bewoonbare oppervlakte in de woning
Nadelen - Wijziging van het buitenaanzicht en, in het geval van gemene muren, wijziging van de gevellijn: in de meeste gevallen is een stedenbouwkundige vergunning vereist - Dagkanten van raamopeningen moeten geïsoleerd worden, dorpels vervangen, enz. (glasoppervlakte neemt af) - Verplaatsing/vervanging/aanpassing van regenpijpen, dakgoten, enz. - Er moet een gespecialiseerd bedrijf worden ingeschakeld: hoge kostprijs
26
© Architecture et Climat
Een muur isoleren ●
Een bestaande muur isoleren?
Isolatie aan de binnenzijde Voordelen -
Buitenaanzicht blijft behouden Uitvoering mogelijk zonder stellingen Ruime keuze van isolatiematerialen Werf beschut tegen weer en wind Uitvoering per kamer is mogelijk: fasering van de werf en van de uitgaven - Lagere kostprijs - Een stedenbouwkundige vergunning is niet nodig
Nadelen - Bewoonbare oppervlakte neemt af - Binnenafwerkingen (en eventueel elektrische of verwarmingsinstallaties) moeten verplaatst of vervangen worden - Hygrothermische belasting van de muren neemt toe: risico van binnencondensatie, vorst, uitzettingen van het metselwerk en muuruitslag (zout) - Thermische bruggen die moeilijk aan te pakken zijn: risico van oppervlaktecondensatie en schimmelvorming - Thermische inertie neemt af: risico van oververhitting
27
© Architecture et Climat
Een muur isoleren ●
Type van isolatie?
Synthetische platen Minerale wol Andere
Natuurlijke materialen
Bron
28
Plan van de uiteenzetting
●
Inleiding
●
Isolatiemateriaal kiezen
●
Een muur isoleren
●
Isoleren aan de binnenzijde
●
Conclusies
29
Isoleren aan de binnenzijde ●
ISOLIN-onderzoek – Fase III, 2008-2011 ISOLIN-gids A. Branders / A. Evrard / A . De Herde (versie .pdf of papier in het Frans)
ISOLIN-tool A. Evrard / C. Hermand / A. De Herde
(DVD in English)
http://energie.wallonie.be/servlet/Repository/guide_isolin_oct2010_web.pdf?ID=16005 (of “Isolation thermique par l'intérieur” in Google)
30
Isoleren aan de binnenzijde ●
Belangrijkste risico’s die verband houden met isoleren aan de binnenzijde 1.
OPPERVLAKTECONDENSATIE EN SCHIMMEL
2.
BINNENCONDENSATIE DOOR DIFFUSIE 2.2.1 Hoofdrisico 2.2.1 Secundair risico
3.
BINNENCONDENSATIE DOOR CONVECTIE
4.
VORST EN UITZETTING VAN HET METSELWERK
5.
ZOUTUITSLAG
6.
VERMINDERING VAN DE THERMISCHE INERTIE EN RISICO VAN OVERVERHITTING
31
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Binnencondensatie – Enthalpiediagram Abs. vochtigheid
Omgeving Relatieve vochtigheid
Verzadigingscurve
Dauwtemperatuur
Temperatuur
32
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Glaser-methode (statisch, zonder regen, zonder zon)
http://www.energieplus-lesite.be > Condensations internes…
33
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Glaser-methode (statisch, zonder regen, zonder zon)
http://www.energieplus-lesite.be > Condensations internes…
34
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Vergelijkbare methodes • Glasta (Physibel)-software
• BS 5250:2002 (GB) – “5 voor 1”-regel
• DIN 4108:2001 (DE) 35
Isoleren aan de binnenzijde ●
Binnencondensatie bestrijden - WINTER
► Damscherm of Damprem
36
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Binnencondensatie bestrijden - ZOMER
► “Intelligent dampscherm” of “intelligente” damprem (of “met variabele mu-waarde”
37
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Het droogpotentieel van de muur maximaliseren
VOOR
NA
38
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Strategie voor uitvoering van een isolatiesysteem Programmatische behoeften en beperkingen
Analyse van de bestaande toestand
Voorafgaande ontwerpkeuzes
Keuze van constructiewijze, materialen en prestaties
Analyse van de bouwknopen
Bevestiging van de prestaties
Follow-up van de uitvoering
Follow-up van het verbruik en het onderhoud
39
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Ontwerpkeuze
40
Isoleren aan de binnenzijde ●
Keuze van het constructiesysteem ►
Systeem met gelijmde isolatieplaten
1.
Bestaande bakstenen muur
2.
Gelijmde harde isolatie
3.
Dampscherm of damprem
4.
Binnenafwerking
41
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Keuze van het constructiesysteem ►
Structuursysteem
1.
Bestaande bakstenen muur
2.
Skelet
3.
Soepele isolatie of bulkisolatie
4.
Dampscherm of damprem
5.
Binnenafwerking
42
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Keuze van het constructiesysteem ►
Systeem met gespoten isolatie
1.
Bestaande bakstenen muur
2.
Gespoten isolatie
3.
Binnenafwerking
43
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Keuze van het constructiesysteem ►
Systeem met gemetselde voorzetwand
1.
Bestaande bakstenen muur
2.
Soepele isolatie of bulkisolatie
3.
Stabiliteitswand
44
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Analyse van de bouwknopen Problemen
Mogelijke oplossingen
Stopcontacten en leidingen
45
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Analyse van de bouwknopen Problemen
Mogelijke oplossingen
Ramen, lateien en vensterbanken
46
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Analyse van de bouwknopen Problemen
Mogelijke oplossingen
Verdiepingsvloerplaten
47
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Analyse van de bouwknopen
48
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
Analyse van de bouwknopen
49
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde Analyse van de bouwknopen
50
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
ISOLIN-tool: 7000 WUFI Pro-simulaties!
Type van metselwerk Buitenklimaat
Type van isolatie Isolatiedikte
Binnenklimaat
Dampremmend membraan
Buitenbekleding Bestaande binnenbekleding
51
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
ISOLIN-tool (Excel-rekenblad)
52
© Architecture et Climat
Isoleren aan de binnenzijde ●
ISOLIN-tool (Excel-rekenblad)
53
© Architecture et Climat
Conclusies 1/2 ●
De belangrijkste hygrothermische parameters van de materialen moeten gekend zijn
●
Er bestaat software die modellen kan opstellen van de dynamische overdracht en opslag van warmte en vocht in de geïsoleerde muren
●
Isolatie aan de binnenzijde van de bestaande muren is vaak de enige mogelijkheid, maar het is ook de moeilijkste oplossing
●
Waar mogelijk moet voor spouwmuurisolatie of isolatie aan de buitenzijde worden gekozen en moet de combinatie van deze drie oplossingen worden overwogen 54
Conclusies 2/2 ●
Als we kiezen voor isoleren aan de binnenzijde … ►
De Glaser-methode is streng
►
De WUFI-software is krachtig, maar vrij zwaar
►
De ISOLIN-tool kan bepaalde keuzes bevestigen
►
De blootstelling aan weer en wind is kritiek
►
Indien de muren blootgesteld zijn, moet een performant vochtwerend middel worden aangebracht
►
Een te dampdichte bekleding aan de buitenkant kan tot gevolg hebben dat het vocht zich opstapelt in de muur
►
Aan de binnenkant moet een aangepast membraan worden aangebracht, vooral bij een vochtige binnenomgeving
►
De membranen met variabele mu-waarde behouden het droogpotentieel van de muren 55
Interessante tools, internetsites, enz.:
●
www.wufi-pro.com
●
http://energie.wallonie.be/servlet/Repository/guide_isolin_oct2010_web.pdf?I D=16005
●
http://www.energieplus-lesite.be
56
Contact
Arnaud Evrard
Dr. Ir. Arch. – Verantwoordelijke Onderzoek aan de UCL Gegevens
: 010 47 21 60
E-mail:
[email protected] Website: http://www-climat.arch.ucl.ac.be 57