Overzicht module 5: transmissie M5.1 Inleiding en eisen M5.2 Opake constructies M5.3 Transparante constructies M5.4 Globale warmteverliezen M5.5 Vragen Opmerking : in de presentaties worden enkel de standaard methodes behandeld. Voor een aantal gevallen kan daarnaast beroep gedaan worden op meer gedetailleerde methoden.
1
Module 5.2
Transmissieverliezen in gebouwen :
Berekening van de warmtedoorgangscoëfficiënt van opake constructiedelen (U-waarde) Versie 2.2 April 2006
Overzicht M5.2: Opake constructies • Warmteweerstand – – – – – –
Algemeen Oppervlakteovergangsweerstanden Homogene lagen Lagen met variabele dikte Luchtlagen Niet-homogene lagen
• Eigenschappen van materialen • Correcties op de U-waarden
3
Warmteweerstand: algemeen RT B U I T E N
Rse Rse
Rsi
Rmuur Rnh Rg R
Rnh R
Rsi
ΔT
U = 1/RT [W/m².K] RT = Rse + Rmuur + Rsi 4
RT = Rse + ∑Rnh + ∑Rg + ∑R + Rsi
B I N N E N
Oppervlakteovergangsweerstanden (Rsi en Rse) RT = Rse + ∑Rnh + ∑Rg + ∑R + Rsi 0.04
Rse [m².K/W]
0.10
0.04
0.13 0.13
Richting warmtestroom
5
Rsi [m².K/W] 0.17
Element
Rsi (m²K/W)
Rse (m²K/W)
Opwaarts
⇑
dak, plafond
0,10
0,04
Horizontaal ( ± 30° )
⇔
muur, venster
0,13
0,04
Neerwaarts
⇓
vloer
0,17
0,04
Nota: * numerieke waarden lichtjes verschillend t.o.v. vroeger * volledig automatisch bepaald door de software o.b.v. helling in project
Warmteweerstand van een homogene laag
d ⎡ m².K ⎤ R = λ U ⎢⎣ W ⎥⎦ RT = Rse + ∑Rnh + ∑Rg + ∑ R + Rsi Voorbeeld: muur bestaande uit gewapend beton: – d = 0,2 [m] (dikte) – λUe = 2,2 [W/(m.K)] (warmtegeleidbaarheid) – R = 0,2 / 2,2 = 0,091 [m².K/W]
RT = Rsi + R + Rse = 0,13 + 0,091 + 0,04 = 0,261 m².K/W
0,2 m
1 m²
76,6 W
U = 1/RT = 3,83 W/m².K ΔT = 20 K 6
7
Invoerscherm muur met een homogene laag
U-waarde van bouwdelen met lagen van variabele dikte
• Voorbeeld: plat dak – met hellingsbeton – of met isolatielaag van variabele dikte
• 2 mogelijke methodes – vereenvoudigd: rekenen met de kleinste dikte van de hellende laag • meestal slechts beperkte overschatting van de U-waarde
– gedetailleerd: volgens bijlage C van NBN EN ISO 6946 (analytische formules) • een XL rekenblad wordt ter beschikking gesteld via de website (www.energiesparen.be/energieprestatie) • vervolgens U-waarde d.m.v. directe invoer in de EPBsoftware inbrengen 8
Opdeling in basisgeometrieën volgens NBN EN ISO 6946
9
Warmteweerstand van luchtlagen (d ≤ 300 mm)
RT = Rse + ∑Rnh + ∑ Rg + ∑R + Rsi • Rg-waarden van toepassing onder bepaalde voorwaarden: – – – –
dikte luchtlaag d ≤ 300 mm voor dunne lagen (d/L ≤ 0.1 en d/b ≤ 0.1) geen luchtuitwisseling met de binnenomgeving voor 2 parallelle oppervlakken met hoge emissiviteit • indien oppervlak met lage emissiviteit : dit kan gewaardeerd worden d.m.v. een externe berekening van de U-waarde van het constructiedeel en directe invoer in de software
• Rg-waarden afhankelijk van :
– dikte van de luchtlaag – richting van de warmtestroom : opwaarts, horizontaal (+/- 30°) of neerwaarts – ventilatie van de luchtlaag : niet, matig of sterk geventileerd
10
Warmteweerstand van luchtlagen (d ≤ 300 mm) • Criterium voor de ventilatie van de luchtlaag is: – totale oppervlakte van de openingen via dewelke de luchtlaag in contact staat met de buitenomgeving
Oppervlakte van openingen
Voorbeeld
Verticale luchtlagen : mm² per m lengte Horizontale luchtlagen : mm² per m² luchtlaag
Niet openingen ≤ 500 mm² geventileerd
ongeventileerde spouwmuur
Matig 500 mm² < openingen ≤ 1500 mm² geventileerd
spouwmuur met open stootvoegen onderen bovenaan
Sterk 1500 mm² < openingen geventileerd 11
hellend dak
Niet-geventileerde luchtlagen Warmteweerstand in functie van de richting van de warmtestroom
Warmteweerstand luchtlaag [m².K/W]
0.25
0.2
0.15 neerwaarts horizontaal opwaarts
0.1
0.05
0 0
50
100
150
200
250
300
350
Dikte van de luchtlaag [mm]
Î juiste waarde wordt automatisch opgeroepen in de software, op basis van de richting van de warmtestroom en de dikte van de luchtlaag. 12
Warmteweerstand van luchtlagen (d ≤ 300 mm) • Matig geventileerde luchtlagen: – Warmteweerstand voor niet-geventileerde luchtlagen gedeeld door 2 – Maximale warmteweerstand van bouwlagen tussen de luchtlaag en de buitenomgeving wordt beperkt tot 0.15 m².K/W – De EPB-software v1.0 doet de berekening automatisch
• Sterk geventileerde luchtlagen – Worden beschouwd als buitenomgeving – Rsi wordt gebruikt in plaats van Rse – Nog niet in de EPB-software geïmplementeerd: daarom spouw en buitenste lagen voorlopig niet ingeven 13
14
Invoerscherm luchtlaag in een spouwmuur
Warmteweerstand van niet-homogene lagen: metselwerk
15
Warmteweerstand van niet-homogene lagen: metselwerk
RT = Rse + ∑ Rnh + ∑Rg + ∑R + Rsi Metselwerk: de oppervlaktegewogen gemiddelde waarde van de warmtegeleidbaarheid van de metselsteen en van de mortel wordt beschouwd:
λ U = λ U,bl.fbl + λ U,mor.fmor
fbl + fmor = 1
Mortelfractie: waarde bij ontstentenis
16
fmor
Binnenmetselwerk
0.16
Buitenmetselwerk
0.28
Îin de EPB-software v1.0: • waarden bij ontstentenis nog niet geïmplementeerd • invoertruukje: zie helpfunctie en volgende slide
Warmteweerstand van niet-homogene lagen: metselwerk
• Waarden bij ontstentenis – nog niet expliciet geïmplementeerd in de software – wel kunnen equivalente afmetingen ingegeven worden : zie tabel hieronder – tabel eveneens opgenomen in de helpfunctie – de afmetingen zijn bewust in meter gezet om expliciet aan te geven dat het volledig fictief is Mortelfractie: waarde bij ontstentenis
17
fmor
Lengte Hoogte baksteen baksteen
Dikte voeg
Binnenmetselwerk
0.16
14 m
9m
1m
Buitenmetselwerk
0.28
9m
4m
1m
Warmteweerstand van metselwerk RT = Rse + ∑ Rnh + ∑Rg + ∑R + Rsi Voorbeeld – Dikte = 0.14 m – Blok van gebakken aarde λUi = 0.32 W/mK l = 0.29 m h = 0.14 m – Cementmortel λUi = 0.93 W/mK d = 0.012 m fmor= 12 %
l dd
l hh
λ U = λ U,bl.fbl + λ U,mor.fmor λ U = 0.32 * 0.88 + 0.93 * 0.12 = 0.39 W / m.K R nh 18
=
0 . 14 0 . 39
= 0 . 36[ m ². K / W ]
19
Invoerscherm voor metselwerk
Warmteweerstand van niet-homogene lagen: bv. dakbalken
20
Warmteweerstand van niet-homogene lagen: algemeen
RT = Rse + ∑ Rnh + ∑ Rg + ∑ R + Rsi • Voorbeelden : – dakconstructies – houtskeletbouw – …
• Algemene formule: combinatiemethode (§6.2) – rekenkundig gemiddelde van een boven- en onderwaarde voor de totale warmteweerstand van het bouwelement in zijn geheel – niet geïmplementeerd in de EPB-software v1.0 – externe berekening is wel mogelijk – het resultaat kan ingebracht worden via directe invoer
• Vereenvoudigde aanpak – zie volgende slide 21
Warmteweerstand van niet-homogene lagen: vereenvoudigde aanpak • enkel de onderwaarde van de warmteweerstand wordt berekend • voor elke laag wordt de oppervlaktegewogen gemiddelde waarde van de warmtegeleidbaarheid beschouwd:
λU =
∑
λ U,i.fi
• geïmplementeerd in de software
R nh
d = λU
– extra invoer t.o.v. homogene lagen: oppervlakte fractie
• geeft voor de U-waarde een iets minder gunstig resultaat in vergelijking met de combinatiemethode
22
Warmteweerstand van een niet-homogene laag RT = Rse + ∑ Rnh + ∑Rg + ∑R + Rsi • Dakisolatie : voorbeeld – Hout :
λUi = 0.18 W/mK l = 0.035 m houtfractie = 6%
λU,eq = 0.18*0.06 + 0.041*0.94 = 0.049 W/mK
– Minerale wol : λUi = 0.041 W/mK l = 0.60 m isolatiefractie = 94%
0.15 m 0.60 m 23
0.035 m
0.60 m
Rnh = (0.15/0.049) = 3.04 [m².K/W]
24
Invoerscherm niet-homogene laag in bibliotheek
25
Invoerscherm niet-homogene laag in wandelement
Warmteweerstand van een niet-homogene laag: waarden bij ontstentenis voor houtfracties Houtfractie: waarden bij ontstentenis
26
fhout
Gordingendak (gordingen – primaire draagstructuur)
0,11
Gordingendak (kepers – secundaire draagstructuur)
0,20
Sporen- of spantendak (spanten – secundaire draagstructuur)
0,12
Houten vloeren (balken – secundaire draagstructuur)
0,11
Houtskeletwanden
0,15
Overzicht M5.2: Opake constructies • Warmteweerstand • Eigenschappen van materialen – λ-waarden – geperforeerde blokken
• Correcties op de U-waarden
27
λu-waarden : tabellen van bijlage A Geval 1
Materiaal
X
c (J/kg.K)
xxxx
Materialen, gekend naar merknaam en type
Gedeclareerde waarden
Geval 2
Geval 3
Gecertificeerde materialen, enkel gekend naar aard
Niet-gecertificeerde materialen
λUi
λUe
λUi
λUe
(W/m.K)
(W/m.K)
(W/m.K)
(W/m.K)
Y
Z
Y x 1,1 Z x 1,1
Alle tabelwaarden zijn geïntegreerd in de software, ook holle betonblokken, welfsels, ... van bijlage B Î in de software op te roepen via afrolmenu’s 28
λu-waarden
• Pas op : λUi ≠ λUe ≠ λd • λd : gedeclareerde waarde, bepaald onder genormaliseerde condities voor vochtgehalte en temperatuur • λU,i en λU,e : te gebruiken rekenwaarden – omgerekend voor binnen- en buitencondities – aan te leveren door de fabrikant/leverancier – deze waarde in de software invullen
29
Opmerkingen bij λ-waarden voor metselwerk • Alle opgegeven λ-waarden van metselwerk betreffen gelijmde (= zonder voegen) stenen • λ-waarde van geperforeerde stenen : voorbeeld – Niet-gecertificeerde stenen van gebakken aarde (tabel A.3) – blok 290 mm x 140 mm x 90 mm - gewicht 4,7 kg – ρblok = 4,7 /(0,29 x 0,14 x 0,09) = 1286 kg/m³ ⇒ λUi = 0,42 W/m.K
290 mm x 140 mm x 90 mm 4,7 kg
30
Overzicht M5.2: Opake constructies • Warmteweerstand • Eigenschappen van materialen • Correcties op de U-waarden – Luchtgaten of -spleten – Omgekeerde daken – Mechanische bevestigingen
31
Correctie op de U-waarde: algemeen
UC = U + ΔU UC
Gecorrigeerde U-waarde
ΔU = ΔUg + ΔUr + ΔUf ΔUg
Correctie voor luchtgaten of –spleten in of tussen isolatielagen ΔUr Correctieprocedure voor omgekeerde daken (nog niet geïmplementeerd in de software) ΔUf Correctie voor mechanische bevestigingen die een isolatielaag doorboren
32
Correctie voor luchtgaten of -spleten
ΔUg
• Niet beschouwd in het kader van de EP-regelgeving • Wegens moeilijkheid om objectief vast te stellen welke categorie van toepassing is • Dit wil niet zeggen dat nauwkeurige plaatsing niet belangrijk is!
33
Correctie voor omgekeerde daken
ΔUr
• Nog niet geïmplementeerd in de EPB-software v1.0 • Externe berekening is mogelijk – rekenprocedure: zie referentiedocument §7.2.4 – de uitzondering voor koeling en zomercomfort wordt tot nader order echter niet beschouwd: dus U-waarde berekenen voor wintersituatie – het resultaat van de externe berekening (U-winter) kan in de EPB-software ingebracht worden via directe invoer
34
Correctie voor mechanische bevestigingen ΔUf Twee opties in de EPB-software: • Waarden bij ontstentenis • Reële gegevens: • extra invoer nodig: zie schermvoorbeeld
35
Invoer spouwmuur, lagen 36
Invoer correctie voor mechanische bevestigingen, waarde bij ontstentenis 37
38
Invoer correctie voor mechanische bevestigingen, detailberekening
