U-waarde is weerloos tegen onwetendheid

U-waarde is weerloos tegen onwetendheid

Whitepaper

U-waarde is weerloos tegen onwetendheid De energieprestatie van een gebouw is voor een groot deel afhankelijk van de

Maar wat in theorie haalbaar lijkt, valt in de praktijk soms tegen. Gebruikers

thermische kwaliteit (Uw-waarde) van de gevel. Bij de berekening daarvan, is het

worden na oplevering bijvoorbeeld geconfronteerd met condensvorming en een

belangrijk te weten welke variabelen de uitkomst beïnvloeden. In de praktijk blijkt

tegenvallende energierekening. Bij het zoeken naar de oorzaak kan blijken dat

vaak nog onvoldoende kennis over dit onderwerp te bestaan, soms is er zelfs sprake

de gevel warmte ‘lekt’. De Uw -waarde is niet 0,9 zoals was berekend, maar stijgt

van regelrechte misleiding. Dat kan leiden tot meer warmteverlies dan berekend,

ver boven de 2 uit. Wat ging er mis? Hoe garandeer je als ontwerper dat de

tot onvoorziene condensatie en zelfs tot een vervelende herstelkostendiscussie.

verschillende elementen in een gevel, samen een optimale en excellente

Dit whitepaper legt uit, hoe de juiste keuzes vooraf, leiden tot een betrouwbaar

energieprestatie leveren? En dat uiteraard zonder dat dit ten koste gaat van de

resultaat zonder problemen achteraf.

creatieve vrijheid van de architect.

Energieneutraal bouwen wordt de norm in Nederland. Een goed geïsoleerd casco is

Warmteverlies

het halve werk als het om energie-efficiëntie gaat. Een slim ontwerp met goed

Bij bestaande gebouwen wordt

presterende installaties leidt tot comfortabele en energie-efficiënte gebouwen.

24% van het totale energieverlies

Technisch en theoretisch is het geen probleem om aan die eisen te voldoen. Het is

toegeschreven aan de ramen.

nu al duidelijk dat gebouwen in de nabije toekomst zelfs energie op zullen leveren.

Transparantie en daglicht zijn

24 %

natuurlijk onmisbaar voor een prettig binnenklimaat, maar energetisch gezien is elke glaspartij een EPC (energieprestatiecoëfficiënt) voor nieuwbouw wordt verlaagd van 0,6 maar

30 %

0,4. Daarna gaat het stapsgewijs naar (bijna) 0 in 2020. Dat geldt zowel voor woningen als voor utiliteitsgebouwen. Nieuwe overheidsgebouwen moeten vanaf 2019 al helemaal energieneutraal zijn. In het Bouwbesluit 2012 is

2

vastgelegd dat de Uw (U-waarde,

Op weg naar energieneutraal

warmtedoorgangscoëfficiënt, het

Alle gebouwen in Nederland zorgen

warmteverlies per m² via de gevel) van

samen voor 30% van het totale

ramen, deuren en kozijnen niet hoger

energieverbruik. De Rijksoverheid heeft

mag zijn dan Uw = 1,65 W/m²K.

in het Lenteakkoord (2012) met de

Deze wordt berekend volgens

bouwsector afgesproken dat in 2015 de

NEN 1068:2012.


‘warmtelek’.

delijke Uw-waarde van een compleet

De warmtedoorgangscoëfficiënt (Uw)

raam wordt ook de ψ-waarde

beschrijft de warmtestroom door het

(psi-waarde) van glas of paneel

totale raam, dat is opgebouwd uit

meegerekend. Die wordt bepaald door

kozijnen, stijlen, regels en glas. De

de thermische geleidbaarheid van het

kozijnen en het glas hebben elk een

materiaal waaruit de afstandhouder

eigen U-waarde, die respectievelijk Uf

tussen binnen- en buitenruit is

en Ug worden genoemd. In de uitein-

samengesteld.

De sterkte van een keten wordt bepaald door de zwakste schakel, ook in de bouwsector. Een goed eindresultaat hangt af van de kwaliteit van alle afzonderlijke elementen, maar óók van de verbindingen tussen de verschillende onderdelen. Bij het ontwerp van een goed geïsoleerde gevel is de thermische kwaliteit van het glas van groot belang. Maar ook de eigenschappen van het gekozen profielsysteem, de materialisering van de afstandhouders in het glas en de manier waarop alle aansluitingen zijn afgedicht.


3

Het gaat bij het bepalen van een EPC om de isolerende kwaliteit van de complete gevel. De hoeveelheid warmte die naar buiten kan ‘lekken’, de Uw-waarde, wordt bepaald door de energieprestatie van het complete raam, inclusief vulling, kozijnen en randen. Het gaat om de juiste keuze van materialen, die gecombineerd in één gevelsysteem, samen de beste prestatie leveren.

Triple glas Enkel glas, zoals dat 50 jaar geleden werd gebruikt, heeft een Ug-waarde die rond de 5 schommelt. Dubbel glas (sinds de jaren zeventig populair) scoort rond de 2,8. Het HR++ glas dat de laatste decennia de norm is, haalt een Ug-waarde van 1,1. Het nieuwste tripleglas (dat in Scandinavië en Duitsland al veel wordt toegepast) zit op een Ug-waarde van 0,7.

Glas lekt! Een moderne gevel bestaat over het algemeen voor

Om energieverlies langs de omtrek van het glas te

meer dan 50% uit glas. Energetisch gezien is dat een

beperken worden de afstandhouders in glas met de

probleem. Via glas verdwijnt ongelofelijk veel warmte naar buiten, zelfs bij HR++ glas gaat het om acht keer

laagste Ug-waarde niet in aluminium, maar in -beter isolerend- kunststof uitgevoerd. Hierdoor kan het

zoveel verloren warmte als er via een even groot

warmteverlies langs de rand met een factor 3 worden

gesloten geveldeel verloren zou gaan. Daar staat tegenover, dat de zon via glas een ruimte kan

Warmteverlies

verminderd.

binnenkomen voor gratis opwarming, wat weer gunstig is voor de EPC. Omdat daglicht en dus het toepassen van veel glas nu eenmaal noodzakelijk zijn voor een

De Ug -waarde die een fabrikant opgeeft geldt alleen voor

prettig binnenklimaat, is het van belang dat de

het glas. Langs de randen, bij de afstandhouders, is het

detaillering bij alle aansluitingen heel zorgvuldig gebeurt, omdat daar anders nog veel meer warmte weg lekt.

4


warmteverlies natuurlijk groter. -


5

Uf in W/m2K bij verschillende profielbreedtes en –dieptes.

Inbouwdiepte en aanzichtbreedte van profielen De Uf-waarde van een kozijn (afgeleid van U-frame) valt - in vergelijking met die van glas - meestal relatief ongunstig uit en ligt nu in het beste geval rond de 0,9. Om de

Aanzichtbreedte Inbouwdiepte

76 mm

84 mm

94 mm

104 mm

124 mm

65 mm

1.75

1.75

1.74

1.73

1.72

versterkt door extra dichtingen toe te passen in de glassponningen. Ook het

70 mm

1.49

1.43

1.37

1.46

1.51

integreren van isolatieschuim tussen de binnen- en buitenkant van een profiel

75 mm

1.37

1.30

1.24

1.19

1.12

(zodat die elkaar niet meer kunnen ‘zien’), betekent minder stralingsverlies. Kunststof

90 mm

-

1.10 (86 mm)

1.00

0.95

0.91 (114 mm)

Uw-waarde van een compleet raam te verbeteren is het natuurlijk mogelijk om de profielen dieper te maken en de isolatiezone te verhogen. Dat resultaat wordt

verbindingsstrippen met isolatieschuim zorgen voor een thermische ontkoppeling tussen de beide profieldelen, binnen en buiten. Als op zichzelf staand element is een

Dat alleen is natuurlijk niet van doorslaggevend belang voor de ontwerper.

diep en breed profiel energetisch gezien, gunstig. Er is namelijk een lineair verband

Bovendien: bij het berekenen van de U-waarde van een gevelelement of

tussen de breedte (het aanzicht) van het profiel en de Uf-waarde van datzelfde

gevelsysteem gaat het om de combinatie van kozijn én glas. Om een zo laag

profiel. Het is dus niet zo, dat alle profielen uit één bepaald systeem dezelfde vaste

mogelijke U-waarde voor het raam of de gevelwand als geheel te krijgen, is het

Uf-waarde hebben.

juist raadzaam om zo weinig mogelijk profiel en zoveel mogelijk glas in de gevel te verwerken.

Grafiek van Uf (inbouwdiepte 75 mm) als afhankelijke van profielverhouding binnen/buiten (b/B)

Gewogen gemiddelde

Uf

The devil is in the details, om Mies van der Rohe te parafraseren en dat geldt zeker

1,90

bij het totaalontwerp voor een thermische schil. Bij het berekenen van de U-waarde

1,70

zijn meerdere variabelen van invloed:

1,50 1,30 1,10

Breedte, diepte en

Materialisering van

materialisering van

de afstandhouder

het gekozen kozijn

tussen het glas

en de profielen

0,80 0,70 0,50 b/B

0,2

6


0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

Type en

Doorbrekingen

oppervlakte

in de isolatielaag

van het glas

(koudebruggen)

0,9


7

De Uw-waarde van een kozijn is in feite het gewogen gemiddelde van het warmteverlies door de samenstellende delen: profiel, glas en de randaansluiting

Uw in W/m2K (kozijnmaat b: 1230 mm x h: 1480 mm) bij verschillende profielbreedtes en -dieptes.

daarvan. Zoals vastgelegd in DIN EN ISO 10077-1. Daarbij wordt de Uf-waarde vermenigvuldigd met het van buiten zichtbare oppervlak aan aluminium (Af), de Ug-waarde vermenigvuldigd met het zichtbare oppervlak aan glas (Ag) en de ψ-waarde vermenigvuldigd met de lengte van de glasrandaansluiting (lg). Zo ontstaat het berekende warmteverlies (in W/K) over het gehele oppervlak van

Aanzichtbreedte Inbouwdiepte

Ug

ψ-waarde

76 mm

84 mm

94 mm

104 mm

124 mm

het kozijn (Aw in m2). Door deze twee grootheden op elkaar te delen, ontstaat de

65 mm

1.0

0.068

1.30

1.31

1.33

1.34

1.37

gemiddelde Uw-waarde voor dit kozijn, wederom uitgedrukt in W/m2K.

70 mm

0.7

0.050

0.95

0.96

0.96

0.92

1.05

75 mm

0.7

0.050

0.92

0.92

0.92

0.92

0.93

90 mm

0.7

0.050

-

0.90 (86 mm)

0.89

0.89

0.88 (114 mm)

Aw

Hoe goed de kwaliteit van alle autonome onderdelen ook is: als de constructieve verbinding tussen die elementen thermisch niet klopt, is het eindresultaat nooit

A f,i

A g,i

optimaal. Bij ramen en deuren is er natuurlijk altijd extra warmteverlies bij de lineaire aansluitingen van kozijn en glas, kozijn en paneel of kozijn en deur. Omdat inzichtelijk is hoe groot de invloed van de diverse variabelen is op de U-waarde, slagen systeemleveranciers er steeds beter in om de gevel als geheel energetisch

Ig

ψg

Uf A f,a

gezien, optimaal te laten presteren.

Ug A g,a

Uw = ((Af x Uf ) + (Ag x Ug ) + (ψg x lg )) / Aw

8



9

Luchtdicht bouwen Zo luchtdicht als mogelijk bouwen kan alleen door in te zoomen op de details en die

Een isothermenberekening maakt duidelijk waar en wanneer condensatie kan

te perfectioneren, bijvoorbeeld door extra aandacht te schenken aan de afdichtingen

optreden. Onderstaand voorbeeld laat zien hoe een wijziging in profieldiepte en het

aan de binnen- en buitenzijde van een gevel.

toepassen van ander glas met een andere afstandhouder (samengevat: een lagere Uf, een lagere Ug en een lagere ψ-waarde) de isolatiewaarde van alle samenstellende

Het gebruik van dichtingen met een vin (waardoor gesloten luchtkamers ontstaan),

delen en dus ook van het element als geheel verbeteren. Hierdoor wordt het

verbetert de Uf bij gelijke aanzichten en diepte. Dit effect wordt nog sterker bij

condensatiepunt naar buiten verlegd. Met een Uw-waarde berekening is condensatie

dichtingen, waarvan de tegen het glas liggende zijde een soort schuimrubber is,

niet aan te tonen, omdat luchtvochtigheid en temperatuursverschillen hierin ook

dat via coëxtrusie met EPDM tot één geheel wordt samengevoegd.

betrokken moeten worden.

De steeds hogere eisen waarmee de bouwwereld te maken krijgt op het gebied

Als condensatie zich pas in de praktijk openbaart, is de ellende niet te overzien. Het

van duurzaamheid, vragen om een meer integrale manier van denken en calculeren.

kan leiden tot onaangename discussies tussen architect, aannemer en opdrachtgever

Eén onderdeel met een lage U-waarde lijkt aantrekkelijk, maar zegt niets over de

over oorzaak en gevolg en waar de verantwoordelijkheid ligt. Daar is niemand in de

energieprestatie van de gevel als geheel.

sector bij gebaat. In het uiterste geval moet een gevel mogelijk helemaal worden vervangen, wat uiteraard veel overlast en extra kosten met zich meebrengt.

Calculaties op dit vlak moeten al vroeg in het bouwproces plaats vinden: doet deze gevel wat noodzakelijk is in deze specifieke situatie? Voldoet de combinatie van materialen en de gekozen uitvoering daarvan, aan de eisen die in dit specifieke geval worden gesteld? Denk bijvoorbeeld eens aan een fabrieksgebouw met een vochtig en warm binnenklimaat.

Isothermenverloop bij raamprofiel met inbouwdiepte van 70 mm met HR++-glas en RVS-afstandhouder (links) en bij 75 mm met triple-glas en kunststof afstandhouders (rechts) bij een hoge luchtvochtigheid (bijv. zwembadomgeving).

10



11

Daarom is het belangrijk te beseffen, dat de U-waarde van een gevel de controleerbare uitkomst is van een rekenkundige formule, die steeds afhankelijk is van de volgende factoren:

• De indeling van de gevel. • De breedte van de profielen. • De diepte van de isolatiezone. • De samenstelling van het glas. • De afstandhouder tussen binnen- en buitenruit.

Op deze wijze is eenvoudig te verifiëren of de gekozen invulling voldoet aan een vooraf gestelde eis. Daarnaast is het raadzaam te zorgen voor een uitgebalanceerde afstemming van de verschillende componenten, zodat het warmteverlies gelijkmatig over de gehele gevel verdeeld is. Triple beglazing in een matig geïsoleerd systeem kan weliswaar als geheel voldoen aan een bepaalde lage Uw-waarde, toch kan plaatselijk condens ontstaan door de grote verschillen in thermische geleiding. Aanpassingen achteraf kunnen de energieprestatie van een gevel ook nadelig beïnvloeden. Denk aan het toevoegen van een luifel bij de entree, het ophangen van een reclamebord aan de zichtkant van een gebouw of het monteren van extra zonwering aan de buitenkant van de gevel.

Aanpassingen achteraf Tijdens het ontwerpproces hebben alle keuzes met betrekking tot één van

Wanneer dit gebeurt via een brute onderbreking in het isolatiesysteem, kunnen de gevolgen dramatisch zijn en alle berekeningen die vooraf gedaan zijn, verliezen hun geldigheid. Het zit ‘m in de details.

de variabelen die meetellen bij het bepalen van de U-waarde, invloed op die uiteindelijke waarde. Steeds moet de vraag worden meegenomen: wat is het effect van juist déze aanpassing?

12



13

Gebruikte afkortingen EPC

De energieprestatiecoëfficiënt geeft aan hoe

energiezuinig een gebouw of woning is. De waarde 1,0 is wat een gemiddelde woning in 1990 presteerde. Vanaf 2015 is de EPC 0,4 dat betekent dat een woning nog maar 40% van de energie mag gebruiken van wat zo’n zelfde gebouw in 1990 verbruikte.

U-waarde

De warmtegeleidingscoëfficiënt, de hoeveelheid warmte die per seconde, per m² en per graad temperatuurverschil tussen de ene en de andere zijde van een constructie of wand wordt doorgelaten. Om de Uw- (window) van een hele gevel te bepalen moeten zowel de Ug als de Uf -waarden (zie hieronder) mee worden genomen in de berekening.

Ug (ook wel Uglas)

De hoeveelheid warmte die per m² glas naar buiten wegvloeit bij één graad temperatuurverschil tussen beide kanten.

Uf (Uframe)

De hoeveelheid warmte die per m² via een

kozijnconstructie naar buiten weglekt.

ψ (psi-waarde)

Het warmteverlies in W/mK als gevolg van de randverbinding tussen binnen- en buitenruit. Afhankelijk van het materiaal waaruit deze is gemaakt (aluminium, RVS of kunststof)

Breedte van een profiel

Het buitenaanzicht

Diepte van een profiel

De afstand tussen binnen- en buitenzijde

Voor meer informatie Schüco Nederland BV - www.schueco.nl - Technisch advies T +31 297 23 36 70

U-waarde is weerloos tegen onwetendheid

Recommend Documents