Leefmilieu Brussel

Opleiding Duurzaam Gebouw: Isolatiematerialen: hoe kiezen?

Isolatie van muren: hoe kiezen?

Aline BRANDERS

Architect-partner A2M A2M

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

01 Warmtestromen

02 Luchtstromen

03 Vochtigheidsstromen

> damp

> vloeibaar water

> ontwerpstrategieën

> ontwerptools

Conclusie

3

Inleiding

4 © A2M

Comfort van de gebruiker - Thermisch: 19,7 tot 24, 7 °C

straling van de wanden

operatieve temperatuur

…

- Lucht: snelheid < 2m/s

- Vochtigheid: 40 tot 60 % RV

- ….

Efficiëntie gebouwschil Behoud van comfort met een minimum aan “actieve” energie

Kwaliteit van de constructie Controle van de kwaliteit van uitvoering van de gebouwschil

Inleiding

5 © A2M

De zwakke punten in het ontwerp van een

gebouwschil kunnen worden gecorrigeerd met

mechanische en technologische middelen

Inleiding

6 © A2M

In gebouwen met een hoge prestatie zijn deze

capaciteiten rechtstreeks geïntegreerd in de

fysieke gebouwschil van het gebouw. Hierdoor is

minder energie nodig om het comfort ervan te

behouden.

Inleiding

7 © A2M

1. Warmtestromen

2. Luchtstromen

3. Vochtigheidsstromen

Inleiding

8 © A2M

1.Warmtestromen

9

20 – 25 °C

20 – 25 °C

Een temperatuurverschil (ΔT),

bijvoorbeeld tussen binnen en buiten,

brengt van nature warmtestromen mee

die het thermisch evenwicht trachten te

bereiken.

Warmtestromen

10 © A2M

20 – 25 °C

0 - 15°C

Een temperatuurverschil (ΔT),

bijvoorbeeld tussen binnen en buiten,

brengt van nature warmtestromen mee

die het thermisch evenwicht trachten te

bereiken

Warmtestromen

11 © A2M

Door isolatie van de wanden kan deze

overdracht worden tegengegaan,

m.a.w. kan de warmte (of koelte) in een

welbepaald volume worden behouden.

20 – 25 °C

0 - 15°C

Warmtestromen

12 © A2M

U Warmteoverdracht

doorheen een wand

Warmtestromen

13

U Warmteoverdracht

doorheen een wand

- Hangt af van de

materialen (dikte en λ-

waarde)

- Eenheid: W/m²K

U = 1/ (R1+R2+..)

Waarbij

Ri = di/λi

di = dikte

λi = thermisch

geleidingsvermogen

Warmtestromen

14 © A2M

Gemiddelde U-waarden van de wand in

een passiefgebouw U = +/- 0,10 W/m²K

• ATG (Belgische technische goedkeuring)

• ETA (Europese technische goedkeuring)

• Europees certificaat van

overeenstemming

• λ-waarde bepaald conform norm EN ISO

10456

Warmtestromen

15

© Architecture passive

• Thermisch geleidingsvermogen

• Dampdiffusieweerstandsfactor

• Thermisch vermogen

• Drukweerstand

• Brandwerendheid

• Ecologische impact

• …

• Type van materiaal volgens

toepassing

(soepel, stijf, bulk, …)

Warmtestromen

De volgende parameters moeten in aanmerking worden

genomen:

16

Buiten

Warmtestromen

17 © Architecture passive

© A2M

Warmtestromen

18 © A2M

Warmtestromen

19

© A2M Isolatie aan de buitenkant

Geïntegreerd

Warmtestromen

20 © Architecture passive

© A2M

Warmtestromen

21

© A2M

Binnen

Warmtestromen

22

© Architecture passive

© A2M

Warmtestromen

23

© A2M

Isolatie aan de binnenkant

Systeem met gelijmde isolatieplaten

© Architecture et Climat

Structuursysteem

Systeem met gespoten isolatie Systeem met gemetselde

voorzetwand

Warmtestromen

24

1. Bestaande bakstenen muur

2. Skelet

3. Soepele isolatie of bulkisolatie

4. Dampscherm of damprem

5. Binnenafwerking

1. Bestaande bakstenen muur

2. Gespoten isolatie

3. Binnenafwerking

1. Bestaande bakstenen muur

2. Soepele isolatie of bulkisolatie

3. Stabiliteitswand

1. Bestaande bakstenen muur

2. Gelijmde harde isolatie

3. Dampscherm of damprem

4. Binnenafwerking

2.Luchtstromen

25

0 Pa Net zoals een temperatuurverschil tussen

binnen en buiten (ΔT) een warmtestroom

veroorzaakt, zorgt een verschil in

luchtdruk (Δp) voor luchtstromen

doorheen de wand. 0 Pa

Luchtstromen

26 © A2M

Deze luchtstromen zijn ofwel

gecontroleerd (via de ventilatie), ofwel

niet-gecontroleerd.

De niet-gecontroleerde stromen hebben

een grote impact op het vlak van

- energie

- gezondheid

0 Pa

+ 4 Pa*

4 Pa*

* Verschil in relatieve druk

Luchtstromen

27 © A2M

2 Luchtdichtheid

Luchtstromen

28

1m

1m

U = 0.3 W/m²K > U = 1.44 W/m²K !

Berekend met windkracht 2-3 (20Pa), T° i= 20°C, T° e=-10°C

14 cm 3 cm

Of 4.8 x slechter

Spleet van 1 mm

Luchtstromen

29

© A2M

30

© A2M

© A2M

Luchtdichte verf

Luchtdichtheid langs buiten:

EPDM op dunne betonwand

Bezetting Damprem

ZWARE CONSTRUCTIE LICHTE CONSTRUCTIE binnen buiten

3.Vochtigheids-

stromen 31

Vochtigheidsstromen kunnen

verschillende vormen

aannemen:

- Vloeibaar

- Gasvormig (damp)

Vochtigheidsstromen

32 © A2M

Dampstromen

Vochtigheidsstromen

33

Vp: 120 Pa Vp: 70 Pa

20°C 4°C

Vochtigheidsstromen: damp

34 © A2M

binnen buiten

Vochtigheidsstromen: damp

35

Diagram van de vochtige lucht

(MOLLIER)

Vochtigheidsstromen: damp

36

© Architecture et Climat

Abs. vochtigheid

Temperatuur

Verzadigings-

curve

Dauwtemperatuur

Omgeving

Relatieve

vochtigheid

μd

= μ * dikte van de materialen

Eenheid m

Waarbij

μ:

dampdiffusieweerstandsfactor

(vergeleken met een

onbeweeglijke luchtlaag)

Vochtigheidsstromen: damp

37

© A2M

Bijvoorbeeld

Intello: variabele µd van 0,25 tot 25 m

Vario: variabele µd van 0,2 tot 4 m…

Dampscherm > 10m

Vochtigheidsstromen: damp

38

Materiaal

Lucht – referentiewaarde

Gips

Minerale wol

Cellulosewatten

Isolerend onderdakpaneel in houtvezel

OSB-plaat

Damprem

Damprem met variabele Sd

Damscherm

Gewapend beton

Polyethyleen

Aluminiumfolie

EP-folie (geniet)

Glas

Dikte (e) Sd-waarde (µ x e)

• Niet-geverifieerde commerciële gegevens

• Opmerking: voor zeer dunne materialen wordt vaak alleen de Sd-waarde opgegeven

Dampremmend membraan met variabele Sd

Forte

Faible

Vochtigheidsstromen: damp

39 © Architecture et Climat

Hoge diffusieweerstand

in de winter

Lage diffusieweerstand

in de zomer

Gemiddelde relatieve luchtvochtigheid [%]

Waard

e Winter Zomer

Oppervlakkig

Intern

• door convectie

• door diffusie

Condensatie

Vochtigheidsstromen: damp

40

© A2M

Voorbeeld: keuken

Dampbron:

Waterketel en koken

= hoge temperatuur

en grote

hoeveelheid water

beschikbaar

Hoge dampdruk (aan

de bron)

Lage dampdruk

Verplaatsing

van de damp

Koude

buitenmuur en

venster

Indien de

temperatuur aan

de oppervlakte

onder het

dauwpunt van de

omgevingslucht

ligt, is er

oppervlakkige

condensatie.

Oppervlaktecondensatie

41

Dampkap:

-dampafvoer aan de

bron

-de dampdruk binnen

neemt af

Venster openzetten:

- de damp gaat rechtstreeks naar buiten

- de dampdruk binnen neemt af

Radiator op het

koude oppervlak

om de

temperatuur

boven het

dauwpunt te

houden.

Om condensatie te vermijden:

Voorbeeld: Keuken

Oppervlaktecondensatie

42

Wat gebeurt er op de koude

oppervlakken in een verwarmde

ruimte?

Oppervlaktecondensatie

43

© Architecture et Climat

Abs. vochtigheid

Temperatuur

Verzadigings-

curve

Dauwtemperatuur

Omgeving

Relatieve

vochtigheid

Wat gebeurt er in een vertrek

waar de vochtigheidsgraad

toeneemt zonder aangepast

afvoersysteem?

Oppervlaktecondensatie

44

© Architecture et Climat

Abs. vochtigheid

Temperatuur

Verzadigings-

curve

Dauwtemperatuur

Omgeving

Relatieve

vochtigheid

20°C 4°C

Vp: 120 Pa Vp: 70 Pa

Binnencondensatie zonder diffusie

45 © A2M

binnen buiten

19°C 28°C

Vp: 120 Pa Vp: 180 Pa

Binnencondensatie zonder diffusie

46 © A2M

binnen buiten

20°C 4°C

Vp: 120 Pa Vp: 70 Pa

Binnencondensatie zonder diffusie

47 © A2M

binnen buiten

Luchtdichtheid!

© Architecture et Climat

!!

Binnencondensatie door convectie

48

binnen buiten

Temperatuur buiten < temperatuur binnen

Druk buiten > druk binnen

Aansluiting muur/dak

Aansluiting muur/kozijn

Afdichting deur

Geen luchtscherm of

afwerking

Afdichting raam

Aansluiting muur/raam

Geen bepleistering

Overdruk Onderdruk Wind

T binnen

Druk binnen

Warmtestromen → Δ T°

Luchtstromen → Δ p

Vochtigheidsstromen

• damp → Δ pv

• vloeibaar water → ??

Synthese stromen

49

© A2M

Stromen van vloeibaar

water

50

- Intramoleculair water

- Regenwater

- Opstijgend vocht

- Condensatie

- Waterschade

…

Verschillende bronnen van vocht

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

51

© A2M

Watergehalte in de materialen = W [kg/m3]

Invloed van alle hygrothermische

parameters van de materialen:

- Volumieke massa

- Thermisch vermogen

- Thermisch geleidingsvermogen

Droge staat Hygroscopische zone Capillaire zone Oververzadiging

Vochtretentiecurve

Watergehalte

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

52

© Architecture et Climat

Wate

rgeh

alt

e

Relatieve vochtigheid [%]

Hyg

rosc

op

isch

e

zon

e C

apill

aire

zo

ne

Ove

r-

verz

adig

ing

zon

e

→ Fenomeen veroorzaakt door een verschil in gedeeltelijke waterdampdruk tussen

de twee zijden van een materiaal of een wand.

Dampdiffusie

(soortelijke verhouding + kronkelige poriën)

Gedeeltelijke

dampdruk ↑

Gedeeltelijke

dampdruk ↓

Damptransfer

Droge staat Hygroscopische zone Capillaire zone Oververzadiging

53

© Architecture et Climat

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Damptransfer in een met water verzadigd materiaal

Droge staat Hygroscopische zone Capillaire zone Oververzadiging

54

© Architecture et Climat

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Transfer van vloeibaar water

Diffusie aan de oppervlakte

→ Water geabsorbeerd aan de oppervlakte van de

poriën van het materiaal = sorptielaag

→ Transfers veroorzaakt door een verschil in

relatieve vochtigheid in het materiaal

Capillaire geleiding

→ Poriën gevuld met water

→ Transfers veroorzaakt door een verschil in

capillaire druk in het materiaal

RV ↑ RV ↓

55

© Architecture et Climat

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Droge staat Hygroscopische zone Capillaire zone Oververzadiging

→ In dezelfde zin, ongeacht het type:

van zones met een hoge relatieve vochtigheid naar zones met een lage

relatieve vochtigheid

Transfer van vloeibaar water

56

© Architecture et Climat

Droge staat Hygroscopische zone Capillaire zone Oververzadiging

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

A = absorptiecoëfficiënt

Eenheid: kg/m2 s1/2

Twee coëfficiënten:

- Absorptie van water dat in contact zou

komen met het materiaal.

- Herverdeling van het vocht dat in de

poriën van het materiaal zit

→ vereenvoudigde

methode:

57

© A2M

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

We kijken naar de hoeveelheid water geabsorbeerd tussen de 5e en de 15e minuut.

/1000 (ml → kg)

x 2000(5 cm² → 1 m²)

/√600s

→ Absorptiecoëfficiënt: A (kg / m2 s1/2)

EN ISO 15148

Methode van de Karsten

58

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Waterdruk uitgeoefend op het

oppervlak

Overeenkomstige windsnelheid,

loodrecht op het oppervlak

59

© A2M

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Volumieke massa: ρ = massa / volume [kg/m³]

Porositeit en absorptie

60

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Porositeit en absorptie

61

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Vochtwering (a)

Vulling van de poriën (b)

Filmvormende afdichting (c)

van het oppervlak van een minerale

ondergrond.

In tegenstelling tot de filmvormende

bekledingen op basis van acryl, polyurethaan

of epoxyhars dichten vochtwerende middelen

op basis van organosiliciumverbindingen de

oppervlakteporiën van minerale ondergronden

niet af, maar vormen ze een ultradunne film

op de wanden van de poriën.

= Hydrofobe impregnatie op basis van

silaan/siloxaan (zonder solventen)

Conform EN 1504-2

De “vochtwerende middelen” moeten voldoen

aan een aantal eisen:

- Drastische afname van de waterabsorptie

- Behoud van de dampdoorlatendheid

- Goed penetratievermogen

- Alkali-echt

- UV-bestand

- Geen vergeling, glans of hechting

- Onschadelijk

- Milieucompatibel

Producten:

-Tecnichem

-Wacker

-Sika

-Rainguard

- …

Vochtwerende middelen

62

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

Verbluffend resultaat na meer dan vijftig jaar: uit de test met de Karstenpijp blijkt dat de

niet-behandelde bepleistering 5 ml water absorbeert op 10 minuten tijd, terwijl het

“vochtwerend gemaakte” oppervlak vrijwel niets absorbeert.

Vochtwerend middel

Methode van Karsten

63

Vochtigheidsstromen: vloeibaar water

damptransfers

transfers van vloeibaar water

Synthese

64

Transfer van waterdamp

Hoge dampdruk Lage dampdruk

Transfer van vloeibaar water

Hoge relatieve vochtigheid Lage relatieve vochtigheid

Vochtigheidsstromen: synthese

65

Int.

Ext.

Buiten Binnen

Vochtigheidsstromen: synthese

66

© Architecture et Climat

Abs. vochtigheid

Temperatuur

Verzadigings-

curve

Dauwtemperatuur

Omgeving

Relatieve

vochtigheid

Buiten Binnen

Damp Damp en vloeibaar

water Vloeibaar water

Droog Nat Verzadigd

Vochtigheidsstromen: synthese

67

Ontwerpstrategieën

Vochtmigratie

68

1. VOCHT BESTRIJDEN AAN DE BRON

→ Vocht buiten: regenscherm, windscherm,

vochtwerende middelen, injecties, inkuipingen,

afdichtingsdetails, ...

→ Vocht binnen: ventilatie

(Essentieel! Vooral bij passiefbouw!!)

Vochtigheidsstromen: strategieën

69

© A2M

2. CONDENSATIE VERMIJDEN

→ Thermische bruggen beperken

>< oppervlakkige condensatie

→ Slechte luchtafdichting beperken

>< binnencondensatie door convectie

→ Transfers door diffusie beperken

>< binnencondensatie door diffusie

70

© Architecture et Climat

Vochtigheidsstromen: strategieën

3. HET DROOGPOTENTIEEL VAN DE WANDEN GARANDEREN

Vochtigheidsstromen: strategieën

71 © Architecture passive

dampscherm

gesloten

dampscherm

open

waterafstotend

ondoorlatend waterafstotend

ademend

Fout!

1. VOCHT BESTRIJDEN AAN DE BRON

2. CONDENSATIE VERMIJDEN

3. HET DROOGPOTENTIEEL VAN DE WANDEN GARANDEREN

72

Ontwerptools

Migratie van vocht

73

Statische methode

Glaser-methode • Snel

• Statisch hygrothermisch regime

• Te voorzichtig

Excel-werkblad te downloaden op website “http://www.energieplus-lesite.be > Calculs > La façade > La

condensation interne d’une paroi” voor analyse van wanden met 1 tot 5 lagen.

Vochtigheidsstromen: tools

74

Dampdruk

Verzadigingdsdruk

Zone met

binnen-

condensatie

Buiten

Binnen

Wufi: Dynamische berekening

hygrothermisch gedrag van de wand

WUFI Pro

WUFI 2D

WUFI Bio

Delphin

MOIST

MATCH

Dynamische methode

Vochtigheidsstromen: tools

75

Zonder vochtwering Met vochtwering

Vochtigheidsstromen: tools

76 © A2M

WUFI Pro

WUFI 2D

WUFI Bio

Delphin

MOIST

MATCH

Detail MDW

Dynamische methode

Vochtigheidsstromen: tools

77 “Wufi”-resultaat: watergehalte gesimuleerd

over 3 jaar Berekening “Wufi”

ISOLIN

- ISOLIN-gids

Aline Branders / Arnaud Evrard / André De Herde

- ISOLIN-tool

Arnaud Evrard / Cédric Hermand / André De

Herde

Publicatie en dvd op bestelling: http://energie.wallonie.be/fr/isolation-thermique-par-l-

interieur-des-murs-existants-en-briques-

pleines.html?IDC=6099&IDD=41922

Vochtigheidsstromen: tools

78

ISOLIN

Vochtigheidsstromen: tools

79

ISOLIN

Vochtigheidsstromen: tools

80

Verificatie van de criteria

Warmtestromen → Δ T°

Luchtstromen → Δ p

Vochtigheidsstromen

• damp → Δ pv

• vloeibaar water → Δ RV

Conclusie: stromen en strategieën

81

© A2M

82

© A2M

Conclusie: stromen en strategieën

• De belangrijkste hygrothermische parameters

van de materialen moeten gekend zijn

• Er bestaat software voor modellering van de

dynamische transfers en opslag van warmte en

vocht in de geïsoleerde muren

• Vaak kunnen bestaande muren alleen langs

binnen geïsoleerd worden, maar dit is moeilijker

• Waar mogelijk: isolatie van de spouw of isolatie

langs buiten en combinatie van deze drie

oplossingen

Conclusie: aandachtspunten

83

● Belangrijke ontwerpfactoren:

► De blootstelling aan weer en wind is kritiek

► Op een blootgestelde muur kan een performant

vochtwerend middel worden aangebracht

► Een té dampdichte afdekking aan de buitenkant

kan leiden tot vochtopstapeling in de muur

► Het is aanbevolen een aangepast membraan aan

te brengen aan de binnenkant, vooral indien de

binnenomgeving vochtig is

► De membranen met variabele mu-waarde

behouden het droogpotentieel van de muren

Conclusie: isolatie langs binnen

84

● Bij isolatie aan de binnenkant …

► De Glaser-methode is streng

► De WUFI-software is krachtig maar complex

► De ISOLIN-tool kan bepaalde keuzes bevestigen

► Een aantal ontwerpelementen moet in

aanmerking worden genomen

Conclusie: isolatie langs binnen

85

Indien u zich hier nog verder in wil verdiepen …

86

87

Aline Branders

Architect – Master in de architectuur en de duurzame

ontwikkeling

Architect-partner bij A2M

Verantwoordelijke voor de pool Onderzoek & Ontwikkeling

E-mail: branders@a2m.be

Webste: http://www.a2m.be

Contact