Hygrothermie van de woning - warmte...•R-waarden tabel 2 TRD (vorige dia) matig geventileerde...
Transcript of Hygrothermie van de woning - warmte...•R-waarden tabel 2 TRD (vorige dia) matig geventileerde...
Hygrothermie van de woning - warmte
ir. Marcus Peeters, lector / onderzoeker pBa Bouw
Odisee AALST – campus Dirk Martens
Begrippen uit de bouwfysica
1. Warmtetransport: 4 wegen
2. Begrippen warmtetransmissie: λ, R, U, K, E
3. Vocht in de woning: R.V., Mollier, µ, Sd
4. Glazerberekening
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 2
Warmtetransport?
ENERGIE WARMTE
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 3
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 4
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 5
Warmte - eenheden Q
warmte = energie = arbeid (Nm)
Joule (J)
Φ
warmtestroom = warmte per tijdseenheid (J/s)
Watt (W)
q
warmtestroomdichtheid = warmteflux =
warmtestroom per (loodrechte) doorstroomoppervlakte
Watt/m² (W/m²)
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 6
Warmte - eenheden
• θ of t Celciustemperatuur
graden Celsius (°C)
T absolute temperatuur
Kelvin (K) T = (θ + 273,15) K 0 K = - 273,15 °C
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 7
Warmte = energie Q
warmte = energie Joule (J)
Q
warmte = energie kilowattuur (kWh)
1 kWh = 1000 J/s x 3600 s = 3,6 . 106 J = 3,6 MJ
Q
warmte = energie calorie (cal)
1 cal = 4,19 J
1 kcal = 1 Cal = 4,19 kJ
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 8
Warmtetransport
HOE?
Straling (radiatie)
Stroming (convectie)
Geleiding (conductie)
?
ENERGIE WARMTE
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 9
Straling
10 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Zon: X-ray beeld
Straling
11 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Straling energie-uitwisseling door straling
q
T1 T2
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 12
Straling
13 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Straling
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 14
Warmtetransport
HOE?
Straling (radiatie)
Stroming (convectie)
Geleiding (conductie)
?
ENERGIE WARMTE
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 15
Stroming
16 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Stroming
17 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Natuurlijke convectie
Stroming
18 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Aangedreven convectie
Stroming Warmtetransport naar een vast oppervlak
q
Tw Tf
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 19
Warmtetransport
HOE?
Straling (radiatie)
Stroming (convectie)
Geleiding (conductie)
?
ENERGIE WARMTE
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 20
Geleiding
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 21
Geleiding
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 22
Geleiding warmtetransport doorheen materiaal
q
T2 T1 R
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 23
Warmtetransport
• Geleiding • Straling • Stroming
Kunnen samen optreden bijvoorbeeld: luchtspouwen
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 24
Warmtetransport
HOE?
Straling (radiatie)
Stroming (convectie)
Geleiding (conductie)
?
ENERGIE WARMTE
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 25
Warmtetransport
HOE?
ENERGIE WARMTE
faseverandering van een stof +
transport van de stof +
faseverandering omgekeerd aan eerste
Bijvoorbeeld water: ca. 2500 KJ/kg bij 0°C tot 2260 KJ/kg bij 100°C Rekenwaarde bij omgevingstemperatuur: 2415 KJ/kg
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 26
Bijvoorbeeld H2O
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 27
Bijvoorbeeld H2O
Bron: www.begeleidzelfstandigleren.com , Bart Van Bossuyt
Q = 2260 KJ/kg vrijgegeven
Q = 2260 KJ/kg opgenomen
vergelijk opwarmen water c=4,19 KJ/kgK
Belangrijk principe bij
koelmachines condensatieketel
omgevingsdruk, 100°C
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 28
Bijvoorbeeld H2O
Bron: Menu, design Jakob Wagner
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 29
Bijvoorbeeld H2O
Bron: www.begeleidzelfstandigleren.com , Bart Van Bossuyt
Q = 334 KJ/kg vrijgegeven
Q = 334 KJ/kg opgenomen
vergelijk opwarmen ijs
c=2,06 KJ/kgK
Belangrijk principe bij
Phase Change Materials (PCM)
omgevingsdruk, 0°C
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 30
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 31
Belangrijk principe bij
Phase Change Materials (PCM)
Bron: http://www.rubitherm.eu
Bron: http://www.latentspeicher.com
Begrippen uit de bouwfysica
1. Warmtetransport: 4 wegen
2. Begrippen warmtetransmissie: λ, R, U, K, E
3. Vocht in de woning: R.V., Mollier, µ, Sd
4. Glazerberekening
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 32
Begripppen warmtetransmissie warmtetransport door gevels, dak,
vloer
beschermd volume en
warmteverliesoppervlak
hoeveel warmte door 1 m²?
rekenmethoden voor q
Transmissie Referentie Document
2010 (Vlaanderen)
NBN B 62-002 (2008)
33
q
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Warmtetransmissie
Homogeen materiaal
formule van geleiding
warmtestroom loodrecht op
wandoppervlak
één-dimensioneel
stationair regime
q = warmtestroomdichtheid (W/m²)
R = warmteweerstand (m²K/W)
Ti = binnentemperatuur (K)
Te = buitentemperatuur (K)
34
q
Te Ti R
q = ( Ti – Te ) R
1
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Warmteweerstand R
afhankelijk van de dikte
• d volgens richting Φ
• eenheid: m
35
d R
λ R
afhankelijk van het materiaal,
hoe goed geleidt het warmte
• warmtegeleidbaarheid λ
• spreek uit: lambda
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Warmteweerstand R
warmtegeleidbaarheid λ
spreek uit: lambda
eenheid: W/mK
• λ = f (T, ρ, vochtgehalte)
• onze toepassing: λ ≈constant voor specifiek materiaal
36
R = λ
d
dikte d
eenheid: m
dus
• 1 mm = 0,001 m
• 1 cm = 0,01 m
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
=
Warmtegeleidbaarheid λ (W/mK)
grootteorde van λUi -waarden (U = rekenwaarde, i = binnen)
37
metalen koper: 380 aluminium: 160 C-staal: 50 (RVS: 17) natuursteen graniet: 3,50 marmer: 2,91 breuksteen: 1,40 beton gewapend:1,7 ongewapend: 1,4 cellenbeton: 0,32 kunststoffen rubber: 0,17 pvc: 0,19 bitumen: 0,23 hout hardhout: 0,18 naaldhout: 0,13 OSB: 0,13 isolatie kurk: 0,050 min.wol: 0,045 pur: 0,035
Voor isolatie zijn de waarden in de tabel bovengrenzen. Voor reële rekenwaarde isolatieproducten: zie ATG’s www.butgb.be of www.epbd.be
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Warmtegeleidbaarheid λ (W/mK)
λD
gedeclareerde waarde (statistisch bekomen uit
meetwaarden) = specifiek materiaal
λU
rekenwaarde uit tabel = soort materiaal
λUi
rekenwaarde voor binnencondities = droog
λUe
rekenwaarde voor buitencondities = kan nat worden
38 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
R samengestelde wand
samengesteld uit meerdere
homogene materialen
q doorheen elk materiaal
dezelfde
warmtestroom ontmoet
materialen achtereenvolgens
(= serieschakeling)
39
1 2 3
Ti Te
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
R samengestelde wand
warmteweerstand van de wand
40
1 2 3
Ti Te
R1 R2 R3
q q q
Rwand = R1 + R2 + R3
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Overgangsweerstanden
overgang binnen / wand
overgang wand / buiten
41
1 2 3
Ti Te R1 R2 R3
q q q q q
RT = Rsi + R1+R2+R3+ Rse
Rsi = overgangsweerstand binnen Rse = overgangsweerstand buiten
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Overgangsweerstanden
42
q q q q
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
R samengestelde wand
warmtedoorgangscoëfficiënt U
43
q = U ( Ti – Te )
RT = Rsi + R1+R2+R3+ Rse
eenheid: W/m²K
U = 1 / RT
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
q = ( Ti – Te ) RT
1
1 2 3
Ti Te R1 R3
q q q
R luchtlagen
•stilstaande lucht = isolatie
•Geleiding, straling, convectie
• dikte luchtlaag
• emissiecoëfficiënt oppervlakken
• ventilatie spouw
• richting en zin warmtestroom
44 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
R luchtlagen
45 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
R luchtlagen
ongeventileerde luchtlagen (spouw zonder
luchtopeningen) • R-waarden tabel 2 TRD (vorige dia)
matig geventileerde luchtlagen (vb.: spouwmuur) • ½ van de R-waarden tabel 2 TRD
• warmteweerstand tussen luchtlaag en buiten maximaal 0,15 m²/WK
• of via berekening
sterk geventileerde luchtlagen (vb.: spouw tussen
onderdak en pannen) • warmteweerstand luchtlaag = 0 m²K/W
• warmteweerstand tussen luchtlaag en buiten = 0 m²K/W
• Rse = Rsi
46 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Balklagen en metselwerk Bepalen equivalente λU
( = parallelschakeling van weerstanden)
Oppervlaktegewogen gemiddelde
47
1 R1
λU = A1+ A2
A1 λU1 + A2 λU2
opmerking: kan ook met de combinatiemethode ( gunstiger rekenwerk )
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
λU =
waarbij f = A2/(A1+ A2)
λU1(1-f) + λU2f
2
Ti Te
R2
2 R2
1
1
1
Overzicht warmtetransmissie
48
q = U ( Ti – Te )
R = λ
d
U = RT
1
RT = Rsi + R1+R2+R3+ Rse
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Correcties op de U-waarde
(alles in W/m²K)
•Uc : gecorrigeerde U-waarde
•ΔUg : correctieterm voor spleten en holtes
•ΔUf : correctieterm voor mechanische bevestigingen
•ΔUr : correctieterm voor omkeerdaken
49
Uc = U + ΔU
ΔU = ΔUg + ΔUf + ΔUr
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Nog meer correcties
correctie op de R-waarde voor in situ gespoten
polyurethaanisolatie
• bijvoorbeeld gespoten PUR als vloerisolatie
U-waarde van bouwdelen met variabele dikte
• bijvoorbeeld hellingsisolatie voor platte daken
50 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Correcties NBN B 62-002
(alles in W/m²K)
•Uc en ΔU : idem als vorige
•ΔUcorr : correctieterm voor uitvoering
•Rcorr : = 0,1 m²K/W (normale verzorgde uitvoering)
51
Uc = U + ΔUcorr + ΔU
ΔUcorr = 1
RT - Rcorr
1
RT
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
warmtestroomdichtheid q is
constant doorheen alle lagen
Rx: de som van de R-waarden van
binnen tot plaats x
Tx: temperatuur op plaats x
Temperatuurverloop
1 2 3
Ti Te
R1 R2 R3
q q q q q
q = ( Ti – Te ) RT
1
q = ( Ti – Tx ) Rx
1
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 52
Temperatuurverloop
Tx: temperatuur op plaats x
Rx: de som van de R-waarden van
binnen tot plaats x
Tx: temperatuur op plaats x
Tx
Ti
Te
R1 R2 R3
Tx = Ti – RT
Rx ( Ti – Te )
Rse Rsi
T
R
-q
Rx
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 53
Temperatuurverloop
Tx
Ti
Te
R1 R2 R3 Rse Rsi
T
R
Rx
T
x
Ti
Te
d1 d2 d3 x
Tx
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 54
Warmteoverdracht transmissie
55
Warmteoverdracht door wand (binnen /buiten) Naar de “buitenlucht”.
U x A
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Warmteoverdracht transmissie
56
?
?
?
Warmteoverdracht naar AOR, grond
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Warmteoverdracht transmissie warmteoverdrachtscoëfficiënt doorheen het gehele
warmteverliesoppervlak (=transmissie)
HT (W/K) • = voor totaal beschermd volume van het gebouw
HT = HD + Hg + HU
• HD: rechtstreeks naar buitenomgeving = Σ U.A
• Hg: via grond, onverwarmde kelder, kruipkelder (*)
• HU: via aangrenzende onverwarmde ruimte (*)
(*) vereenvoudigde formule: Hg,U = Σ U.A.b • b: reductiefactor (b ≤ 1)
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 57
Warmteoverdracht transmissie
58
HT = HD + Hg + HU
HT = Σ U.A + Σ U.A.b
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Globaal isolatiepeil – K-peil
Rekenprocedure
1. beschermd volume V (m³)
2. warmteverliesoppervlakte AT (m²)
3. gemiddelde U-waarde Um (W/m²K)
4. compactheid gebouw C (m)
5. globaal isolatiepeil K-peil
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 59
Globaal isolatiepeil – K-peil 3. Um = HT / AT
4. C = V / AT
5. K = 100 * (Um / Um,ref) kengetal =dimensieloos
K-peil:
• Als C<1 => K = 100 * Um
• Als C>4 => K = 100 * Um/ 2
• Daartussen: K = 100 * Um/ (0,33*C + 0,67)
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 60
Globaal isolatiepeil – K-peil ge
mid
de
lde
U-w
aard
e:
Um
in W
/m²K
volumecompactheid in m
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen 61
E-peil: EPB (Vlaams Gewest)
62
EPB-regelgeving
E-peil 2016 = 50
K-peil (40) incl. bouwknopen
VENTILATIE
U-waarden
Zomercomfort
Vanaf 1/1/2016
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
Vlaams Gewest
U (W/m²K): warmtedoorgangscoëfficiënt
• Warmtestroom doorheen 1m² wand bij 1K (1°C) temperatuurverschil
• Wand: dak, gevel, vloer, venster, deur, poort, koepel
K-peil: globaal isolatiepeil van gebouw
• Maat voor totaal warmteverlies doorheen buitenschil
• Inbegrepen verlies langsheen bouwknopen
63 Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen
E-peil: energieprestatie van het gebouw
• Maat voor het energieverbruik van de woning en de vaste installaties ervan in standaard-omstandigheden
Residentieel: verwarming, koeling, SWW, hulpE, E-opwekking
Scholen en kantoren: verwarming, koeling, verlichting, hulpE. E-apwerking
64
karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik
referentiewaarde voor het karakteristiek jaarlijks primair
energieverbruik
E-peil = 100 x
Provincie Oost-Vlaanderen - Steunpunt Duurzaam Bouwen