5.1
Thermische isolatie, thermische bruggen en luchtdichtheid
Belangrijke aspecten voor de omvang van de warmteverliezen in de woningschil zijn:
De thermische isolatie van de scheidingsconstructie;
Het aantal thermische bruggen (ook wel 'koudebruggen');
De mate van luchtdichtheid van kieren en naden in de constructie.
De brochure 'Bouwen aan een goede schil' geeft mede aan de hand van diverse foto's praktische aanwijzingen voor een toekomstgerichte wijze van isoleren.
Thermische isolatie
Voor de bouwschil (exclusief ramen en deuren) geeft de warmteweerstand (Rc-waarde in m²·K/W) de isolatiewaarde van de constructie aan. Hoe hoger de warmteweerstand, dus hoe groter de Rc, hoe minder transmissieverliezen er optreden. Met ingang van 2021 stelt het Bouwbesluit de volgende nieuwbouw eisen aan grondgebonden woningen en woongebouwen:
Voor gesloten geveldelen Rc minimaal 4,7 m²·K/W;
Voor daken Rc minimaal 6,3 m²·K/W;
Voor begane grondvloeren Rc minimaal 3,7 m²·K/W.
Bij zeer energiezuinige woningen wordt in de praktijk vaak zwaarder geïsoleerd. Dan liggen de Rc-waarden voor gesloten geveldelen en daken tussen de 6,0 en 7,0 m²·K/W en voor begane grondvloeren rond de 5,0 m²·K/W [124].Bij dergelijke waarden worden traditionele constructies erg dik. Vooral bij gevels heeft dat aanzienlijke consequenties voor o.a. het ruimtebeslag. Door de isolatie op te nemen in lichte, bijvoorbeeld houten, gevelelementen is veel ruimte te winnen. Door daarbij I-vormige stijlen te gebruiken wordt bovendien de thermische brug via het hout beperkt.
Bij constructies met een zeer goede thermische isolatie kan het energieverlies door thermische bruggen in de constructies wel 20 tot 30% van het totale transmissieverlies bedragen [97]. Het is dus belangrijk om thermische bruggen te voorkomen door een zorgvuldige detaillering èn uitvoering. In de praktijk blijkt de kwaliteit daarvan nog vaak te laag te zijn. Zowel in het onderwijs, op het ontwerpbureau als op de bouwplaats vraagt dit meer aandacht. De publicatie SBR-Referentiedetails voor op de bouwplaats [120] kan daarbij handig zijn. In de volgende paragrafen worden concrete aanwijzingen gegeven om de isolatiekwaliteit te verbeteren.
Zie voor de begrippen rond warmte-isolatie zoals warmteweerstand (Rc-waarde) en warmtedoorgangscoëfficiënt (U-waarde) bijlage 1. In bijlage 3 staan voor de meeste materialen de gemiddelde waarden voor de warmtegeleidingscoëfficiënt (λ-waarde). Met de Rekentool Warmteweerstand van SBRCURnet is de Rc-waarde van een groot aantal standaard constructies (vrij) nauwkeurig zelf te berekenen. Gebruik bij het (exact) bepalen van de U- en Rc-waarden altijd gecertificeerde waarden van de fabrikant.
Enkele bijzondere isolatiematerialen
Naast de gebruikelijke isolatiematerialen (zie ook bijlage 3), zijn ook enkele minder bekende materialen verkrijgbaar:
Aerogel: Aerogel is een materiaal op minerale basis met zeer fijne poriën, waardoor het zeer goed isoleert. Het wordt in diverse soorten isolatiematerialen toegepast zoals een plaat bestaand uit:
Een mengsel van steenwol en aerogel. De warmtegeleidingscoëfficiënt (λ-waarde) is 0,019 W/(m·K), de plaat isoleert dus iets beter dan de best isolerende kunststofschuimen die nu gangbaar zijn. Het materiaal wordt o.a. toegepast bij het aan de binnenzijde isoleren van gevels;
Een mengsel van kunststofvezels en aerogel. De λ-waarde is 0,0135 W/(m·K), de plaat isoleert nog beter dan de hierboven genoemde plaat;
Volledig aerogel. Deze plaat wordt gasdicht ingeseald (in metaal- of kunststoffolie, soms glas) en vacuüm getrokken. De binnenzijde wordt voorzien van een warmte-reflecterende afwerking. Daardoor resteert alleen de warmtegeleiding via de aerogel en langs de randen van het paneel. Bij juiste en zorgvuldige uitvoering van die randen is de totale isolatiewaarde (incl. randeffecten) een factor 5 beter dan de gebruikelijke isolatiematerialen. De panelen moeten exact op maat geprefabriceerd worden, want achteraf op maat maken is onmogelijk. Levensduur en het risico van beschadiging vormen aandachtspunten. Voor paneelvullingen en vliesgevels zijn deze panelen het overwegen waard. Een groot nadeel: het materiaal is erg duur.
Dekens opgebouwd uit diverse warmtereflecterende folies met daartussen bijv. schuim of (kunst)vezellagen van maximaal 10 mm dik per laag (zie NEN 1068 tabel C.12 [107]); aan beide buitenzijden zit ook een reflecterende laag. Hiermee wordt de stralingscomponent van het warmtetransport uitgeschakeld en bij een goede verdeling ook de convectie. Wat blijft, is de geleiding door de ingesloten lucht. Volgens de norm mag gerekend worden met de equivalente λ-waarde van 0,03 W/(m·K) voor de hele opbouw exclusief de randen en bevestigingen. Nadeel: het bevestigen is bij veel toepassingen veel werk. Zie ook Infoblad 'Thermisch isolerende eigenschappen van reflecterende isolatiefolie' [24].
Nanoporeuze materialen De isolerende werking van nanoporeuze materialen is gebaseerd op het verminderen van de gasgeleiding door een aanzienlijke verkleining van de poriën. De afmeting van de poriën wordt een factor 10 tot 100 kleiner dan de vrije weglengte van de aanwezige gasmoleculen. De kans op botsingen tussen de gasmoleculen wordt zo aanzienlijk verkleind, waardoor de gasgeleiding afneemt. De λ-waarde (bij kamertemperatuur en atmosferische druk) is 0,014 W/(m·K). Het materiaal is verkrijgbaar in de vorm van dekens. Let op dat thermische bruggen bij bevestiging en randen een extra groot effect hebben. Een groot nadeel: het materiaal is erg duur.
(Lineaire) thermische bruggen
Een thermische brug is een relatief klein deel van een constructie in de buitenschil, waarbij dit deel relatief slecht geïsoleerd is ten opzichte van de aangrenzende vlakken. NTA 8800 [30] maakt onderscheid tussen puntvormige en lineaire thermische bruggen. Puntvormige thermische bruggen komen in allerlei constructies voor, een voorbeeld van zo'n thermische brug is een spouwanker in een spouwmuur. Het warmteverlies via deze regelmatig voorkomende thermische brug wordt via de Rc-waarde van de betreffende constructie verdisconteerd. Een incidentele puntvormige thermische brug mag worden verwaarloosd bij de berekening van het warmteverlies (NTA 8800 paragraaf 8.2.1).Lineaire thermische bruggen komen veel voor bij lijnvormige overgangen tussen verschillende bouwdelen (gevel-vloer, gevel-dak, kozijn-gevel e.d.) (Bijlage 1). Ook in constructies kunnen lineaire thermische bruggen voorkomen. Voorbeelden hiervan zijn stalen constructiedelen in gevels, houten stijlen en regels in gevelelementen en sporen in dakelementen.Lineaire thermische bruggen kunnen op twee wijzen in de energieprestatie-berekening worden ingevoerd:
Forfaitaire methode (zie NEN 1068 [107]);
Uitgebreide methode: per thermische brug; ingevoerd moeten worden de lengte van de thermische brug en de z.g. lineaire warmtedoorgangscoëfficiënt (ψ-waarde); de waarden hiervoor zijn te vinden via o.a. de energieprestatie-rekenprogramma's met verwijzing naar de SBR-Referentiedetails Woningbouw, zie ook [96]. In [63] staan voorbeelden van details voor zeer goed geïsoleerde woningen zoals passiefhuizen.
Controle
Het is aan te bevelen de thermische kwaliteit van de gebouwschil te controleren door middel van thermo(foto)grafie (A5.1) met behulp van een infraroodcamera. Het opnemen van zo'n kwalitatieve controle als onderdeel van het bestek zal een preventieve werking hebben. Bij een groter project kan de controle steekproefsgewijze plaatvinden. Controleer dan zodra één woning voldoende gereed is. Eventuele gebreken kunnen dan in de andere woningen mogelijk nog betrekkelijk eenvoudig verbeterd worden.
Afb. 5.1
(
Voorbeeld van een onderzoek door middel van thermografie. Duidelijk zichtbaar zijn de warmtelekken (als rode vlekken). (Bron: Nieman Raadgevende Ingenieurs)
)
Luchtdichtheid: Kieren en naden
De luchtdichtheid (ook wel luchtdoorlatendheid genoemd) van een woning wordt bepaald door de naden en kieren in de woningschil. Als die niet goed luchtdicht zijn uitgevoerd, vindt extra infiltratie plaats met ongewenste energieverliezen tot gevolg. Kieren worden gevormd bij de aansluiting tussen een bewegend en een vast deel (zie bij paragraaf 5.1.5). Naden worden gevormd bij de aansluiting tussen vaste delen.
Afbeelding 5.3 toont een aantal veel in de praktijk voorkomende luchtlekken (Bijlage 1). Een goede naaddichting kan worden bereikt door een goed ontwerp èn een zorgvuldige uitvoering:
Beperk de lengte van de aansluitingen door een eenvoudig ontwerp (niet te veel aanbouwen, dakkapellen, hoeken, verspringingen ed.);
Houd rekening met de noodzakelijke maattoleranties en optredende vormverandering na verloop van tijd;
Plaats het dichtingsmateriaal (folies, tape, te comprimeren stroken enz.) zorgvuldig, zo veel mogelijk aan de 'warme zijde' van de constructie;
Voorkom doorbrekingen in folies door bijvoorbeeld:
Geen leidingen in lichte gevel- of dakelementen op te nemen; maak bijv. geen stopcontacten of lichtschakelaars in dergelijke elementen;
Aan de binnenzijde (nog binnen de dampremmende laag) een kleine spouw op te nemen waarin leidingen kunnen worden opgenomen;
Opdekdozen en opbouwleidingen te gebruiken, mits de damprem intact blijft. Is een doorbreking niet te voorkomen, plak deze dan zorgvuldig af.
Bij gebalanceerde ventilatie (zie paragraaf 6.6) moet de woning in ieder geval een goede luchtdichtheid (klasse 2 uit NEN 2687 [101]) bezitten. De publicatie Luchtdicht bouwen geeft tal van praktische ontwerp- en uitvoeringsaanbevelingen, zowel voor kier- als voor naaddichting. Hierin worden per bouwdeel tips gegeven voor de luchtdichtheidsklasse 1, 2 en 3 (is toegevoegd t.o.v. norm). Voor de gebruikelijke dichtingsmaterialen zoals ter plaatse gespoten PUR-schuim en gesloten of open cellenband worden de toepassingsmogelijkheden beschreven. In een passiefhuis, en veel andere energiezuinige woningconcepten, wordt meestal uitgegaan van gebalanceerde ventilatie. Deze woningconcepten vragen (mede daarom) om een zeer goede luchtdichtheid: in [63] wordt daar uitgebreid op ingegaan.
Bijlage 1.3 geeft een toelichting op de begrippen rond luchtdichtheid zoals qv10spec, en de luchtdichtheidsklasse 1, 2 en 3. Bij klasse 1 is te zien dat er ook eisen gesteld worden aan het minimum van de qv10-waarde, met andere woorden: zo'n woning moet niet àl te luchtdicht zijn! Dit is vooral bedoeld om een zekere (minimale) luchtverversing mogelijk te maken, ook als bewoners alle toevoer-openingen hebben afgesloten.
Controle
Controleer de luchtdichtheid in ieder geval per woning visueel voordat de (binnen)afwerking is aangebracht. Daarnaast is het aan te bevelen de luchtdichtheid van de gebouwschil te controleren door middel van een 'opblaasproef' (of 'blowerdoortest'), zie NEN 2686 [100] en afbeelding 5.2. Het opnemen van zo'n kwalitatieve controle als onderdeel van het Technisch Ontwerp (het bestek) zal een preventieve werking hebben. Bij een groter project kan de controle steekproefsgewijze plaatvinden. Controleer daar zodra één woning voldoende gereed is. Eventuele gebreken kunnen dan, zeker in de andere woningen, mogelijk nog eenvoudig verbeterd worden.
Het is ook mogelijk om de luchtdichtheid te controleren met behulp van ultrasoon geluid. Hiermee kunnen al in een vroeg stadium van de bouw (de woning hoeft nog niet gereed te zijn) constructies worden gecontroleerd. Controle van prefab-constructies in de fabriek is ook mogelijk. Denk hierbij bijvoorbeeld aan het opsporen van luchtlekken rondom kozijnen in een prefab gevel-element. Belangrijk voordeel van deze methode is dat nog relatief eenvoudig verbeteringen zijn aan te brengen.
Afb. 5.2
(
Luchtdichtheidsmeting met behulp van een tijdelijk aangebrachte 'blowerdoor'. Met behulp van rookdetectie kunnen luchtlekken zichtbaar worden gemaakt. (Bron: Nieman Raadgevende Ingenieurs)
)
Afb. 5.3
(
Let op de luchtdichtheid bij de detaillering en uitvoering van de woningschil. Aangegeven zijn veel voorkomende luchtlekken
)
Eisen Bouwbesluit
Naast de eisen voor energiebehoefte, primair fossiel energiegebruik en hernieuwbare energie zijn in het Bouwbesluit [26] de volgende bouwkundige eisen ten aanzien van energiezuinig bouwen opgenomen (zie Bouwbesluit Afdeling 5.1):
Thermische isolatie
Warmteweerstand van 'dichte' constructies (geen drijvende bouwwerken of woonwagens) (vanaf 2020):
Beganegrondvloer: Rc ≥ 3,7 m²·K/W;
Gevels: Rc ≥ 4,7 m²·K/W;
Dak: Rc ≥ 6,3 m²·K/W.
Warmtedoorgangscoëfficiënt van ramen en deuren (beiden inclusief kozijnen): gemiddelde U ≤ 1,65 W/(m²·K); voor een raam of deur (inclusief kozijn) afzonderlijk geldt een U-waarde ≤ 2,2 W/(m²·K). De eis van gemiddeld 1,65 betekent dat de keuze voor kozijnen, deuren en glassoort veel aandacht vraagt (zie paragraaf 5.1.5 en paragraaf 5.2). Niet alle gebruikelijke materialen, profielen en glassoorten zijn mogelijk.
Warmtedoorgangscoëfficiënt voor met ramen en deuren gelijk te stellen constructies: U ≤ 1,65 W/(m²·K).
Luchtvolumestroom (zie ook bijlage 1.3):
De luchtvolumestroom: qv10-waarde ≤ 0,2 m³/s (oftewel ≤ 200 dm³/s), bepaald volgens NEN 2686. Met een qv10,spec-waarde < 1,0 dm³/s·m² vloer voldoet een gemiddelde woning (< 200 m² vloeroppervlak).
Een klein deel van de constructies behoeft niet te voldoen aan de eisen voor thermische isolatie. Dit is gedaan om bijvoorbeeld een brievenbus, leidingtoevoer of ventilatierooster mogelijk te maken. Dat deel mag volgens het Bouwbesluit maximaal de omvang hebben van 2% van de gebruiksoppervlakte van de woning of het woongebouw.
Voor woonwagens en drijvende bouwwerken met een woonfunctie gelden andere (minder strenge) eisen voor thermische isolatie van de 'dichte' constructies.
Let op!
Zorg voor een duidelijke voorlichting naar bewoners toe, zowel mondeling als schriftelijk. Daarbij kan bijv. gewezen worden op het volgende:
De noodzaak dampremmende lagen niet te beschadigen;
Bij verbouwingen er voor te zorgen dat de bestaande damprem goed aansluit op de nieuw aan te brengen damprem;
De aanbeveling om tenminste dezelfde isolatiewaarden (isolatiedikten) te hanteren voor de nieuw aan te brengen of te vervangen constructies; geef vooral duidelijk aan welk type glas gebruikt is.
Verbouw
Bij het gedeeltelijk vernieuwen of veranderen, of vergroten van een woning hoeft niet aan bepaalde eisen voor energieprestatie te worden voldaan. Wèl geldt voor de thermische isolatie en de luchtdichtheid het 'rechtens verkregen' niveau (zie paragraaf 1.1 Bouwbesluit 2012). Dat is kort gezegd het niveau dat er voor de verbouwing was, mits dat niveau aan de destijds geldende eisen voldeed en aan de huidige eisen voor de bestaande bouw voldoet. Voor de thermische isolatie van de dichte schilconstructies geldt echter wel een Rc-waarde van minimaal 1,4 m²·K/W.
Wanneer bij verbouw isolatielagen of beglazing vervangen of vernieuwd wordt, gelden de volgende eisen voor vloer, gevel, dak en ramen/deuren:
Rc-waarde vloer minimaal 2,6 m²·K/W;
Rc-waarde gevel minimaal 1,4 m²·K/W;
Rc-waarde dak minimaal 2,1 m²·K/W;
U-waarde maximaal 2,2 W/m²·K voor ramen, deuren en vergelijkbare constructies. Dit betekent dat er minstens dubbel HR-glas moet worden geplaatst. Omdat bestaande kozijnen met enkel glas niet geschikt zijn voor dubbel glas, wordt er in het Bouwbesluit van uitgegaan dat de ramen en deuren gelijk met de kozijnen worden vernieuwd of vervangen;
Wanneer het rechtens verkregen niveau een betere energieprestatie heeft, geldt het rechtens verkregen niveau.
Let op!
Sinds 1 maart 2013 gelden voor nieuwe dakkapeldakkapellen en zogenoemde bijbehorende bouwwerken (zoals bijgebouwen, aanbouwen, uitbouwen) wèl de nieuwbouweisen voor de thermische isolatie van dichte schilconstructies en voor de warmtedoorgangscoëfficiënt van ramen en deuren inclusief kozijnen.Bij een 'ingrijpende' renovatie van meer dan 25% van de oppervlakte van de gebouwschil zijn volgens het Bouwbesluit vanaf 1 juli 2013 ook de nieuwbouweisen voor thermische isolatie van toepassing. Het gaat daarbij om een ingreep in de 'integrale' bouwschil. Hiervan is sprake wanneer bijvoorbeeld een gevel of dak volledig wordt opengelegd of vernieuwd waardoor relatief eenvoudig isolatie volgens nieuwbouweis is aan te brengen. Voorbeelden van 'niet-integrale' renovatie: het na-isoleren van een spouwmuur of het aanbrengen van isolatie tegen een dakbeschot. Bij een 'ingrijpende' renovatie is meestal een bouwvergunning vereist.