het Ontwerpen van Gebouwen WikiShare uw bouw knowledgewww.designingbuildings.co.verzending

• 1 Inleiding
• 2 Hoe isolatiewerkzaamheden
  • 2.1 Straling
  • 2.2 Geleiding
  • 2.3 Convectie
• 3 Prestaties
  • 3.1 Thermische geleidbaarheid
  • 3.2 Thermische weerstand
  • 3.3 U-waarde
• 4 Open celproducten
• 5 gesloten celproducten
• 6 Installatie vs prestaties
• 7 duurzaamheid
• 8 conclusie
• 9 gerelateerde artikelen over het ontwerpen van gebouwen Wiki
• 10 externe referenties

Inleiding

isolatieproducten hebben zich met de technologische vooruitgang aanzienlijk ontwikkeld. Wetgeving heeft gefunctioneerd als katalysator voor ontwikkeling, van de basisvereisten van de bouwvoorschriften deel L, tot de naleving van de koolstofreductiedoelstellingen van de overheid, gedreven door geavanceerde programma ‘ s zoals de Code for Sustainable Homes en BREEAM.

isolatieproducten variëren qua kleur, oppervlakteafwerking en textuur, kernsamenstelling en, belangrijker nog, prestaties. De specificatie van materialen die isoleren is een op wetenschap gebaseerde beslissing, maar een succesvolle specificatie is afhankelijk van de specifier begrip niet alleen de wiskundige prestaties, maar de randfactoren die de uiteindelijke installatie kunnen beïnvloeden.

de specificatie van isolatieproducten is vaak gebaseerd op het minimumvereiste van de bouwvoorschriften AD (goedgekeurd Document) deel L en de relatie ervan met de prestatiegegevens van de fabrikant, en er is gesuggereerd dat wetgeving de productie van een reeks producten die “gewoon werken” aanstuurt en weinig duidelijk verschil tussen hen vertoont.

om isolatie correct te specificeren, moet de voorschrijver echter de redenen begrijpen waarom het werkt en de juiste technologie toepassen op een bepaald constructiedetail. Door meer inzicht in de processen die ervoor zorgen dat isolatie werkt, en inderdaad de factoren die het stoppen met werken, zullen voorschrijvers in een veel sterkere positie om het juiste materiaal voor de juiste toepassing te specificeren.

de geïnstalleerde prestaties van een isolatieproduct zijn niet alleen afhankelijk van prestatiekenmerken en de naleving door de aannemers van de fabrikanten en algemene eisen inzake beste praktijken op het gebied van afwerking, maar ook van de geschiktheid van het isolatiemiddel dat is gespecificeerd op de geïnstalleerde plaats.

hoe isolatie werkt

isolatieproducten zijn ontworpen om de overdracht van warmte over het materiaal zelf te frustreren. Er zijn drie methoden voor warmteoverdracht: straling, geleiding en convectie.

straling

elk object waarvan de temperatuur hoger is dan de oppervlakken die het omringen, verliest energie als netto-stralingsuitwisseling. Stralingswarmte kan alleen in rechte lijnen reizen. Breng een vast object tussen de punten A en B, en ze zullen niet langer direct stralingswarmte uitwisselen. Straling is het enige warmteoverdrachtmechanisme dat stofzuigers kruist.

geleiding

geleiding is afhankelijk van fysiek contact. Als er geen contact is, kan er geen geleiding plaatsvinden. Contact tussen twee stoffen van verschillende temperatuur resulteert in een warmte-uitwisseling van de hogere temperatuur naar de lagere temperatuur stof. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe sneller de warmte-uitwisseling.

convectie

convectie is de overdracht van energie via vloeistoffen (gassen en vloeistoffen). Het is deze methode die de grootste rol speelt in de bevrijding en overdracht van warmte in gebouwen. De meest voorkomende verspreiding van dit effect is van vast naar gas, dat wil zeggen object naar lucht, en dan weer terug, typisch als de lucht voldoet aan de externe bouwstof.

het proces wordt in feite geïnitieerd door een energie-overdracht als gevolg van geleiding, en wordt gecompliceerd door het niveau van waterdamp dat door de lucht wordt ondersteund. Waterige molecules opslag warmte naar hen door de geleiding van hartelijke vlakken. De waterdamp en de lucht kunnen niet als gassen worden gescheiden. Zij zullen pas uit elkaar gaan wanneer de verzadigde dampspanning is bereikt, dat wil zeggen de hoeveelheid water (zij het in dampvorm) groter is dan het niveau van de beschikbare warmte om het als gas (damp) te handhaven, en daarom condenseert het.

condensatie zorgt ervoor dat deze latente warmte vrijkomt; de temperatuur-waterdampverhouding verandert en zodra deze ver genoeg is veranderd, zal het proces opnieuw beginnen. De weersystemen van de wereld volgen een zeer vergelijkbare cyclus.

als de lucht stil en droog kon worden gehouden, zou het een zeer efficiënt isolerend middel zijn. Echter, als de lucht wordt verwarmd, de moleculaire structuur expandeert en wordt minder dicht ten opzichte van de lucht eromheen, en dus stijgt. Naarmate het verder van de warmtebron vordert, begint het af te koelen. De moleculen samentrekken en nemen toe in dichtheid en zinken terug naar beneden. Luchtmoleculen zijn in een constante staat van flux, afhankelijk van de omgevingstemperatuur, en interferentie vanaf elk punt, of achtergrond warmtebronnen.

dit proces van warmteoverdracht “convectie” wordt gecompliceerd door het feit dat de lucht afkoelt in een snelheid die afhankelijk is van de hoeveelheid waterdampverzadiging. Hoe groter de verzadiging, hoe langzamer de afkoeling.

prestatie

isolatiematerialen beperken de stroom van energie (warmte) tussen twee lichamen die niet bij dezelfde temperatuur zijn. Grotere isolatieprestaties zijn rechtstreeks toe te schrijven aan de thermische geleidbaarheid van het isolatiemiddel. Dat wil zeggen, De snelheid waarmee een vaste hoeveelheid energie wordt overgedragen over een bekende dikte van het materiaal.

de directe inverse (reciproque) van deze maat is de thermische weerstand van het materiaal, die het vermogen van het materiaal om de overdracht van warmte te weerstaan meet.

warmtegeleidingsvermogen

warmtegeleidingsvermogen, vaak aangeduid als de ” K ” of ” λ ” (lambda) waarde, is een constante voor een bepaald materiaal, en wordt gemeten in W/mK (watt per kelvin meter). Hoe hoger de λ waarde, hoe beter de thermische geleidbaarheid. Goede isolatoren hebben een zo laag mogelijke waarde. Staal en beton hebben een zeer hoge thermische geleidbaarheid en daardoor een zeer lage thermische weerstand. Dit maakt ze slechte isolatoren.

De λ-waarde voor elk materiaal zal hoger worden bij een stijging van de temperatuur. Hoewel de temperatuurstijging aanzienlijk zal moeten zijn om dit te laten gebeuren, en de temperatuurvarianten in de meeste gebouwen zijn over het algemeen binnen de toleranties die elke verandering in de lambda waarde verwaarloosbaar zou maken.

thermische weerstand

thermische weerstand, de ” R ” – waarde van een materiaal genoemd, is een product van thermische geleidbaarheid en dikte. De R-waarde wordt berekend uit de dikte van het materiaal gedeeld door zijn thermische geleidbaarheid en uitgedrukt in de eenheden m2K/W (vierkante meter Kelvin per watt). Hoe groter de materiaaldikte, hoe groter de thermische weerstand.

u-waarde

in constructie termen, terwijl een U-waarde kan worden berekend en toegeschreven aan een enkele dikte van enig materiaal, is het meer gebruikelijk om deze te berekenen als een product verkregen door de assemblage van verschillende materialen in een bepaalde vorm van constructie. Het is een maat voor de overdracht van warmte door een vooraf bepaald gebied van het bouwweefsel-dit is 1 vierkante meter. m.

de eenheidsmetingen zijn daarom W/m2K (watt per vierkante meter kelvin) en beschrijven de warmteoverdracht, in watt, door een vierkante meter van een bouwelement (zoals een muur, vloer of dak). Dit wordt gebruikt om de warmteoverdracht, of het verlies, door het bouwweefsel te berekenen. Als een wand bijvoorbeeld een U-waarde heeft van 1 W / m2K-met een temperatuurverschil van 10°, zou er een warmteverlies zijn van 10 watt voor elke vierkante meter wandoppervlak.

Open celproducten

open celisolatie omvat producten zoals isolatie van minerale en schapenwol. Geëxpandeerde polystyreen (EPS) isolanten zijn technisch ‘gesloten cel’ in hun structuur, maar hun prestaties is vergelijkbaar met een open cel materiaal als gevolg van de koppeling over de structuur van de luchtzakken die de geblazen cel parels die de essentie van de samenstelling zijn omringen.

onderstaande afbeelding toont een doorsnede-kernafbeelding van een typisch glaswolproduct, bedekt met een weergave van de miljoenen en miljoenen (per vierkante meter) luchtzakken die tijdens de fabricage ontstaan. Op het moment dat het productieproces lucht in de kern van de glasvezels drukt, wordt een eerder geïntroduceerd bindmiddel geactiveerd om een matrix te vormen die de samenstelling samensluit. Hierdoor ontstaat de ‘veerbelasting’ die wordt geassocieerd met isolatie van minerale wol, waardoor het na compressie weer vorm en dikte krijgt.

de open cel aard van de matrix zal lucht migratie door zijn kern, maar de route is kronkelend en dus warmteverlies als gevolg van convectie is minimaal. Het principe in werking is de vorming van dergelijke kleine luchtzakken dat lucht beweging wordt gebracht aan een virtuele, maar niet volledige, stop.

een materiaal kan alleen warmte uitstralen die het kan absorberen. De glasstrengen en hun bindmiddel zijn slechte warmtegeleiders, zodat warmteverlies door straling als verwaarloosbaar wordt beschouwd.

droge lucht is een goed isolatiegas. Als bij open-celproducten verontreiniging van de kernlucht door waterdamp kan worden voorkomen (met behulp van dampbeheersingsbarrières), zullen de ultrakleine luchtzakken de beweging van de lucht aanzienlijk beperken.

gesloten celproducten

gesloten celisolatoren omvatten producten zoals geëxtrudeerd polystyreen en chemische schuimplaten. Gesloten-celtechnologie maakt gebruik van de gecontroleerde introductie van gassen (blaasmiddelen) tijdens de productie die een veel dichte matrix van individuele cellen vormen dan glaswol of EPS. De cellen worden gevormd als bellen van het gas waarvan de thermische geleidbaarheid aanzienlijk lager is dan die van lucht. Combineer dit met het onvermogen van waterdamp om de cellen gemakkelijk te besmetten, en dit zorgt voor een aanzienlijk beter presterende isolant. (NB: De matrix van sommige chemische schuimisolatiemiddelen kan in de loop van de tijd worden afgebroken door de aanwezigheid van water of waterdamp.)

de celwanden zijn extreem dun, wat de geleiding beperkt, maar gasdicht. De dichte cellulaire samenstelling beperkt verder het potentieel voor gasbeweging, aangezien het slechts binnen de grenzen van zijn bevattende cel, en niet tussen cellen kan bewegen. Net als bij open celmaterialen wordt het proces van warmteoverdracht van warme naar koele zijden beïnvloed door een combinatie van geleiding via de celwanden en beperkte convectie via het celgas.

de efficiëntie van het materiaal is zeer hoog en effectief over het oppervlak van een ononderbroken plaat, maar wordt aanzienlijk verminderd door slecht vakmanschap bij het snijden en verbinden van platen.

in een poging om de prestaties op lange termijn te verbeteren, confronteren fabrikanten met name schuimkartonproducten met een glanzende folielaag. Dit werkt om verontreiniging door waterdamp te minimaliseren door als dampbarrière op te treden en tegelijkertijd stralingsenergie terug in het gebouw te reflecteren. Taping van folie-beklede plaat met behulp van een folietape kan de dampbeheersing verbeteren, hoewel het weinig invloed zal hebben op een slecht geconstrueerde verbinding die niet consistent strak is.

installatie versus prestaties

Isolatiefabrikanten produceren technisch en reclamemateriaal met een groot aantal cijfers die verwarrend kunnen zijn, en niet alle fabrikanten presenteren hun prestaties op dezelfde manier.

prestatiemetingen zijn meestal gebaseerd op laboratoriumtestresultaten. Dergelijke resultaten worden over de hele linie aanvaard door ontwerpers van gebouwen en de wetgevende instanties, zoals de controle-instanties voor gebouwen.

Dit is echter niet hetzelfde als een test ter plaatse. Geen twee “on – site” situaties zullen exact dezelfde omstandigheden bieden, dus tests kunnen alleen worden uitgevoerd om een vergelijking te maken tussen verschillende isolatieproducten, onder exact dezelfde omstandigheden. Als gevolg hiervan illustreren fabrikanten de prestaties in de verkoop-en technische literatuur door de perfecte installatie te beschrijven, waarbij verbindingen perfect worden gemaakt, de isolatie gelijkmatig continu is en alle toleranties millimeter perfect zijn. Iedereen die op een bouwplaats is geweest, weet dat dit niet de realiteit weerspiegelt.

daartoe kunnen de voorschrijvers kennis nemen van de uitvoering van Green Deal-beoordelingen. Het dictaat hier is om vast te houden aan de “gouden regel” dat de kosten van de voorgestelde energiebesparende maatregelen niet hoger mogen zijn dan de verwachte besparingen door het resulterende gebruik van minder energie. In de praktijk hanteren Green Deal-Assessors (Gda ‘ s) om dit te waarborgen een zeer voorzichtige benadering van de verwachte besparingen, en de verwachte besparingen met behulp van berekeningen voor isolatiegebruik op 75% van de prestatiegegevens van de fabrikant.

bovendien kunnen de fabrikanten, terwijl zij zich richten op de prestaties van het product, andere belangrijke kwesties verdoezelen die rechtstreeks van invloed zijn op de prestaties, zoals de specificatie van het juiste isolatieproduct in gebouwgebieden die waarschijnlijk een koude en mogelijk vochtige omgeving veroorzaken, bijvoorbeeld ondervloervaatjes.

isolatie en water mengen zich niet. Alle soorten isolatieproducten zullen worden beïnvloed binnen een bereik van verwaarloosbaar (zoals geëxtrudeerd polystyreen (XPS)) tot ernstig gecompromitteerd (zoals wolisolatiemiddelen). De mate van compromis zal worden gerelateerd aan de mate van besmetting. Dus elke omgeving waar waterdamp kan bestaan zonder dreiging van snelle en totale verdamping, of de aanwezigheid van fysieke waterdruppels zelf, zal de isolatieprestaties verminderen. Eenmaal binnen de matrix van het isolatiemiddel, zal water de energie geleiden die de isolatie probeert te bevatten. Hoe groter de waterdruppel, hoe groter de geleiding.

wanneer bijvoorbeeld glaswol in een volgevulde spouwwand wordt geïnstalleerd, zal, wanneer een van de metselwerk spouwwanden onmiddellijk vóór de installatie van het isolatiemiddel aan regen is blootgesteld, de potentiële isolatieprestatie van de voltooide spouwwand afnemen. Als de isolatie is toegestaan om nat te worden door, kunnen de prestaties goed negatief worden.

duurzaamheid

de gebouwde omgeving van vandaag staat onder toenemende druk; om groener te zijn, een koolstofarme omgeving te creëren en naar meer duurzaamheid te streven. De grotere isolatiefabrikanten hebben belangrijke maatregelen getroffen om:

• verminder de afhankelijkheid van grondstoffen.
• recyclen voor en na de fabricage.
• verminder verpakkingen en zorg ervoor dat verpakkingen recyclebaar blijven.
• verminderen het energieverbruik bij productie en vervoer.
• geen afval naar stortplaatsen voeren.

fabrikanten brengen hun producten op de markt als “duurzaam”, ervan uitgaande dat hun isolatieproducten tijdens de levensduur van de installatie veel meer energie/koolstof zullen besparen dan de fabricagekosten.

conclusie

isolatiematerialen zijn afhankelijk van hun inherente moleculaire samenstelling, om de drie vormen van warmteoverdracht-straling, geleiding en convectie — tot een minimum te beperken. De grootste warmteverliezen van het gebouw zijn van de luchtbeweging. Elk bewegend luchtlichaam haalt warmte uit een voorwerp of oppervlak waarover het passeert. Het warmteverlies is evenredig met de snelheid van de bewegende lucht, de hoeveelheid water aanwezig en het temperatuurverschil tussen warmtebron en lucht.

hoe sneller de lucht over een warmtebron beweegt, hoe sneller de warmteoverdracht plaatsvindt. De aanwezigheid van waterdruppels zal dit proces versnellen, hoewel de controle over de verzadiging van de waterdamp gewoonlijk zal moeten worden uitgeoefend om problemen door condensatie te voorkomen.

condensatie kan in grote mate worden beheerst door ervoor te zorgen dat waterdamp in de lucht binnen de warme interne omgeving wordt opgevangen. Dampbeheersingslagen aan de warme zijde van de isolatie, die de mantel effectief afdichten tegen luchtmigratie tussen warme en koelere zones, zijn de theoretische oplossing.

huidige materiaaltechnologie en zorgvuldig bewaakt vakmanschap bij het monteren van deze materialen, kunnen bijna geen luchtlekkage door de geïsoleerde omhulling bereiken, en Passivhaus design is hierop aangewezen, terwijl het gebruik van gecontroleerde ventilatie om verontreinigde lucht te verwijderen, ontwerpprincipes die afhankelijk zijn van vakmanschap om te slagen.

met betrekking tot de cellulaire constructie van speciale isolatiematerialen is het intrinsieke doel de beweging van gassen binnen de isolatiekernmatrix te voorkomen, waardoor ook het warmteverlies als gevolg van die beweging wordt verminderd.

hoewel isolatieproducten met’ open cellen’, zoals wol, een veel grotere migratie van lucht over hen mogelijk maken en dit hun prestaties beperkt, biedt hun flexibele constructie een veel groter voordeel in termen van kwaliteitscontrole van installatiewerk. Door de aard van het materiaal produceert voegwerk een zeer vergelijkbaar resultaat als het materiaal zelf. Terwijl rigid board producten dragen een zware installatie premie boete om de fabrikant ‘lab test’ precisienormen van de voegwerk te bereiken.

isolatiematerialen met een meer dichte, op zichzelf staande cellulaire samenstelling bieden een lagere thermische geleidbaarheid (λ-waarde) en dus een hogere thermische weerstand (R-waarde) om ‘open cel’ materialen te overtreffen, die vertrouwen op het handhaven van droge lucht binnen hun kernen voor ultieme prestaties.

er zijn producten met open celschuiming beschikbaar die door hun kernmatrixsamenstelling een hoger warmtegeleidingsvermogen hebben dan hun gesloten cellen, maar voordelen hebben met een grotere flexibiliteit om de beweging van het gebouw te accommoderen, en elke verslechtering van de celwanden zal niet leiden tot het vrijkomen van het gasgehalte.

bij het specificeren van isolatieproducten dient de ontwerper van het gebouw rekening te houden met de mogelijkheid van waterverontreiniging en de mogelijkheid van gasmigratie binnen de kernmatrix en het resulterende compromis in prestaties, dat tijdens de levensduur van het gebouw verder kan verslechteren, ongezien en ongecontroleerd.

er zijn beter presterende technologieën op de markt met “aerogels” en “geëvacueerde panelen”, maar de prestaties zijn afhankelijk van dezelfde beginselen van warmteoverdracht, en hebben voorlopig een beperkte specificatie niche, die grotendeels onbetaalbaar blijft voor de overgrote meerderheid van de toepassingen.

dit artikel is oorspronkelijk geschreven door Mark Wilson MCIAT, met het copyright overgedragen aan Henry Stewart Publications met het oog op publicatie. Het was de winnaar van onze Chartered Institute of Building-backed artikel competitie in juni 2013.

een langere versie van het artikel werd voor het eerst gepubliceerd in Journal of Building Survey, Appraisal & Valuation, Volume 2 Number 1, April 2013, gepubliceerd door Henry Stewart Publications, London.

gerelateerde artikelen over het ontwerpen van gebouwen Wiki

• geaccrediteerde bouwdetails ACDs.
• goedgekeurd document D.
• Aerogel-isolatie voor gebouwen.
• BREEAM-isolatie.
• bouwvoorschriften.
• isolatie van spouwmuren
• Celotex RS5000 PIR-isolatie.
• Code voor duurzame woningen.
• condensatie.
• geleiding.
• Conventions for U-value calculations (editie 2006) BR 443.Het ontwerpen van onbedoelde gevolgen bij het aanbrengen van massieve wandisolatie FB 79.
• fundering voor glazen flessenvloeren.
• Warmteversterking.
• warmteverlies.
• warmteoverdracht.
• Hempcrete.
• vochtigheid.
• isolatie voor Begane grond.
• Faseveranderingsmaterialen.
• spuitschuim van polyurethaan in structureel geïsoleerde panelen en composietstructuren.
• vaste wandisolatie.
• geluidsisolatie.
• de markt voor isolatie van gebouwen.
• thermisch comfort.
• transparante isolatie.
• isolatietypes.
• U-waarde.
• u-waarde conventies in de praktijk: bewerkte voorbeelden met behulp van BR 443.