|
|
De isolatie van het Franse huis Met het begrip isolatie bedoelen we hier het isoleren van het binnenklimaat van het buitenklimaat. Dat wordt gedaan om onze duur opgewekte warmte zoveel mogelijk binnen te houden. Iedereen is er in de huidige tijd van dure energie en opwarming van het klimaat wel van doordrongen dat er zuinig met energie moet worden omgesprongen. Dat is onder meer te bereiken door een goede isolatie in het - Franse - huis aan te brengen. Er circuleren tal van fabeltjes over wat een goede isolatie is. Een veel gehoorde bewering bij Franse huizenbezitters is: 'mijn huis heeft van die dikke buitenmuren, die blijven heel lang warm, het kost drie dagen stoken voordat we het behaaglijk hebben, maar daarna isoleren die muren prima.' Die dikke stenen buitenmuren van een halve meter of meer, isoleren maar zeer matig. Ze blijven inderdaad lang warm, maar het kost handenvol energie om ze warm te krijgen en ze op temperatuur te houden. Het onbegrip ontstaat doordat de meeste Nederlanders geen referentiekader hebben om de zaak te vergelijken. In Nederland staat er ergens een gasverbruikende witte doos op zolder die met een thermostaat in de woonkamer wordt bediend. Men heeft er dan meestal geen flauw benul van hoeveel energie die cv-ketel verbruikt of wat het vermogen van een dergelijk apparaat is. In Frankrijk staat er zo’n leuke houtkachel te loeien om de woonkamer/keuken te verwarmen waar men tastbare blokken hout in gooit, maar die in veel gevallen eenzelfde of groter vermogen heeft dan de cv-ketel in Nederland die het hele huis verwarmt. Een andere fabel gaat over de dikte van het isolatiemateriaal. Er wordt gezegd dat Warmte is een vorm van energie. Een mens heeft deze vorm van energie nodig om te kunnen leven. Het menselijk lichaam wil de temperatuur binnenin graag op ongeveer 37° C houden. Daartoe neemt hij voedsel tot zich dat via verteringsprocessen gedeeltelijk in warmte wordt omgezet en waarbij hij van binnenuit wordt verwarmd. Daarnaast kan ook van buitenaf energie worden toegevoerd. Daarom zitten mensen graag in de zon zodat zonnestraling het lichaam kan opwarmen. Zo treedt er dus een besparing op van energie, in dit geval van voedsel. Maar als de buitentemperatuur lager is dan 37° C en we zitten niet in het zonnetje te bakken, dan zal ons lichaam altijd warmte afstaan aan de omgeving. Want de natuur streeft altijd naar een evenwichtstoestand. Dus als het buiten 10° C is, zal ons lichaam warmte gaan uitstralen, net zolang totdat ons lichaam even warm is als de buitenlucht. Men voelt het al aankomen….voordat dat punt bereikt is, zal de mens sterven wegens onderkoeling.
Warmte kan op drie manieren tot ons komen. Het kan via stralingswarmte maar ook door convectie (warmtetransport door zich verplaatsende vloeistoffen of gas, in dit geval bewegende lucht) en door geleiding. De laatste vorm ervaren we eigenlijk alleen als we met een hete kruik in bed gaan liggen, maar de andere twee vormen komen we bij de ons bekende verwarmingsoorten beide tegen. Aan de hand van twee plaatjes zal het principe duidelijk gemaakt worden.
Afbeelding 2 Afbeelding 3 Warmtetransport via convectie wordt veel toegepast. Bijna alle oude cv-installaties die met een hoge watertemperatuur werken, maken gebruik van dit principe. Ook veel elektrische kachels doen dit. De installatie warmt lucht op en omdat warme lucht lichter is dan koude lucht, zal die warme lucht opstijgen naar het plafond. Daar aangekomen, koelt de lucht langzamerhand af en zal weer zakken naar de grond om daar weer te worden opgewarmd. Er ontstaat dus een luchtcirculatie. Stralingswarmte daarentegen is diepe infrarode straling die direct naar de bewoners straalt, daar aangekomen tegen ons lichaam botst en daar dan wordt wordt omgezet in warmte. Belangrijkste voorwaarden voor een behaaglijk binnenklimaat zijn temperatuurbeheersing en vochthuishouding. Maar, vreemd genoeg, ook als het huis objectief goed verwarmd is (20-22° werkelijke temperatuur), voelt men zich soms niet echt lekker. De 'gevoelstemperatuur' is te laag. Een voldoende hoge luchttemperatuur is namelijk niet genoeg. Een mens moet in een complex evenwicht met zijn omgeving staan. In alle colleges 'verwarming en klimaatbeheersing' kan men horen dat vier omgevingsfactoren verantwoordelijk zijn voor het welbevinden van de mens: Luchttemperatuur, straling, vocht en tocht. Ter illustratie: Iedereen heeft bij koud weer wel eens in een warme kamer de koude straling van een venster met enkel glas gevoeld: voldoende luchttemperatuur, maar te veel koude straling. Andersom is het op een door straalkachels verwarmd terras niet echt lekker als je op de rug de kou blijft voelen: genoeg of zelfs te veel warme straling, maar te lage luchttemperatuur. Het vochtgehalte van de omgevende lucht moet een zoveel mogelijk ‘natuurlijke’ waarde hebben, en dat is 40-60% relatieve vochtgehalte. Voor de gemiddelde mens is 40-60% relatief vochtgehalte een aangename waarde. Bij een lage waarde van bijvoorbeeld ongeveer 25% drogen de slijmvliezen uit, bij een hoge waarde van bijvoorbeeld 90 à 95% spreekt men van een benauwend klimaat. In een aangenaam verwarmde ruimte wordt zelfs een erg zachte prikkel door langs ons lichaam stromende koude lucht als onaangenaam en comfortbedervend ervaren. De genoemde behaaglijkheidwaarden kunnen elkaar gedeeltelijk compenseren (geringe tocht door bijvoorbeeld een heteluchtverwarming wordt getolereerd omdat de temperatuur ervan iets hoger is), maar het streven moet zijn alle vier behaaglijkheidfactoren binnen de normale grenzen te houden. Een mens voelt zich over het algemeen behaaglijk als de som van de luchttemperatuur en de gemiddelde stralingstemperatuur (de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van de ons omringende wanden, vloeren, plafonds en verwarmingselementen) 37 graden Celsius bedraagt. Dat betekent twee dingen: Als ons verwarmingsysteem een grote hoeveelheid stralingswarmte produceert en de ons omringende wanden een hoge temperatuur hebben, kan de luchttemperatuur in de kamer iets lager kan zijn om het toch behaaglijk te hebben. Hoe groter het oppervlak van het verwarmingselement is, hoe lager de oppervlaktetemperatuur van het verwarmingselement hoeft te zijn om evenveel warmte aan het vertrek af te geven. Dit betreft zowel de convectiewarmte als de stralingswarmte. Deze gegevens zijn van belang voor de efficiëntie van het verwarmingsysteem. Daar komen we later nog op terug. 2. Warmtegeleidingscoëfficiënt
In de vorige alinea hebben we geleerd dat de oppervlaktetemperatuur van de wanden cruciaal is bij de vraag of we ons behaaglijk voelen in een verwarmde ruimte. De oppervlaktetemperatuur hangt grotendeels af van de mate van isolatie van de muren, vloer en plafond. Hoe beter geïsoleerd een wand is, hoe warmer hij aan de binnenzijde zal zijn. Met isoleren willen we dus het warmtetransport van binnen naar buiten tegengaan. Iedere materiaalsoort zal in meer of mindere mate weerstand bieden aan dat warmtetransport. Een muur opgebouwd uit ijzeren golfplaten doet dat minder dan een muur van piepschuim. De maat voor die warmtegeleiding door een materiaalsoort noemen we de warmtegeleidingscoëfficiënt of wel λ (=Lambda) van het materiaal. De warmtegeleidingscoëfficiënt λ is de maat voor de warmtestroom die door een materiaal met een dikte van Hierin is: W = warmtestroom in Watt m = K = temperatuurverschil van 1 graad Kelvin (Kelvin is hetzelfde als Celsius + 273). Voor alle materiaalsoorten is deze coëfficiënt vastgesteld en hieronder staat een korte tabel voor de veel voorkomende bouwmaterialen. Een uitgebreidere lijst is hier te vinden. We kunnen zien dat het soortelijk gewicht van de materialen een bepalende factor is voor de warmtegeleidingscoëfficiënt. Graniet en beton hebben een hoge Lambda en piepschuim heeft een heel lage Lambda. Dat komt doordat in de meeste gevallen ingesloten lucht de basis vormt voor de isolerende werking. Hoe meer (stilstaande) lucht een materiaal bevat, hoe beter hij isoleert. 2.1 R-waarde - Warmteweerstand
Uit deze warmtegeleidingscoëfficiënt en de dikte van de materialen kunnen we de warmteweerstand (R-waarde) van een constructiedeel bepalen. De R-waarde wordt meestal genoemd bij de diverse bouwmaterialen en isolatiemiddelen en wordt uitgedrukt in m².K/W. De formule daarvoor is Materiaaldikte in meter Warmteweerstand (R-waarde) = ---------------------------------- Warmtegeleidingcoëfficiënt Hoe hoger de R-waarde is, hoe beter het materiaal isoleert. Omdat een muur, dak of vloer vaak uit meerdere materialen opgebouwd is, kunnen we met behulp van een optelling van de verschillende R-waarden de warmteweerstand van de totale constructie uitrekenen. Om een idee te geven van wat simpele isolatie kan betekenen, geven we een rekenvoorbeeld. We nemen als voorbeeld zo’n mooie Franse mur en pierres apparentes van
Rekenvoorbeeld 'Franse' muur
B = polystyreenschuim geëxpandeerd 4 cm C = natuursteen 25 cm D = spouwvulling van leem, stro en gruis 30cm E = een pleisterlaag van 2 cm dikte De rode lijn geeft aan wat het temperatuurverloop is in de muur en vlak daarbij. We zien dat op korte afstand van de binnenzijde van de muur een daling van de temperatuur plaatsvindt. Dit komt doordat de lucht die aan de muur grenst zijn warmte afstaat aan de muur. Maar bij de geïsoleerde muur is dat veel minder dan bij de ongeïsoleerde. Hoe beter we isoleren, hoe kleiner deze temperatuursval aan de binnenzijde zal zijn, bij gelijke binnenluchttemperatuur uiteraard. Aan de buitenzijde zal het omgekeerde gebeuren. De oppervlakte van de muur zal iets warmer zijn dan de buitenlucht op een meter afstand. Maar dit is erg afhankelijk van de ruwheid van de muur en hoe hard het waait. Met de kennis van de warmtegeleidingscoëfficiënt en de dikte van de materialen is dan uit te rekenen wat de warmteweerstand is van de totale muur. We gaan er voor het gemak van uit dat alle materialen droog zijn. We zien dus dat door het toevoegen van De R-waarde is dus af te leiden van de warmtegeleidingscoëfficiënt en de dikte van het materiaal, maar kan alleen berekend worden als het om massieve materialen gaat. Veel bouwmaterialen zijn niet massief zoals de bekende Franse bouwblokken. Hieronder een tabel met typisch Franse bouwmaterialen. In de pdf met extra info staan nog meer R-waarden.
Bij sommige materialen, bijvoorbeeld ramen, wordt de U-waarde opgegeven. De U-waarde is de warmtedoorgangscoëfficiënt. Deze waarde (vroeger de k-waarde) drukt de hoeveelheid warmte uit die per seconde, per Met de U-waarde van een vierkante meter bouwkundig element is het gemakkelijk om het energieverlies door een constructie te berekenen. Bijvoorbeeld uit de vorig tabel is te halen dat HR++ glas een R-waarde heeft van 0,83. de U-waarde is dus 1/0,83 = 1,2 W/m².K. Dat wil zeggen dat we door een raam van 2.3 Q-waarde – warmtecapaciteit
Om volledig te zijn moet ook de warmtecapaciteit worden behandeld, want deze waarde heeft een behoorlijke invloed op de behaaglijkheid van het binnenklimaat. Bij oplopende omgevingstemperatuur neemt elke bouwconstructie een bepaalde hoeveelheid warmte op. De warmtecapaciteit is een maat voor de hoeveelheid warmte, opgenomen door een hoeveelheid materiaal per m2 en per graad temperatuurstijging. En is afhankelijk van de soortelijke warmte, de soortelijke massa en de dikte van het bouwmateriaal. En wordt uitgedrukt in (J/m2.K). In formule vorm: Q = c x ρ x e Q = warmtecapaciteit c = de soortelijke warmte (J/kg.K) ρ = de droge volumemassa (kg/m³) e = de dikte (m) Om een idee te geven is de warmtecapaciteit van een baksteen muur van 300 mm dikte berekend: Q-waarden voor andere materialen zijn hier te vinden. Als de wanden van een woonruimte alleen uit steenachtige materialen zijn opgebouwd, zal de woonruimte een grote warmtecapaciteit hebben. Dit heeft een stabiliserende werking op de temperatuur van de woonruimte. Dat kan ook een nadeel zijn, omdat het dus lang duurt om een woonruimte vanuit een koude situatie op een behaaglijke temperatuur te brengen. Andersom blijft een woonruimte ook lang op temperatuur als de kachel om wat voor reden dan ook plotseling dienst weigert. Als de binnenzijde van de wanden van een woonruimte daarentegen opgebouwd zijn uit isolatiemateriaal, is de ruimte zeer snel op temperatuur te krijgen, maar schommelt de temperatuur ook veel meer. Als de kachel uitgaat, zal de temperatuur binnen de kortste keren ook weer zakken. Maar ook als bijvoorbeeld de zon door de ramen schijnt, kan de temperatuur snel oplopen tot onaangename temperaturen. Hier moet dus een gulden middenweg in gekozen worden. Als vuistregel kan gelden dat de gemiddelde warmtecapaciteit van alle oppervlakten van een ruimte ongeveer 100.000 – 200.000 J/m².K moet zijn om een ruimte op te leveren die een goed compromis is van redelijk snel opwarmen en traag genoeg afkoelen. Dit getal is een ervaringsgetal van de auteur. Hij kan zich voorstellen dat het de lezer wat duizelt en hem de moed wat in de schoenen zinkt als je naar alle berekeningen kijkt. Dan heeft hij goed nieuws, want al dit soort berekeningen kan ook door de computer gedaan worden. Een redelijk goed (gratis) programma is bijvoorbeeld U-calc. Dit is te verkrijgen op de Belgische site van Rockwool. Het programma is wel erg geënt op de producten van Rockwool maar is toch wel bruikbaar. Een uitgebreidere versie en meer universeel van opzet is Buildesk-U versie 3.3; ook dit is freeware, maar vergt na een maand wel het aanvragen van een keycode. Dit programma is te vinden op de Nederlandse Rockwool site Na al dit getheoretiseer over de Lambda, R-, U- en Q-waarden, nu de praktijk 3. Isolatiesoorten
Er bestaan vele soorten isolatiemateriaal en elk is geschikt voor zijn eigen doel en gebruik. We zullen de meest gebruikte, die in Frankrijk voorhanden zijn, hier behandelen.
Afbeelding 5
Afbeelding 6
De lucht tussen het materiaal geeft de kunststoffen de isolerende werking. Bij EPS, XPS en PUR wordt de lucht tussen het materiaal geblazen met zogenaamde blaasmiddelen. Vroeger werd (H)CFK en CFK als blaasmiddel gebruikt, dit mag nu niet meer worden toegepast. Tegenwoordig worden hiervoor minder schadelijke blaasmiddelen zoals CO2, pentaan en HFC gebruikt. Aan XPS zijn vaak brandvertragers toegevoegd om de materialen brandveiliger te maken. De meeste brandvertragers zijn slecht afbreekbaar in het milieu. XPS bevat een brandvertrager die bij verbranding geen schadelijke gassen vormt.
Afbeelding 7 Schapenwol of katoen dekens (laine de mouton laine de coton) Reflecterende Isolatiedekens (isolants minces)
Afbeelding 8 Tot in de jaren 70 werd bij verwarming en isolatie onevenredig veel aandacht aan convectie besteed, en de bijdrage van straling werd verwaarloosd. Dieptepunt waren ‘moderne’ heteluchtverwarmingen, waar de ketel in de kelder stond en hete lucht door roostertjes de kamers in werd geblazen, waardoor de gordijnen en vooral het stof zo heerlijk opwaaiden. Maar alle stralingswarmte die van de ketel uitgaat, bleef in de kelder. Dan begon een herbezinning op de waarden van traditionele verwarming door convectie en straling en werden de voordelen van de eeuwenoude tegelkachels naar voren gehaald. Deze kachels verwarmden de ruimte bijna uitsluitend door straling. Ook de centrale verwarming onderging in die tijd een verandering. Van hoogtemperatuur (90°) ging men naar lagere temperaturen (60°), en van gegoten element-‘radiatoren’ die het vooral van convectie moesten hebben, ging men over op paneelradiatoren met een glad stralend oppervlak en een aantal convectieribben aan de achterkant. Tochtverschijnselen door te grote convectie stromingen waren geen probleem meer. Een verdere verbetering (meer straling en minder convectie) is door vloerverwarming en warmtewanden te bereiken. Grotere, warmteafgevende oppervlakten maken immers een lagere temperatuur ervan mogelijk. Ook de industrie speelde op de nieuwe trend in en kwam met reflecterende folies op de markt. Eerst als de welbekende radiatorfolie en later als reflecterende folie voor vloeren wat uiteindelijk uitmondde in Isolants minces. Maar met het toepassen van deze isolants minces vervallen we echter in dezelfde fout als vroegere generaties, door nu alleen in te zetten op isolatie van de warmtestraling. Tenslotte wordt warmte door drie mechanismen overgebracht: straling, convectie, geleiding. Overal waar materie aanwezig is, heersen deze drie overdrachtsvormen, of men dat nu wil of niet. Alleen in een vacuüm, bijv. de luchtledige interstellaire ruimte, heerst uitsluitend straling. Daarom konden astronauten zich bij hun wandelingen in de ruimte ook zo goed met dunne maar perfect reflecterende foliepakken tegen de kou beschermen.
Afbeelding 9 Als men een huis wil isoleren, moet eerst de vraag worden gesteld: Waar moet de isolatie komen, aan de binnenzijde of de buitenkant van de muren/dak/vloer? Dit is een essentieel verschil. Voor de totale warmteweerstand van muur plus isolatie is de volgorde van de genoemde lagen niet belangrijk. De platen van geëxpandeerd polystyreenschuim (‘piepschuim’) zouden theoretisch zowel binnen als ook buiten aangebracht kunnen worden, zonder dat de warmteweerstand van de totale constructie zich wijzigt. Maar er zijn wel andere redenen om voor de ene of de andere oplossing te kiezen. En die keuze heeft veel te maken met de warmtecapaciteit van de woonruimte. Als de isolatie aan de buitenzijde wordt aangebracht, zullen de stenen buitenmuren vanuit thermisch oogpunt gekoppeld worden aan het binnenklimaat. Dat betekent dat de muren opgewarmd moeten worden door het verwarmingssysteem. Maar als de warmtecapaciteit van de woonruimte toch al erg groot is omdat er bijvoorbeeld een enorme stenen schouw in de woonruimte staat en de vloer uit plavuizen op beton bestaat en de binnenmuren ook fors zijn uitgevallen, waardoor het normaal al 2 dagen kost om de woning op temperatuur te krijgen, dan zou het kunnen zijn dat isolatie aan de binnenzijde juist een positieve invloed heeft omdat dan de warmtecapaciteit van de woonruimte afneemt. De buitenmuren gaan dan deel uitmaken van het buitenklimaat. Er is ook een praktische reden voor binnenisolatie. Het uiterlijk van de woning zal bij buitenisolatie een geweldige verandering ondergaan. Tenslotte bedekt de isolatielaag de normale gevelbekleding. De isolatielaag moet ook nog een beschermende laag krijgen om hem tegen regenwater te behoeden. Dit soort wijzigingen aan een woning vergt in ieder geval een kleine bouwvergunning en het is maar de vraag of je de landelijke uitstraling van je mooie natuurstenen muur uit de 17e eeuw wil inwisselen voor een saaie pleisterlaag of houten rabatdelen. 5. Isolatie en vocht
Optrekkend vocht bijvoorbeeld kan worden tegengegaan door ervoor te zorgen dat het isolatiemateriaal niet in direct contact staat met de grond of de muur. De meest doeltreffende maatregel is om een waterdichte folie op de grond onder de isolatie aan te brengen. Als de muren in een huis last hebben van optrekkend vocht, plaats dan niet de isolatie direct tegen deze muur aan maar laat een spouw ontstaan tussen muur en isolatie en probeer deze een beetje te ventileren. Condensatie in het isolatiemateriaal is een zeer hardnekkig verschijnsel dat in feite alleen optreedt bij binnenisolatie. Als een huis door drie personen bewoond wordt, kan men ervan uitgaan dat er per dag zo’n Bij binnenisolatie zal er dus een dampdichte laag aan de warme kant van de isolatie aangebracht moeten worden. Vertouw niet alleen op de papieren rug van een glas of steenwol rol/plaat. Maar gebruik desnoods een extra plastic folie. Wees hier secuur in door een goede folie te nemen en deze nauwkeurig aan te brengen. De naden in de folie dienen bijvoorbeeld goed overlappend dakpansgewijs aangebracht en afgeplakt te worden. Ook op plaatsen waar de folie onderbroken worden door bijvoorbeeld een wandcontactdoos of zelfs de elektrapijp daar naar toe. Probeer deze openingen weer zoveel mogelijk waterdampdicht te krijgen. Hieronder in afbeelding 10 een mogelijke opbouw van een isolatie aan de binnenzijde van een natuurstenen muur.
B = Luchtspouw (2 cm) C = Isolatie bijv. halfstugge platen glaswol (isolant semi-rigide) D = Stalen profielen (Ossature) E = Dampdichte(plastic) folie (let op overlapping zie detail 1 en doorlopen op de vloer zie detail 2) F = Binnenafwerking bijv. gipsplaat ( G = Plint De auteur wil in dit document niet op alle constructies met isoleren ingaan die in de praktijk kunnen voorkomen. Op internet is genoeg te vinden op dit gebied. De websites van de leveranciers van isolatiematerialen gaan daar allemaal wel op in. Het is de auteur er om begonnen om een samenhangend verhaal te schrijven over de technische achtergronden van isoleren en de materialen daarvoor. Verantwoording
Deze pagina is laatst gewijzigd op 02-03-2009 om 15:01.
|
 het weer in Frankrijk 14 mrt 2010 |
En daar komt dan Darwin met zijn evolutietheorie om de hoek kijken, die zegt dat de mensheid heeft geleerd zich aan te passen aan veranderde omstandigheden zodat ze kan overleven. Men heeft geleerd om kleren aan te trekken bij die lage temperaturen en zich zo van een isolatielaagje te voorzien. De mensen die dat niet deden, zijn uitgestorven. Zo vond er een natuurlijke selectie plaats waarbij alleen de slimmeriken die kleren aantrokken, overbleven. 
