Lexicon

Naslagwerk rond koudebruggen

Hier vindt u een overzichtelijke samenvatting van de vakbegrippen die u tegenkomt op het gebied thermische isolatie van gebouwen.

In het Lexicon worden de belangrijkste termen ten aanzien van de bouwfysische eigenschappen van thermische bruggen besproken. Thema’s als warmte- en energieverlies, warmtetransport en temperatuurverloop worden verder verklaard.

De jaarlijkse warmtebehoefte van een gebouw is de hoeveelheid energie die nodig is om een gebouw te verwarmen. Hierbij wordt nog geen rekening gehouden met zaken als rendementsverliezen van installaties en transportverliezen. Het is dus een waarde die ingaat op een deel van het energiegebruik.

Berekening van de jaarlijkse warmtebehoefte

Q_h;nd= ( Q_H;ht - η_H;gn ⋅ Q_H;gn)

Q_h;nd: de warmtebehoefte in MJ
Q_H;ht: specifiek ventilatieverliesis het totale warmteverlies voor de warmtebehoefteberekening
η_H;gn: de benuttingsfactor voor warmtewinst
Q_H;gn: de totale warmtewinst voor de warmtebehoefteberekening

Het totale warmteverlies voor de warmtebehoefteberekening wordt bepaald door het warmteverlies door transmissie en het warmteverlies door ventilatie. Een deel van de warmtewinst door interne warmteproductie en door zonnewarmtewinst kan nuttig worden gebruikt. NEN 7120 is een maandelijkse methode; dit betekent dat de warmtebehoefte per maand berekend wordt. De cumulatieve waarde is de jaarlijkse warmtebehoefte.

In NEN 7120 wordt het jaarlijkse primaire energiegebruik berekend. Primaire energie wordt omschreven als 'energie die niet is onderworpen aan enig conversie- of transformatieproces'.

Bij het bepalen van het jaarlijkse primaire energiegebruik wordt rekening gehouden met de 'productie' en winning van energie, het transport van energie en het energiegebruik zelf. Dit betekent dus dat er gekeken wordt naar het gebouw en de efficiëntie van de installaties in het gebouw, maar ook naar hetgeen dat buiten het gebouw gebeurt.

Het primaire energiegebruik geeft een waarde voor het totale energiegebruik. Daarmee is het een waarde die gebruikt kan worden voor een eerlijke vergelijking van energiegebruiken.

Weergave ter afbakening van primaire energiebehoefte en verwarmingsbehoefte — De begrenzing van het primaire energiegebruik. De warmtebehoefte is de hoeveelheid warmte die er ter plaatse van de warmteafgiftelichamen (radiatoren / vloerverwarming / convector / ...) wordt afgegeven. Het primaire energiegebruik beschouwt daarnaast het rendement (systeem- en opwekkingsrendement) van de installatie ook het energiegebruik buiten het perceel.

De warmteverliescoëfficiënt door transmissie beschrijft het warmteverlies via de gebouwschil. Om de warmteverliezen te bepalen wordt het warmteverlies via oppervlakten bepaald (gekoppeld aan een R_c of U-waarde). Daarnaast wordt er rekening gehouden met het warmteverlies via lineaire thermische bruggen (gekoppeld aan een ψ-waarde). Het warmteverlies via lineair thermische bruggen is op verschillende manieren te bepalen, hier is in hoofdstuk 6.6 bij stilgestaan.

In de zogenaamde 'uitgebreide methode' wordt de warmteverliescoëfficiënt door
transmissie volgens NEN 1068 formule (2) als volgt bepaald:

H_{T; m i} = H_{D} + H_{g; m i} + H_{U} + H_{A; m i}

Hier wordt HD bepaald volgens (formule (10) van NEN 1068):

H_{D} = \sum_{i} (A_{T; i} \cdot U_{C; i}) + \sum_{k} (ι_{k} \cdot ψ_{k}) + \sum_{j} χ_{j}

Waarbij:

H_g;mi: is de stationaire warmteverliescoëfficiënt via de grond, in W/K;
H_g;mi: is de stationaire warmteverliescoëfficiënt via de grond, in W/K;
H_u: is de warmteverliescoëfficiënt via aangrenzende onverwarmde ruimten, in W/K;
H_A;mi: is de warmteverliescoëfficiënt via aangrenzende verwarmde ruimten, in W/K.

In de zogenaamde 'forfaitaire methode' is het niet nodig om de lengte van alle lineaire thermische bruggen in te voeren. Bij de 'forfaitaire methode' hoeft alleen de lengte van de perimeter worden ingevoerd. De perimeter is omschreven als de som van de lengtes van de randen van de vloerdelen, welke grenzen aan de buitenlucht of aan een onverwarmde ruimte buiten de thermische schil. Er wordt een vaste waarde aangehouden voor de ψ-waarde van de perimeter. Voor het warmteverlies van de lineaire thermische bruggen (buiten de perimeter) wordt een toeslag bepaald bovenop de U-waarde van dichte (ondoorschijnende) vlakken.

Het warmteverlies via aangrenzende onverwarmde ruimtes worden bij de 'forfaitaire methode' geacht niet aanwezig te zijn; een aangrenzende onverwarmde ruimte wordt beschouwd als buitenlucht. In de zogenaamde 'forfaitaire methode' wordt de warmteverliescoëfficiënt door transmissie volgens NEN 1068 als volgt bepaald:

H_{T; m i} = H_{D; f o r} + H_{g; f o r; m i} + H_{U; f o r} + H_{A; f o r}

Hier wordt HD bepaald volgens (formule (4) van NEN 1068):

H_{D; f o r} = \sum_{i} (A_{T; i} \cdot (U_{C; i} + ∆ U_{f o r}))

Waarbij:

H_g;for;mi: is de stationaire warmteverliescoëfficiënt via de grond, in W/K;
H_u: is de warmteverliescoëfficiënt via aangrenzende onverwarmde ruimten en is 0 W/K;
H_A;mi: is de warmteverliescoëfficiënt via aangrenzende verwarmde ruimten en is W/K.

Door opvallende zonnestraling die het gebouw binnenkomt warmt het gebouw op. Deze warmtewinst zorgt er in de winter voor dat de warmtebehoefte daalt. In de zomer leidt de warmtewinst mogelijk tot een oververhitting van het gebouw; de warmte is in dat geval ongewenst. De opvallende zonnestraling kan het gebouw binnenkomen via transparante delen (ramen), maar ook via dichte constructiedelen.

De hoeveelheid warmte die een gebouw binnenkomt kan op diverse manieren worden beperkt. Gedacht kan worden aan het toepassen van zonwerende beglazing of zonwering. Ook kan er gedacht worden aan het realiseren van uitkragende geveldelen, zoals een overstek of balkon.

De warmtestroom Ф (Watt) beschrijft het transport van energie (Joule) per tijdseenheid (s). Het warmtetransport wordt door de beweging van atomen en moleculen veroorzaakt die temperatuurafhankelijk is. Daarbij is het warmtetransport altijd van een hoge temperatuur naar een lagere temperatuur.

De warmteweerstand geeft de thermische kwaliteit weer van een materiaallaag. De warmteweerstand wordt weergegeven als de warmtestroom (W) per m² oppervlak bij 1 K temperatuurverschil.

De warmteweerstand van een materiaallaag wordt berekend door de dikte van de materiaallaag te delen door de warmtegeleidingscoëfficiënt van het materiaal:

R = \frac{d}{λ} [\frac{m^{2} K}{W}]

Waarbij:

λ : is de warmtegeleidingscoëfficiënt in W/mK;
d : is de dikte materiaal in m.

Bij een constructie met meerdere materiaallagen kan de warmteweerstand van de materiaallagen gezamenlijk als volgt worden bepaald:

R = \frac{d_{1}}{λ_{1}} + \frac{d_{2}}{λ_{2}} + \dots + \frac{d_{n}}{λ}

De warmteweerstand van de totale constructie (RT), zonder correctie op de U-waarde, wordt als volgt bepaald:

R_{T} = R_{s i} + \sum_{i} (R_{i}) + R_{s e}

Waarbij:

R_si : is de warmteovergangsweerstand aan het inwendig oppervlak in (m²K)/W;
R_se : is de warmteovergangsweerstand aan het uitwendig oppervlak in (m²K)/W;
R_i : is de warmteovergangsweerstand van elke bouwlaag.

λ_D waarde
De _D waarde is de warmtegeleidingscoëfficiënt 'declared' zoals die bepaald is volgens voorgeschreven bepalingsmethoden. Afhankelijk van het type materiaal is er een bepalingsmethode voorgeschreven voor het bepalen van de λ_D.

λ_calc waarde
λ_calc is de warmtegeleidingscoëfficiënt die gebruikt wordt bij het bepalen van de warmteweerstand van een constructie. De λ_calc wordt volgens bijlage C van NEN 1068 als volgt bepaald:

H_{c a l c} = λ_{D} \cdot F_{T} \cdot F_{M} \cdot F_{A} \cdot F_{c o n v}

De λ_D waarde wordt hierbij gecorrigeerd met de volgende factoren:

F_T: is een conversiefactor voor de invloed van de temperatuur;
F_M: is een conversiefactor voor vochtinvloeden;
F_A: is een conversiefactor voor veroudering met de waarde 1 voor fabrieksmatig vervaardigde isolatiematerialen;
F_conv: is een correctiefactor voor de invloed van convectie.

In tegenstelling tot de warmteweerstand, die weergeeft hoe makkelijk warmte door een constructiedeel gaat, geeft de warmtedoorgangscoëfficiënt weer hoe moeilijk warmte door een constructiedeel gaat.

De warmtedoorgangscoëfficiënt, U_c, in W/m²K wordt als volgt bepaald:

U_{C} = U_{T} + ∆ U

Hier is ΔU de toeslagfactor voor eventuele convectie, bevestigingshulpmiddelen,
omgekeerd dak en bouwkwaliteit, in W/m²K. ΔU wordt als volgt bepaald:

∆ U = ∆ U_{a} + ∆ U_{f a} + ∆ U_{r} + ∆ U_{w}

Waarbij:

ΔU_a: is de toeslagfactor voor convectie ('air voids');
ΔU_fa: is de toeslagfactor voor bevestigingshulpmiddelen (ankers);
ΔU_r: is de toeslagfactor voor een omgekeerd dak (indien van toepassing);
ΔU_w: is de toeslagfactor voor bouwkwaliteit.

U_T is de warmtedoorgangscoëfficiënt van een totale constructie, zonder
correctie op de U-waarde. Deze wordt bepaald volgens:

U_{T} = \frac{1}{R_{T}}

Temperatuurverloop — Bepaling van het temperatuurverloop door een wand waarbij het temperatuurverloop door de dikte en de warmteweerstand van de materiaallagen wordt bepaald. Daarnaast zijn de overgangsweerstanden (Rsi en Rse) ter plaatse van de luchtlagen aan weerszijden van de constructie van belang. Rechts in de figuur is aangegeven hoe het temperatuurverloop in de materiaallagen bepaald kan worden.

De warmtedoorgangscoëfficiënt beschrijft het warmteverlies via aansluitingen. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen lineaire bouwknopen (bijvoorbeeld een balkonaansluiting) en puntvormige bouwknopen (bijvoorbeeld een stalen ligger).

Een lineaire bouwknoop geeft het extra warmteverlies in een aansluiting van twee constructiedelen. Het warmteverlies via lineaire bouwknopen wordt bepaald door de Ψ-waarde (W/mK) van de aansluitingen en door de lengte (l) van de aansluitdetails. De puntvormige bouwknoop Χ geeft het extra warmteverlies in een puntvormige aansluiting. Het warmteverlies via puntvormige bouwknopen wordt bepaald door de Χ-waarde (W/K) van de aansluitingen en door het aantal aansluitingen.

De Ψ- en Χ-waarde worden bepaald door de constructiekwaliteit, de afmetingen en de U-waarden van de constructiedelen. De Ψ- en Χ-waarde kunnen niet handmatig worden berekend. Deze waarden dienen bepaald te worden door gebruik te maken van gevalideerde berekeningssoftware.

Seite_40_Bild_5 — Weergave in de vorm van een doorsnede tekening van de energieverliezen door een wand met een doorgaande balkonplaat. Rechts is de constructie met de optredende warmtestromen in de vorm van pijlen weergegeven. Links zijn in deze doorsnede de optredende energieverliezen weergegeven. Deze zijn ook als formule beschreven. Met l wordt hierbij de lengte van de constructie loodrecht op de tekening bedoeld.

In dit beeld is het effect te zien van de psi-waarde bij een doorlopende vloerplaat (niet onderbroken balkonaansluiting). Praktisch gezien wordt door de warmtestroom via de balkonplaat ook de wand boven en onder de balkonaansluiting afgekoeld. Aan de pijlen rechts in de tekening is te zien welke weg de warmtestromen nemen. Daar waar de warmtestromen bij een doorlopende wand horizontaal plaatsvinden (in blauw weergegeven) zijn de warmtestromen bij bouwknopen driedimensionaal (in geel weergegeven). Hier wordt duidelijk waarom de bepaling van de psi-waarde wezenlijk complexer is dan de U-waarde.

De dauwpunttemperatuur van een ruimte is de temperatuur waarbij het vocht in de ruimte niet meer door de lucht kan worden opgenomen. Extra vocht dat wordt toegevoerd en niet meer opgenomen wordt vormt condens. In dat geval bedraagt de relatieve vochtigheid 100%.

Wanneer het oppervlak van een bouwdeel koud is kan er schimmelvorming optreden. Dit doet zich voor wanneer de oppervlaktetemperatuur van het bouwdeel minstens zo koud is als lucht in de directe omgeving en een luchtvochtigheid kent van 80%. De temperatuur waarbij dit voorkomt wordt de schimmelvormingstemperatuur θ_s genoemd.

Energiegebruik en energie besparen staan de afgelopen jaren volop in de aandacht. Doordat de warmteweerstand van constructies steeds hoger wordt, is aandacht voor de thermische kwaliteit van de detaillering steeds belangrijker. Het aandeel van het warmteverlies in knooppunten wordt bij hogere warmteweerstanden immers groter dan bij slecht geïsoleerde gebouwen.

Om te komen tot een energiezuinig gebouw wordt vaak gebruik gemaakt van het principe van de Trias Energetica. De Trias Energetica houdt er rekening mee dat er in eerste instantie gestreefd wordt naar een lage energiebehoefte (stap 1). Dat kan gerealiseerd worden door een goede thermische kwaliteit van de gebouwschil en door gebruik te maken van de zon. Duurzame bronnen worden zo veel mogelijk gebruikt (stap 2). Dat kan bijvoorbeeld door de elektriciteitsbehoefte op te wekken met PV-panelen, warmtapwater op te wekken met een zonnecollector of voor de ruimteverwarming gebruik te maken van de warmte uit grondwater of de bodem. De energiebehoefte die overblijft en niet bij stap 2 wordt ingevuld moet zo efficiënt mogelijk worden opgewekt; dat is stap 3 van de Trias Energetica.

De Trias Energetica en het principe is onderstaand schematisch weergegeven:

Stap 1: beperk de energiebehoefte
Stap 2: gebruik duurzame bronnen
Stap 3: gebruik niet duurzame bronnen efficiënt