0

Warmteweerstand van paneelconstructies; handberekening - 227

Het met de hand berekenen van de warmteweerstand (en warmtedoorgangscoëfficiënt) van paneelconstructies in kozijnen volgens NPR 2068, waarbij rekening wordt gehouden met een houten frame in het paneel zelf, en met het houten kozijn.

OPLOSSINGSRICHTINGEN

Algemeen

Paragraaf 7.4 van NPR 2068 geeft aan hoe de warmteweerstand van van kozijnen met panelen met een handberekening moet worden bepaald. Deze berekening bestaat uit de volgende stappen:

De stappen 2 t/m 6 komen overeen met de stappen 1 t/m 5 uit Infoblad Warmteweerstand van prefab houten elementen; handberekening. Alleen heeft in stap 6 de warmteweerstand een andere index. De berekening wordt hier toegelicht met een voorbeeld. Uitgangspunt daarvoor is een constructie met de volgende opbouw (van binnen naar buiten; d=dikte, λ =warmtegeleidingscoëfficiënt):

  • gipskarton: d = 12,5 mm, λ = 0,30 W/(m·K)
  • dampremmende laag
  • minerale wol: d = 80 mm, λ = 0,036 W/(m·K)
  • hout: d = 80 mm: λ = 0,150 W/(m·K)
  • waterwerende, dampdoorlatende laag
  • luchtlaag, sterk geventileerd: d = 10 mm, Rm = 0,00 (m2·K)/W (volgens hoofdstuk 12 van NEN 1068)*
  • plaatmateriaal: d = 10 mm, λ = 0,17 W/(m·K)

* Omdat de luchtlaag achter het plaatmateriaal sterk is geventileerd, mogen luchtlaag en plaatmateriaal niet worden meegenomen in de berekening van de warmteweerstand.

Figuur 1 Voorbeeldconstructie. Kozijn met paneel.

Figuur 2 Stijl- en regelwerk van het paneel van de voorbeeldconstructie.

Figuur 3 Doorsnede van het paneel van de voorbeeldconstructie.

Stap 1. Bepaal de oppervlakten van paneel en kozijn

De dorpel tussen het raamkozijn en de paneelconstructie mag worden toegekend aan het raamkozijn. Dan telt de dorpel niet mee voor de warmteweerstand van de paneelconstructie. De totale oppervlakte van het paneel (inclusief kozijn) is 2,134 x 0,80 = 1,71 m2 De oppervlakte van het paneel Apan is 0,733 x 2,00 = 1,47 m2 De oppervlakte van het kozijn van het paneel Akoz is dus 1,71 - 1,47 = 0,24 m2

Stap 2. Bepaal de oppervlakte per sectie

Het paneel is te verdelen in sectie a (isolatie) en sectie b (hout). De oppervlakte Aa van sectie a is 2 x 0,431 x 0,733 + 2 x 0,454 x 0,733 = 1,30 m2 De oppervlakte Ab van sectie b is dan Apan - Aa = 1,47 - 1,30 = 0,17 m2

Stap 3. Bepaal de hulpgrootheid R'

De hulpgrootheid R' (de maximaal denkbare warmteweerstand van de constructie) wordt in vier deelstappen bepaald.

- Stap 3a. Bepaal de warmteweerstand Rm per constructielaag

Sectie a
Gipskarton 12,5 mm λ = 0,300 W/(m·K) Rm = 0,042 (m2·K)/W
Minerale wol 80,0 mm λ = 0,036 W/(m·K) Rm = 2,222 (m2·K)/W
+ ΣRm = 2,264 (m2·K)/W
Sectie b
Gipskarton 12,5 mm λ = 0,300 W/(m·K) Rm = 0,042 (m2·K)/W
Hout 80,0 mm λ = 0,150 W/(m·K) Rm = 0,533 (m2·K)/W
+ ΣRm = 0,575 (m2·K)/W

- Stap 3b. Bepaal de warmteweerstand Rc van de secties a en b Sectie a

Sectie b

Hierin zijn Rsi en Rse de overgangsweerstanden aan de binnen- resp. buitenzijde. De correctiefactor a kan de volgende waarde hebben: a = 1 indien een isolatielaag aan weerszijde een luchtlaag heeft van meer dan 5 mm, tenzij er voorzieningen zijn getroffen om convectie tegen te gaan. a = 0 indien het isolatiemateriaal uitsluitend cellulair glas betreft. a = 0,02 indien het constructieonderdeel onder geconditioneerde en beheerste omstandigheden is vervaardigd (prefabricage / attest met productcertificaat). a = 0,05 in alle overige omstandigheden.

- Stap 3c. Bepaal de warmtedoorgangscoëfficiënt U van de secties a en b

- Stap 3d. Bepaal de hulpgrootheid R'

Stap 4. Bepaal de hulpgrootheid R''

Het hulpgrootheid R'' is de minimaal denkbare warmteweerstand van de constructie.

- Stap 4a. Bepaal de warmtegeleidingscoëfficiënt ?'' per constructielaag Voor de homogene laag (gipskartonplaat) is de λ'' gelijk aan de gegeven λ-waarde van 0,300 W/(m2·K). De bepaling van de heterogene laag (hout en isolatie) gebeurt met de volgende formule:

- Stap 4b. Bepaal d/λ''

Met behulp van de bovengenoemde λ-waarden wordt de d/λ'' per laag bepaald:

Gipskarton d = 12,5 mm λ'' = 0,150 W/(m·K) d/λ'' = 0,042 (m2·K)/W
Minerale wol / hout d = 80,0 mm λ'' = 0,049 W/(m·K) d/λ'' = 1,633 (m2·K)/W
+ Σdj/λj'' = 1,675 (m2·K)/W

- Stap 4c. Bepaal de hulpgrootheid R''

Hierin zijn Rsi en Rse de overgangsweerstanden aan de binnen- resp. buitenzijde.

Stap 5. Bepaal de weegfactor a'

De weegfactor a' is bedoeld om de invloed van bijvoorbeeld een metalen stijl- en regelwerk in rekening te brengen. Deze kan de volgende waarden hebben:
1. Indien geldt: R' = 1,05 · (R'' + Rsi + Rse) dan is a' = 0.
2. Indien de isolatie wordt doorbroken door een materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt (λ-waarde) = 0,30 W/(m·K) dat niet direct wordt afgedekt door isolatie met d > 20 mm, dan is a' = 0.
3. Indien de isolatie wordt doorbroken door een materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt (λ-waarde) = 0,15 W/(m·K) maar = 0,30 W/(m·K) dat niet direct wordt afgedekt door isolatie met d > 20 mm, dan is a' = 0,5.
4. Indien de isolatie wordt doorbroken door metalen delen die aan ten minste één zijde worden afgedekt door een isolatiemateriaal met 20 < d < 30 mm, dan is a' =0,5. In overige situaties is a' = 1. In de voorbeeldconstructie zijn de voorwaarden zoals genoemd onder punt 2, 3 en 4 niet van toepassing. Toetsing aan de voorwaarde zoals genoemd onder punt 1: R' = 1,05 · (R'' + Rsi + Rse) 1,89 = (1,05 · (1,64 + 0,13 + 0,04) = 1,90) Dit klopt, waaruit volgt a' = 0.

Stap 6. Bepaal de warmteweerstand Rc;pan van het paneel

Hierin zijn Rsi en Rse de overgangsweerstanden aan de binnen- resp. buitenzijde.

Stap 7. Bepaal de warmtedoorgangscoëfficiënt U van het paneel met kozijn

Behalve de hiervoor bepaalde waarden zijn nog de volgende gegevens benodigd:

Ukoz = 2,4 W/(m2·K) (forfaitaire, ofwel vaste waarde voor houten kozijnen volgens § 7.3.2 van NPR 2068) Utoe = 0 Utoe is de toeslag voor een hoge warmtegeleidingscoëfficiënt aan het oppervlak. Deze kan de volgende waarde hebben: 0 indien het paneel aan beide oppervlakken is voorzien van een materiaal met een warmtegeleidingscoëfficiënt = 0,3 W/(m·K). Dus geen metaal, glas e.d.; 0,1 in alle overige gevallen. Ingevuld ziet de formule er dan als volgt uit:

Conclusie

  • De paneelconstructie voldoet aan de eis uit het Bouwbesluit: U < 4,2 W/(m2·K).
  • De warmteweerstand Rc bedraagt:

Hieruit blijkt dat het zeer moeilijk is om met een paneelconstructie Rc = 3,5 (m2·K)/W te halen.
Het kozijn heeft een beperkte diepte (114mm), waardoor er niet meer dan 80mm isolatie in gestopt kan worden. Daardoor blijft de Rc-waarde beperkt tot 1,16 (m2K)/W. Bij toepassing van PIR/PUR isolatie wordt de Rc-waarde iets hoger.

ACHTERGROND

In geprefabriceerde gevelelementen kunnen verschillende constructieonderdelen worden gecombineerd. Bijvoorbeeld beglazing, een deurkozijn, een raamkozijn en een paneelconstructie. De warmteweerstand van een paneelconstructie is relatief laag. Dat komt doordat er ten opzichte van het isolatiemateriaal veel hout in zit en de beperkte dikte van een paneel. De maximale dikte van een paneel is nu eenmaal gebonden aan de (beperkte) afmetingen van het kozijn. Is een paneel onderdeel van een kozijn, dan moet het volgens het Bouwbesluit voldoen aan de eis: warmtedoorgangscoëfficiënt U = 4,2 W/(m2·K). Dit is een van de vangneteisen (eisen aan de minimale waarde) die het Bouwbesluit aan de gebouwschil stelt, om te voorkomen dat er te weinig aandacht wordt besteed aan de thermische isolatie. In de toelichting van het Bouwbesluit staat vermeld dat dit soort constructies niet hoeft te voldoen aan de andere vangneteis: warmteweerstand Rc = 2,5 (m2·K)/W. Deze eis geldt alleen voor 'dichte delen' van de gebouwschil.

AANDACHTSPUNTEN

  • Bij een opbouw uit metalen profielen moet bij stap 5 voor de weegfactor a' worden gekozen uit de voorwaarden volgens 2 of 4. De handrekenmethode levert dan veel ongunstiger resultaten op dan de numerieke methode. Die heeft voor deze constructies dus altijd de voorkeur.
  • De numerieke methode is over het algemeen duur, omdat de constructie in de computer moet worden ingevoerd. Deze methode is handig voor leveranciers van bouwelementen; ook voor andere constructies dan met metalen profielen.
  • Een lage EPC is met de volgende maatregelen te bereiken (trias ecologica):
    • Beperk de warmtevraag. Met andere woorden: zorg voor een hoge isolatie en pas warmteterugwinning toe.
    • Wek de benodigde energie duurzaam op. Met andere woorden: gebruik zoveel mogelijk zonne- of bodemwarmte.
    • Wek de resterende warmtevraag zo efficiënt mogelijk op, bijvoorbeeld met een HR-ketel.

Reacties

Nog geen reacties

Reageer

Waardeer dit infoblad