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 gas verbruikende 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 4 centimeter dik isolatiemateriaal tegen het dakbeschot geen zin heeft omdat isolatie toch wel 10 en liefst 20 cm dik moet zijn om effect te hebben. In principe is het juist dat hoe dikker de isolatielaag is, hoe beter het isoleert. Maar bedenk dat de situatie van geen isolatie naar een beetje isolatie het warmteverlies juist enorm vermindert.
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.
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.
Een andere aanpassing van de mensheid was om in grotten te gaan wonen om zich te isoleren van de barre natuuromstandigheden. Iets verder op de evolutieladder verschijnt dan de mens die isolatiemateriaal toepast om zijn huis beter te isoleren.
Afbeelding 1
Berenvellen
1. Behaaglijkheid
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
Convectie ©Leroy-Merlin Straling ©Leroy-Merlin
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 1 m gaat wanneer het temperatuurverschil tussen beide tegenover elkaar liggende vlakken gelijk is aan 1 graad Kelvin en wordt uitgedrukt in W/m.K.
Hierin is:
W = warmtestroom in Watt
m = 1 meter materiaaldikte
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.
| Materiaal | Lambda in W/m.K |
| Basalt/graniet | 3,50 |
| Zandsteen | 2,0 – 4,0 |
| Beton | 1,3 – 1,9 |
| Kalkzandsteen | 1,0 – 1,3 |
| Pleisterlagen | 0,8 – 0,9 |
| Vensterglas | 0,8 – 0,9 |
| Bakstenen | 0,4 – 0,8 |
| Gipskartonplaat | 0,21 – 0,46 |
| Hardhout | 0,17 |
| Naaldhout | 0,14 |
| Cellenbeton | 0,1 |
| Minerale wol (glaswol/steenwol) | 0,036 – 0,041 |
| Polystyreenschuim geëxpandeerd (‘piepschuim’) | 0,035 |
| Polystyreenschuim geëxtrudeerd | 0,027 |
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 80 cm dikte, bestaande uit een binnen- en buitenblad van 25 cm natuursteen en een vulling van leem, stro en gruis met een dikte van 30 cm en aan de buitenzijde een pleisterlaag. Aan de binnenzijde is muur 1 ongeïsoleerd en muur 2 met 4 cm polystyreenschuim en gipsplaat geïsoleerd.
Afbeelding 4
Rekenvoorbeeld ‘Franse’ muur
A = gipsplaat 12 mm
B = polystyreenschuim geëxpandeerd 4 cm
C = natuursteen 25 cm
D = spouwvulling van leem, stro en gruis 30 cm
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.
| Constructiedeel | Lambda in W/m.K | Dikte in meter | R-waarde muur 1 in m².K/W |
R-waarde muur 2 in m².K/W |
| Natuursteen | 3 | 2×0,25 = 0,5 | 0,167 | 0,167 |
| Vulling leem/stro/gruis | 0,5* | 0,3 | 0,6 | 0,6 |
| Pleisterlaag | 0,93 | 0,02 | 0,0215 | 0,0215 |
| Polystyreenschuim | 0,035 | 0,04 | – | 1,143 |
| Gipsplaat | 0,32 | 0,012 | – | 0,038 |
| R-waarde totaal | 0,79 | 1,97 |
*De Lambda van de spouwvulling is een schatting van de auteur en gebaseerd op de veronderstelling dat de hoge isolatiewaarde van het stro gedeeltelijk gecompenseerd wordt door de lage isolatiewaarde van steenachtig gruis en leem.
We zien dus dat door het toevoegen van 4 centimeter piepschuim de isolatiewaarde van zo’n dikke Franse muur ongeveer een factor 2,5 hoger wordt. Toch is dit nog geen ideale isolatiewaarde. Ter vergelijking: in het Nederlandse bouwbesluit is opgenomen dat alle muren van nieuwbouwwoningen een R-waarde moeten hebben van minimaal 2,5 m².K/W. Maar er wordt pas gesproken van een zeer goede isolatie als de R-waarde 5 m².K/W bedraagt.
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.
| Bouwmateriaal | Dikte | R-waarde in m².K/W |
| Parpaign (gegoten betonelement) | 100 mm | 0,09 |
| 150 mm | 0,15 | |
| 200 mm | 0,22 | |
| Brique alvéolaire (gebakken blokken met luchtkanalen) | 290 mm | 2,2 |
| Brique de verre (glazen bouwstenen) | 100 mm | 0,31 |
| Béton cellulaire (gasbetonblokken) | 100 mm | 0,92 |
| 150 mm | 1,37 | |
| 200 mm | 1,75 | |
| Vitrage normal (enkel glas) | – | 0,18 |
| Double vitrage basse emissivité (HR++ glas) | – | 0,83 |
| Plaques polycarbonates (Polycarbonaat kanaalplaat) | 16 mm | 0,43 |
| Cloison Alvéolaire (tweelaags gipsplaat met kartonvulling) | 50 mm | 0,34 |
2.2 U-waarde – warmtedoorgangscoëfficiënt
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 1 m² en per graad temperatuurverschil tussen de ene en de andere zijde van een constructie doorgelaten wordt. De eenheid voor de U waarde is W/(m².K). In feite is de U-waarde de reciproque van de R-waarde (1/R).
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 1 vierkante meter groot bij een temperatuur verschil van één graad, tussen binnenzijde en buitenzijde, 1,2 Watt aan warmte verliezen. Bij 2 vierkante meter en 20 graden temperatuur verschil bedraagt het warmteverlies dus 1,2 W/m².K x 2m² x 20°K = 48 Watt enz. Deze U-waarde is nodig als men een totale warmteverlies gaat uitrekenen voor een woning om zo de benodigde capaciteit van een verwarmingsysteem vast te stellen.
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:
| Bouwmaterialen | Soortelijke massa ρ in kg/m³ |
Soortelijke warmte c in J/kg.K |
Thermische capaciteit Q in J/m².K |
| Baksteen | 2000 | 840 | 504.000 |
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.
Glas- of steenwol (laine de verre/laine de roche)
Het bekendste isolatiemiddel is misschien wel glaswol. Glaswol wordt voornamelijk van glasscherven gemaakt. Steenwol wordt gemaakt van gesteente en gerecycled steenwol, een afvalproduct. Dit materiaal wordt geleverd in rollen of platen. De rollen zijn prima geschikt voor gebruik bij daken, vloeren, plafonds waarbij het ondersteund kan worden door bijvoorbeeld een binnenaftimmering Zie hiervoor ook het artikel klussen/zolder in deze rubriek Klussen. De platen zijn beter geschikt voor muren dan rollen, omdat het plaatmateriaal van zichzelf vormvast is. Rollen kunnen ook wel voor muren gebruikt worden, maar moeten dan als het ware worden opgehangen om ze tegen inzakken te behoeden. Rollen en platen kunnen beide geleverd worden met of zonder dampremmende laag (pare-vapeur) meestal in de vorm van behandeld papier (revêtue kraft). Er zijn diktes leverbaar van 40 mm tot 240 mm. Glas- en steenwol zijn de goedkoopste isolatiematerialen en worden daarom veel gebruikt. De verwerking levert wel irritatie van de huid en luchtwegen op zodat het aan te raden is om gesloten kleding en handschoenen te gebruiken en een stofkapje is ook geen overbodige luxe.
Afbeelding 5
Glaswol
EPS (Polystyreenschuim geëxpandeerd)
EPS is gemaakt van een zeer geringe hoeveelheid aardolie, een niet-vernieuwbare grondstof. Aan EPS zijn vaak brandvertragers toegevoegd om de materialen brandveiliger te maken. EPS met brandvertragers wordt (internationaal) aangeduid met EPS-SE. De meeste brandvertragers zijn slecht afbreekbaar in het milieu. EPS van SE-kwaliteit bevat een brandvertrager die bij verbranding geen schadelijke gassen vormt. EPS is zeer geschikt voor het isoleren van muren. In Frankrijk hebben ze een speciale uitvoering met aan één zijde gipsplaat (Plaque de plâtre + polystyrène) waardoor de afwerking gemakkelijker is. Er zijn diktes leverbaar van 20 mm tot 100 mm in stappen van 20 mm.
Afbeelding 6
EPS
XPS en PUR
Platen van XPS (geëxtrudeerd polystyreen) en PUR (polyurethaan) zijn gemaakt van aardolie, een niet-vernieuwbare grondstof. PUR bevat ook isocyanaten die huidirritatie kunnen veroorzaken. De productie van PUR kost ongeveer drie keer zoveel energie als van EPS, maar XPS en PUR-platen hebben wel een hogere isolatiewaarde. Het materiaal is daarom geschikt als er weinig ruimte is. Het is leverbaar, net als EPS, in diktes vanaf 20 mm.
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
XPS
Schapenwol of katoen dekens (laine de mouton laine de coton)
Dekens die zijn opgebouwd uit katoen of schapenwol hebben het imago om zeer milieubewuste isolatiematerialen te zijn, want het zijn uiteraard vernieuwbare grondstoffen. De productiekosten liggen echter aanzienlijk hoger en het is de vraag of ze ecologisch gezien wel zo interessant zijn als het imago doet vermoeden. De productie van schapenwol bijvoorbeeld produceert een hoop mest en kost voer voor de schapen. Katoenproductie vergt een enorme aanslag op grondgebruik en kunstmest enz. De geleerden zijn het er nog niet over eens of de milieubalans van deze materialen wel positief uitpakt als we naar het gehele productieproces kijken. Daarnaast moet bedacht worden dat deze organische materialen aan veroudering onderhevig zijn, waardoor de kwaliteit na een aantal jaren fors achteruit kan gaan. Dat is natuurlijk niet prettig als de isolatie in een spouwmuur is ingebracht, want daar kom je niet zo makkelijk bij om het te vervangen. Voor de rest is de isolatiewaarde vergelijkbaar met die van glas- of steenwol en is het verwerken wel prettig.
Reflecterende Isolatiedekens (isolants minces)
Deze dekens zijn opgebouwd uit meerdere laagjes reflecterende folie met daartussen separatielagen van verschillende stoffen. De eenvoudigste vorm bestaat uit twee laagjes reflecterende folie met daartussen belletjes plastic, maar er zijn ook vormen met katoenvezellaagjes ertussen. De dikste, nu leverbare isolatiedeken bestaat uit 17 lagen. Het isolerende principe bij deze vorm van isolatie is anders dan bij de voorgaande, omdat het niet is gebaseerd op het verlagen van de warmtegeleidingscoëfficiënt, maar op het tegenhouden (reflecteren) van de stralingswarmte. Er is iets vreemds aan de hand met deze vorm van isolatie, want bij geen enkele uitvoering van dit product staat de warmteweerstand aangegeven. Er worden doorgaans alleen vergelijkingen gemaakt met andere isolatiematerialen. Bijvoorbeeld de 17 laags-uitvoering zou even goed isoleren als 20 cm glaswol. Er zijn hele discussies op internet te vinden tussen voor- en tegenstanders over de werking van deze isolants minces. De verwerking is wel lekker simpel. De dikte varieert van een paar millimeter tot ongeveer 3 cm en dat maakt het geschikt om te verwerken waar dikke isolatielagen niet aangebracht kunnen worden. Toch dienen er enige kanttekeningen geplaatst te worden bij dit type isolatie.
Afbeelding 8
Isolants minces
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.
Maar in een huis heerst gelukkig geen luchtledigheid, en deze lucht wordt bij verwarming door straling ook opgewarmd, en de muren net zo. Gelukkig maar, want anders zou men zich steeds moeten roteren om alle kanten van het lichaam aan de stralende warmtebron bloot te stellen. Een huis met alleen maar stralingswarmte bestaat dus niet. Het is zelfs zo dat de energiebalans tussen straling en convectie in woonhuizen altijd zal doorslaan naar convectiewarmte. Om van een goede isolatie in een huis te kunnen spreken, moet de isolatie van een huis ook alle vormen van warmteoverdracht kunnen tegenhouden. In de ogen van de auteur is dan ook een combinatie van bijvoorbeeld glaswol van voldoende dikte met een dampdichte folie voorzien van een reflectielaag, een betere keuze dan alleen isolants minces of alleen glaswol. Bij toepassing van dit soort isolatie moet de reflectieve zijde van de isolatie grenzen aan een luchtspouw van ongeveer 2 cm, want anders kan de reflectie zijn werking niet doen.
Afbeelding 9
De ideale isolatie?
4. Binnen- of buitenisolatie
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
De grote vijand van isolatie is vocht. Zoals eerder gezegd, staat of valt de isolatiewaarde met de vochtigheid van het isolatiemateriaal. Het is dan ook zaak om bij het aanbrengen van de isolatie er goed op te letten dat het materiaal niet nat kan worden. Dit nat worden kan op verschillenden manieren, zoals door optrekkend vocht, door regendoorslag bij muurconstructies, of door condensatie. Alle vormen moeten door een gedegen constructie worden vermeden. Niet alle isolatiematerialen zijn even gevoelig voor wateropname. Zo zijn de kunststofschuimen EPS, XPR en PUR daar veel meer tegen bestand dan bijvoorbeeld glas- of steenwol of organisch isolatiemateriaal. Toch is het verstandig om bij alle isolatiematerialen voorzorgen te nemen.
Regendoorslag zal bij binnenisolatie niet zoveel voorkomen, maar bij buitenisolatie zullen we ervoor moeten zorgen dat de buitenste laag een waterdichte is. Als dat niet lukt omdat bijvoorbeeld de afwerking uit houten planken bestaat, die altijd wel ergens een beetje kieren, kan een extra folielaag achter de planken wonderen verrichten. Maar beslist semipermeabele folie gebruiken, dat wil zeggen, folie die dicht is tegen water in druppelvorm maar doorlatend voor waterdamp.
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 10 liter water verdampt wordt o.a. door het ademen van de personen, koken en wassen; eigenlijk alles waar men water voor gebruikt, zal bijdragen aan de luchtvochtigheid in huis. Deze vochtige lucht komt ook, als we geen maatregelen nemen, in het isolatiemateriaal terecht. Aan de koude kant van het isolatiemateriaal zal dit vocht in de lucht kunnen condenseren. Na verloop van tijd zal de gehele isolatielaag kletsnat zijn.
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.
Afbeelding 10
Voorbeeld van isolatieopbouw
A = Dragende buitenmuur
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 (2 cm los van de vloer, zie detail 2)
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
Aat de Kwaasteniet
www.kwaasteniet.eu
Christian von Klösterlein
Het artikel is tot stand gekomen in een samenwerkingsverband van Aat de Kwaasteniet en Christian von Klösterlein en is geredigeerd door Wim Bavelaar.
