Houtskeletbouw: platform- of balloonmethode?

Bij houtskeletbouw onderscheiden we twee bouwsystemen, de “platform methode” en de “balloon methode”.

Bij de platform-methode wordt het gebouw verdieping per verdieping opgebouwd waarbij de balklaag van de vloer een platform vormt voor de bouw van de volgende verdieping. De continuïteit van de buitenwanden wordt dus systematisch onderbroken door de structuur van de vloeren.

Bij de balloon-methode daarentegen komt de hoogte van de buitenwanden doorgaans overeen met de hoogte van de woning. De continuïteit van de buitenwanden wordt niet onderbroken.

Het fundamentele verschil tussen deze twee systemen situeert zich dus ter hoogte van de assemblageknooppunten tussen de buitenwanden en de tussenliggende vloeren. We willen nog opmerken dat de platform-methode duidelijk het meest gebruikt wordt in de houtskeletbouw.

We gaan verder met een analyse van de verschillende assemblagemogelijkheden in functie van de lineaire koudebrug, de luchtdichtheid en de waterdamphuishouding. Voor al deze details wordt de waarde van de warmtedoorgangscoëfficiënt (de U-waarde) vastgesteld op 0,13 W/m²K.

De Platform methode

1.1 Standaard uitvoering

Helaas zien we nog al te vaak werven met assemblages in platform-methode zonder enige strategie op het vlak van de luchtdichtheid ter hoogte van het assemblageknooppunt tussen de wand en de vloer. De OSB-platen, die deze dichtheid garanderen in de verticale wand, worden onderbroken ter hoogte van de tussenliggende vloer (Fig. 1). Wat de constructie betreft, vormt dit geen groot probleem aangezien de waterdamp door het assemblageknooppunt kan migreren zonder risico op condensatie. Het enige negatieve effect is het extra energieverlies door de verminderde luchtdichtheid. In deze situatie is het immers bijna onmogelijk om bij de luchtdichtheidstest te voldoen aan de maximale waarde voor passieve gebouwen, namelijk n50 ≤ 0,6 h-1.

1.2 De luchtdichtheid verbeteren

Om dit probleem op te lossen moeten de OSB-platen aan beide kanten van de tussenliggende vloer op een luchtdichte manier verbonden worden. Dit kan met behulp van een folie die over de rand van de vloer wordt gespannen (Fig. 2 en 3).

De toepassing van deze oplossing vereist een controle van de waterdamphuishouding. Het membraan is immers luchtdicht en speelt, net als de OSB-plaat voor de wand, de rol van damprem of -scherm. We weten dat een damprem of –scherm idealiter geplaatst worden aan de warme binnenzijde van de isolatie. Hier moet het membraan noodzakelijkerwijs op de strook van de vloer geplaatst worden en dus aan de buitenkant van het balkwerk; het kan niet beter geïsoleerd worden dan met een 18 mm dik paneel in houtvezel. Dit kan een condensatierisico inhouden tussen de binnenkant van de damprem en het perifere houten balkwerk, wat op lange termijn schade kan berokkenen aan het element.

Om dit condensatierisico te evalueren werd over een periode van tien jaar een dynamische berekening gemaakt van de vochtconcentratie (WUFI) en de resultaten tonen aan dat het initiële vochtgehalte van het hout vermindert en dat er een hygrometrisch evenwicht van 12 à 13% bereikt wordt na de eerste drie jaren (fig. 4). Er moet in deze situatie dus niet gevreesd worden voor een beschadiging van het hout.

Dit resultaat lijkt misschien verrassend, maar kan worden verklaard door de relatief hoge temperatuur van de damprem aan de rand van de vloer.

De lineaire koudebrug van deze verbinding is echter wel zorgwekkend. Ter herinnering, de standaard U-waarde van de wand bedraagt 0,13 W/m²K. De waarde van de lineaire koudebrug bedraagt hier 0,34 W/mK (fig. 5). Dat betekent dat één lopende meter vloerverbinding evenveel warmte verliest als 2,6 m² gevel, of een volledige verdieping!

Bij een PHPP-controle van de impact van dit type verbinding in het geval van een eengezinswoning met slechts één tussenliggende vloer, wordt een stijging van ± 5 kWh/m² vastgesteld van de netto energiebehoefte voor verwarming! Deze lineaire koudebrug verkleinen is dus een must!

1.3 Het lineaire wartmeverlies verminderen

Het plaatsen van een thermische isolatie tussen de balken verkleint de waarde van de lineaire koudebrug tot 0,04 W/mK (fig. 6 en 7). In dezelfde omstandigheden als hierboven wordt de impact op de netto behoefte aan verwarmingsenergie dan teruggebracht tot ± 0,5 kWh/m²a.

Deze waarde en de impact ervan op de energieprestatie van het gebouw zijn aanvaardbaar.

Zijn nu alle problemen betreffende luchtdichtheid en koudebruggen opgelost voor dit type verbinding en dit bouwsysteem met platform-methode? Neen, de temperatuursomstandigheden van de damprem zijn veranderd, want deze bevindt zich nu aan de koude kant van de isolatie. Een controle van het condensatierisico is opnieuw noodzakelijk. In omstandigheden met statische temperaturen (+20°C binnen/-10°C buiten de wand) daalt de oppervlaktetemperatuur van de damprem van 0°C naar -8°C. De plaatsing van de isolatie heeft dus de warmtestroom verminderd die een hoge temperatuur van de damprem garandeerde.

Een nieuwe dynamische berekening van het condensatierisico resulteert in een volledig andere en veel zorgwekkendere grafiek, want we stellen een progressieve stijging vast tot meer dan 20% relatieve vochtigheid van het perifere balkwerk (fig. 8). Er bestaat een reëel risico op beschadiging van het hout.

1.4 Het condensatierisico verkleinen

Om het condensatieprobleem op te lossen kunnen verschillende strategieën overwogen worden.

Er kan iets gedaan worden aan de dampdoorlaatbaarheid van het dampscherm, aan de µd- of sd-waarde. Door de dampdoorlaatbaarheid te vergroten kan het condensatierisico immers verkleind worden. Helaas is deze strategie niet echt doeltreffend aangezien de dikte van de isolatielaag toeneemt. Het is dus geen zekere strategie voor passieve gebouwen.

Een andere mogelijkheid bestaat erin het luchtdichtingsmembraan naar binnen te verplaatsen, naar een warmere zone.

Een dynamische controleberekening van de dampverspreiding toont aan dat de initiële vochtigheid van het hout vermindert en dat er een hygrometrisch evenwicht bereikt wordt van 13% (fig. 9). Zo wordt het risico op beschadiging van het hout in deze situatie geëlimineerd.

De noodzaak om bij deze oplossing een stuk hout toe te voegen doet de waarde van de lineaire koudebrug lichtjes toenemen tot 0,044 W/mK (fig. 10). Het zijn de randbalken en de OSB-plaat van de vloer die hier de waarde van de lineaire koudebrug beïnvloeden. Er is geen enkele noemenswaardige verbetering meer mogelijk. Enkel een structurele verandering (bijvoorbeeld I-liggers in plaats van massief balkwerk) of een verandering van bouwsysteem zouden de impact van de verbinding tussen de vloer en de wand op de energiebalans nog kunnen verminderen.

De balloon-methode

Bij het verwezenlijken van eenzelfde type detail met de balloon-methode daalt de waarde van de lineaire koudebrug tot 0,0067 W/mK. Even ter herinnering, iedere waarde kleiner dan 0,01 W/mK wordt niet langer beschouwd als een koudebrug in een standaard passieve constructie.

De luchtdichtheid wordt verwezenlijkt door de OSB-plaat die niet onderbroken wordt ter hoogte van het knooppunt (fig. 11 en 12). Het risico op condensatie en dampverspreiding ter hoogte van de verbinding tussen de vloer en de wand verschilt dus niet fundamenteel van de situatie met een niet onderbroken wand.

Besluit

Platform-methode:

• Er moet een systematische controle uitgevoerd worden van het condensatierisico, van de luchtdichtheid en van de waarde van de lineaire koudebrug.
• Het condensatierisico neemt toe naarmate de isolatie dikker wordt en dat is het geval bij een passieve constructie.
• De luchtdichtingsmembranen moeten op de werf worden geplaatst tijdens de montage van het skelet en dit vereist een bijzondere aandacht om deze niet te beschadigen.
• De waarden van de lineaire koudebruggen liggen hoger.
• Het plaatsen van het skelet is gemakkelijker, want de elementen zijn kleiner.

Balloon-methode:

• De structurele elementen zijn groter (de afmeting is slechts beperkt door de lengte van de stijlen).
• Bijkomende luchtdichtingsmembranen zijn niet nodig als de OSB-plaat ononderbroken geplaatst wordt.
• De damphuishouding van dit detail verschilt niet noemenswaardig van situatie in de wanden, gezien deze niet onderbroken worden door een verbinding.
• Het knooppunt is dan ook koudebrug vrij.

Olivier Henz

Bron: be.passive 02, dec-jan-feb 2010-2011, p. 69-73. Zie: www.bepassive.be