1 Thermische en akoestische aspecten van vensters Informatievergadering « ramen en beglazing » Condederatie Bouw Brussel-Hoofdstad 28 april 2011 C. Delmotte - F. Dobbels - D. Wuyts WTCB 2 THERMISCHE ASPECTEN VAN VENSTERS
1
Thermische en akoestische aspecten van vensters
Informatievergadering « ramen en beglazing »
Condederatie Bouw Brussel-Hoofdstad
28 april 2011
C. Delmotte - F. Dobbels - D. Wuyts
WTCB
2
THERMISCHE ASPECTEN VAN VENSTERS
2
Avril 2011
Directives européennes PEB
Directive 2002/91/CE du parlement européen
et du conseil du 16 décembre 2002 sur la
performance énergétique des bâtiments
Base de la réglementation PEB actuelle
Directive 2010/31/UE du parlement européen
et du conseil du 19 mai 2010 sur la
performance énergétique des bâtiments
(refonte)
PEB - Fenêtres
Définitions (EPBD 2010)
Performance énergétique d’un bâtiment
Quantité d’énergie calculée ou mesurée
nécessaire pour répondre aux besoins
énergétiques liés à une utilisation normale
du bâtiment
entre autres chauffage, refroidissement,
ventilation, eau chaude et éclairage
comporte un indicateur de performance
énergétique et un indicateur numérique
d’utilisation d’énergie primaire
Avril 2011 PEB - Fenêtres
3
Exigences PEB actuelles (habitations neuves)
Région de Bruxelles-Capitale
E 90
E 70 (à.p.d. 02/07/2011)
Région wallonne
Ew 100 et Espec 170 kWh/m²
Ew 80 et Espec 130 kWh/m² (à.p.d. 01/09/2011)
Vlaams Gewest
E 80
EPBD 2010
Les États membres veillent à ce que d’ici au 31
décembre 2020, tous les nouveaux bâtiments soient à
consommation d’énergie quasi nulleAvril 2011 PEB - Fenêtres
5
EPBD Recast - 01/01/2021Near zero energy building – E20?
La fenêtre dans le cadre de la PEB
La fenêtre joue différents rôles dans la performance
énergétique des bâtiments:
Participe aux déperditions par transmission
Permet la pénétration du rayonnement solaire
Participe aux déperditions par infiltration
Peut participer à la ventilation de base
Permet la ventilation intensive de nuit
Avril 2011 PEB - Fenêtres
4
Part des fenêtres dans les déperditions
Avril 2011
Construire avec l’énergie 2010 – Echantillon de 400 maisons neuves en Wallonie
Fenêtres
9% de la surface
36% des déperditions
PEB - Fenêtres
Déperditions par transmission
On peut limiter les déperditions par transmission
en améliorant les châssis et les vitrages
Avril 2011
Uf = 1.3 W/m² K Uf = 0.91 W/m² KUf = 1.0 W/m² K
PEB - Fenêtres
5
Calcul de la valeur U des fenêtres en bois
http://www.cstc.be/homepage/index.cfm?cat=publications&
sub=infofiches&pag=29
Avril 2011 PEB - Fenêtres
Gains solaires
La PEB tient compte des
gains solaires
Pour la consommation
d’énergie en période de
chauffe (avantage)
Pour le risque de surchauffe
en période estivale
(inconvénient)
Avril 2011 PEB - Fenêtres
6
Gains solaires au travers des fenêtres
Avril 2011 PEB - Fenêtres
Avril 2011
DV haut rendement
“classique”
PEB - Fenêtres
7
Protections solaires
Limitation des gains solaires
Amélioration du confort d’été WIS 3.0 - Logiciel gratuit, pour déterminer les propriétés thermiques
et optiques des systèmes de fenêtre et de leurs composants (vitrage,
châssis, protection solaire, …)
http://www.windat.org/wis/html/index.html
Avril 2011 PEB - Fenêtres
Triple vitrage Ug = 0.6 W/m² KDouble vitrage Ug = 1.1 W/m² K
Déperdition thermique vs gains solaires
Avril 2011
g = 63% g = 46%
PEB - Fenêtres
8
Étanchéité à l’air des bâtiments
Caractéristique importante de la PEB
Les fenêtres
participent
aux fuites
d’air
Avril 2011
Gain 5 points
Gain 5 à 10 points
Gain 1 à 3 points
PEB - Fenêtres
Étanchéité à l’air des fenêtres
Actuellement, plus
de 85% des châssis
répondent à la
classe C4
Avril 2011
P E RMEABILITE AIR
0.1
1
10 .0
100
10 100
Pression Pa
50 150 600
0. 5 2
2.5 2.0
5.0
20.0 80
40
20
8
4
0. 4
0. 8
1.2 1.6
Debit m³/hm² Debit m³/hm
Classe 4
Classe 3
Classe 2
Classe 1
P E RMEABILITE AIR
0.1
1
10 .0
100
10
Pression Pa
50 200 600
0. 5 2
2.5 2.0
5.0
20.0 80
40
20
8
4
0. 4
0. 8
1.2 1.6
Debit m³/hm² Debit m³/hm
Classe 4
Classe 3
Classe 2
Classe 1
PEB - Fenêtres
9
Étanchéité à l’air des fenêtres
L’ajout de 2 classes
complémentaires
permettrait une
meilleure
classification
Avril 2011 PEB - Fenêtres
Contribution des fenêtres aux fuites d’air
Maison 4 façades – 10 m x 10 m – Rez+1
Volume int. 528 m³
Surface de portes et fenêtres 29.3 m²
Des châssis de classe 4 pourraient
représenter 10.5% de le fuite d’air autorisée
pour une exigence n50 ≤ 1 1/h
Avril 2011
n50 [1/h] Classe 3 Classe 4 Classe 5 Classe 6
6 5.3% 1.8% 0.7% 0.4%
3 10.5% 3.5% 1.4% 0.7%
1 31.6% 10.5% 4.2% 2.1%
0.5 63.2% 21.1% 8.4% 4.2%
PEB - Fenêtres
10
Ventilation naturelle via les fenêtres
Ouvertures d’alimentation naturelle
Systèmes A et C
Débit d’air limité et maîtrisable
Avril 2011 PEB - Fenêtres
Ventilation intensive de nuit
En période estivale, on peut profiter de la fraicheur
des nuits pour rafraichir les habitations
Introduction d’air frais en grande quantité
Grandes grilles de ventilation avec moustiquaires
Avril 2011 PEB - Fenêtres
11
Ventilation intensive de nuit
Valoriser le tirage naturel
Importance de l’inertie thermique du bâtiment
Avril 2011 PEB - Fenêtres
222006-2007
ACOUSTIQUE DU BÂTIMENT
AKOESTISCHE ASPECTEN VAN VENSTERS
12
23
Nieuwe eisen voor woongebouwen sinds 2008 …
NBN S 01-400-1: eisen op 2 niveaus (gevelvlak & gevelelement)
Geluidisolatie van volledige gevelvlak = globaal resultaat, gemeten IN SITU
DAtr
Prestaties van de afzonderlijke gevelelementen = productkarakteristiek, gemeten in LABO
RAtr
Normeisen voor de gevelgeluidisolatie
24
Laagfrequent gecorrigeerde parameters
IN SITU : DAtr (=D2m,nT,w + Ctr) > Gevelvlak (muur + rooster + venster + …)
IN LABO : RAtr (=Rw + Ctr) > Gevelelement (rooster, venster, …)
Belang van de laagfrequente gevelisolatie
40
45
50
55
60
65
70
75
80
20
31,5
50
80
125
200
315
500
800
1250
2000
3150
5000
8000
fréq. (Hz)
dB
Snelrijdend verkeer
Stadsverkeer
Belangrijke laagfrequente componenten voor
verkeerslawaai
Algemeen zwakkere geluidisolatie in de lage
frequenties
15
20
25
30
35
40
45
50
55
100
125
160
200
250
315
400
500
630
800
1k
1,2
5k
1,6
k
2k
2,5
k
3,1
5k
4k
5k
f [Hz]
R [
dB
]
Vitrage 4-12-4 : Rw(C;Ctr)=30 dB (-1;-4)
Vitrage 8 -12-4 : Rw(C;Ctr)=36 dB (-2;-5)
&
Voldoende bescherming tegen
laagfrequent geluid noodzakelijk !
13
25
Normeisen voor gevelvlakken (woongebouwen)
DAtr -waarde per gevelvlak moet voldoen aan :
Eis in functie van het geluidniveau buiten LA, berekend uit referentie-niveau buiten LAref volgens bijlage B,
m [dB] : m = 3 dB in voorkomend geval waar tegelijk :
- de te beschermen ruimte over een bijkomend gevelvlak beschikt,
- LA > 60 dB is voor beide gevelvlakken,
- de twee gevelvlakken over minstens één element beschikken waarvan RAtr< 48 dB (bijvoorbeeld venster)
m = 0 dB in alle andere gevallen
Eis (2) is enkel van toepassing voor slaapkamers onderhevig aan structureel nachtelijk spoorweg- of luchtverkeerslawaai (zie NBN S 01-400-1)
Gewenst geluidniveau binnen Gewenst geluidniveau binnen
26
Normeisen voor gevelvlakken (woongebouwen)
DAtr -waarde per gevelvlak moet voldoen aan :
Gewenst geluidniveau binnen Gewenst geluidniveau binnen
DAtr voor het gevelvlak varieert van 26 dB
(minimumeis) tot ≥ 50 dB (intens verkeer,
verhoogd comfort, meerdere gevelvlakken)
14
27
Normeisen voor gevelelementen (woongebouwen)
Minimale eis voor gevelelementen (om te voldoen aan eis gevelvlak DAtr)
VB :
- Gebaseerd op voorspellingsberekeningen volgens de EN 12354-3 (“Akoestische Eurocode”)
- Designtool, om te voldoen aan de eis voor het gevelvlak DAtr
- Deelverantwoordelijkheden, om na te gaan waarom DAtr niet zou voldoen
- Voor grote projecten : niet altijd economisch meest interessante optie!
(DneAtr = Dne,w + Ctr)
28
Principe van samengestelde geluidisolatie
Gevel – Gevelvlak – Gevelelement
1010
,,,,
1010
10log10'jAtreniAtr D
tot
R
tot
iAtr
SS
SR
= oppervlakte-gewogen som van geluidtransmissies door samenstellende gevelelementen
« zwakste schakel » is bepalend voor de samengestelde geluidisolatie !
ramen, deuren, invulpanelen, gevelwanden ... roosters, gevelelmenten < 1 m²
De RAtr van gevelwanden ligt gevoelig hoger dan deze van vensters in het gevelvlak
15
29
Principe van samengestelde geluidisolatie
« zwakste schakel » is bepalend voor de samengestelde geluidisolatie !
1010
,,,,
1010
10log10'jAtreniAtr D
tot
R
tot
iAtr
SS
SR
6.00
1.50 1.50
3.0
0
4.50
1.9
0
a b
c
1.6
0
1.10
2.2
0
d
Svenster, RAtr,venster
Smuur, RAtr,muur
Srooster, DneAtr, rooster
« samenstellende gevelelementen » « samengesteld gevelvlak » S = 13 m², RAtr = ?
« Oppervlakte-gewogen som van de geluidisolatie van de gevelelementen »
30
Principe van samengestelde geluidisolatie
« zwakste schakel » is bepalend voor de samengestelde geluidisolatie !
« Oppervlakte-gewogen som van de geluidisolatie van de gevelelementen »
1010
,,,,
1010
10log10'jAtreniAtr D
tot
R
tot
iAtr
SS
SR
6.00
1.50 1.50
3.0
0
4.50
1.9
0
a b
c
1.6
0
1.10
2.2
0
d
« samenstellende gevelelementen »
Ventilatierooster : Dn,e,w (C;Ctr)= 37 (0;-1) dB, Dne,Atr= 36 dB
Venster : Rw (C;Ctr)= 40 (-1;-3) dB, RAtr= 37 dB, S = 6,1 m²
Muur: Rw (C;Ctr)= 56 (-1;-5) dB, RAtr= 51 dB, S = 6,7 m²
« samengesteld gevelvlak » S = 13 m², RAtr = 35 dB
16
venster = raamprofiel + beglazing (+ lekken)
31
Invloedsfactoren geluidisolatie venster :
Type beglazing
Aard van het profiel (densiteit en dikte)
m² raam/m² glas
Dichtingsprofielen, aansluitingen ruwbouw
...
raam : Sraam, m”raam
glas : Sglas , RAtr,glas
Geluidisolatie “venster” = “beglazing + raamprofiel”
Opsporen van geluidlekken met ultrasonen detectie
Ultrasoone“bron”
Ultrasoon “detector”
Hoogfrequent geluid (>30 kHz) wordt overgedragen door
spleten en onvoldoende afgedichte kieren
Belang van akoestische lekdichtheid
17
Vermijden van akoestische lekken in schrijnwerk
Belang van akoestische lekdichtheid
10
15
20
25
30
35
40
10
01
25
16
02
00
25
03
15
40
05
00
63
08
0010
00
12
50
16
00
20
00
25
00
31
50
40
00
50
00
middenfrequenties 1/3 octaafbanden [Hz]
R [
dB
]
Traditionele thermische beglazingen
Keuze van de beglazing
Type Samenstelling (mm) Rw (C;Ctr) RAtr of Rw+Ctr
Dubbel symmetrisch 4-15-4 29(-1;-4) dB 25 dB
4-16-4 30(-1;-3) dB 27 dB
6-16-6 33(-1;-4) dB 29 dB
Voor een totale equivalente glasdikte
liggen de prestaties van een dubbele
beglazing lager dan van een enkele
beglazing
De voordelen van een dubbele beglazing
situeren zich slechts in de middelhoge en
hoge frequenties
18
Naar een akoestische beglazing …
Keuze van de beglazing
In geval van dubbele beglazingen, situeert het probleem zich
steeds in de lage frequenties (massawet & resonantie)
Daarom worden de afzonderlijke glasbladen verzwaard (inspelen op
massawet en verlagen van resonantiefrequentie) door beroep te doen op
dikkere glasbladen
In dat geval verschuift de coïncidentiefrequentie naar lagere frequenties
vanwege de hogere buigstijfheid voor de dikkere glasbladen: we verliezen
opnieuw in geluidisolatie...
Daarom is het interessant om gebruik te maken van zware gelaagde
beglazingen (giethars of akoestisch verbeterde PVB-folie): de
grensfrequentie komt overeen met de glasdikte van de opgedeelde
glasbladen en situeert zich opnieuw in hogere frequentiezone =
geluidisolatiewinst !
4/12/4
RAtr ≈ 26 dB
8/12/6
RAtr ≈ 32 dB
44.2A/12/6
RAtr ≈ 35 dB
Akoestisch geoptimaliseerde beglazingen
Keuze van de beglazing
Type Samenstelling Rw (C;Ctr) RAtr of Rw+Ctr
Dubbel, asymmetrisch 6-15-4 34(-1;-4) dB 30 dB
6-16-4 35(-2;-5) dB 30 dB
6-15-10 38(-1;-4) dB 34 dB
6-20-10 37(-1;-2) dB 35 dB
Dubbel, éénzijdig gelaagd 6-15-55.2 39(-1;-4) dB 35 dB
4-16-44.2 37(-2;-6) dB 31 dB
6-20-55.2 42(-1;-5) dB 37 dB
Dubbel, éénzijdig A-gelaagd 8-15-66.2A 43(-2;-4) dB 39 dB
8-15-44.2A 41(-2;-6) dB 35 dB
10-20-44.2A 45(-1;-4) dB 41 dB
12-20-66.2A 45(-1;-3) dB 42 dB
Dubbel, tweezijdig A-gelaagd 66.2A-20-44.2A 50(-2;-8) dB 42 dB
66.2A-20-44.2A 49(-2;-6) dB 43 dB
66.2A-15-88.2A 51(-1;-4) dB 47 dB
19
Drievoudige beglazingen … ?
Geen significante verbetering van de geluidisolatie ten aanzien van
dubbele beglazingen voor dezelfde totale spouwbreedte en dezelfde
buitenste glasbladen (voor glasbladen tot 4 mm)
Type Samenstelling Rw (C;Ctr) RAtr of Rw+Ctr
Drievoudig 4-16-4-16-4 32(-2;-5) dB 27 dB
Drievoudig, enkel A-gelaagd 6-12-4-12-44.1A 42(-1;-5) dB 37 dB
Drievoudig, dubbel A-gelaagd 44.1A-12-4-12-44.1A 47(-2;-6) dB 41 dB
66.1A-12-6-12-44.1A 50(-2;-6) dB 44 dB
37
≈
Invloed van de raamprofielen
Onder de 33 dB (RAtr) :
geen invloed vanwege het raam in te rekenen, zelfs mogelijke verbetering
Boven de 33 dB (RAtr) :
het raamkader heeft een negatieve invloed op de geluidisolatie van het venster (tenzij speciale verzwaarde
profielen worden aangewend)
RAtr = Rw+Ctr van beglazing RAtr = Rw+Ctr van venster
24 26
25 27
26 28
27 29
28 30
30 31
32 32
34 33
36 34
Enkele vuistregels (voor houten, aluminium of PVC-profielen)
20
Invloed van de raamprofielen
39
Metingen in laboratorium op specifieke « glas + raam » combinatie
RAtr
beglazing
Aluminium Houten PVC
RAtr
venster RAtr
venster RAtr
venster
35 dB 31 à 37 dB 33 à 37 dB 34 à 35 dB
38 dB 36 à 38 dB 36 à 39 dB 37 à 41 dB
42 dB 37 à 41 dB 39 à 43 dB 36 à 43 dB
Compilatie meetresultaten 150 laatste testen gerealiseerd op het WTCB
Proefresultaten wijken vaak sterk af van algemene vuistregels ….
Akoestische hoogwaardige vensterconcepten
40
Zware beglazing 66.2A/20/44.2A (RAtr = 42 dB) in verzwaarde raamprofielen
Hout, enkel opendraaiend
RAtr = 43 dB
PVC, enkel of dubbel opendraaiend
RAtr = 42 dB
21
Akoestische hoogwaardige vensterconcepten
41
Dubbele vensters (RAtr = 45 à 50 dB)
Voorbeeld : dubbel aluminium raam: Rw=56(-2;-6) dB
- opendraaiend raam Rw=43(-2;-6) dB (beglazing 10-12-44.2A)
- luchtspouw 50 mm
- vast raam Rw= 44(-1;-5) dB (beglazing 12-20-44.2A)
422006-2007
Beglazing wordt bron van geluidafstraling…
Oplossing = gelaagde beglazing!
Reductie van geluidniveau met :
5 dB(A) indien voor PVB-folie
10 dB(A) (=halvering van lawaai) voor giethars of PVB(A)-folie
Dankzij « dempingseffect » van de folie/hars tussen glasbladen
Regenimpactlawaai op beglazingen
Aanverwante problematiek …
22
Technologische DienstverleningDuurzaam Bouwen en Duurzame Ontwikkeling
in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest
[email protected]\go\td-duurzaambouwen
Poincarélaan 791060 Brussel
+32 (0)2 529 81 06 +32 (0)2 653 07 29
Prioritaire thema’s:• Energie en gebouwen• Renovatie en onderhoud van muren en gevels• Akoestisch comfort• Toegankelijkheid van gebouwen• Duurzaam materiaalgebruik• Innovatieve prospectie• Technology watch (in samenwerking met SIRRIS)• Duurzame mobiliteit (in samenwerking met OCW)
Missie:• Rechtstreekse en multidisciplinaire technische ondersteuning• Informatie en collectieve vorming• Marktverkenning, informatieverspreiding en innovatiestimulering
Doelgroep:Alle Brusselse ondernemingen actief in de bouwsector
In samenwerking met de Confederatie Bouw Brussel Hoofdstad
WTCB
Gesubsidieerd door het Brussels Hoofdstedelijk Gewest via InnovIRIS
Guidance TechnologiqueÉco-Construction et Développement Durable
en Région de Bruxelles-Capitale
[email protected]\go\gt-batimentdurable
Boulevard Poincaré, 791060 Bruxelles
+32 (0)2 529 81 06 +32 (0)2 653 07 29
Thèmes prioritaires :• Énergie et bâtiments• Rénovation et entretien des murs et façades• Confort acoustique• Accessibilité des bâtiments• Utilisation durable des matériaux• Prospection d’innovations• Technology watch (en coopération avec le SIRRIS)• Mobilité durable (en coopération avec le CRR)
Mission :• Soutiens techniques directs et multidisciplinaires• Information et formation collective• Prospection, diffusion et stimulation à l'innovation
Bénéficiaires :L'ensemble des entreprises bruxelloises du secteur de la construction
En collaboration avec laConfédération de la Construction Bruxelles-Capitale
CSTC
Subsidiée par la Région de Bruxelles-Capitale via InnovIRIS