door Mason Knowles
Sinds decennia hebben ontwerpers van zolders en kruipruimtes gebruik gemaakt van dwarsventilatie om de kans op vochtophoping en condensatie te minimaliseren. Echter, onder impuls van recente beweringen van energiebesparing en vochtbeheersing, zijn ongeventileerde zolders populair geworden in zowel residentiële als commerciële toepassingen. Hoewel deze zolders in veel omstandigheden kunnen worden gebruikt, is deze auteur van mening dat er redenen zijn om in veel situaties geventileerde constructies te gebruiken.

Traditionele methoden van isolatiematerialen en ontwerp vragen om luchtcirculatie in de zolderruimte om te helpen bij het drogen van overtollig vocht. In klimaten van verwarming en koeling kan dit vocht door de vezelisolatie in de holtes van het gebouw dringen.

De traditionele remedie tegen deze bevochtiging is het vertragen van de instroom van vochtige lucht in de holtes door een dampremmer aan de binnenkant te gebruiken en door de dakholte naar buiten toe te ventileren om het afvoeren van vocht (d.w.z. drogen) te vergemakkelijken.

Wanneer zolderventilatie correct wordt uitgevoerd, kan het condensatiepotentieel in de winter en de zomer worden verminderd. In de winter is de belangrijkste oorzaak van vochtproblemen op zolder het binnendringen van vochtige warme lucht in de zolderruimte vanuit de bewoonde ruimtes en condensatie op koude oppervlakken. Dit kan worden versterkt wanneer lampen, leidingen, ventilatieopeningen en andere doorvoeren de zoldervloer doorboren. Maar al te vaak voeren mechanische ventilatiekanalen vanuit badkamers, keukens of wasruimten warme, vochtige lucht af naar de zolder in plaats van naar buiten de gebouwschil.

Een combinatie van het luchtdicht afsluiten en isoleren van de zoldervloer met ventilatie vermindert de kans op condensatie aanzienlijk, omdat warme vochtige lucht minder kans heeft om de ruimte binnen te komen en te condenseren op koude oppervlakken. Als gevolg hiervan kan koelere, minder vochtige lucht van buitenaf worden aangezogen door ventilatieopeningen aan de onderkant van het dak, en doorstromen naar ventilatieopeningen op het dak of in de nok, ter vervanging van warmere vochtige lucht die op zolder kan zijn geïnfiltreerd.

In de zomer komt warme vochtige lucht meestal van buiten het gebouw. Als zodanig lijkt het erop dat het ventileren van de zolder de kans op condensatie zou vergroten. Het tegendeel is echter waar als de zoldervloer luchtdicht en geïsoleerd is.

Zelfs als de buitenlucht warm en vochtig is, is de zolderruimte, als deze van binnenuit luchtdicht is gemaakt, veel warmer dan de buitenlucht. Hoe heter de lucht, hoe meer vocht (d.w.z. absolute vochtigheid) de luchtruimte kan vasthouden. Daarom zal het vervangen van de hetere zolderlucht door koelere buitenlucht – zelfs bij een aanzienlijk hogere relatieve vochtigheid (RH) – de ruimte drogen en de kans op condensatie minimaliseren.

Zoals figuur 1 laat zien, als de buitenlucht 32 C (90 F) en 70 procent RH is, is deze droger dan de zolderruimte van binnen, die 43 C (110 F) is bij 40 procent of meer RH.

Dit ontwerp is minder efficiënt wanneer HVAC-apparatuur en leidingwerk zich op de zolderruimte bevinden. In deze gevallen hebben systemen het moeilijker om de gewenste temperatuur te handhaven. Lucht in kanalen heeft het moeilijk om op temperatuur te blijven als de ruimte te warm of te koud is en moet lange stukken worden doorgetrokken. In gematigde klimaten is dit geen groot probleem. In meer extreme omgevingen, zowel warm als koud, kan dit echter wel een probleem zijn.

Afhankelijk van de kleur van het dak en de oriëntatie op de zon kan de temperatuur van de zolderlucht bijvoorbeeld oplopen tot meer dan 55°C wanneer het buiten minder dan 38°C is. Deze warme binnenlucht kan ervoor zorgen dat de leidingen en HVAC-apparatuur veel harder moeten werken om de temperatuur tot een aangenaam niveau terug te brengen. Dit is meer uitgesproken als de leidingen lek zijn en HVAC-apparatuur lucht aanzuigt uit de zolderruimte zelf. Als het buitenoppervlak van de HVAC-apparatuur of het kanaal 26°C (79°F) wordt, is er slechts 21 procent relatieve vochtigheid nodig om condensatie te veroorzaken.

Ondoorlatende zolderconstructies
Ondoorlatende zolders vertrouwen op een luchtdoorlatende isolatie die aan de onderkant van het dakdek (d.w.z. het zolderplafond) is geïnstalleerd om te voorkomen dat vocht in de lucht een koud oppervlak bereikt en binnen de gebouwschil condenseert. In dit ontwerp scheidt de isolatie op effectieve wijze de binnen- en buitenruimte, terwijl de vochtstroom wordt vertraagd zodat het dauwpunt niet binnen de gebouwschil wordt bereikt.

De twee producten die het vaakst worden gebruikt in een ongeventileerde zolderconstructie zijn medium- en low-density gespoten polyurethaanschuim (SPF).

In typische constructies en klimaten kunnen bouwvoorschriften worden gevolgd bij het gebruik van SPF als isolatie en luchtafdichting. Echter, in gevallen waar een dampdrijfveer zich constant in één richting beweegt – zoals bij koude opslag of zwembaden – is het verstandig om een hygrothermisch model of berekeningen uit te voeren om te bepalen of het voorgestelde ontwerp geschikt is voor de toepassing.

Medium-dichtheid
Vochtberekeningen van gebouwconstructies (d.w.z. hygrothermische modellen) en waarnemingen in het veld tonen aan dat SPF met een gemiddelde dichtheid (d.w.z. 2-pcf) de juiste isolatie is voor de toepassing.

Medium-dichtheid
Medium-dichtheid (d.w.z. 2-pcf)d.w.z. 2-pcf) SPF het condensatiepotentieel in de meeste klimaatzones en situaties elimineert zonder ventilatie of extra dampremmende elementen.

Na ASTM E96, Standard Test Methods for Water Vapor Transmission of Materials, heeft SPF met gemiddelde dichtheid een perm-waarde van ongeveer 1,5 tot 3,0 per 25 mm (1 in.) en een R-waarde van ongeveer 1,05 per 25 mm (6,0 per 1 in.). Het is ook getest om te presteren als een luchtdoorlatende isolatie.1 Deze combinatie van lage permeantie, hoge R-waarde per inch en luchtbarrière-eigenschappen vertraagt de dampstroom, scheidt de buitenomgeving van de binnenomgeving en elimineert het binnendringen van vochtige lucht.

De fysische eigenschappen en prestatiekenmerken van SPF maken het mogelijk om ongeventileerde zolders en kruipruimten te ontwerpen met een minimale kans op condensatie.

Lage-dichtheid
Hygrothermische modellering van gebouwconstructies en veldwaarnemingen tonen aan dat SPF met een lage dichtheid in warme en gemengde klimaten gebruikt kan worden zonder een extra dampremmend element. In koudere klimaten is echter een extra dampremmend element nodig om condensatie te voorkomen.

Folie met lage dichtheid heeft een doorlaatbaarheid van 8 tot 15 per 76,2 tot 127 mm (3 tot 5 in.) en een R-waarde van ongeveer 0,616 per 25 mm (3,5 per 1 in.). Wanneer SPF met een lage dichtheid als onderdeel van een constructie wordt getest, kan het een effectieve luchtbarrière zijn.

Het resultaat is dat de fysische eigenschappen van SPF met een lage dichtheid effectief binnen- en buitentemperaturen van elkaar scheiden en luchtinfiltratie minimaliseren, maar een hogere doorlaat van waterdamp toestaan dan SPF met een gemiddelde dichtheid. Dit vergemakkelijkt het ontwerp van ongeventileerde zolders in warme en gemengde klimaten zonder een extra dampremmer, maar vereist een extra dampremmer in koudere streken.

Een van deze systemen brengt extra kosten met zich mee – meestal twee tot drie keer de prijs van een geventileerde zolder van geblazen glasvezel of cellulose.

Combinatie zolder-samenstellingen
Modern residentieel ontwerp bestaat uit verhogingen die verschillende zolderruimtes binnen hetzelfde gebouw kunnen creëren. Het huis van deze auteur heeft bijvoorbeeld een zolderruimte die toegankelijk is met een standaarddeur op de tweede verdieping en een bovengedeelte dat alleen via een plafondluik kan worden bereikt. De dakkapellen zijn ook aangebouwd, waardoor het uiterst moeilijk is om deze als een ongeventileerd geheel te isoleren. Bovendien bevindt een deel van de zolderruimte zich boven een buitendek, terwijl andere delen zich boven de binnenruimte van het huis bevinden. Ovens, leidingen, en airconditioning (AC) apparatuur lopen door de zolderruimtes op alle niveaus, behalve de dakkapellen en de ruimte boven het buitendek.

Bij het bepalen hoe deze zolderruimte geïsoleerd moest worden, werden verschillende samenstellingen in overweging genomen en werd een hybride combinatie van geventileerde en ongeventileerde zolderruimte gepland.

De dakkapellen en de zolderruimte boven de veranda werden afgesloten van de rest van de zolder door een wand van multiplex te maken en de wand vervolgens te isoleren met SPF met gesloten cellen. Vervolgens werd ook aan de onderzijde van het dakvlak SPF met gesloten cellen aangebracht.

Bouwvoorschriften en zolderconstructies
Sinds 2004 betekenen de aanvullingen van de International Code Council (ICC) op de International Residential Code (IRC) dat niet-geventileerde zolderconstructies door de bouwvoorschriften worden geaccepteerd in woongebouwen, maar niet in commerciële toepassingen. De IBC vereist ventilatie in zolders en kruipruimtes en gaat niet in op het concept van een ongeventileerde zolder. Veel bouwverantwoordelijken hebben echter per geval niet-geventileerde zolders geaccepteerd wanneer zij overtuigend bewijs konden overleggen – zoals hygrothermische modellering van voorgestelde samenstellingen – dat de constructie goed zal functioneren. De eisen zijn in de loop der jaren enigszins veranderd, maar veel elementen zijn hetzelfde gebleven.

In het ICC-supplement van 2007, International Energy Conservation Code (IECC) 202, “General Definitions”, zijn drie nieuwe klassen dampremmers geïntroduceerd:

• Class I: 0,1 promille of minder;
• Class II: 0.1 tot 1 promille;
• Klasse III: 1,0 tot 10 promille.

SF met een gemiddelde dichtheid en een dikte van 51 tot 76 mm (2 tot 3 in.) valt gewoonlijk in de categorie Klasse II, terwijl SPF met een lage dichtheid en een dikte van 89 tot 140 mm (3,5 tot 5,5 in.) in de categorie Klasse III valt.

De klassen van dampremmers zijn belangrijk voor het correct specificeren van ongeventileerde zoldersamenstellingen. De kwalificaties voor ongeventileerde zolders worden opgesomd in IRC Sectie R806.4, “Unvented Attic Assemblies.” Het vereist dat aan de volgende voorwaarden wordt voldaan:

• het is volledig ingesloten in de thermische schil van het gebouw;
• er zijn geen inwendige dampremmers geïnstalleerd aan de plafondzijde (d.w.z. zoldervloer);
• ten minste 6,3 mm (1/4 in.) geventileerde luchtruimte tussen houten dakspanen of dakspanen en de dakbedekkingsonderlaag boven de structurele bekleding; en
• voor klimaatzones 5, 6, 7 en 8 van de IECC is de luchtondoorlatende isolatie een dampremmer, of is er een dampremmer geïnstalleerd in direct contact met de isolatie (dit zou gelden voor SPF met lage dichtheid).

Afhankelijk van de luchtdichtheid van de isolatie direct onder de structurele dakbeplating, vereist het IRC-gedeelte ook een van deze voorwaarden:

• alleen luchtdichtende isolatie (d.w.z.
• naast de luchtdoorlatende isolatie die direct onder de structurele dakbeplating wordt aangebracht, moet ondoordringbare harde plaat- of plaatisolatie direct boven de structurele dakbeplating worden aangebracht, zoals gespecificeerd in tabel 8 (figuur 2) voor condensatiebeheersing; of
• luchtdoorlatende isolatie moet aan de onderzijde van de dakbeplating worden aangebracht, zoals gespecificeerd in tabel R806.4 voor condensatiebeheersing, terwijl de luchtdoorlatende isolatie direct tegen de onderkant van de luchtdoorlatende isolatie moet worden aangebracht.

(Dit gedeelte zou van toepassing zijn op flash- en batsystemen waarbij een laag SPF met gesloten cellen tegen de onderkant van het dakbeschot wordt aangebracht en een andere isolatie zoals glasvezel direct tegen de SPF wordt aangebracht.

Problemen met ongeventileerde zolders
Aanvaarding van het concept van ongeventileerde zolders en kruipruimten heeft enige ongerustheid teweeggebracht bij mensen die niet bekend zijn met de fysische eigenschappen en vochtbeheersingsmogelijkheden van SPF. Een veelgehoorde zorg bij het specificeren van SPF in deze ruimten is dat schuim met gesloten cellen dat aan de onderkant van houten dakdekken wordt aangebracht, zal leiden tot rotting omdat lekkages onopgemerkt blijven vanwege de waterbestendigheid van het polyurethaan. Nochtans, stoot schuim met gesloten cellen vloeibaar water af. Het dicht scheuren en spleten in het houten dek af, zodat water dat langs het dakbedekkingssysteem komt boven op het houten dek blijft. De zwaartekracht voert het vervolgens naar de rand van het gebouw en van het dak af.

Als het buitenoppervlak van het hout nat is wanneer het schuim wordt aangebracht, dan zou het drogen van de dakzijde naar de buitenzijde plaatsvinden, niet door het hout naar het schuim. Dit zou hetzelfde zijn als het schuim niet op zijn plaats was. Als het hout verzadigd is, is de beste werkwijze in de industrie om het schuim niet te installeren. Als het schuim op nat hout wordt aangebracht, is dit zichtbaar voor de applicateur en zouden er open cellen en een lagere dichtheid zijn, waardoor er water in het schuim kan worden opgenomen. In dit geval zouden lekken aan de binnenkant zichtbaar worden. Hoe dan ook, een dakbedekkingssysteem moet regelmatig worden geïnspecteerd om sporen van daklekkage en mogelijke schade aan het dakdek op te sporen. Schuimisolatie maakt het niet moeilijker om schade op te sporen.

In koudere klimaten kan SPF de kans op ijsdammen verminderen. Het voorkomt dat warme lucht de onderkant van het dak bereikt, waar de sneeuw zou kunnen smelten, waardoor het water naar beneden stroomt en weer bevriest in de dakrand. Het is belangrijk om de isolatie verder door te trekken dan de binnenmuur van de staanders langs het dakbeschot. Als de luchtspleten aan de bovenkant van de muur niet zijn afgedicht, kan warme lucht de onderkant van het dak verwarmen en mogelijk ijsdammen veroorzaken in koude klimaten.

Een ander punt van zorg is dat ongeventileerde zolders met isolatie aan de onderzijde van het dak de temperatuur van de bitumenleien te hoog kunnen oplopen, waardoor de levensduur van de bitumenleien afneemt.

Sommige fabrikanten van asfaltshingles sluiten garanties op basis van “onvoldoende zolderventilatie” uitdrukkelijk uit. Andere fabrikanten staan het gebruik van SPF aan de onderkant van dakdekken in ongeventileerde zolders wel toe in hun garanties.

Engineering studies uitgevoerd door Carl Cash (voormalig voorzitter van ASTM D08 Committee on Roofing) onderzochten de premisse van zolderventilatie en het effect daarvan op de temperatuur van dakspanen in vergelijking met andere factoren die de temperatuur van dakspanen kunnen beïnvloeden. Volgens Cash:

Ventilatie van het dakdek verlaagt de gemiddelde temperatuur van het dak met -1,75 C (5 F), wat een derde is van de invloed van de kleur van de dakspanen, het aspect van het dak (de richting van het dak) en 1/36 van de invloed van de geografische ligging.

Een ander veelgehoord bezwaar is dat spray-schuim met gesloten cellen een dampvertrager is en daarom niet kan worden gebruikt in warme, vochtige klimaten, omdat het voorkomt dat waterdamp de constructie in en uit kan gaan.

Spuitschuim met gesloten cellen heeft een perm-waarde van ongeveer 1,5 tot 3,0 per 25 mm (1 inch) en een R-waarde van ongeveer 1,05 per 25 mm (6,0 per 1 inch).5 tot 3,0 per 25 mm (1 in.) en een R-waarde van ongeveer 1,05 per 25 mm (6,0 per 1 in.) Deze combinatie zorgt voor een gecontroleerde vochtdampstroom, terwijl de binnen- en buitenomgeving van elkaar worden gescheiden. Het resultaat is een betere beheersing van condensatie binnen de gebouwschil, zolang er voldoende SPF-isolatie is om condensatie te voorkomen. In de meeste toepassingen is 12,7 tot 25 mm SPF voldoende in warme en gemengde klimaten, terwijl 38 tot 63,5 mm SPF nodig is in koudere streken. Er dient opgemerkt te worden dat hygrothermische modelberekeningen aanbevolen worden wanneer er sprake is van atypische omstandigheden, zoals extreme omgevingen en ongebruikelijke constructies of ontwerpen.

Bij gebruik van een hybride isolatiesysteem, zoals spray-schuim met gesloten cellen bedekt met glasvezel- of cellulose-isolatie, is een grotere dikte van het schuim met gesloten cellen nodig om de kans op condensatie te verminderen.

Een andere vraag over het gebruik van spray-schuim is wat er gebeurt als een applicateur onbedoeld schuim spuit op nat timmerhout, met name op natte spantconstructie-elementen. Er is onderzoek gedaan naar het aanbrengen van SPF op nat timmerhout. In het boek van Dr. Mark Bomber, Spray Polyurethane Foam in External Envelopes of Buildings, wordt verslag gedaan van onderzoek dat op dit gebied is uitgevoerd. Uit dit onderzoek blijkt dat schuim met gesloten cellen onder normale bouwomstandigheden (d.w.z. als het over houten skeletbouw met een vochtgehalte van 28 tot 35 procent wordt aangebracht) ongeveer 35 dagen nodig had om tot minder dan 19 procent vocht te drogen, vergeleken met 8,5 dagen om te drogen als er geen schuim was aangebracht. Er werd ook gemeld dat de luchtdichtende kwaliteiten van het schuim behouden bleven.

Dit artikel vermeldt echter niet de gevolgen van het installeren van SPF met gesloten cellen aan de koude kant van een muur met een constante thermische gradiënt. In een extreem noordelijk klimaat of in koelcellen bijvoorbeeld, zouden de omstandigheden resulteren in een vochtdrijfveer die constant in één richting is, waardoor het drogen zodanig wordt vertraagd dat er houtrot kan optreden.

Hoe dan ook, de SPF-industrie raadt af om open of geslotencellig schuim op natte of vochtige oppervlakken te spuiten, omdat de hechting van het schuim dan wordt aangetast. Net als bij verf- en coatingtoepassingen dienen ondergronden waarop SPF van elk type wordt aangebracht relatief droog te zijn (bijv. hout met een vochtgehalte van maximaal 18 procent). Dit kan eenvoudig gecontroleerd worden met een vochtmeter. Installateurs weten direct of het houtoppervlak nat is, omdat de vloeistof reageert met het vocht, waardoor kleurvariatie optreedt en het schuim slecht opstijft.

Conclusie
In conclusie, één maat is niet voor iedereen geschikt bij het bepalen of een geventileerde of ongeventileerde zolderconstructie gebruikt moet worden. Het feit dat iets populair of trendy is, maakt het nog niet de beste keuze. Variabelen die van invloed zijn op de beslissing om al dan niet te ventileren zijn onder meer:

• binnen- en buitentemperatuur en -vochtigheid;
• type HVAC en leidingwerk;
• verwacht dampdrijvend vermogen;
• constructiematerialen;
• gebouwtype;
• configuratie van de constructie; en
• bouwverordeningen.

Het is belangrijk voor een bestekschrijver om al deze factoren in overweging te nemen alvorens plannen op te stellen en een definitieve aanbeveling te doen.

Noten
1 Materialen die zijn getest volgens ASTM 283 om minder dan 2 L/m2 lucht bij 75 kPa toe te laten. (terug naar boven)

Mason Knowles is voorzitter van Mason Knowles Consulting LLC, gespecialiseerd in het geven van opleidingen/trainingen, het oplossen van problemen met toepassingen, technische diensten en artikelen, en presentaties specifiek voor de spray-schuimindustrie. Hij heeft 42 jaar ervaring in de spray-schuimindustrie als aannemer, fabrikant van spray-polyurethaanschuim (SPF) en apparatuur, en leidinggevende van handelsverenigingen. Knowles is voorzitter van de ASTM subcommissie voor spray-schuim dakbedekking en de ASTM taakgroep die verantwoordelijk is voor ASTM C 1029, spray-applying polyurethane foam specificatie. Hij is een door de Sprayed Polyurethane Foam Association (SPFA) geaccrediteerde bouw- en dakbedekkingsinspecteur en een instructeur voor SPFA-cursussen voor applicateurs en inspecteurs. Knowles is lid van de International Code Council (ICC), RCI International, Insulation Contractors Association of America (ICAA), SPFA, Building Enclosure Technology and Environment Council (BETEC) en Roofing Industry Committee on Weather Issues’ (RICOWI’s) Hurricane and Hail Investigation Teams. Hij is per e-mail te bereiken op [email protected].

Om de eerste zijbalk te lezen, klik hier.

Om de tweede zijbalk te lezen, klik hier.