Welk beglazing hoort in een passiefhuis?

Omdat ramen vaak een zwak punt zijn in de isolatie, wordt er extra aandacht aan besteed in passiefhuizen. De hoeveelheid glas, de plaatsing en oriëntatie speelt een belangrijke rol. Het drievoudig glas is zo ontwikkeld dat het - mits juiste plaatsing en dimensionering - werkt als een passieve zonnecollector. Dat lichten we graag even toe.

Ons thermisch comfortgevoel wordt niet enkel bepaald door de luchttemperatuur in de kamer. Ook de oppervlaktetemperatuur van de ons omgevende wanden is belangrijk. In een passiefhuis vormen de ramen geen koude stralingsvlakken en is het verschil tussen de oppervlaktetemperatuur van de wanden en de ramen minimaal. Het passiefhuis-glas heeft een beduidend hogere oppervlaktetemperatuur aan de binnenzijde, wat het thermisch comfort in de wintersituatie sterk verbetert. Je kan aan het raam zitten zonder de koude van het glas te moeten compenseren met een verwarmingselement, en zonder aan comfort in te boeten.

Enkel – dubbel – drievoudig

Gedurende de laatste twee decennia is de U-waarde van courant toegepast glas met een factor 10 verbeterd. Terwijl de vroeger gebruikelijke enkele beglazing een U-waarde van 5,6 W/m²K had, is men over dubbel glas en verbeterd dubbel glas geëvolueerd naar drievoudige passiefhuis-beglazing met U-waardes van 0,6 W/m²K en lager.
Het isolerend vermogen van een bouwdeel wordt gekarakteriseerd door de warmte-doorgangscoëfficiënt U [W/m²K] zó dat hoe kleiner de U-waarde, hoe beter thermisch isolerend en hoe kleiner het warmteverlies.
Glas kan op zich geen isolatieproduct genoemd worden, vermits de warmte-geleidingscoëfficiënt (λ) heel wat groter is dan 0,065 W/mK.

Evolutie

Tot in het begin van de jaren ’70 was het gebruik van enkel glas de standaardpraktijk. Omdat de isolerende eigenschappen zo slecht waren, diende evenwel gezocht te worden naar andere mogelijkheden.
Het ‘gewoon’ dubbel glas, opgebouwd uit twee glasplaten gescheiden door een spouw gevuld met droge lucht, was een eerste soort warmte-isolerende beglazing. Niettegenstaande het concept dateert van de jaren ’40, kende het pas echt ingang onder impuls van de oliecrisissen van 1973 en 1979. De verbeterde prestaties zijn toe te wijzen aan het feit dat een ingesloten, droge luchtlaag merkelijk minder warmte geleidt dan glas (warmte-geleidingscoëfficiënt λglas = 1 W/mK terwijl  λlucht = 0,025 W/mK). Bij een toenemende spouwbreedte stijgt zelfs het isolerend vermogen. Het heeft echter geen zin de spouwdikte eindeloos te vergroten, aangezien de convectiestromen van de verpakte lucht ervoor zorgen dat vanaf zo’n 15 mm spouwbreedte geen significante verbeteringen meer merkbaar zijn.
De toepassing en verbetering van ‘gewoon’ dubbel glas zijn dus beperkt en er moest gezocht worden naar andere technieken.

Meervoudige beglazing

Aangezien het isolerend vermogen wel wordt verbeterd door de integratie van een luchtlaag, maar dit anderzijds beperkt blijft door convectieproblemen bij bredere spouwen, bleek de keuze voor verscheidene, in de breedte beperkte en in serie geplaatste spouwen voor de hand te liggen. We spreken dan over meervoudige beglazing. Een variant hierop is dubbele beglazing met één of meerdere in de luchtspouw gespannen kunststoffolies. Zo wordt de spouwbreedte van de verschillende spouwen beperkt en valt het nadeel van het extra gewicht van de glasplaten weg. De folies moeten wel perfect gespannen zijn en mogen niet vervormen in de loop der jaren.

Metaallaag

Ook de nieuwe ontwikkelingen in coatingstechnieken liggen aan de basis van verbetering van de isolatiekwaliteit van beglazing. Door de afzetting van een zeer dun, doorzichtig metaallaagje aan de spouwzijde van één van de glasplaten kunnen immers de stralingsverliezen worden beperkt. Doorzichtige metaalcoatings met een lage emissiecoëfficiënt (low-E) laten minder langgolvige warmtestraling door en weerkaatsen de door de beglazing geabsorbeerde warmte terug naar binnen.

Edelgas

Een andere mogelijkheid om de isolatiewaarde van de beglazing te verbeteren, is de droge lucht (λ = 0,025 W/mK, ρ = 1,23 kg/m³) te vervangen door een edelgas met een lagere warmte-geleidingscoëfficiënt ter reductie van de geleiding en een hogere volumieke massa ter beperking van convectie. Uit financiële overweging wordt in de praktijk het meest geopteerd voor argon (λ = 0,017 W/mK, ρ = 1,70 kg/m³) boven bijvoorbeeld krypton (λ = 0,009 W/mK, ρ = 3,56 kg/m³). De invloed van de gasvulling op de warmteverliezen is minder groot dan die van de metaalcoating.
Voor passiefhuis-glas worden meestal de verschillende technieken gecombineerd.
Een voorbeeld hiervan is een recent ontwikkelde beglazing waarbij U-waardes tot 0,45W/m²K gehaald worden door een coating aan te brengen op een folie, opgespannen op een afstand tussen twee glasplaten. Hierdoor bekomt men de voordelen van drievoudige beglazing met het beperkte gewicht van dubbel glas. Ook drievoudige beglazing met edelgasvulling haalt meestal U- en g-waarden die geschikt zijn voor passiefhuizen. Concreet zijn de vereisten voor passiefhuisbeglazing een U-waarde < 0,8 W/m²K en een g-waarde > 50 %.

Passieve zonne-energie

In een passiefhuis is een raamopening meer dan een venster op de wereld of een gat in de wand waardoor daglicht naar binnen komt. Een goed georiënteerd, gedimensioneerd en gepositioneerd raam vormt een passieve zonnecollector die gratis warmte opvangt van de buitenomgeving.
Enige voorzichtigheid is hier echter geboden. Ook al zijn de transmissieverliezen van passiefhuis-beglazing en passiefhuis-schrijnwerk gevoelig lager dan deze van gewoon dubbel glas, de vensters blijven maar matig geïsoleerde wanddelen. Beglazingen met U-waardes van minder dan 0,5 W/m²K (een makkelijk haalbare waarde voor een geïsoleerde spouwmuur) zijn nog niet commercieel beschikbaar. Om aan de eisen van het peil van globale warmte-isolatie (K-peil) en van het thermisch comfort te voldoen, moet dan ook omzichtig omgesprongen worden met grote glasoppervlakken.
Ter begroting van het extra benodigd energieverbruik voor verwarming in de winter kan men niet louter rekening houden met de globale zonne-instraling maar dient dit enigszins afgeroomd door diverse factoren. Het passiefhuis-rekenpakket PHPP houdt onder meer rekening met de impact van de omgevende bebouwing, de structurele luifels, de inbouwdiepte van ramen, de vervuiling en reductie veroorzaakt door niet-loodrechte instraling van de zon op het glas, de zon-toetredingsfactor,…
De gratis zonnewinsten zijn uiteraard des te groter naarmate de ramen meer zuidwaarts zijn georiënteerd en niet worden beschaduwd.

Lekker warm, ook in de zomer

Het feit dat goed gepositioneerde en gedimensioneerde ramen meer energie binnenbrengen dan er door transmissie verloren gaat, betekent geenszins een vrijgeleide voor ongebreidelde glasarchitectuur. Overmatige glasoppervlakte zonder afdoende bescherming tegen zonnestraling kan immers leiden tot oververhitting. Ook al zijn bij hoog rendementsglas de zonnewinsten wat minder door de lagere g-waarde, ook afkoelende afgifte naar de omgeving wordt kleiner door de betere thermische isolatie. Actieve koeling is energie-verslindend en neemt de oorzaak van het probleem niet weg.
Ter beperking van de zoninstraling wordt in passiefhuizen gebruik gemaakt van buitenzonwering. In tegenstelling tot zonwerende beglazing biedt buitenzonwering het voordeel dat in winter- en tussenseizoen nog volop van de gratis zonne-energie kan worden genoten.

In tegenstelling tot wat velen vermoeden blijken de westelijk georiënteerde ramen de meest kritische inzake oververhitting. Deze ramen hebben het nadeel nog zon te krijgen op het einde van de dag, nadat het gebouw gedurende de dag reeds werd opgewarmd. Structurele beschaduwing, onder de vorm van bijvoorbeeld een luifel, is hier niet afdoende gezien de lage zonnestand.
Wisselende glaskarakteristieken in functie van de omgevingsvoorwaarden worden in de toekomst misschien mogelijk door chromogene beglazing: Een lage zonnefactor ‘g’ zal ons dan kunnen beschermen tegen oververhitting in de zomer, terwijl de winterse hoge g-waarde ons maximaal van de gratis zonnewarmte zou kunnen laten genieten.
Een doorrekening van het project aan de hand van het passiefhuis rekenprogramma PHPP 2003 Benelux laat in ieder geval toe om het zomercomfort correct te interpreteren, aan de hand van een toegelaten aantal overschrijdingsuren.
 

Oppervlaktecondensatie

Lucht kan slechts een beperkte hoeveelheid waterdamp opnemen. Hoe warmer de lucht, hoe meer vocht ze kan bevatten. Door waterdamp toe te voegen of de temperatuur te verlagen kan de lucht dus verzadigd geraken, terwijl de overtollige waterdamp gaat condenseren. Gezien de hoeken en de randen van de beglazing normaliter één der minst geïsoleerde en dus koudste wanddelen zijn, zal ook daar zich het eerst oppervlakte-condensatie manifesteren. Bij zeer goed isolerende beglazing kan dit fenomeen zich wel eens aan de buitenzijde van de beglazing afspelen bij vochtige en windstille nachten. De geringe warmteverliezen van binnenuit de woning in combinatie met de sterke straling naar de open hemel zal er voor zorgen dat de condensatie zich hier eerst manifesteert in het midden van de beglazing. Het is tijdelijk vervelend, maar onschadelijk en juist een bewijs van de goede isolatiekwaliteit van het glas.

Christophe Marrecau – Passiefhuis Platform