THERMOGRAFIE OP BEGLAZING MAAKT HET ONZICHTBARE ZICHTBAAR

KWALITEITSCONTROLE OP GEPLAATST GLAS

Sinds 2014 is er een nieuwe premie voor wie investeert in hoogrendementsglas of drievoudige beglazing. Terecht, want de isolatiekwaliteit van dit soort ramen is 2 tot 3 maal beter dan die van gewoon dubbelglas. Dat heeft een grote impact op de energieprestatie van het gebouw. De keuze voor een kwaliteitsvolle beglazing is dus van groot belang: het gebruik van meerdere glaspanelen, edelgas in de spouw en een metalen coating tegen één of meerdere glasbladen kan de warmteweerstand sterk verbeteren. Die aspecten zijn met het blote oog vrijwel onzichtbaar, wat een controle van de werkelijke kwaliteit van geplaatste beglazing nagenoeg onmogelijk maakt. Misschien is een snel en eenvoudig nazicht wel mogelijk met thermografie?

 

SOORTEN GLAS EN HUN ISOLATIEWAARDEN

Raam- en deurprofielen zijn typisch de minst isolerende onderdelen van een gebouw, en beglazing komt op de tweede plaats. De Ug-waarde van het glas is een maat voor de gecombineerde isolerende kwaliteit van zowel het glas als de spouwvulling tussen de glaspanelen. Voor een gewone dubbele beglazing met luchtvulling bedraagt de Ug-waarde typisch 2,9 W/m²K. Door de lucht in de spouw te vervangen door een edelgas als argon of krypton, kan deze waarde verbeterd worden naar 2,6 W/m²K. Als aan de binnenzijde van een van de glasbladen een dunne metalen coating aangebracht wordt, ook wel low-E-coating genoemd, spreekt men van hoogrendementsglas. Doordat de coating een groot deel van de warmtestraling blokkeert, kan men een Ug-waarde van 1,1 W/m²K bereiken, 0,8 W/m²K met twee coatings, en 0,4 W/m²K, wanneer er gebruikgemaakt wordt van een drievoudige beglazing. Vacuümbeglazing zou in theorie een U-waarde van ong. 0,2 W/m²K kunnen halen, maar voor zover bekend, staat het record in realiteit op 0,8 W/m²K. Bij een gewone beglazing blijkt soms dat het gas na verloop van tijd van tussen de spouwbladen kan ontsnappen, waardoor er op termijn een belangrijk deel van de isolatiekwaliteit verloren gaat. De eigenaar van de woning merkt dit vaak niet, omdat er geen zichtbare veranderingen optreden, tenzij op de energiefactuur. Pas als de droogkorrels in de afstandshouder verzadigd zijn, treedt er condensatie op tussen de twee glasbladen. Aan de hand van de oppervlaktetemperatuur zou er eenvoudig gecontroleerd kunnen worden of de beglazing naar behoren presteert. Die oppervlaktetemperatuur staat direct in relatie met de isolerende kwaliteit van het glas. Steekproeven in het buitenland tonen aan dat de geplaatste beglazing niet altijd de prestaties haalt waarvoor er betaald werd.

THERMOGRAFIE ALS MEETINSTRUMENT

Infrarood-(ir)-technologie is een handige tool die steeds vaker zijn weg vindt in de bouwwereld. Voor kwalitatief hoogwaardige toepassingen als het opsporen van koudebruggen, luchtlekken en vochtproblemen blijken warmtebeelden een nuttig hulpmiddel. Op een snelle, eenvoudige en niet-destructieve manier worden de oppervlaktetemperaturen gevisualiseerd. Door de variaties in temperatuur te bestuderen, kan er achterhaald worden waar eventuele problemen zich bevinden. Ook bij een renovatie kan deze techniek bijzonder efficiënt zijn, omdat in één oogopslag de thermische toestand van de woning zichtbaar wordt en er gebreken aan het licht komen. Met de juiste randvoorwaarden kan onmiddellijk de isolatiekwaliteit van de gebruikte technieken en/of producten nagekeken worden.

WERKING VAN IR-CAMERA

Alles om ons heen wat warmer is dan het absolute nulpunt van -273,15 °C, straalt warmte uit in de vorm van infraroodstralen. Deze langegolfstralen hebben typisch een golflengte groter dan 5 µm, waardoor ze buiten het zichtbare lichtspectrum (0,38 tot 0,78 µm) vallen en wij ze dus niet met het blote oog kunnen waarnemen. De sensoren van een ir-camera vangen deze stralen op en zetten ze om in elektrische signalen, waarvan de sterkte omgerekend wordt naar een bepaalde temperatuur volgens de wet van Planck. Elke temperatuur krijgt bij de beeldvorming een bepaalde kleur toegewezen. De mogelijkheid om warmte uit te stralen, wordt emissiviteit (ε) genoemd en is materiaalafhankelijk. Voor typische bouwmaterialen, zoals baksteen, pleister en beton, ligt deze emissiviteitswaarde rond 0,9. Dat betekent dus dat 90 % van de straling die de camera ontvangt, uitgezonden wordt door het object. De andere 10 % is gereflecteerde langegolfstraling van de omgeving.

THERMOGRAFIE OP GLAS

De emissiviteit van vlak glas is typisch 0,84, wat niet zozeer afwijkt van andere bouwmaterialen. Toch heb je bij metingen op beglazing het idee dat er in vergelijking met beton en baksteen veel meer reflectie is, want je kan objecten en figuren zo herkennen. Het grote verschil zit hem echter in de hoge directe reflectiviteit van het oppervlak. Bij materialen als beton of hout wordt de straling op een diffuse manier teruggekaatst, en dus homogeen verdeeld in elke richting. Bij een glasoppervlak gebeurt de reflectie van infraroodstralen zoals bij een spiegel, waarbij de invalshoek gelijk is aan de gereflecteerde hoek. De nabijheid van een sterke warmtestraler, zoals een persoon, een radiator of de zon, tekent zich daardoor sterk af op het thermografische beeld en bemoeilijkt de interpretatie ervan. Bij hout en beton is de reflectie daardoor ongeveer het gemiddelde van de omgeving, terwijl er op glas een grotere variatie zit. Wanneer men thermografie voor kwantitatieve doeleinden wil gebruiken en – zoals in het geval van glascontrole – de exacte temperatuur wil bepalen, is de invalshoek van de straling een belangrijke parameter om rekening mee te houden, zeker wanneer foto’s niet loodrecht op het oppervlak genomen worden.

Waarom dan toch thermografie toepassen op glas?

Bij normale wanden blijkt het vaak onmogelijk om met ir-technologie de U-waarde te bepalen en bij glas zorgt reflectie voor een extra probleem. De lage warmtecapaciteit van beglazing verschaft ons echter een achterpoortje, waardoor we veel problemen van traditionele muren kunnen omzeilen. Bij thermisch inerte materialen, zoals baksteen of beton, kan de warmte of koude lange tijd vastgehouden worden, zodat de temperatuur op een bepaald ogenblik afhankelijk is van de voorafgaande blootstelling aan bezonning, verwarming of afkoeling. Voor een matig geïsoleerde spouwmuur duurt de faseverschuiving van het buitenklimaat zo’n 10 tot 12 uur, waardoor we in de zomer de grootste warmtetoevoer krijgen op het moment dat we gaan slapen. De correcte interpretatie van de opgemeten temperatuur vereist dus kennis van de blootstellingsgeschiedenis van de afgelopen uren of dagen. Glas heeft een heel kleine thermische traagheid, wat in het geval van de thermografie een enorm voordeel vormt. De twee dunne glasbladen hebben maar een beperkte inertie en een verandering van de buitentemperatuur is max. zo’n halfuur later al voelbaar aan de binnenzijde. Als de omgevingstemperaturen nauwkeurig geregistreerd worden en de juiste randcondities voorhanden zijn (afwezigheid van een sterke stralingssbron als de zon, een radiator of een open hemel), zou het dus mogelijk moeten zijn om tot de correcte oppervlaktetemperatuur te komen, waaruit de Ug-waarde van het glas bepaald kan worden. Aan de Universiteit Gent loopt er momenteel een onderzoek naar de geschikte randcondities (www.architectuur.ugent.be/thermografie) om de isolatiewaarde af te leiden. Zoals blijkt uit de figuren, is het goed mogelijk om een onderscheid te maken tussen beter of slechter isolerende ramen. De absolute temperaturen zijn moeilijker te vertalen naar U-waarden, maar aan de hand van onderzoek met computersimulaties lijkt het toch mogelijk om bij de juiste randvoorwaarden de U-waarde te meten tot op zo’n 0,2 W/m²K nauwkeurig. Vermoedelijk is dat wat optimistisch: de uitleg over stratificatie, convectieve overgangscoëfficiënten en zichtfactoren zullen we u onthouden, maar in de praktijk gooien die wat roet in het eten. De oppervlaktetemperatuur wordt niet alleen bepaald door de warmteweerstand van een component, maar ook door luchtstromingen en de temperatuur van objecten errond. Hoe nauwkeurig de meting dan wel is, weten we nog niet zeker, maar de nodige metingen in woningen en in het labo zijn opgestart.

CONCLUSIE

Thermografie is een veelbelovende technologie, die zich met de juiste randvoorwaarden en een basiskennis bouwfysicauitstekend leent voor een kwaliteitsvolle controle, zeker wanneer verschillende types beglazing vergeleken kunnen worden. De veelheid aan invloedrijke randcondities maakt het moeilijk om zomaar te vertrouwen op de gemeten temperatuur om daaruit een U-waarde te bepalen. Bij wanden kan men de U-waarde bepalen met behulp van een warmtefluxmeter (duurt op een wand typisch twee weken) en een stevige brok wiskunde voor de berekening. Laat u niet verleiden door zgn. 'U-waardemeters' die u ogenblikkelijk een resultaat geven. Glas is een mogelijke uitzondering, omdat de thermische inertie erg klein is, maar vooralsnog blijkt het zeker geen sinecure. Met de nodige aandacht en precisie bij de U-waardemeting van glas, zullen we voorlopig vermoedelijk stranden op een nauwkeurigheid tussen 0,4 en 0,5 W/m²K. Dat lijkt niet erg precies, maar zo kunnen sommige problemen al vastgesteld worden, en de nauwkeurigheid zal alleen maar toenemen door extra zoekwerk.