Condensatierisico bij waterafvoerleidingen binnen gebouwen 2011/03.16

Dit artikel geeft een overzicht van de resultaten van een WTCB-onderzoek dat tot doel had om het condensatierisico bij leidingen van afvoerinstallaties die in verbinding staan met de (koude) buitenlucht te evalueren. Tijdens het onderzoek probeerden we tevens concrete aanbevelingen op te stellen om eventuele problemen met afdruppelend condenswater te voorkomen.
  1. Hemelwaterafvoerkolk
  2. Primaire verluchtingsleiding
  3. Aansluitleiding
  4. Hemelwaterstandleiding
  5. Inspectiestuk
  6. Verzamelleiding
  7. Eindverluchtingsleiding
  8. Hemelwaterriool
  9. Afvalwaterriool
  10. Toezichtput
  11. Huisaansluiting
  12. Huisriolering
  13. Afvoerkolk zonder stankafsluiter
  1. Slijkvanger
  2. Koolwaterstofafscheider
  3. Persleiding
  4. Pompput
  5. Ontvangkolk
  6. Secundaire verluchtingsstandleiding
  7. Directe secundaire verluchtingsleiding
  8. Verluchtingsleiding
  9. Enkel primair verluchte afvoerstandleiding van het gemengde type
  10. Direct secundair verluchte afvoerstandleiding van het gemengde type
  11. Enkel primair verluchte standleiding huishoudwater
  12. Secundair kopverluchte standleiding huishoudwater
Afb. 1 Hemelwaterafvoerleidingen onder vrij verval en verluchtingsleidingen binnen het beschermde volume

Binnen het beschermde en geïsoleerde volume van gebouwen bestaat er een condensatierisico bij leidingen van afvoer­installaties die in verbinding staan met de (koude) buitenlucht. Voorbeelden van dergelijke leidingen zijn primaire en secundaire verluchtingsleidingen van afvalwaterafvoersystemen en hemelwaterafvoerleidingen (onder vrij verval en in onderdruk, zie afbeeldingen 1 en 2). Afbeelding 3 geeft een voorbeeld van condenswater op een hemelwaterafvoerleiding.

Afb. 2 Hemelwaterafvoer in onderdruk binnen het beschermde volume
Afb. 3 Condensvorming op een hemelwaterafvoerleiding

Bij verluchtingsleidingen wordt er buitenlucht aangezogen wanneer de standleiding water afvoert. Deze koude lucht koelt de buiswand af, vooral nabij de top van de leiding. Eens de waterafvoer stopt, valt de aanvoer van koude lucht stil en zal de buiswand opnieuw opgewarmd worden door de warmere omringende lucht. Bovendien zal de nog aanwezige koude lucht verdreven worden door de opstijgende warmere rioolgassen (schouweffect). We kunnen dan ook uitgaan van de veronderstelling dat het risico op langdurige condensatie op de buitenwand van verluchtingsleidingen eerder gering is.

Bij hemelwaterafvoerleidingen treedt er een ander fenomeen op. Door het afstromen van regen- of smeltwater langsheen de binnenwand van de leiding zal de leidingwand bijkomend afgekoeld worden. Het warmteverlies dat ontstaat door het temperatuurverschil tussen de lucht in het gebouw en de lucht binnenin de leidingen, zal enerzijds aanleiding geven tot een energieverlies binnen het beschermde volume. Anderzijds komt de temperatuur van de buitenwand van deze leidingen in bepaalde periodes onder het dauwpunt van de binnenlucht te liggen waardoor er zich op deze leidingwand condensatie zal vormen, een risico dat bijgevolg voornamelijk bij hemelwaterleidingen te vrezen is.

Onderzoeksprogramma

Om het voornoemde risico op condensatie te evalueren, startte het WTCB een beperkt onderzoek op. Tijdens dit onderzoek werd gedurende vier winterse maanden (2010-2011) de temperatuur opgemeten van de buitenwand van een verticale hemelwaterstandleiding binnen een verwarmd technisch torengebouw met acht verdiepingen (22,5 m hoog). Het betrof meer bepaald een PVC-leiding DN 75 die verbonden was met een afvoerkolk op een plat dak (6 x 2,5 m).

Daarnaast werden tijdens het onderzoek ook de volgende parameters opgevolgd : de binnentemperatuur in het gebouw op vijf plaatsen, de buitentemperatuur ter hoogte van de dakkolk en de neerslaghoeveelheid. De meetperiode omvatte zowel een periode met relatief hoge buitentemperaturen (ongeveer 16 °C) als een periode met zeer lage buitentemperaturen (tot -4,5 °C). De binnentemperatuur bleef relatief stabiel (tussen 17 °C en 22 °C), behalve tijdens een sluitingsperiode eind december gedurende dewelke het gebouw niet verwarmd werd.

Resultaten

Afb. 4 Evolutie van de temperatuur van de buitenwand van een hemelwaterafvoerleiding op de eerste en achtste verdieping van het bestudeerde gebouw

Afbeelding 4 geeft de temperatuur van de buitenwand van de hemelwaterafvoerleiding weer voor de achtste (blauwe lijn) en de eerste (rode lijn) verdieping van het gebouw, op respectievelijk 1 m en 18 m afstand van de afvoerkolk op het platte dak. Op de grafiek kan men tevens de buitentemperatuur en de neerslagintensiteit terugvinden voor dezelfde periode.

We konden vaststellen dat :
  • de leidingwand regelmatig temperaturen van 12 °C en lager bereikte. Hoewel de laagste temperaturen op de achtste verdieping opgemeten werden (aan het begin van de hemelwaterafvoerleiding), werden er ook op de eerste verdieping significante temperatuurverlagingen waargenomen

  • de correlatie tussen de buitenluchttemperatuur en de temperatuur van de buitenwand van de leiding eerder beperkt is

  • er een duidelijk verband bestaat tussen de minimumtemperaturen van de leidingbuitenwand en de periodes met neerslag. De minima worden met andere woorden veroorzaakt door water dat langs de leidingwand naar beneden stroomt.
We willen er wel op wijzen dat de gemeten waarden waarschijnlijk een onderschatting vormen van de meest courante situaties. De beschouwde leiding was immers overgedimensioneerd ten opzichte van de aangesloten dakoppervlakte (DN 75 voor 15 m²), waardoor de verhouding tussen de hoeveelheid afstromend hemelwater en de wandoppervlakte kleiner was dan normaal. Bijgevolg zullen de temperatuurdalingen en de afstand waarover ze optreden in realiteit waarschijnlijk groter zijn.

Het condensatierisico zal vanzelfsprekend ook afhankelijk zijn van de relatieve vochtigheid en de luchttemperatuur die heersen binnen de ruimte waardoor de leidingen lopen. Zo zal er in gebouwen van klimaatklasse III (zie Technische Voorlichting nr. 215) met een relatieve vochtigheid tot 60 % (bv. appartementsgebouwen, ziekenhuizen, theaters, feestzalen) en een binnentemperatuur van 20 °C bijvoorbeeld reeds condensatie optreden op voorwerpen met een oppervlaktetemperatuur van 12 °C. Aangezien er tijdens het WTCB-onderzoek regelmatig lagere temperaturen opgemeten werden aan de buitenzijde van de leiding, kunnen we besluiten dat er bij hemelwaterafvoerleidingen wel degelijk een reëel risico op condensatie bestaat, afhankelijk van de binnenklimaatklasse.

Dit risico lijkt op het eerste zicht beperkter voor verluchtingsleidingen, hoewel het onderzoek momenteel niet toelaat om hierover eensluidende conclusies te trekken. Ook over de impact van de warmteverliezen via deze leidingen op de globale verwarmingsbehoefte van het gebouw, kan moeilijk een uitspraak gedaan worden.

Besluit en aanbevelingen

Bij hemelwaterafvoerleidingen binnen het beschermde volume bestaat er, afhankelijk van de temperatuur en relatieve vochtigheid van de binnenlucht, een condensatierisico wanneer het regent. Het is dan ook aangewezen om, los van andere motivaties, hemelwater langs de buitenzijde van het gebouw af te voeren. Indien dit echter onmogelijk is (bv. bij grote gebouwen), moet de leiding geïsoleerd worden op plaatsen waar er schade of overlast kan ontstaan door afdruppelend condenswater (bv.  horizontale leidingen tegen de zoldering).

Voor gebouwen met relatief lage binnentemperaturen en een beperkte luchtvochtigheid volstaat een isolatiedikte van ongeveer 10 mm (voor een isolatiemateriaal met λ = 0,04 W/m.K). Voor hogere binnentemperaturen of vochtigheden zal een dikte van 15 tot 20 mm in de meeste gevallen volstaan. Het isolatiemateriaal moet bovendien dampdicht zijn en nauwgezet aangebracht worden, zoals bij koelleidingen gebruikelijk is. Bij gebruik van dampopen isolatiematerialen, zoals minerale wol, moet een dampscherm aangebracht worden.

B. Bleys,ir., projectleider, laboratorium ‘Duurzame Energie- en watertechnieken’, WTCB