Projektbeskrivelse
Hypoteser
Projektet tager udgangspunkt i følgende hypoteser:
1. Hvis regeringens mål om, at energiforsyningen i Danmark skal dækkes af vedvarende energi, er der også et behov for at energiforbedre den del af den eksisterende boligmasse der ikke kan isoleres udvendigt
2. Isoleringssystemer med et hydrofilt isoleringsmateriale uden anvendelse af dampspærre er mere sikre overfor skadelig fugtophobning i konstruktionen
3. Metoder til indvendig isolering kan forbedres, så de i højere grad kan imødekomme de prakti-ske og bygningsfysiske udfordringer, som anvendelse af indvendig isolering skaber
Projektets overordnede mål er at udvikle en eller flere sikre metoder for implementering af indvendige isoleringssystemer i den del af det eksisterende bygningssegment, hvor udvendig isolering ikke er en mulighed, herunder særligt ejendomme, typisk fra før 1930’erne, med etagedæk af træbjælkelag.
Årsagen til initiativet er den store skepsis, der er i rådgiverbranchen og blandt professionelle bygherre overfor anvendelsen af indvendige isoleringsmetoder.
Den videnskabelige baggrund for projektet er forskningen i indeklimaets indflydelse på mennesker og forskningen i bygningers energiforbrug samt de bygningsfysiske lovmæssigheder omkring indvendig isolering. Herigennem er det fastlagt, at kvaliteten af indeklimaet har en indflydelse på menneskers helbred. Det ligger ligeledes fast, at det nuværende energiforbrug i den eksisterende bygningsmasse ikke er bæredygtigt, og at der skal findes metoder til at nedbringe det. Således arbejdes der overalt i verden på at gøre bygningerne mindre energikrævende, herunder yderligere at afskærme indeklimaet fra påvirkninger fra omgivelserne gennem energirenovering.
Den første af de overordnede hypoteser hævder, at der er et behov for at energiforbedre den del af den eksisterende boligmasse, der ikke kan isoleres udvendigt. To faktorer gør sig særligt gældende her: På den ene side det moderne menneskes krav til et acceptabelt indeklima uden kolde ydervægge og træk, og på den anden side samfundets krav til et reduceret energiforbrug. Kan postulatet ikke afvises, er yderligere forskning i sikre indvendige isoleringssystemer berettiget og nødvendigt.

Den anden af de overordnede hypoteser postulerer, at isoleringssystemer med et hydrofilt isoleringsmateriale uden anvendelse af dampspærre anses for at være mere sikker overfor skadelig fugtophobning i konstruktionen. Det dominerende indvendige isoleringssystem, der anvendes i dag, består i montering af et lægtesystem med isolering på den indvendige side af den eksisterende mur samt en dampspærre under en indvendig byggeplade, typisk af gips. Kan det eftervises, at montering af et hydrofilt materiale som f.eks. gasbeton eller skumbeton på den indvendige side, ikke forårsager opfugtning til et kritisk niveau i tilstrækkelig lang tid til at der kan opstå mikrobiologiskvækst, samt at løsningen er tilstrækkelig robust, er det en stærk indikator for værdien af metoden. Herudover vil arbejdet med vidensproduktion om indvendig varmeisolering have en generel værdi for både forskningsfeltet bygningsenergi og indeklima.
Den tredje af de overordnede hypoteser postulerer, at metoder til indvendig isolering kan forbedres, så de i højere grad kan imødekomme de praktiske og bygningsfysiske udfordringer som indvendig efterisolering skaber. Kan postulatet ikke afvises, er det grundlag for et videre arbejde med indvendige isoleringssystemer og deres muligheder og begrænsninger. Resultatet af arbejdet, hvor de fundne forbedringer og begrænsninger holdes op mod eksisterende indvendige isoleringssystemer, vil også have værdi i formidlingssammenhænge, hvor et grundigt arbejde vil kunne styrke argumentet for anvendelsen af de fundne dokumenterede metoder.
Det fremgår, at hvis de overordnede hypoteser ikke kan afvises, så vil der være et solidt grundlag for at markedsføre en indvendig isoleringsmetode, baseret på anvendelsen af et uorganisk hydrofilt materiale med en rimelig lav ledningsevne som et gyldigt alternativ til eksisterende metoder. Kan en eller flere af hypoteserne afvises, vil projektet fortsat have værdi, om end værdien så vil ligge i at bidrage til et beslutningsgrundlag for, at andre veje må udforskes for at løse de energitekniske og indeklimamæssige problemer, som findes i et stort segment af boligmassen i dag.
DTU vil udføre følgende:
Den første af de overordnede hypoteser postulerer, at, hvis regeringens mål om, at energiforsyningen i Danmark skal dækkes af vedvarende energi, skal nås, er der et behov for at energiforbedre den del af den eksisterende boligmasse der ikke kan isoleres udvendigt. Til at teste hypotesen vil DTU udføre følgende:
a) Litteraturstudier af den eksisterende boligmasse med henblik på at finde arten og størrelsen af det aktuelle segment
b) Litteraturstudier med henblik på at opstille de aktuelle forskellige bygningstyper
c) Teoretiske casestudier i effekten af efterisolering af det aktuelle segment
På baggrund af studierne beskrives det aktuelle bygningssegment og dets andel af energibesparel-sespotentialet, de forskellige bygningstyper, materialer samt dets særlige kendetegn og de begræn-sende faktorer. Denne beskrivelse vil være en vigtig del af en eventuel markedsanalyse.
Den anden af de overordnede hypoteser postulerer, at isoleringssystemer med et hydrofilt isolerings-materiale uden anvendelse af dampspærre er mere sikkert overfor skadelige fugtophobninger i kon-struktionen. Til at teste hypotesen vil DTU udføre følgende:
d) Litteraturstudie af indvendige isoleringsmetoder og deres virkning.
e) En mock-up med forskellige tykkelser med hydrofil indvendig isolering, samt en konventionel mineraluld isolering til sammenligning, der opsættes på 16 stk. ca. 1x2 m 1½ stens mure byg-get ind i en isoleret container på DTU’s prøveareal.
f) Der eksperimenteres med forskellig relativ fugtighed inde i mock-up’en.
g) Der eksperimenteres med forskellige mængder af ”slagregn” på de udvendige mure.
h) Der udføres målinger af fugt og temperaturforhold i de forskellige elementer af forsøgsopstil-lingen.
i) Der udføres materialeforsøg med hydrofile isoleringsmaterialer i 8 klimakamre.
j) Der udføres matematiske modeller i 2d og 3d fugtmodelleringsprogrammer som COMSOL Multiphysics, WUFI, Delphin, Match o.a..
De indsamlede data fra mock-up’en, 1-2 lejlighed(er) med fuldskalaforsøg (se nedenfor under TI) og klimakammeret vil blive sammenholdt med de matematiske modeller for hvert enkelt forsøg. Analy-serne af de indsamlede data forventes jf. indledende beregninger i WUFI at dokumentere, at slagregn og graden af facadens tæthed vil have en afgørende indflydelse på isoleringssystemets egnethed. Den indvendige efterisolerede vægs diffusionsåbenhed forventes ligeledes at have en væsentlig indflydelse på fugtbalancen i væggen.
Den tredje af de overordnede hypoteser postulerer, at metoder til indvendig isolering kan forbedres, så de i højere grad kan imødekomme de praktiske og bygningsfysiske udfordringer som anvendelse af indvendig isolering skaber. Til at teste hypotesen vil DTU, ud over de under den anden hypotese nævnte tiltag, udføre følgende:
k) Der udføres forsøg med at indføre ”kuldebroer”, af tilsvarende materiale som isoleringsmateri-alet, men med mindre luft i den indvendige isolering omkring træbjælkelaget med henblik på at dæmpe temperatursænkningen i træbjælkeenderne i den eksisterende mur.
l) Der udføres forsøg med armeret puds på indersiden af den indvendige porøse isolering for at skabe en tilstrækkelig robust overflade.
m) Der udføres forsøg med beslag og med den indvendige puds’ styrke og tykkelse, så der kan ophænges elementer på den porøse indvendige væg.
n) Der eksperimenteres med tyndere indvendige isoleringsplader i vinduesnicher og på den før-ste del af indvendig skillevægge hvor disse møder ydervæggen.
o) Der udføres forsøg med imprægnering af den udvendige side af ydermuren.
p) Der udføres forsøg med malerbehandling af indervægge.
Med udgangspunkt i de indsamlede data fra forsøgene sammenholdes resultaterne fra de afprøvede hydrofile materialer med den gængse mineraluldsløsning. Træbjælkeenderne i muren forventes opfug-tet på grund af nedsættelse af temperaturen ved isolering hvorfor der i forsøgsopstillingen udføres den under punkt k) nævnte ”kuldebro” i passende højde både over og under bjælkelaget. Da det for-ventes, at udefra kommende vand/fugt har en stor betydning for resultaterne, indgår der i forsøgsrækken forsøg med imprægnering af murværket på mock-up’ens ydervæg.
Indervæggens diffusionsåbenhed forventes også at have en væsentlig betydning, hvorfor der foregår forsøg med malerbehandlinger med forskellig diffusionsåbenhed på indervæggene. Det undersøges også, hvilke konsekvenser en ”diffusionslukket” overfladebehandling har på fugtbalancen.
Beregning af de forskellige løsningsmodeller sammenlignet med måleresultaterne fra forsøgsopstillin-gerne forventes at give et væsentligt bedre og sikrere fundament for de konklusioner der nås frem til. Udførte beregningsmodeller vil inkludere de samme scenarier som dem, hvorpå der foretages målin-ger, men vil ikke begrænse sig til disse. Resultater fra målinger og beregninger skal danne grundlag for opstillingen af klare krav til udformning af et eller flere sikre indvendige isoleringssystemer.
Det forventes ikke, at der kan nås frem til løsninger, som dækker alle typer ejendomme. Det må f.eks. forventes, at nogle ejendomme har et så utæt massivt murværk, at det ikke vil være forsvarligt at påføre indvendig isolering, ligesom murværk, hvor f.eks. opstigende grundfugt opfugter muren, først skal udbedres og udtørres, før der kan opsættes isolering.
Det er hensigten at udvikle enkle metoder til at kunne bedømme, om en ejendom kan efterisoleres eller ej.
TI vil udføre følgende:
Der udføres måling at fugt og temperaturforhold i en (eller flere) prøvelejlighed(er) med indvendig isolering med udvalgte isoleringsmaterialer.

De teoretiske cases og forsøgene i Muck-up’en bliver sammenlignet med en række praktiske fuldska-laundersøgelser, som en del af hypotese 2. Dis se praktiske undersøgelser, af de valgte indvendige efterisoleringssystemer, implementeres i eksisterende bygninger fra den valgte periode. Perioden vælges ud fra undersøgelserne fra den første hypotese, hvor art og størrelse på det aktuelle segment findes, forventeligt byggeri fra før 1960, eventuelt med fokus på byggeri med bjælkeender i muren ved etageadskillelser.
Til de praktiske fuldskalaundersøgelser vil et eller to relevante byggerier blive identificeret, hvor for-skellige løsninger kan opbygges under sammenlignelige forhold.
De praktiske undersøgelser forstilles opdelt i følgende to kategorier; generel test af løsningsopbygninger og test af særligt udsatte områder i opbygningen.
Kategori 1: Generel test af løsningsopbygninger.
Den ”simple” opsætning hvor de forskellige efterisoleringssystemer opsættes på en ydervægskon-struktion, og produktets reelle egenskaber og indvirkninger på den eksisterende ydervægskon-struktion undersøges. Materialet undersøges her som et indvendigt-efterisoleringsmateriale, uden påvirkning fra ydre faktorer såsom kuldebroer, fugtopsugning fra fundament o.l.
Denne kategori af undersøgelser skal give detaljeret viden om produkternes ydeevne under optimale forhold. Hvis der ikke opstår fugttekniske problemer i disse konstruktioner, så vil det efterfølgende være lettere at identificere eventuelle problemer i konstruktioner, hvor der kan konstateres f.eks. kul-debroer.
Kategori 2: Test af særligt udsatte områder i opbygningen.
Opsætning af efterisoleringssystemet på en ydervægskonstruktion ved en samling af en massiv skillevægskonstruktion og bjælkelagsender, hvor produktet og den eksisterende konstruktion udover den generelle påvirkning fra kategori 1, endvidere vil blive påvirket af samlinger såsom kuldebroer.
Endvidere er der samlinger og den generelle opbygning af efterisoleringen omkring vinduer, hvor det skal undersøges hvordan efterisoleringen påvirker fugtforholdene.
Denne kategori af undersøgelser vil give et billede af efterisoleringssystemernes sårbarhed overfor (uundgåelige) konstruktionsmæssige udfordringer.
Detaljer til kategori 1 og 2:
For alle kategorier er det vigtigt, at de forskellige efterisoleringssystemer, så vidt det er muligt, opsættes så hvert system er udsat for de samme påvirkninger og forhold. Det kan middelbart udføres ved at der, så vidt muligt, udvælges rum hvor de forskellige systemer kan opsættes i forlængelse af hinanden.
De praktiske undersøgelser forventes udført på bygninger, hvor det allerede er besluttet at skulle indvendigt efterisoleres. Her vil det anvendte måleudstyr blive indlagt i konstruktionerne i samme ombæring, som opsætning af efterisoleringen.
Der vil i hvert set-up blive indbygget en række målepunkter i konstruktionen. I disse målepunkter vil der løbende blive registeret temperatur og relativ fugtighed i de forskellige relevante konstruktionslag og -dele. Disse målepunkter, vil blive udvalgt i forhold til de teoretiske udførte temperatur- og fugtmodelleringer, samt ud fra erfaringsmæssige vurderinger, hvor der er risiko for opstående problemer. Målingerne vil løbende blive fulgt og vurderet. Det forventes, at målingerne vil strække sig over mindst et år, så konstruktionen vil blive udsat for en årsvariation. Ud fra den løbende vurdering af måleresultaterne vil det blive vurderet, om der er behov for destruktiv åbning af konstruktionen, for at udføre kontrol af mikrobiologisk vækst i konstruktionen.
TI’s øvrige tiltag
Overordnet set vil TI deltage i undersøgelse af den anden og tredje hypotese med baggrund i årelang, praktisk erfaring med mikrobiologi, byggeteknik og skadesudredning.
Planlægning og detaljering af mock-up: I forhold til planlægning og detaljering af mock-up’en vil TI bidrage for at sikre, at erfaringer og viden bliver sat i spil allerede fra start i form af sparring om og granskning af planerne.
Ved opbygning af forsøgsopstilling vil TI deltage i forbindelse med granskning og sparring særligt i forhold til dataanalyse.
Vedr. hypotese tre vil TI bidrage med granskning og generelt at følge arbejdet. TI har omfattende erfaring med imprægnering af murværk i form af forsøg og cases. For at opnå de bedste resultater i nærværende projekt, vil TI bidrage med at frembringe state-of-the-art viden indenfor imprægnering samt medvirke til forsøgsplanlægning og sparring omkring udførelse af test af imprægnering udvendigt i forbindelse med mock-up forsøgene.
Med udgangspunkt i TI’s kombinerede viden om mikrobiologi, byggeteknik og skadesudredning vil TI bidrage med udpegning af kritiske punkter i mock-up design og planlægning såvel som for in-situ målinger. TI har egne laboratorier, hvor der foretages analyser af skimmelsvampe og trænedbrydende svampe.
COWI vil udføre følgende:
COWI varetager sammen med DTU tilsynet med erhvervs-ph.d.’ens arbejde.
DTU, COWI og TI vil i fællesskab udføre følgende:
Afholde møder hvor projektet koordineres og detailplanlægges og TI og DTU og COWI’s ekspertise bibringer projektet en synergieffekt
Deltage i symposium med videns personer fra branchen.
Resultater fra målinger og beregninger skal danne grundlag for opstillingen af klare krav til udformning af et eller flere sikre indvendige isoleringssystemer. TI, COWI og DTU vil søge at finde frem til anbefalinger som er videns baserede og robuste.
Materialevalg
4 forskellige materialetyper undersøges, letbeton, skumbeton, hård mineraluld med tværliggende fibre og kalciumsilikatholdige isoleringsplader. Materialerne vil blive testet på DTU og indbygget i en eller flere i lejligheder i fuldskalaforsøg.
Letbeton:
Der produceres i dag letbeton med en varmeledningsevne med en λ -værdi på ca. 0,040, ved at tilføre yderligere luft til den traditionelle letbeton (gasbeton). Dette gør den mere porøs og isolerende. Disse plader er afprøvet og anvendt i bl.a. Tyskland. Der foreligger forskellig dokumentation, men materialet er ikke testet i forhold til dansk byggeskik og klimaforhold.
Skumbeton:
Skumbeton produceres af cement og flyveaske tilsat skum som ligeledes gør betonen porøs og isolerende. Der er kun et beskedent kendskab til, at skumbeton er anvendt til indvendigt isoleringsmateriale på eksisterende mure. Der er imidlertid flere eksempler på, at skumbeton kan laves og anvendes som f.eks. blokke til opførelse af nybyggeri og til varmeisolerende lag på p-kælderdæk, men udfordringen er at finde frem til en byggeplade der opnår en lav varmeledningsevne uden at pladen bliver for porøs.
Hård mineraluld med tværliggende fibre:
Hård mineraluld med tværliggende fibre anvendes i stor udstrækning i Danmark til udvendig isolering der fastgøres til den eksisterende facade og efterfølgende påføres et pudslag med et indlagt arme-ringsnet. På denne måde opnås en robust overflade som tåler det danske klima og de mekaniske påvirkninger. På baggrund af andre udenlandske undersøgelser tyder det på at denne metode også kan udføres indvendigt. Nogle tjekkiske forskere, bl.a. Zbysek Pavlík, offentliggjorde i 2009 en artikel ”Hygrothermal performance study of an innovative interior thermal insulation system” og Jan Toman, Alena Vimmerova og Robert Černý offentliggjorde samme år en artikkel ” Long-term on-site asses-sment of hygrothermal performance of interior thermal insulation system without water vapour barrier” baseret på laboratorieforsøg og forsøg i en bygning fra 19 hundrede tallet med massive mure. Resul-taterne er lovende og metoden efterprøves.
Kalciumsilikatholdige isoleringsplader:
Der er udviklet højisolerende plader til indvendig isolering, der anvender kalciumsilikat som transport-vej for fugten i vægsystemet. Et nyere produkt af dette er IQ-Therm, bestående af en kombination af et kapillærsugende kanalsystem med kalciumsilikat materiale og et højisolerende skummateriale.
Der udføres en ”sammenligning” af ovenstående løsninger med en traditionel indvendig efterisole-ringsløsning, med træ-/stålskelet, mineraluld, dampspærre og gipsbeklædning.