Houten balkkoppen en binnenisolatie - risico's en aandachtspunten

Introductie

Het gros van de historische gebouwen in Nederland daterend van vóór 1920 beschikt over houten vloerbalken die in de gevels zijn opgelegd. Bij het aanbrengen van een binnenisolatiesysteem moet de nodige aandacht geschonken worden aan het vermijden van bouwfysische risico’s rondom deze balkkoppen. De reden daarvoor is tweeledig. Allereerst hebben balken een constructieve functie bij de stabiliteit van een gebouw. Daarnaast bezitten balkkoppen ook veel monumentale waarden en informatie wat betreft onder andere de ouderdom en bouwwijze. Het vermijden van degradatie van de houten vloerbalken is dus uiterst belangrijk.

In deze bijdrage wordt dieper ingegaan op de verschillende vochtbronnen en het effect daarvan op het vochtgedrag rondom vloerbalken opgelegd in massieve metselwerk gevels, de wijzen waar degradatie plaats kan vinden en de verschillende manieren om het risico op schade te beperken of te vermijden. De detaillering van bouwknopen met houten vloerbalken vormt tevens een uitdaging (Afbeelding 1), doch dit valt buiten het bereik van deze studie. Voor meer info hieromtrent wordt verwezen naar (Dobbels 2017).

Vochtbronnen

De instandhouding van houten balkkoppen is afhankelijk van het materiaalvochtgehalte ervan. Is dat langdurig hoger van 20 massa-% dan is er kans op aantasting door houtaantastende schimmels (en eventueel houtaantastende insecten). Maar ook bij een historisch gezien gunstige vochthuishouding kan het aanbrengen van een binnenisolatiesysteem dit evenwicht ongunstig veranderen. Om dat risico goed in te kunnen schatten, is het nodig om door middel van inspectie inzicht in de bijdrage van de mogelijk vochtbronnen buiten en binnen te krijgen (Afbeelding 2).

Buitenomgeving

Slaregen en vochtdoorslag

De buitenzijde van de gevel kan blootgesteld zijn aan slagregen. In Nederland en Vlaanderen is de heersende windrichting Zuid-West, waardoor zuidwest-georiënteerde gevels ook de hoogste slagregenbelasting ondervinden. Aan regen blootgestelde gevels kunnen heel wat vocht opnemen, welk dieper in de wand getransporteerd kan worden en bijgevolg de houten balkkoppen kan bereiken. De dikte van de muur, de eigenschappen van de bakstenen en mortelvoegen (onder andere de capillaire absorptiecoëfficiënt), alsook de kwaliteit van het metselwerk (bijvoorbeeld de aanwezigheid van scheuren) spelen een belangrijk rol bij het transport van regenwater naar binnen toe.

Optrekkend vocht

Voor de begane grond kan het zijn dat de balken zijn opgelegd in een zone die onder invloed staat van optrekkend vocht. Een draagvloer uit hout op het gelijkvloers vormt een kritische situatie (Dobbels, 2017).

Lekkage van goten en hemelwaterafvoeren

Voor de balken van de zoldervloer is het belangrijk dat goten het regenwater goed kunnen verwerken. Een verstopte hemelwaterafvoer heeft als gevolg dat goten kunnen overlopen wat bij slecht onderhoud of slechte detaillering leidt tot nat metselwerk en daarmee natte balkkoppen. Daarnaast kunnen lekke hemelwaterafvoeren ter plaatse van verdiepingen ook resulteren in het vochtig worden van houten balkkoppen op de verdiepingen. Goed onderhoud is vereist om dit te voorkomen.

Binnenomgeving

Bij veel restauratieprojecten wordt veel aandacht geschonken aan het vermijden van inwendige condensatie door dampdiffusie (zie bijdrage Binnenisolatiesystemen: werking, consequenties en aandachtspunten). De hoeveelheid waterdamp die daarmee de constructie binnen kan dringen kan in sommige gevallen leiden tot schade, maar vaak is het maar een fractie van de hoeveelheid waterdamp die door convectief damptransport de constructie binnen kan dringen. Om de dampstroom door diffusie vanuit de binnenruimte in de constructie te beperken en inwendige condensatie te voorkomen is het belangrijk om in sommige systemen een dampremmende laag aan te brengen (zie de A1-, A2- en B1-systemen in Binnenisolatiesystemen: werking, consequenties en aandachtspunten). Een uitzondering hierop vormen de C2- en C3-systemen, waarbij inwendige condensatie in het isolatiesysteem kan gebufferd worden en deels terug naar de binnenomgeving kan getransporteerd worden. Convectief damptransport kan tijdens het stookseizoen bij elk van de binnenisolatiesystemen optreden wanneer warme vochtige lucht vanuit de binnenruimte via kieren de balkkop kan bereiken. Ten gevolge van een binnenisolatiesysteem zullen het metselwerk en de opgelegde balkkoppen tijdens de winterperiode immers kouder komen te staan. Wanneer warme vochtige lucht vanuit de binnenruimte via kieren de balkkop kan bereiken, zal de lucht bijgevolg afkoelen wat leidt tot een hogere relatieve vochtigheid of zelfs tot condensatie tegen de balkkop. Dit kan worden vermeden door de aansluiting van het binnenisolatiesysteem op de bestaande binnengevels, vloeren, plafonds, etc. alsook de aansluiting met de vloerbalken, luchtdicht uit te voeren en holtes achter het isolatiesysteem te voorkomen. Dit geldt voor alle systemen.

Het vochtgedrag rondom balkkoppen

Zonder isolatie, bestaande situatie

Bij balkoppen opgelegd in dunne gevels met een zuidwest oriëntatie zal slagregen voor een groot gedeelte het vochtgehalte in het metselwerk en daarmee in de balkkop bepalen. In dikkere gevels met balkoppen die niet al te diep zijn opgelegd, zal slagregen een minder groot probleem zijn. In beide gevallen kan droging naar binnen en buiten plaatsvinden. Is de bestaande balkkop in goede staat, dan kent de vochthuishouding een gunstige balans. Vertonen de houten balkkoppen opgelegd in de niet-geïsoleerde gevel reeds tekenen van schade, dan moet de oorzaak van deze schade eerst bekeken en opgelost worden alvorens de plaatsing van een binnenisolatiesysteem kan overwogen worden.

Met isolatie: dampremmend binnenisolatiesystemen (A1, A2, en B1)

Door het toepassen van een binnenisolatiesysteem verandert deze vochtbalans. Enerzijds omdat het metselwerk kouder wordt. Anderzijds omdat het drogingspotentieel naar binnen toe afneemt. Bij het toepassen van een dampremmend binnenisolatiesysteem is dat laatste evident. De kans dat het vochtgehalte van het metselwerk en daarmee het vochtgehalte in de houten balkkop toeneemt, is daardoor (bij slagregenbelaste gevels) zeer waarschijnlijk. Bij de houten balkkoppen is de toename van de relatieve vochtigheid vooral zichtbaar in het voorjaar en (voor de houten balkkoppen die in contact komen met mortel) in de zomer (E. Vereecken and Roels 2021).

Met isolatie: dampopen capillair actief binnenisolatie (C3)

Om het probleem met de vermindering van het droogpotientieel te verkleinen, is een oplossing gevonden in het dampopen capillair actief isoleren. Doordat het materiaal dampopen is, kan er mogelijks inwendige condensatie ontstaan. Door de vochtbuffering en capillaire werking kan deze eenvoudig door het isolatiemateriaal worden opgenomen en naar de warme zijde (binnenoppervlak) getransporteerd worden. Dat voorkomt dat het metselwerk door inwendige condensatie nat wordt en dat het vochtgehalte in de balkkop toeneemt. Idem kan vocht ten gevolge van een regenbelasting bij dampopen capillair actieve binnenisolatiesystemen makkelijker naar het binnenoppervlak uitdrogen, waardoor het vochtgehalte in het metselwerk lager ligt dan bij dampdichte (A1, A2 en B1-systemen). Echter dient opgemerkt te worden dat een dampopen capillair binnenisolatiesysteem niet altijd garandeert dat een voldoende laag vochtgehalte in de metselwerk gevel en de houten balkkoppen bekomen wordt. Zoals weergegeven in Figuur 3 kan, ondanks de lagere relatieve vochtigheid ten opzicht van de situatie bij dampdichte systemen, de relatieve vochtigheid nog steeds aan de hoge kant liggen. Het beperken van de regenbelasting heeft een meer uitgesproken impact dan de keuze van het binnenisolatiesysteem.

Beperken van het risico

Reductie van de vochtopname via de metselwerkwand

In eerste instantie moet de vochtbelasting via de metselwerkwand beperkt worden. Optrekkend vocht moet aangepakt worden alvorens een binnenisolatiesysteem geplaatst wordt en dit ook wanneer geen houten balkkoppen aanwezig zijn. Optrekkend vocht kan op verschillend manieren bestreden worden, zoals door het injecteren van het metselwerk, maaivelddichting en drainage. Daarnaast vormt de slagregenbelasting een vochtbron met een grote impact op het vochtgedrag (zoals ook bleek uit Afbeelding 3). Om de invloed van slagregen te beperken, kan een hydrofobering, met al zijn mitsen en maren, een oplossing bieden en de relatieve luchtvochtigheid in de gevel verlagen. In Nederland wordt hydrofobering slechts toegepast onder bepaalde voorwaarden (Hunen, van 2007):

De gevel moet in goede bouwkundige staat verkeren;
Het materiaal in de gevel moet homegeen van aard zijn;
Het hydrofobeermiddel moet voldoende aanslaan;
De gevel mag niet nat zijn;
De gevel mag geen zouten bevatten.

Een andere optie om de regenopname te reduceren is het toepassen van een kalei- of pleisterlaag. Deze optie is vergevingsgezinder wat betreft mogelijk defecten van de kalei-/pleisterlaag, maar wijzigt het uiterlijk van de gevel, waardoor het vaak niet toegestaan wordt.

De reductie van de regenopname heeft een grotere invloed op de mogelijke reductie van het vochtgehalte en de relatieve vochtigheid in de wand en houten balkkop dan de keuze van het binnenisolatieysteem (Vereecken and Roels 2021).

Luchtdichtheid

Bij de aansluiting van het isolatiesysteem op de balk

Daar waar de balk isolatiesysteem doorboort is luchtdichting nodig. Een luchtdichte aansluiting tussen de vloerbalken en het binnenoppervlak van de gevel is van uiterst belang. Daarnaast wordt aanbevolen om ook luchtrotaties rond de balkkop te vermijden, dit laatste is zeker het geval bij isolatiesystemen die op het metselwerk verlijmd worden en dampopen zijn (zoals C2 en C3). Luchtrotaties rond de balkkop kunnen vermeden worden door een dubbele kierdichting aan te brengen (Afbeelding 4):

In het vlak van isolatiemateriaal en metselwerk;
In het vlak van het isolatiemateriaal en de binnenafwerking (Peper et al. 2014; Evy Vereecken and Roels 2017).

Geschikte materialen daarvoor zijn diverse soorten tape, dikke (bio-)bitumineuze coating, gegoten gipspleister, etc. (Peper et al. 2014; Ruisinger 2019). Een optie om de luchtrotaties rond de balkkop tegen te gaan is het plaatsen van bijvoorbeeld een zacht isolatiemateriaal (minerale wol, hennep,…) dat goed aansluit op de balken (Figuur 4). Merk op dat het zoveel mogelijk vermijden van contact tussen de balkkop en het metselwerk is gunstig, aangezien zo het vochttransport van het metselwerk naar de balkkop bemoeilijkt wordt (E. Vereecken and Roels 2021; Ruisinger 2019).

Van de balk zelf

Houten balken in historische gebouwen zijn zelden zonder scheuren. Dat betekent dat, ondanks dat de aansluitingen van het isolatiesysteem op de balk luchtdicht is uitgevoerd, er door deze scheuren alsnog convectief damptransport zou kunnen plaatsvinden. Het is dus belangrijk om de scheuren van dat deel van de balk dat in het isolatiesysteem steekt te dichten. Geschikte materialen daarvoor zijn, dikke (bio-)bitumineuze coating, gegoten gipspleister, etc. (Peper et al. 2014) of deuvels (Ruisinger 2019).

Controle tijdens en na de uitvoering

Daar de luchtdichtheid nogal nauw komt, moet de uitvoering hiervan voordat de wand ‘gesloten’ wordt gecontroleerd worden. Dat geldt voor de isolatie en de dampremmende lagen in het algemeen en voor de aansluiting op de balkkop in het bijzonder. Wanneer pas achteraf, door middel van een blowerdoortest, wordt vastgesteld dat de luchtdichting onvoldoende is, zal het verbeteren van de luchtdichtheid moeilijk zijn en leiden tot meerwerk en vertraging of een ongewenst groter energieverlies. Zorg daarom in het uitvoeringsproces dat dit sluitprotocol onderdeel is van het bouwproces.

Zone rondom de balkkoppen niet isoleren

Een in Nederland momenteel veel toegepaste preventieve maatregel is het vrijhouden van isolatie van een zone rondom de balkkop. Bij dampremmende binnenisolatiesystemen moet de folie wel doorgezet worden tot aan de balkkop. De gedachte hierachter is dat door het ontbreken van de isolatie de binnenruimte het metselwerk en de daarin opgelegde balkkop kan opwarmen. Hierdoor wijzigt het temperatuurprofiel ter plaatse van de balkkop niet of nauwelijks (ten opzichte van de situatie zonder binnenisolatie) en is de gedachte dat daarmee ook het vochtprofiel beperkt wijzigt en degradatie wordt vermeden. Inmiddels zijn er diverse onderzoeken die dit ook bevestigen (Spierenburg 2017; Harrestrup and Svendsen 2016; Jensen et al. 2021; Odgaard 2019); verder onderzoek hierrond is echter nodig. Doordat bewust een koudebrug wordt gecreëerd, is de potentiële energiesparing wel veel geringer.

Lokaal verwarmen

Een andere optie is het heel lokaal verwarmen van de balkkop, maar dit is in Nederland niet heel gebruikelijk. In Duitsland en Oostenrijk wordt dat vaker gedaan (Gnoth et al. 2003; Wegerer and Bednar 2018). De gedachte is dat bij ongunstige omstandigheden de temperatuur rondom de balkkop wat wordt verhoogd, waardoor de balkkop droger blijft. Het bepalen van de juist benodigde warmtecapaciteit is maatwerk. Voor Buitenplaats Broekbergen in Driebergen is de effectiviteit van een warmtelint gesimuleerd (Van Heun 2021). Het bleek dat aanbrengen van het lint in het midden van de balk het meest effectief is, maar ook het meest invasief. Het aanbrengen van het lint onder of boven de balk blijkt iets minder effect maar is wat betreft uitvoerbaarheid veel eenvoudiger. Het gebruik van dergelijke systemen zal onherroepelijk leiden tot een toename van het elektrische energieverbruik.

Impregneren van de balkkop

In alle gevallen is het aan te bevelen om bij het vervangen van balken de nieuwe balkkop te impregneren.

Balkkoppen aanhelen met/vervangen door epoxy

Balkkoppen, die aangetast zijn door houtaantastende schimmels, zullen hersteld moeten worden. Soms is dat door het aanlassen van de balkkop met een gelijksoortige/gelijkwaardige houtsoort. Soms wordt gekozen om de balkkop aan te helen met epoxy. In dat geval zal een hogere vochtbelasting van het metselwerk geen invloed meer hebben. Vanuit oogpunt van erfgoedzorg is deze methode alleen te verkiezen als laatste redmiddel.

Besluit

Door een binnenisolatiesysteem toe te passen kan het materiaalvochtgehalte van houten balkkoppen toenemen. Een goed begrip van de werking van de verschillende isolatiesystemen (zie Binnenisolatiesystemen: werking, consequenties en aandachtspunten) is belangrijk om de gevolgen voor het materiaalvochtgehalte van de houten balkkoppen als gevolg van het na-isoleren in te kunnen schatten. Bij een verhoogd risico is er een aantal maatregelen die kunnen mediëren, maar het belangrijkste blijft het aanpakken van de oorzaak. Het aanpakken van de vochtbronnen, zoals o.a. de regenopname, heeft vaak een belangrijkere impact dan de keuze van het binnenisolatiesysteem.

Take-aways

Houten vloerbalken in combinatie met binnenisolatie vormen kritische punten aangezien de plaatsing van binnenisolatie een verhoogd vochtgehalte met zich mee kan brengen. Een grondige analyse is nodig alvorens binennisolatie geplaatst wordt.
Het goed onderhouden en het oplossen van bestande bouwkundige gebreken is een eerste vereiste. Pas na herstel en voldoende droogtijd kan overgegaan worden tot het aanbrengen van een binnenisolatiesysteem.
Een luchtdichte aansluiting tussen binnenisolatiesysteem en houten vloerbalk is noodzakelijk om convectief vochttransport en de hiermee gepaarde vochtproblemen te vermijden. Daarenboven wordt ook aanbevolen om luchtrotaties rond de balkkop tegen te gaan.
De slagregenbelasting kan een grote impact op de vochtcondities in het metselwerk en de balkkoppen hebben. De hoogste slagregenbelasting is te verwachten bij zuidwest georiënteerde gevels. Hoe kleiner de afstand tussen de balkkop en het buitenoppervlak, hoe groter het risico op een hoog vochtgehalte in de balkkop.
Omwille van de grote impact van de slagregenbelasting op risico’s al schimmelgroei en houtrot, wordt aanbevolen om de slagregenbelasting - waar mogelijk - zoveel mogelijk te beperken. Het beperken van de slagregenbelasting kan een grotere impact op het vochtgedrag hebben dan de keuze van het binnenisolatiesysteem.

Referenties

Dobbels, Filip. 2017. “Renofase WP4: Coördinatie van doorgedreven stapsgewijze renovatie. Deliverable D4-2: Detaillering van binnenisolatie – Praktijkgids.” RenoFase.
Gnoth, Steffen, Frank Hansel, Karsten Jurk, Torsten Toepel, and Peter Strangfeld. 2003. “Hygrothermische Untersuchungen Der Balkenköpfe von Einschubdecken Bei Innengedämmten Aussenwänden Unter Einbeziehung Der Heizungstechnik.”
Harrestrup, M., and S. Svendsen. 2016. “Internal Insulation Applied in Heritage Multi-Storey Buildings with Wooden Beams Embedded in Solid Masonry Brick Façades.” Building and Environment 99 (April):59–72.
Hunen, van, Michiel. 2007. “Hydrofoberen van gevels.” Rijksdienst voor Archeologie en Cultuurlandscap.
Jensen, Nickolaj Feldt, Søren Peter Bjarløv, Carsten Rode, Birgitte Andersen, and Eva B Møller. 2021. “Hygrothermal Performance of Six Insulation Systems for Internal Retrofitting Solid Masonry Walls.” Journal of Building Physics 44 (6): 539–73.
Odgaard, Tommy Riviere. 2019. Challenges When Retrofitting Multi-Storey Buildings with Interior Thermal Insulation. Lyngby: DTU Civil Engineering.
Peper, Søren, Armin Bangert, Zeno Bastian, and Waldemar Rupps. 2014. “Integrating Wood Beams into the Airtight Layer.” Darmstadt: Passive house institute.
Ruisinger, Ulrich. 2019. “Das hygrothermische Verhalten von Balkenköpfem bei innen gedämmten Gebäuden.” Technischen Universität Graz.
Spierenburg, M. 2017. “Heat and Moisture in Wooden Bearings of Monumental Buildings.” Eindhoven: Technische Universiteit Eindhoven.
Van Heun, Peter. 2021. “Hoofdhuis Broekbergen, dimensionering warmtelint.” Climatic Design Consult.
Vereecken, E., and S. Roels. 2021. “Hygrothermal Performance of Internally Insulated Masonry Walls with Embedded Wooden Beam Heads: A Field Study on the Impact of Hydrophobisation.” Journal of Physics: Conference Series 2069 (1): 012019.
Vereecken, Evy, and Staf Roels. 2017. “Wooden Beam Ends in Combination with Interior Insulation: The Importance of an Airtight Sealing.” Energy Procedia 132 (October):664–69.
Wegerer, Paul, and Thomas Bednar. 2018. “Improving Durability of Wooden Beam Bearings in Inside Insulated Walls by Tempering the Beam’s Heads.” In Healthy, Intelligent and Resilient Buildings and Urban Environments, 337–42. International Association of Building Physics (IABP).

Dit artikel is eerder gepubliceerd in Syllabus Energetische prestaties van massieve baksteengevels in woonhuismonumenten en is geschreven door Marc Stappers (RCE), Evy Vereecken (KUL) en Jill Vervoort (RCE).

Zie ook

Artikelen

Hoort bij deze thema's

Duurzaamheid

Begrippen

isolatie, binnenisolatie, duurzaamheid en balkkoppen

Specialist(en)

Verbeteringen, vragen of opmerkingen?Geef een inhoudelijke verbetering door, stel een vraag of maak een opmerking via het contactformulier.