L'intégration des énergies renouvelables dans les bâtiments (très) basse énergie Integratie van hernieuwbare energie in (heel) laag energiegebouwen

Transcriptie

1 L'intégration des énergies renouvelables dans les bâtiments (très) basse énergie Integratie van hernieuwbare energie in (heel) laag energiegebouwen Ecole maternelle Emile Bockstael à Bruxelles: exemple d une école passive Kleuterschool Emile Bockstael te Brussel: voorbeeld van een passieve school Ir. Wim Depraetere/ Ir. Erwin Theuns Brussel, 26 november Situering project Bouwheer: Stad Brussel Architect: NVT Architecten (D) Stabiliteit: Bureau d étude Weinand (B) Technieken bouwfysica: Schmidt Reuter (D) VK Engineering (B) Kleuterschool +/ m 2 voor 300 kinderen Aanbesteding project 2010 Voltooiing project begin

2 1. Situering project Planzicht gelijkvloers tuin klassen binnentuin conciërgewoning slaapzaal 3 Passieve school School wordt ontworpen volgens de Passiefhuis-standaard Intensieve isolatie van de wanden U opake gevel < 0,15 W/m 2 K U dak < 0,15 W/m 2 K U vloer < 0,15 W/m 2 K U ramen < 0,8 W/m 2 K Luchtdichtheid n 50 < 0,6 vol/h Maximale warmtebehoefte 15 kwh/m 2 PHPP-berekening 4 2

3 Duurzame Architectuur Maximalisatie isolatiepeil Constructie in massief hout (gevel, dragende muren, vloer, dak) Regelbare buitenzonnewering In de zomer wordt de zon buiten gehouden In de winter kan men gebruik maken van de gratis zonnewinsten Groendak Duurzaam Materiaalgebruik Binnenafwerking in hout Duurzaam hout (FSC, ) 5 Duurzame Technieken Balansventilatie met warmte- en vochtrecuperatie Vraaggestuurde ventilatie i.f.v. bezetting klas / slaapzaal Lucht-aardewarmtewisselaar Winter voorverwarmen verse lucht Zomer koelen verse lucht Max m 3 /h 25 strengen ND250 Basisverwarming warmtepomp met horizontale bodemcollector Piekverwarming condenserende CV-ketel Daglichtdimming licht-energie-efficiënte verlichting Aanwezigheidsdetectie 6 3

4 Duurzame hernieuwbare energie Bodem: Energiebron warmtepomp (verwarming) Lucht-aardwarmtewisselaar (ventilatie) Zon: Zonnecollectoren voor centrale productie SWW Fotovoltaïsche zonnecellen elektriciteit (70 m 2 ) Duurzaam watergebruik Waterzuinige toestellen en kraanwerk Hergebruik regenwater voor onderhoud tuin Groendak 7 L'intégration des énergies renouvelables dans les bâtiments (très) basse énergie Integratie van hernieuwbare energie in (heel) laag energiegebouwen L immeuble des bureaux INFRAX WEST Torhout: exemple d intégration optimale des énergies renouvelables Kantoorgebouw INFRAX WEST Torhout: voorbeeld van optimale integratie van hernieuwbare energie Ir. Wim Depraetere Brussel, 26 november

5 Inhoud 1. Situering project 3. Hybride ventilatie 4. Intelligente groene gevel 5. Betonkernactivering 6. Geothermie 7. Energetische prestaties 8. Voorbeeldgebouw 9. Besluit 9 1. Situering project Centralisatie sites INFRAX WEST (WVEM) Nieuwe site m 2 Geïntegreerd totaalontwerp Logistiek centrum Magazijn m 2 Buitenopslagplaats Kantoren m 2 Semi-publiek 250 werknemers Hoogste comfortklasse (CR1752, NBN EN ISO 7730) Kwalitatieve hoogstaande architectuur Flexibel Duurzaam Energiezuinig E60 Wedstrijdontwerp herfst 2005 Oplevering project zomer

6 Filosofie ontwerpteam CBA-VKE Geïntegreerd ontwerp Trias Energeticas Flexibiliteit kantoor Kolomvrije overspanning Kantoren vrij indeelbaar Individuele of landschapskantoren 11 Optimaal comfort kantoor Thermisch comfort Stralingsverwarming en koeling C winter, 23,5-25,5 C zomer < 100 h (5%) overschrijdingsuren (26 C vaste ramen 28 C opengaande ramen) Luchtkwaliteit Binnenluchtkwaliteit IDA2 50 m3/h verse lucht per persoon Visueel comfort Maximaal daglicht Contact met de buitenwereld Kunstlicht aangepast aan de werkomgeving Akoestisch comfort Buiten/binnen (demping) Binnen (absorptie) 12 6

7 Energiezuinig en duurzaam Doorgedreven thermische isolatie Geen koudebruggen Lage temperatuur verwarming Hoge temperatuur koeling Performante regeling technische installaties Peil van globale warmte-isolatie K44 Betonkernactivering BKA en vloerverwarming Natuurlijke ventilatie Hybride ventilatie Maximaal gebruik van daglicht Proportionele daglichtafhankelijke lichtsturing Bodem als duurzame energiebron Boorgatenenergieopslagveld (BEO-veld) Zon als duurzame energiebron Fotovoltaïsche zonnecellen 13 Duurzaam watergebruik Beperken watervraag Waterzuinige toestellen en kraanwerk Hergebruik van regenwater Spoeling toiletten en urinoirs Onderhoud gebouwen Onderhoud groenaanleg Beperken afvoer regenwater Groendak lunchruimte Waterdoorlatende verharding parking Buffering en infiltratie regenwater Groene waterbuffers parking 14 7

8 Kwalitatieve architectuur 15 Gelijkvloers Verwarmen: vloerverwarming + vloerconvectoren Koeling: lucht + topkoeling vloer Ventilatie: mechanische balansventilatie 16 8

9 Verdieping +1/+2 Verwarmen: BKA + vloerconvectoren Koeling: BKA Ventilatie: hybride ventilatie 17 Dwarsdoorsnede 16 m 1 m 3,4 m Modulatie gevel BxH 120 cm x 60 cm 18 9

10 3. Hybride ventilatie Basisfilosofie Hybride ventilatie Natuurlijke ventilatie (tussenseizoen) Gedetailleerde CFD-simulaties 20 10

11 Séminaire Bruxelles Environnement - Leefmilieu Brussel 3. Hybride ventilatie Mechanische ventilatie (winter/zomer) Verticale verdeling lucht in de gevel Intelligente groene gevel Opbouw gevel 22 11

12 4. Intelligente groene gevel Gevel als regulator licht lucht geluid energie energieraam kijkraam lichtraam luchtraam Intelligente groene gevel Gevel als regulator licht lucht geluid energie Geïntegreerd ontwerp van de gevel Kijk, -licht, lucht- en energieramen Thermische gebouwschil Lucht- en regendichtheid Optimalisatie daglichttoetreding Passieve zonnewering Akoestische buffer binnen/buiten Integratie technieken Noord Ventilatievoorzieningen Regenwaterafvoer Fotovoltaïsche zonnecellen Zuid Verticale snede Horizontale snede 24 12

13 4. Intelligente groene gevel Integratie PV-cellen in gevel (BIPV) Groene zonnecellen Energie-efficiëntie 13,9% 104 panelen 120 cm x 60 cm 4x2 kringen Geïnstalleerd vermogen 7,7 kwp nominaal Opbrengst kwh/jaar (588 kwh/kwp/jaar) Patroon groene print gevel Betonkernactivering Thermisch geactiveerd vloersysteem Verwarmen op lage temperatuur Koelen op hoge temperatuur 26 13

14 5. Betonkernactivering Voordelen Straling in plaats van convectie Kleine temperatuursgradiënten Geen hoge luchtdebieten voor koeling Geen geluidshinder Grotere systeemrendementen Betonkern kan s nachts worden gekoeld Lage energiekost Lagere CO 2 -emissie Alternatieve energiebronnen mogelijk (b.v. aardwarmte) BETER COMFORT EN ENERGIE-EFFICIENTIE MET LAGERE CO 2 -EMISSIE Betonkernactivering Opbouw vloer 28 14

15 5. Betonkernactivering Simulaties BKA-vloer Analytisch berekeningsmodel (thermisch weerstandsmodel conform pren ) Nummers berekeningsmodel (eindige elementen model) Gesimuleerd temperatuursverloop BKA-vloer boven +1 (figuur Rehau): Gesimuleerd temperatuursverloop BKA-vloer boven +2 (figuur Rehau): Betonkernactivering Simulaties BKA-vloer Resultaten BKA-vloer boven +1: Aanvoer T [ C] Retour T [ C] Ruimte T [ C] Opp. T plafond [ C] Spec. vermogen [W/m²] Verwarming ,6 26,9 Koeling ,0 51,5 Resultaten BKA-vloer boven +2: Aanvoer T [ C] Retour T [ C] Ruimte T [ C] Opp. T plafond [ C] Spec. vermogen [W/m²] Verwarming ,0 28,1 Koeling ,0 51,

16 Séminaire Bruxelles Environnement - Leefmilieu Brussel 5. Betonkernactivering Uitvoering GEÏNTEGREERD ontwerp én uitvoering Geothermie Types Open bron Verticale bodemcollector Horizontale bodemcollector (BoorgatenEnergieOpslag-veld) 32 16

17 6. Geothermie Aardwarmte als duurzame energiebron Bodem als energiebuffer Balans tussen koel- en warmtevraag uit BEO-veld op jaarbasis Ontwerp gebaseerd op geologisch onderzoek en dynamische gebouwsimulaties Geothermie BoorgatenEnergieOpslagveld (BEO-veld) BEO-veld: 24 verticale aardsondes 130m diep Warmtepomp: 2 omkeerbare warmtepompen Verwarmingsmodus 80 kw/wp Koelingsmodus 90 kw/wp 68% warmtevraag kantoorverdiepingen 52% koudevraag kantoorverdiepingen CV-ketel en koelmachine voor piekvragen Tussenseizoen koude BEO-veld via WTW rechtstreeks in BKA-vloer 34 17

18 7. Energetische prestaties Energiezuinig en duurzaam Laag energie kantoorgebouw: K44 E60 Reductie t.o.v. standaardontwerp kantoorgebouw: Totaal primair energieverbruik -42% Totale CO 2 -emissie -36% Besparing totaal energieverbruik: 35% t.o.v. standaardontwerp /jaar Meerinvestering: Energiegerelateerd Subsidies Terugverdientijd 10 jaar Voorbeeldgebouw EFRO-demonstratieproject Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling EFRO Doelstelling 2 ( ) Prioriteit 1 Kenniseconomie en Innovatie - Kennisdiffusie via vernieuwende voorbeelden van kennisvalorisatie Project OD5-65 : demonstratieproject duurzaam en energiezuinig kantoorgebouw INFRAX-WVEM te Torhout Co-financiering door het Vlaams Energieagentschap VEA en departement LNE van de Vlaamse Overheid 2020Challenge 2009: Hoofdprijs voor meest vernieuwend en duurzaam ontwerp van een Belgisch advies- en studiebureau 36 18

19 9. Besluit Duurzaam laag-energie kantoorgebouw E60 Succesvolle implementatie van nieuwe energieconcepten Hybride ventilatie BKA Proportionele daglichtafhankelijke lichtsturing Integratie van hernieuwbare energiebronnen BIPV Geothermie Vertrekkend uit een globale geïntegreerde visie duurzaamheid en energiezuinig bouwen door ontwerper én bouwheer Gebaseerd op een sterk geïntegreerd ontwerp Simulaties belangrijke tool voor een correct en energiezuinig ontwerp CREATIVE DESIGN TO MEET NEW ENERGY POLICY 37 Contact We make your buildings work! Building Services Civil& Structural Axxes Business Park Guldensporenpark Building A nr4 B 9820 Merelbeke T F E vke-bs-gent@vkgroup.be W