T h e r m i s ch e i n e r t i e i n l i ch t e c o n s t ru c t i e s. vrijdag 16 mei

Transcriptie

1 vrijdag 16 mei

2 vrijdag 16 mei Agenda : 0. Inleiding : Omkadering? 1. Thermische energie-opslag. 2. Nieuwbouw in Vlaanderen. 3. Case-study. 4. Conclusie.

3 vrijdag 16 mei Koolstof dioxide cyclus Biosfeer x 10 9 ton Atmosfeer 800 x 10 9 ton Uitwisseling 204 x 10 9 ton Menselijke tussenkomst Extra per jaar 20 x 10 9 ton

4 vrijdag 16 mei Koolstof dioxide uitstoot Referentiejaar Kyoto

5 vrijdag 16 mei Koolstof dioxide uitstoot

6 vrijdag 16 mei Koolstof dioxide uitstoot Mary Maersk (grootste containerschip) Afmetingen (L x B) Laadcapaciteit Draagvermogen 399 m x 58 m TEU TON CO2 uitstoot (jaar 1990) (Gewicht bij 0 C en 1 bar = ± 2 kg/m³) = x 10 9 kg = 333 x 10 9 TEU (20 containers) = 18,23 x 10 6 schepen 1 containerschip per 2 seconden (in jaar 1990)

7 vrijdag 16 mei CO² uitstoot Jaar 1990 Jaar Kyoto protocol (anno 1990) 20 miljard ton 36 miljard ton Volgens Global Carbon Project Tyndall Centre for Climate Change Research aan Univ. East Anglia,GB Kyoto protocol : Tegen 2020 : Broeikasgassen (CO², CH 4, N 2 O, CFK, PFK en SF 6 ) --- 5,2% lager dan Vanaf 2014 (36 miljard ton) tot 2020 (18,96 miljard ton) Nog 6 jaar om uitstoot te halveren!

8 vrijdag 16 mei Agenda : 0. Inleiding : Omkadering? 1. Thermische energie-opslag. 2. Nieuwbouw in Vlaanderen. 3. Case-study. 4. Conclusie.

9 vrijdag 16 mei THERMISCHE ENERGIE-OPSLAG 1.1. Inleiding Sinds industriële revolutie : stijgende comforteisen grotere energie-vraag. De energie-vraag = warmte of koelte. - voedsel / drank bewaren in koelkast (diepvriezer), - warm water voor sanitaire toepassingen (douche, lavabo, keuken, ) - verwarming / koeling van gebouwen, - verwarming / koeling bij industriële processen, - De opwekking van energie : - electriciteit - fossiele brandstof - alternatieve energie -

10 vrijdag 16 mei THERMISCHE ENERGIE-OPSLAG 1.1. Inleiding Systemen voor thermische energie-opslag : Voorbeelden : - warm water boiler, - betonnen draagstructuur bij grote gebouwen, - betonkernactivering, - metselwerk bij woningbouw, - aquifers - geothermie, - Betere energie- en kostenefficiëntie. + overbruggen van tijd tussen aanbod en vraag, + koppelen lager vermogen bij aanbod aan hoger vermogen bij vraag, + combinatie van hernieuwbare en fossiele energiebronnen bij aanbod, +

11 vrijdag 16 mei THERMISCHE ENERGIE-OPSLAG 1.2. Thermodynamica van materiaal 1. opwarmen ijs (VAST) 2. smelten ijs (VAST VLOEIBAAR) 3. opwarmen water (VLOEIBAAR) 4. verdampen water (VLOEIBAAR GAS) 5. opwarmen stoom (GAS) Voelbare warmte : toegevoegde energie creëert temperatuursstijging. Latente warmte : toegevoegde energie creëert fazeverandering. 330 kj ( 0 C) Latente warmte : toegevoegde energie creëert fazeverandering kj ( 100 C) 860 kj (-100 C tot 200 C)

12 vrijdag 16 mei THERMISCHE ENERGIE-OPSLAG 1.3. Applicaties voor latente thermische energie-opslag (vast vloeibaar) Temperatuur-stabilisator : = beheersing van ruimte-temperatuur. De opslag / afgifte leidt niet tot een betekenisvolle temperatuursverandering. Warmte / koelte buffering : = opslag van warmte / koelte met een hoge opslagdensiteit, binnen een klein temperatuursbereik.

13 vrijdag 16 mei De Heer Jan Diriken (VITO)

14 vrijdag 16 mei Agenda : 0. Inleiding : Omkadering? 1. Thermische energie-opslag. 2. Nieuwbouw in Vlaanderen. 3. Case-study. 4. Conclusie.

15 vrijdag 16 mei NIEUWBOUW IN VLAANDEREN 2.1. Inleiding Huidige toestand : A. Publieke + industriële gebouwen Meerdere decennia evolutie naar metaalof betonskelet met gevel sandwichpanelen (glas architectuur) B. Residentieel - Traditioneel : spouwmuur met gevelsteen in metselwerk, betonnen gewelven en vloeren, houten dakconstructie, - Lichte constructie : houtskeletbouw, houtmassiefbouw, staal skeletbouw, paalen balkenstructuur,

16 vrijdag 16 mei NIEUWBOUW IN VLAANDEREN 2.2. Definitie volgens EPB-regelgeving Massief = 100 kg/m² tot aan - Luchtspouw - thermische laag (<0,20W/mK) A. Zwaar Heel weinig (zoniet geen) gebouwen hebben een zware constructie B. Matig tot halfzwaar Traditionele woning C. Licht Alle lichte constructies

17 vrijdag 16 mei NIEUWBOUW IN VLAANDEREN 2.3. Lichte constructies Voordelen + Sterke reductie van materiaalgebruik + Lager totaal gewicht ( m.b.t. stabiliteit) + Betere en efficiëntere isolatie-mogelijkheden (eenvoudige isolatietechnieken) + Snelle en droge bouwmethode + Dunnere constructie dikte + Gemakkelijker luchtdicht te maken + Eenvoudigere bouwknopen + Nadelen Zeer lage inertie Slecht zomercomfort door verhoogd risico op oververhitting Toenemend belang van technieken

18 vrijdag 16 mei Agenda : 0. Inleiding : Omkadering? 1. Thermische energie-opslag. 2. Nieuwbouw in Vlaanderen. 3. Case-study. 4. Conclusie.

19 vrijdag 16 mei CASE-STUDIE 3.1. Omschrijving behandeld project Vrijstaande woning met eenvoudige geometrie (6,50m x 9,00m x 6,00m) - Compactheid 1,16 m - Bruto-vloeroppervlak 117,00 m² - Beschermd volume 351,00 m³ - Totaal verliesoppervlak 297,58 m² U tot = 0,31 W/m²K Vloer : 58,50 m² (U vloer 0,22 W/m²K) Buitenmuur : 155,41 m² (U muur 0,17 W/m²K) Plat dak : 58,50 m² (U dak 0,13 W/m²K) Ramen / deur : 25,17 m² (U schrijnw. 1,76 W/m²K) K-29

20 vrijdag 16 mei CASE-STUDIE 3.2. Berekeningsmethode : 4 constructietypes

21 vrijdag 16 mei CASE-STUDIE 3.2. Berekeningsmethode : 4 constructietypes E-peil met EPB-software : 8 stappen 1. Standaard : - luchtdichtheid bij ontstentenis (= 12,0 m³/m²h), - ventilatie type A, - verwarming en sanitair op condenserende gasketel, met afgifte via vloerverwarming. 2. Verbeterde luchtdichtheid : - luchtdichtheid = 1,50 m³/m²h. 3. Balansventilatie : - Ventilatiesysteem type D, debieten in balans, met WTW. 4. Alternatieve energiebron : - Gekoppeld aan een buffervat en condenserende gasketel een zonne-collector van 10,00m².

22 vrijdag 16 mei CASE-STUDIE 3.2. Berekeningsmethode : 4 constructietypes Inertie in EXCEL tabel o.b.v. meetstaat : 2 stappen 1. Volgens opdeling van constructietypes in EPB-software : De totale warmteopslagcoëfficiënt per wandtype volgens de twee criteria : - Alle wanddelen tot aan een luchtspouw of - Alle wanddelen tot aan een isolatielaag met U < 0,20W/m²K 2. Tot een diepte van 5cm : Gezien de lage warmtetransmissiecoëfficiënt slechts berekend tot max. 5cm diepte. De coëfficiënt is hier merkelijk lager bij alle constructietypes. 3. HSK concept met PCM s : Aanname bij gebruik van een PCM : - Risico bij oververhitting = +/-25 C warmtecapaciteit =330 kj/m² bij 25 C (fazeverschuiving) - Alle muren en plafonds met PCM

23 vrijdag 16 mei CASE-STUDIE 3.4. Resultaten : 4-stappenplan vlg. EPB op Trad. (Lichte constructie scoort 5 à 6 E-punten slechter) Karakteristiek jaarlijks primair energieverbruik OMSCHRIJVING E68 E54 E41 E31 E29 E26 E23 E22 Stappenplan TOTAAL VERBRUIK (MJ / jaar) CO2 - emissie (kg / jaar obv gas) Eco-indicator (mpt / jaar obv gas) Verwarming Sanitair tapwater Koeling Hulpenergie Resterende vraag (koeling + CV) (niet uit renewables) TOTALE BESPARING

24 vrijdag 16 mei CASE-STUDIE 3.3. Resultaten : berekening inertie van 4 constructietypes Inertie volledig volgens EPB [MJ/K] Inertie tot 5cm diep [MJ/K] tussenvloer binnenmuur 0 TRAD TRAD + HSK HSK concept plat dak TRAD TRAD + HSK HSK concept (1) (2) crepie (3) + (4) PCM's (1) crepie (2) (3) + (4) PCM's buitenmuur vloer

25 vrijdag 16 mei Agenda : 0. Inleiding : Omkadering? 1. Thermische energie-opslag. 2. Nieuwbouw in Vlaanderen. 3. Case-study. 4. Conclusie.

26 vrijdag 16 mei CONCLUSIE 4.1. PCM als temperatuur-stabilisator A. Lichte constructies en inertie voor beheersing zomercomfort = MOGELIJK Keuze van PCM i.f.v. smelttemp. (23 C-26 C) en berekening vermogen is zeer belangrijk B. Wintercomfort : geen last van inertie, enkel lucht te verwarmen Verwarmen lucht (= 351 m³ * 0,916 kj/m³k) : 0,3 MJ/K Verwarmen constructie (= effect van inertie) - Traditioneel : ,0 MJ/K (32.514,0 MJ/K) - Houtskelet : ,0 MJ/K ( 9.222,0 MJ/K) - HSK concept : ,0 MJ/K ( 9.222,0 MJ/K) (PCM s worden niet opgeladen, want binnentemp. < 23 C) C. Gebouw als dynamisch object, Permanent veranderende factoren beïnvloeden het gebouw. (Buitenklimaat, bezonning, gebruikspatroon van bewoners, ) NOOD AAN EEN DYNAMISCHE EPB-SOFTWARE!!!!!

27 vrijdag 16 mei Architect Piet Kerckhof Aché Ligno Architecten bvba Oostmolenstraat, Aalter Website : info@ache-ligno.be Op weg naar een nulenergiewoning Blog : lignoarchitecten.wordpress.com