INLEIDING: UITDAGINGEN EN AANPAK VOOR EEN ENERGIE-EFFICIËNTE RENOVATIE

Transcriptie

1 Opleiding Duurzaam Gebouw: Renovatie met een hoge energieefficientie : technische details Leefmilieu Brussel INLEIDING: UITDAGINGEN EN AANPAK VOOR EEN ENERGIE-EFFICIËNTE RENOVATIE Thomas LECLERCQ MATRIciel

2 Doelstellingen van de presentatie De uitdagingen van een energetische renovatie aangaan in een algemene context van duurzaamheid Stilstaan bij de elementen van een duurzame keuze: Isolatie langs binnen/buiten Andere aspecten van de gebouwschil De technieken: ventilatie, verwarming, productie van sanitair warm water Hernieuwbare energie en het verband aantonen tussen energieverbruik en de andere aspecten van de duurzaamheid van het project 2

3 Plan van de uiteenzetting 0. Inleiding: de uitdagingen 1. De vraag verminderen 1.1 De behoefte aan verwarming 1.2 De behoefte aan SWW 2. De beschikbare bronnen van hernieuwbare energie optimaal gebruiken 3. Gebruikmaken van performante energiesystemen 3

4 0. De uitdagingen 1997 Protocol van Kyoto doelstelling industrielanden: broeikasgasreductie met 5,2% tussen (./. 1990) 2009 Kopenhagen: reductiedoelstelling 50% tegen Bron: Leefmilieu Brussel EG: Klimaatplan tegen 2020 broeikasgasuitstoot verminderen met 20% energieverbruik verminderen met 20% komen tot 20% hernieuwbare energie 4

5 0. De uitdagingen Verbintenissen in België: - Reductie van de emissies met 7,5% - verdeling van de doelstelling over de Gewesten door het Akkoord van Oostende van % hernieuwbare energie EPB-richtlijn (energieprestatie van gebouwen) Kortetermijndoelstelling: evolueren naar bijna nulenergiegebouwen (Nearly Zero Energy Building - NZEB) 5

6 0. De uitdagingen Verbintenissen in het Brussels Hoofdstedelijk Gewest: - de stijging van de emissies beperken tot + 3,475% (gemiddelde over de periode / of 1995 volgens het soort gas) - hetzij kt CO2 per jaar gemiddeld Absolute evolutie van het energieverbruik, van de broeikasgasuitstoot in de woningen en van de demografie in het BHG bij constant klimaat tussen 1990 en 2010 (Bron: Leefmilieu Brussel) 6

7 0. De uitdagingen EPB2015 Wat wordt verstaan onder passief? Dynamische simulatie vereist indien > m² Uittreksel uit de Brusselse formulieren 2013 Opmerking: de grenswaarde X, die specifiek geldt voor elke eenheid, wordt berekend voor het reële project met: gewogen gemiddelde U die arbitrair is vastgelegd op: 0,12 W/m².K voor ondoorschijnende wanden 0,85 W/m².K voor ramen en deuren n50 gelijk aan 0,6 volume/uur rendement van het ventilatiesysteem 80% (residentieel) of 75% (tertiair) 7

8 Het energieverbruik verminderen 1. De vraag verminderen 1.1 de behoefte aan verwarming 1.2 de behoefte aan SWW 2. De beschikbare bronnen van hernieuwbare energie optimaal gebruiken 3. Gebruikmaken van performante energiesystemen Onderwerp van opleidingsdagen 1 en 2 Bron: Gids Duurzame Gebouwen Aanbeveling G-ENE00 Het energieverbruik van gebouwen beperken 8

9 1.1. De behoefte aan verwarming verminderen Bron van behoefte aan verwarming? Ondoorschijnende wanden 30,5% Wanden met glas 38% Luchtdichtheid en ventilatie 31,5% Bron: RELOSO Studie over de hernieuwing van sociale huisvesting Waals Gewest

10 1. 1.A Doorschijnende wanden df/pmpquellesfenetresp1.pdf 10

11 Passief Lage energie 1. 1.A Doorschijnende wanden 1,5 W/m²K >< 0,25 W/m²K Raam 6x meer verlies 0,9 W/m²K >< 0,15 W/m²K 11

12 1. 1.A Doorschijnende wanden Zwak punt & sleutelelement maar absoluut niet rendabel! Eenvoudig gesteld: Uw = 0,3 x Uf + 0,7 x Ug + 3 x f,g Situatie: enkel glas / ramen alu dubbel glas / ramen hout: Winst in termen van Uw: (0,3 * 4 W/m²K + 0,7 * 6 W/m²K) (0,3 * 2 W/m²K + 0,7* 1,1 W/m²K + 3 * 0,055 W/mK) 3,87 W/m²K Winst in kwh: 3,87 W/m²K * 1 m² * 12,5 K * uur = 290 kwh/jaar ( 32 m³ gas verstookt door verwarmingsketel 90% rendement) VTT: 475 / 22,5 21 jaar En als we uitgaan van dubbel tegenover driedubbel? Rekening houden met: prijs van de brandstof > 12

13 13

14 1. 1.A Doorschijnende wanden impact op het comfort Koude wand Isolatie bij renovatie Keuze van het type van glas Een aangevoelde comforttemperatuur wordt bepaald (ook wel operatieve of resulterende temperatuur genoemd): T operatief = (T lucht + T wand ) / 2 op voorwaarde dat de luchtsnelheid niet meer dan 0,2 m/s bedraagt. Gids duurzame gebouwen 14

15 1. 1.A Doorschijnende wanden Verliezen van het glas, maar ook Globaal verlies Uw ( window ): frame : Uf glass : Ug afstandhouder Uitvoering: bouwknopen en luchtdichtheid Zonnewinst/oververhitting en zonnefactor Lichttransmissie en visueel comfort Een sleutelelement! 15

16 1. 1.A Doorschijnende wanden - raam Indien doelstelling: Uw < 0.85W/m²K Uf < (0,85-0,7*1,1-3*0,055)/0,3 onmogelijk Uf < (1-0,7*0,6-0,3*0,039)/0,3 = 1,04W/m²K 16

17 1. 1.A Doorschijnende wanden - raam Opgelet voor de milieu-impact! Metalen profielen: productie => ongunstige milieubalans; Maar eindeloos recycleerbaar. Pvc: productie (chloor) => ongunstige milieubalans; Maar onderzoek om de impact van pvcproducten te beperken ( Greenline -label). Hout: Zeer goede milieubalans en goede thermische prestaties; Opgelet: dit geldt alleen als het hout voldoet aan de milieucriteria (labels van het type PEFC ). 17

18 1. 1.A Doorschijnende wanden - raam HOUT + ALU: Voordelen van hout (milieu-impact thermische prestaties) + aluminium (gemakkelijk in onderhoud).!!! kostprijs Beschermd hout=> minder edel, van lokale herkomst en hogere isolatiewaarde 18

19 1. 1.A Doorschijnende wanden - raam Herhaling 19

20 1. 1.A Doorschijnende wanden - glas Herhaling Zonnefactor (g, ZF, SC): de fractie invallende zonne-energie die doorheen de beglazing gaat (10% - 86%) Lichttransmissie (TL): de fractie zichtbare zonnestraling die doorheen de beglazing gaat (7% - 97%) 20

21 1. 1.A Doorschijnende wanden - glas Gas U Lichttransmissie Lichtweerkaatsing Zonnefactor Optima Argon 1,1 W/m²K 80% 12% 63% UltraOne Air 1,3 W/m²K 70% 20% 52% UltraOne Argon 1,0 W/m²K 70% 20% 52% Sprimo Z9 Argon 0,9 W/m²K 68% 20% 47% Sprimo Z8 Krypton? 0,8 W/m²K 68% 20% 47% Opmerking: Krypton: 0,00949 W/(m.K) Argon: 0,01772 W/(m.K) Bron: Sprimoglass 21

22 1. 1.A Doorschijnende wanden - Zonnewinst Enkele doelstellingen voor woningen: de zoninstraling dekt de conductieve verliezen van de openingen zonnewering in de praktijk in België ( algemene regel ) Noord: (vaste of mobiele) zonnewering niet aanbevolen Oost / west: mobiele buitenzonnewering, indien geen selectieve beglazing of vaste zonnewering Zuid: vaste (of mobiele) zonnewering is aanbevolen 22

23 1. 1.A Doorschijnende wanden zomercomfort Zonneweringen 23

24 1. 1.A Doorschijnende wanden - Zonnewinst Enkele doelstellingen voor woningen: Compromis visueel comfort / thermisch comfort Netto verlichte oppervlakte = ab + 2dc Oriëntatie van het lokaal Netto verlichte oppervlakte / vloeroppervlakte van het lokaal Netto verlichte oppervlakte van meer dan 100 cm vergeleken met het vloerniveau / de vloeroppervlakte van het lokaal Zuid Hoger dan 15% indien zonnewering > 20% Hoger dan 12% Oost en Tussen 15% en 25% Hoger dan 12% west Noord Tussen 15% en 25% Hoger dan 12% 24

25 1. 1.B Ondoorschijnende wanden Welke isolatie? U muren: 0,1 tot 0,2 W/m²K U vloer: 0,15 tot 0,2 W/m²K U dak: 0,1 W/m²K 25

26 1. 1.B Ondoorschijnende wanden Isolatie: buiten binnen 26 Bron: brochure audit PAE2 Waals Gewest, 2013

27 Thermische geleidbaarheid van de wand en correctie die verband houdt met de bevestiging of de houten structuur, W/m²K 1. 1.B Ondoorschijnende wanden Isolatie en uitvoering: Doorlopende laag: Mechanisch bevestigde laag Houtstructuur 0,550 0,450 5 bevestigingen/m² over hele dikte : +15% Isolation continue Isolation perforée Isolation et structure bois 0,350 0,250 15% hout / 85% isolatie: +50% 0,2 W/m²K 0,150 0, ,5cm 11,5cm ,5cm Dikte van de isolatie (PUR 0,023W/mK) [cm] 27

28 1. 1.B Ondoorschijnende wanden Specifieke mechanische bevestiging: vrijwel doorlopende laag... Bron: 28

29 1.1.B Isolatie langs de binnenkant risico s Belangrijkste risico Bron: outil Isolin (Architecture et Climat) 29

30 1.1.B - Isolatie langs de binnenkant risico s Bijkomend risico Source : outil Isolin (Architecture et Climat) 30

31 1.1.B - Isolatie langs de binnenkant risico s Vaak vergeten: het droogpotentieel neemt af En andere zie dag 2 Source : outil Isolin (Architecture et Climat) 31

32 CO2 CO2 1.1.B Impact van de gekozen isolatie Een wand isoleren: Vermindert de verliezen en dus het verbruik / uitstoot van CO2 De isolatie moet worden geproduceerd, met verbruik / uitstoot van CO2 tot gevolg Twee aspecten: Primaire energie (kwh) Uitstoot van CO2 (kg CO2) Primaire energie Primaire energie 32

33 1.1.B Impact van de gekozen isolatie Een cm PUR meer... vermindert mijn verbruik... kwh primaire Bilan environnemental d'un isolant sur 30 ans Consommation cm 33

34 1.1.B Impact van de gekozen isolatie Een cm PUR meer... vermindert mijn verbruik... Maar vereist meer isolatiemateriaal... kwh primaire Bilan environnemental d'un isolant sur 30 ans Energie grise cm 34

35 1.1.B Impact van de gekozen isolatie Een cm PUR meer... vermindert mijn verbruik... maar vereist meer isolatiemateriaal... En per slot van rekening... kwh primaire Bilan environnemental d'un isolant sur 30 ans Energie grise Consommation cm Meer hierover in een presentatie die deze namiddag wordt gegeven. 35

36 1.1.C Bouwknopen Aanzienlijk aandeel van de verliezen Bâtiment exemplaire Loosen Source: Ecorce Risico en pathologie van het gebouw: condensatie! Dit komt meer uitgebreid aan bod in een andere presentatie (dag 2) 36

37 1.1.D. Verliezen door in-/exfiltratie Luchtdichtheid (zie dag 1) Blower door test: Meting van het lekdebiet (infiltratie) Gebruikt voor classificatie en certificatie (n50, V50 ) Gebruikt om de jaarlijkse verliezen door in-/exfiltratie te beoordelen: Zie hierover presentatie luchtdichtheid 37

38 1.1.E. En ventilatie? Waarom ventileren: zorgen voor binnenluchtkwaliteit rekening houdend met De bezetting van de lokalen en de verontreiniging die ermee verband houdt De vervuiling die verband houdt met het gebouw (meubelen, onder andere). Enkele normen: Opmerking: een woning Tx is een woning met x belangrijkste kamers EN Bron: Les Guides Bio-tech, Ventilation naturelle et mécanique, ARENE Île-de-France & ICEB, februari 2012 ( 38

39 1.1.E. En ventilatie? Beheer winter en zomer Winter De verliezen door ventilatie beperken Opgelet voor het bijkomend verbruik Zomer De invoer van warme lucht (bypass) beperken Intensieve ventilatie (vooral indien thermische massa toegankelijk) Belangrijkste aandachtspunten: Opgelegde debieten, maar regeling noodzakelijk Warmterecuperatie: performant maar met bypass Werking te optimaliseren: verliezen (zomer/winter) maar ook (en vooral) bijkomend verbruik! Bewustmaking, onderhoud en goed ontwerp (warmteverliezen / akoestisch ) Zie specifieke presentatie over ventilatie (dag 3) 39

40 1.1.E. En ventilatie? Hygiënische ventilatie en verwarming/airconditioning: altijd een kritische geest bewaren! De hygiënische ventilatie zorgt voor een beperkte afkoeling van het gebouw: In woningen: voldoende indien aangevuld door passieve maatregelen (zonnewering, ramen open zetten) Op kantoor ligt moeilijker 40

41 Het energieverbruik verminderen 1. De vraag verminderen 1.1 de behoefte aan verwarming 1.2 de behoefte aan SWW 2. De beschikbare bronnen van hernieuwbare energie optimaal gebruiken 3. Gebruikmaken van performante energiesystemen Onderwerp van opleidingsdag 4 Bron: Gids Duurzame Gebouwen Aanbeveling G-ENE00 Het energieverbruik van gebouwen beperken 41

42 1.2. Het waterverbruik SWW: verbruik in verhouding tot de vraag naar water de watertemperatuur Mogelijkheden? Beheer van het debiet van de druk van de t Water en milieu-impact De recuperatie van regenwater komt aan bod op dag 4 van de opleiding... In principe, behalve warm water. 42

43 Plan van de uiteenzetting 1. De vraag verminderen 1.1 de behoefte aan verwarming 1.2 de behoefte aan SWW 2. De beschikbare bronnen van hernieuwbare energie optimaal gebruiken 3. Gebruikmaken van performante energiesystemen Bron: Gids Duurzame Gebouwen Aanbeveling G-ENE00 Het energieverbruik van gebouwen beperken Onderwerp van opleidingsdag 4 43

44 2. Hernieuwbare energie Mogelijkheden: Biomassa Thermische zonne-energie Fotovoltaïsche zonne-energie Geothermie Warmtekrachtkoppeling Bij renovatie? Beperkingen: oriëntatie, schaduw, toegankelijkheid, Nodige ruimte, stabiliteit, overbelasting Aansluiting (waterbouwkundige netwerken, elektrische netwerken, ) Rendabiliteit voor (performante?) (kleine) woningen? Eenvoudige tool voor dimensionering / premies: 44

45 2.1 Biomassa Voordelen: Evenwicht tussen CO2 & primaire energie (EPB Brussel: fp = 0,32) Nadelen: Benodigde ruimte voor opslag: afhankelijk van vermogen en autonomie... Toegankelijkheid/toegang voor levering, vooral bij renovatie Kwaliteit / regeling van de brander (fijne deeltjes en rendement) Evolutie van de brandstofprijs Voorzorgen: Productierendement Lokale productie (België) om transport over lange afstanden te vermijden 45

46 2.2 Thermische zonne-energie Voordelen: Autonomie in de zomer (zonnedekkingspercentage) Nadelen: Benodigde ruimte voor opslagvat en overbelasting Verbruik van de hulpuitrustingen (+ onderhoud) Rendabiliteit? Voorzorgen: Dimensionering Oriëntatie / schaduw Grootteorde: 1,5 m² / appartement (gecentraliseerd) dekkingspercentage 30-40% 4 m² / huis dekkingspercentage 50% 46

47 2.3 Fotovoltaïsche zonne-energie Voordelen: Integratie in renovatie Nadelen: Beschaduwing en oriëntatie van het gebouw bij renovatie Voorzorgen: Dimensionering omzetter Bestaande elektrische installatie Grootteorde: 1 kwp 850 kwh/jaar tot 920 kwh/jaar voor een optimale oriëntatie 47

48 2.4 Geothermie Voordelen: Evenwicht primaire energie / milieu: directe elektrische verwarming < gasverwarming < warmtepomp < aardwarmtepomp Potentieel natuurlijke koeling (geocooling) Een verplichte overgang naar nulenergie! Nadelen: Kostprijs Boren (renovatie!) Voorzorgen: Dimensionering, thermische respons van de bodem, hydrogeologie (grondwaterspiegel),... MV BIM Grootteorde: Verwarming: prestatiecoëfficiënt = 5 (30 tot 80 W/m) Koeling: prestatiecoëfficiënt = 12 (30 tot 80 W/m) 48

49 2.4 Warmtekrachtkoppeling Voordelen: Gecombineerde productie van warmte en elektriciteit Nadelen: Kostprijs Behoefte aan warmte: dit benadeelt de kleine woningen en kantoren (met uitzonderingen) Voorzorgen: Er is geen snelle, eenduidige en universele regel voor de dimensionering Aansluiting op het netwerk, beheer groenestroomcertificaten 49

50 Plan van de uiteenzetting 1. De vraag verminderen 1.1 de behoefte aan verwarming 1.2 de behoefte aan SWW 2. De beschikbare bronnen van hernieuwbare energie optimaal gebruiken 3. Gebruikmaken van performante energiesystemen Bron: Gids Duurzame Gebouwen Aanbeveling G-ENE00 Het energieverbruik van gebouwen beperken» Onderwerp van opleidingsdag 3 50

51 3.1. Performante energiesystemen verwarming en SWW Behoeften / rendement / verbruik Totaal rendement en eindenergieverbruik hangen af van: De technologische keuze (warmtepomp, verwarmingsketel, warmtekrachtkoppeling): buffervat, temperatuurregime, productierendement Het type van brandstof (OVW/BVW, doorstroomsysteem): condensatiepotentieel, compatibel met ogenblikkelijke productie Het gecentraliseerde / gedecentraliseerde concept : Gunstig voor hernieuwbare energie, maar ongunstig op het vlak van de distributie Opgelet voor meerdere vaten voor bijkomende opslag Het type van emissiesysteem (radiatoren, lucht, vloer, ): Temperatuurstelsel en prestatie van het systeem (condensatie) Regeling en inertie 51

52 3.1. Performante energiesystemen verwarming en SWW Behoeften / rendement / verbruik Totaal rendement en eindenergieverbruik hangen af van : De dimensionering en het temperatuurstelsel van de emissiesystemen: Prestatie van de productieapparaten (warmtepomp, condensatie) Beperking bij renovatie indien de emissiebronnen niet worden vervangen, behalve indien overgedimensioneerd bij renovatie De impact van de verschillende hulpuitrustingen (elektronica, circulatiepomp, ventilator,...) Deze elementen worden uitvoerig behandeld op opleidingsdag 3: SWW, hulpuitrustingen, ventilatiesysteem, warmtepomp 52

53 3.2. Performante energiesystemen Focus op de regeling Regeling: Indeling in zones van de netwerken Intermittentie Watertemperatuur Inertie van het systeem Ruimte Tijd Intensiteit Bron : Energie+ 53

54 3.3. Performante energiesystemen hulpuitrustingen (verwarming en ventilatie) Hoe meer de behoefte aan verwarming afneemt, hoe groter het verbruik van de posten ventilatie, SWW en hulpuitrustingen wordt Aandeel van het verbruik in % voor een klassiek appartement en een passief appartement (chauffage air et auxiliaires) Doeltreffend ventilatiesysteem: Impact op de behoefte aan verwarming en koeling (zie punt 1.1.E van deze presentatie) en dus op het verbruik via de verwarmings-/koelsystemen Impact van het verbruik van de hulpuitrustingen: technologische keuze 54

55 3.4 Performante energiesystemen Eindverbruik en verbruik van primaire energie We komen erop terug in de eerste slide: de uitdagingen van passiefbouw en vooral van de regelgeving in Brussel in

56 3.4 Performante energiesystemen Eindverbruik en verbruik van primaire energie n50 < 0,6 vol/h BNEC < 15 of X kwh/m².jaar 56

57 3.4 Performante energiesystemen Eindverbruik en verbruik van primaire energie BNEC < 15 ou X kwh/m².an EP < (X-15) kwh/m².an PE < ,2 (X- 15) kwh/m².jaar 57

58 3.4 Performante energiesystemen Eindverbruik en verbruik van primaire energie Behoefte / rendement / verbruik omzetting in primaire energie Exprimé en énergie primaire 58

59 3.5. Oppervlakte: een bepalend element op papier Veel indicatoren uitgedrukt in kwh/(m².jaar) Verwarmde vloeroppervlakte Conventie EPB / PHPP ( A CH <> A RE : 25% afwijking) Grootte is niet van invloed op het verbruik van het gebouw, maar wel op het eindresultaat 59

60 Te onthouden van de uiteenzetting De zeer lage-energie-/passiefrenovatie moet in zijn geheel worden bekeken, door tegelijk de winsten en de verliezen te optimaliseren om zowel in de zomer als in de winter comfort te hebben. De details zijn geen details meer (ramen, afstandshouders tussen de glasplaten, bouwknopen, luchtdichtheid). De chaos kan groot zijn als niet wordt nagedacht over de technieken en isolatiematerialen (binnenisolatie, compact dak, drogen van de wanden, condensatie, ). HVAC: opgelet voor verborgen verbruik en SWW (lus/opslag)! Tot slot spelen de conventies (PE, m²) een belangrijke rol in de naleving van de reglementering of in de context van een certificatie. 60

61 Interessante tools, internetsites, : Gids Duurzame Gebouwen - BIM, G_ENE00 Het energieverbruik van gebouwen beperken G_WEL00 Welzijn, comfort en gezondheid in duurzame gebouwen former.aspx?id=32553&langtype=

62 Contact Thomas LECLERCQ MATRIciel sa Projectbeheerder Place de l Université, Louvain-la-Neuve : leclercq@matriciel.be 62