OPLEIDING DUURZAAM GEBOUW: PASSIEF EN (ZEER) LAGE ENERGIE Dag 4 Ontwerpstrategieën

Transcriptie

1 OPLEIDING DUURZAAM GEBOUW: PASSIEF EN (ZEER) LAGE ENERGIE Dag 4 Ontwerpstrategieën LENTE 2016 Op basis van de presentatie van Ecorce bvba Didier DARIMONT ICEDD didier.darimont@icedd.be

2 2 DOELSTELLING(EN) VAN DE PRESENTATIE De architecturale en technische elementen identificeren die de energiebalans van een gebouw beïnvloeden, en hun impact kwantificeren Een strategie voorstellen die een intelligent gebouwontwerp met uitstekende energieprestaties garandeert

3 3 RODE-DRAADPRESENTATIE Aeropolis II Loossens

4 4 INHOUDSOPGAVE DEFINITIES STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE (TSP) STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE (BSP) DYNAMISCHE SIMULATIE ONTWERPPROCES

5 5 DEFINITIES PASSIEF tegenover BIOKLIMATISME Bioklimatisme: optimale benutting van de geografische en klimatologische omgeving van een gebouw om het energieverbruik ervan te verminderen en tegelijk het comfort van de gebruikers te waarborgen. Subjectieve benadering Passief: norm die erop gericht is de energiebehoeften van een gebouw aanzienlijk te verlagen en tegelijk het comfort van de gebruikers te waarborgen. Kan op elk type gebouw worden toegepast. Objectieve kwantificeerbare benadering Passief impliceert niet noodzakelijk bioklimatisme, en omgekeerd. Maar een doordachte benadering van bioklimatisme vergemakkelijkt wel de toegang tot de passiefnorm

6 6 DEFINITIES GLOBALE THERMISCHE BALANS Tijdens de stookperiode = - - = + = - + = + 1. Transmissieverliezen 2. Verliezen door opzettelijke ventilatie 3. Verliezen door in-/exfiltratie 4. Totale verliezen van de gebouwschil 5. Toevoer door zoninstraling 6. Interne warmtetoevoer 7. Netto-energiebehoeften voor de verwarming 8. Verliezen van het systeem 9. Bruto-energiebehoeften voor de verwarming 10. Eventuele thermische zonne-energie 11. Productieverliezen 12. Eindverbruik voor de verwarming 13. Omzettingsverliezen Bron : EPG-gids Waals Gewest Primaire-energieverbruik voor de verwarming =

7 7 DEFINITIES GLOBALE THERMISCHE BALANS Tijdens de stookperiode BIJ BEPERKING TOT DE NETTOBEHOEFTEN 040 Balans van het passiefgebouw Balans van het standaard gebouw ,3 6,1 23,6 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) 8,6 10,3 16,0 Toevoer Apports (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) U gem. = 0,3 Type ventilatie: D Dichtheid = 0,6 Energiebehoeften Besoins en énergie de chauffage voor verwarming Toevoer door Apports solaires zoninstraling Apports Interne internes toevoer Verliezen door Pertes par infiltrations infiltratie Verliezen door Pertes par ventilation ventilatie Verliezen door Pertes par transmission transmissie ,1 35,1 59,4 Déperditions Verliezen (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) 121,3 31,1 27,3 Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) U gem. = 0,52 Type ventilatie: C Dichtheid: 7,8 Bron : écorce

8 8 DEFINITIES GLOBALE THERMISCHE BALANS Buiten de stookperiode = 1. Toevoer door zoninstraling 2. Interne warmtetoevoer door personen 3. Interne warmtetoevoer door verlichting 4. Interne toevoer door ventilatoren 5. Interne warmtetoevoer door apparaten 6. Transmissieverliezen 7. Ventilatieverliezen 8. Verliezen door in-/exfiltratie 9. Warmte af te voeren door het koelsysteem = + = + = 10. Netto-energiebehoeften voor de koeling 11. Verliezen van het koelsysteem 12. Bruto-energiebehoeften 13. Productieverliezen 14. Energieverbruik voor de koeling 15. Omzettingsverliezen Primaire-energieverbruik van het gebouw Bron : EPG-gids Waals Gewest 3.2

9 9 DEFINITIES GLOBALE THERMISCHE BALANS Buiten de stookperiode BIJ BEPERKING TOT DE NETTOBEHOEFTEN 040 Typebalans van een passiefgebouw 7 Typebalans van een standaard gebouw ,3 60 0, ,4 Besoin Koudebehoefte en froid 40 44,9 42,9 3 4,9 Toevoer door Apports solaires zoninstraling 30 2 Apports Interne internes toevoer ,6 Déperditions Verliezen (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) 1,4 Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Verliezen door Pertes par ventilation ventilatie Verliezen door Pertes par transmission transmissie ,1 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) 20,6 Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Bron : écorce U gem. = 0,3 Type ventilatie: D Dichtheid = 0,6 U gem. = 0,52 Type ventilatie: C Dichtheid: 7,8

10 10 DEFINITIES Gewoon speciale componenten voor passiefgebouwen samenvoegen, levert niet noodzakelijk een passiefgebouw op. De interactie tussen de verschillende elementen vereist een globale aanpak en een echte ontwerpstrategie om uiteindelijk de passiefnorm te halen Het geheel is dus meer dan de som van de delen Dit betekent dat een gebouw al vanaf het begin als een passiefgebouw moet worden ontworpen, anders is het mogelijk dat men buitensporige en vaak zeer dure maatregelen zal moeten treffen. Hoewel het in de meeste gevallen relatief eenvoudig is om een gebouw bijna passief te maken, kunnen de laatste punten zeer moeilijk blijken.

11 11 DEFINITIES PASSIEF staat voor energiebesparingen, een hoog binnencomfort, zowel s winters en s zomers als in het tussenseizoen. De ontwerpstrategie bestaat bijgevolg uit twee luiken, die nauw met elkaar verbonden zijn: de strategie tijdens de stookperiode de strategie buiten de stookperiode (langere periode dan de zomer) Afhankelijk van de eindbestemming van het gebouw zal de ene strategie voorrang krijgen op de andere. Vaak zorgt een compromis voor het nodige evenwicht. Er bestaat geen magisch recept, het ontwerp moet geval per geval gebeuren.

12 12 DEFINITIES De nieuwe eenheden : Brussel 2015 Bron : InfosFiche-Energie : de EPB-Eisen vanaf 2015

13 13 INHOUDSOPGAVE DEFINITIES STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE (TSP) STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE (BSP) DYNAMISCHE SIMULATIE ONTWERPPROCES

14 14 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE DOELSTELLING Verliezen tot een minimum beperken ,3 8, ,1 10,3 Besoins Energiebehoeften en énergie de voor chauffage verwarming Apports Toevoer solaires door zoninstraling 15 Apports Interne toevoer internes 10 23,6 16,0 Verliezen door Pertes Interne par toevoer infiltrations infiltratie 5 0 Verliezen Déperditions (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Pertes Verliezen par door ventilation ventilatie Pertes Verliezen par door transmission transmissie Bron : écorce

15 15 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE DOELSTELLING Verliezen tot een minimum beperken ,3 8, ,1 10,3 Besoins Energiebehoeften en énergie de voor chauffage verwarming Apports Toevoer solaires door zoninstraling 15 Apports Interne toevoer internes 10 23,6 16,0 Pertes Verliezen par door infiltrations infiltratie 5 Pertes Verliezen par door ventilation ventilatie 0 Bron : écorce Déperditions Verliezen (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Pertes Verliezen par door transmission transmissie en vervolgens DE TOEVOER MAXIMALISEREN

16 16 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Transmissieverliezen tot een minimum beperken Infiltratieverliezen tot een minimum beperken Ventilatieverliezen tot een minimum beperken WARMTEWINSTEN MAXIMALISEREN SAMENVATTING

17 17 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN ,3 8, ,1 10,3 Energiebehoeften voor verwarming Besoins en énergie de chauffage Apports solaires Toevoer door zoninstraling ,6 16,0 Apports internes Interne toevoer Pertes par infiltrations Verliezen door infiltratie 5 Pertes par ventilation Verliezen door ventilatie 0 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Apports (kwh/m²an) Toevoer (kwh/m²jaar) Bron : écorce Pertes Verliezen par transmission door transmissie Verliezen door transmissie Bron: energie+ Aanbevelingen om transmissieverliezen tot een minimum te beperken: N Gunstige contacten benutten en de compactheid verbeteren N Prestaties van ondoorzichtige wanden verbeteren en goed beheer van thermische bruggen N Prestaties van doorzichtige wanden verbeteren

18 18 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Gunstige contacten benutten Afhankelijk van het type omgeving dat aan een wand grenst, zullen de verliezen groter of kleiner zijn; de isolatiedikte moet op basis hiervan worden gekozen. Via de in het PHPP gebruikte X-factor is het mogelijk rekening te houden met het type omgeving dat zich aan de niet-verwarmde kant bevindt. X-factor = Door de wand overgedragen energie naar de aangrenzende ruimte Door de wand overgedragen energie naar buiten Typewaarden: Grond: ongeveer % in België Niet-verwarmde kelder of geventileerde kruipruimte: % Buiten: 100 % Bufferzone: van 15 tot 100 %

19 19 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Compactheid verbeteren Compactheid = Verwarmd volume Verliesoppervlakte Een compact gebouw heeft naar verhouding minder verliesoppervlaktes: makkelijker om hoge prestaties te bereiken minder oppervlakte om te isoleren, en bijgevolg besparingen

20 Invloedsfactoren Compactheid [m] Compacité [m] 20 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Compactheid verbeteren Compactheid Vorm 4 3,5 3 Compactheid Compacité cube kubus 4 façades 4 gevels 2,5 Grootte 2 1,5 1 0, Bron : écorce Volume [m³] Volume [m³] Contextualisatie: - Als de compactheid stijgt dalen de transmissieverliezen, en dus ook de NEV - De compactheid bepaalt de grens van het primair energieverbruik - Ex: passief standaard (PHPP - berekening) van een tertiair gebouw: PEV = 95 2,5 x C - EPB, nieuwbouw kantoren: PEV = 95 2,5 x C (C <= 4 )

21 21 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Compactheid verbeteren Type bungalow (G) Type 4 gevels (G+1) Type rijhuis (G+1) Totale verwarmde oppervlakte 200 m² Oppervlakte gebouwschil 100 % (referentie) Compactheidsgraad 0,8 Totale verwarmde oppervlakte 200 m² Oppervlakte gebouwschil 65% Compactheidsgraad 1,24 Totale verwarmde oppervlakte 200 m² Oppervlakte gebouwschil 50 % Compactheidsgraad 1,6

22 22 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Compactheid verbeteren In tegenstelling tot het passiefcriterium van de warmtebehoefte houdt de compactheid geen rekening met de energetische referentieoppervlakte, Bron : écorce Globale behoefte = 1080 kwh/jaar Compactheid = 0,94 Energetische referentieoppervlakte = 72 m² Specifieke behoefte = 1080/72 = 15 kwh/m²jaar Globale behoefte = 1080 kwh/jaar Compactheid = 0,94 Energetische referentieoppervlakte = 56 m² Specifieke behoefte = 1080/56 = 19,3 kwh/m²jaar

23 23 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN 016 Rode-draadvoorbeeld Compactheid verbeteren Compactheid = 3 Bron : écorce

24 24 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN 040 Rode-draadvoorbeeld Compactheid verbeteren Compactheid = 3,8 Bron : écorce Compactheid = 5

25 25 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Prestaties van ondoorzichtige wanden verbeteren Slechts één oplossing: beter isoleren! Twee vectoren: dikte en prestaties van het isolatiemateriaal U [W/(m²K)] Equivalente dikte PU [cm] Equivalente dikte cellulose [cm] Muren 0,10-0, Vloer 0,15-0, Dak 0, Venster 0,8 Drievoudige beglazing en passief raamwerk Het is belangrijk in de fase van het schetsontwerp van realistische wanddiktes uit te gaan!

26 26 ENE03 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Prestaties van doorzichtige wanden verbeteren U f = U frame U g = U glass U w = U window ψ g = KB van de afstandshouder Bron : U w = A gu g + A f U f + l esp ψ esp A g + A f Zo klein mogelijk houden!

27 Enkelvoudige beglazing Heldere dubbele beglazing Heldere dubbele beglazing (lage emissiviteit) Heldere dubbele beglazing (lage emissiviteit en isolerend gas) Heldere drievoudige beglazing Heldere drievoudige beglazing, lage emissiviteit, met argon Heldere drievoudige beglazing, lage emissiviteit, met krypton 27 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Prestaties van doorzichtige wanden verbeteren Waarde U g Bron : écorce

28 Raamwerk uit hout 45 mm Raamwerk uit hout 68 mm Raamwerk uit hout, 'passief' Raamwerk uit PVC voor 72 Raamwerk uit PVC tot 98 Goed raamwerk uit PVC Raamwerk uit PVC type 'passief' Raamwerk uit metaal, zonder thermische onderbreking, gelakt Raamwerk uit metaal, zonder thermische onderbreking Raamwerk uit metaal, met thermische onderbreking Hoogwaardig raamwerk uit metaal 28 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Prestaties van doorschijnende wanden verbeteren Waarde U f 6,00 5,00 4,00 3,00 2,00 1,00 0,00 Bron : écorce Hout en pvc bieden de beste prestaties. Aluminium kan ontoereikend zijn voor passieftoepassingen als compromis: hout/pvc met aluminium kap

29 U w [W/m²K] 29 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Rode-draadvoorbeeld Prestaties van doorzichtige wanden verbeteren U g =0,5 W/m²K - U f =0,66 W/m²K - y g =0,02 W/m²K Bron : écorce 1 0,75 0,5 0, Uw [W/m²K] 0,78 0,76 0,67 0,63 0,63 0,61

30 30 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Prestaties van de wanden verbeteren U gemiddeld van de gebouwschil = goede indicator van de kwaliteit van de gebouwschil. Men moet verbeteringen nastreven op basis van: N de oppervlakte van een wand, overeenkomstig de verliezen die deze wand veroorzaakt (niet voor de vensters) N de X-factor N de respectieve meerkosten (volgens het type wand en isolatiemateriaal) Laat ons de dingen zeggen zoals ze zijn. Wanneer de dikte van een verticale wand wordt vergroot, nemen de verliesoppervlakten toe of wordt de energetische referentieoppervlakte kleiner, wat een omgekeerd effect heeft Geef de voorkeur aan de verbetering van de lambdawaarde van het isolatiemateriaal of de wanden die geen weerslag hebben op de energetische referentieoppervlakte.

31 31 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN 040 Rode-draadvoorbeeld Prestaties van ondoorzichtige wanden verbeteren 0,4% 0,2% 6,1% 17,5% 1,6% 7,6% 8,5% Vloer boven buitenomgeving Plancher sur extérieur 17,9% 17,3% Vloer boven parking Plancher sur parking Terras Terrasse 43,8% Dak Toiture 60,3% Gevels Façades 18,8% Vensters Fenêtres Aandeel Part van des surfaces oppervlakten Bron : écorce Part Aandeel des déperditions van verliezen

32 32 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Rode-draadvoorbeeld Prestaties van ondoorzichtige wanden verbeteren Goed beheer van thermische bruggen 120% 100% = 2,2 kwh/m²jaar!!! Binnen : t = 20 C Buiten : t = 0 C Ponts Thermische thermiques bruggen 80% 16% 14% Fenêtre Venster 60% 12% PT 04 : ancrages Verankeringen garde-corps borstweringen Dalle Vloerplaat sur sol Wand in contact met Paroi en contact avec buitenlucht l'air extérieur 40% 10% 8% 6% PT 03 Mur Kokermuur gaine PT 02 Fondation Fundering 20% 4% 2% PT 01 Angle Hoek Nord op noordoosten Est 0% Bron : écorce Part Aandeel des déperditions van verliezen 0% -2% -4% PT 01 Angle Hoek Sud op zuidoosten Est

33 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Bij het ontwerpen van een passiefgebouw voor Brussel (hoogte 40 m) of een voor Elsenborn (hoogte: 620 m) spelen andere factoren Ukkel Elsenborn , ,3 6,1 8,6 10,3 35 7,4 30 Besoins en énergie de 25 chauffage Apports solaires 20 13,5 11,9 Energiebehoeften voor Besoins en énergie de chauffage verwarming Toevoer door zoninstraling Apports solaires 15 Apports internes 15 28,8 Interne toevoer Apports internes ,6 16,0 10 Pertes par infiltrations Pertes 5 par ventilation 17,2 Verliezen door infiltratie Pertes par infiltrations Verliezen door ventilatie Pertes par ventilation 0 Déperditions Verliezen (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Pertes 0 par transmission Verliezen Déperditions (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Verliezen door transmissie Pertes par transmission Bron : écorce

34 34 STRATEGIE TSP TRANSMISSIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Tools PHPP-software(Passivhaus Projektierungs-Paket): simulatie van het gebouw en onderzoek van de criteria van de passiefnorm (Excel-bestand en gebruiksaanwijzing) Vade-mecum: te gebruiken in België, in combinatie met de PHPP-software (beschikbaar op de internetsite > Ressources > Nos publications en ligne) Quelles fenêtres pour ma maison passive?: document uitgegeven door het PMP (beschikbaar op de internetsite > Ressources > Nos publications en ligne) Quelle ventilation pour ma maison passive?: document uitgegeven door het PMP (beschikbaar op de internetsite: > Ressources > Nos publications en ligne) ConnecTools by pmp: te gebruiken in combinatie met de PHPP-software ( Site van het Passivhaus Institut: bevat de links en certificaten van de producten die gecertificeerd zijn als geschikt voor passiefbouw (

35 35 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Transmissieverliezen tot een minimum beperken Infiltratieverliezen tot een minimum beperken Ventilatieverliezen tot een minimum beperken WARMTEWINSTEN MAXIMALISEREN SAMENVATTING

36 36 STRATEGIE TSP INFILTRATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN ,3 8, ,1 23,6 10,3 16,0 Energiebehoeften voor Besoins en énergie de chauffage verwarming Toevoer door zoninstraling Apports solaires Interne toevoer Apports internes Verliezen door infiltratie Pertes par infiltrations Bron isoproc Binnenwand BINNEN Waterdichtheid membraan Siliconen pakking 5 Verliezen door ventilatie Pertes par ventilation 0 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Verliezen door transmissie Pertes par transmission Bron : écorce Bron: energie+ BUITEN

37 37 STRATEGIE TSP INFILTRATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN 040 Rode-draadvoorbeeld Invloed van de luchtdichtheid op de behoefte 100 Gemiddelde van Waalse woningen Besoin Jaarlijkse de chaleur verwarmingsbehoefte de chauffage annuel [kwh/(m²an)] [kwh/(m²jaar)] Pertes Verliezen par infiltration door infiltratie [kwh/(m²an)] [kwh/(m²jaar)] Bron : écorce Luchtdichtheid [h -1 ] Etanchéité à l'air [h -1 ]

38 38 STRATEGIE TSP INFILTRATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Ter herrinnering - Voorbeeld : N Spleet van 1 mm breed en 1 m lang in het interne dichtingsysteem, blootgesteld aan een wind van 30 km/uur N Binnentemperatuur: +20 C N Buitentemperatuur: -10 C N Drukverschil: 20 Pa (= windkracht 2 tot 3 Beaufort) ± 5x meer warmteverlies dan de gehele isolatieoppervlakte (14 cm isolatie) Source : Etude PRO-CLIMA

39 Energiebehoeften [ kwh/m².jaar] STRATEGIE TSP INFILTRATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Invoer van de gegevens van het gebouw Loossens in PHPP met variërende n Besoin de chaleur de chauffage annuel (passif): kwh/(m2a) Besoin de chaleur de chauffage annuel (TBE): kwh/(m2a) Besoin de chaleur de chauffage annuel (BE): kwh/(m2a) Besoin de chaleur de chauffage annuel (-): kwh/(m2a) n50 [vol/h]

40 40 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Transmissieverliezen tot een minimum beperken Infiltratieverliezen tot een minimum beperken Ventilatieverliezen tot een minimum beperken WARMTEWINSTEN MAXIMALISEREN SAMENVATTING

41 41 STRATEGIE TSP VENTILATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN ,3 8, ,1 10,3 Energiebehoeften voor Besoins en énergie de chauffage verwarming Toevoer door zoninstraling Apports solaires 15 Interne toevoer Apports internes 10 23,6 16,0 Verliezen door infiltratie Pertes par infiltrations 5 Verliezen door ventilatie Pertes par ventilation 0 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Verliezen door transmissie Pertes par transmission Bron : écorce

42 42 STRATEGIE TSP VENTILATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN 040 Rode-draadvoorbeeld Jaarlijkse verwarmingsbehoefte Besoin de chaleur de chauffage annuel [kwh/(m²an)] [kwh/(m²jaar)] Pertes Verliezen par ventilation door ventilatie [kwh/(m²an)] [kwh/(m²jaar)] % 20% 40% 60% 80% 100% 120% Bron : écorce Rendement van de warmtewisselaar Rendement de l'échangeur de chaleur

43 43 STRATEGIE TSP VENTILATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Ter herrinnering Ventilatieverliezen beperken Door het gebruik van een warmtewisselaar Door de kanalen te isoleren Door voorverwarming / voorkoeling van de lucht met aardwarmte Via goede regulatie CO2 probe extractie nieuwe lucht Luchttoevoer afvoerlucht nieuwe lucht register Bron : E+

44 44 STRATEGIE TSP VENTILATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Het verbruik situeert zich op twee niveaus: N Verlies/winst door ventilatie, N Hulpapparatuur. Om het globale verbruik te verlagen, dient er ingewerkt te worden op de twee bronnen of niveaus Consommations Verbruik voor dues ventilatie à ventilation [kwh/jaar] [kwh/an] Pertes Verliezen par door ventilation ventilatie Ventilateurs Ventilatoren - zomer - Été Ventilateurs Ventilatoren - winter - Hiver Système Systeem CC Système Systeem DD (Volgens PHPP)

45 45 STRATEGIE TSP VENTILATIEVERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Rode-draadvoorbeeld Verbruik Consommations voor ventilatie dues [kwh/jaar] à la ventilation [kwh/an] Pertes Verliezen par door ventilation ventilatie Ventilateurs Ventilatoren - zomer - Été Ventilateurs Ventilatoren - winter - Hiver Systeem Système D Niet-geregeld Système D non systeem réguléd Het debiet varieert volgens een bezettingschema Bron: écorce Het dimensioneringdebiet wordt continu ingeblazen NB: het verbruik van de ventilatoren wordt hier verondersteld rechtlijnig te variëren overeenkomstig het debiet = gunstige vereenvoudiging

46 46 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTEWINSTEN MAXIMALISEREN Toevoer door zoninstraling maximaliseren Interne warmtetoevoer maximaliseren? SAMENVATTING

47 47 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN ,3 8, ,1 10,3 Energiebehoeften voor Besoins en énergie de chauffage verwarming Toevoer door zoninstraling Apports solaires ,6 16,0 Interne toevoer Apports internes Verliezen door infiltratie Pertes par infiltrations 5 Verliezen door ventilatie Pertes par ventilation 0 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Toevoer Apports (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Verliezen door transmissie Pertes par transmission Bron : écorce

48 48 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN De zonnestraling die op een wand terechtkomt, bestaat uit drie componenten: N Diffuse zonnestraling N Directe zonnestraling N Door de grond weerkaatste zonnestraling Bron: écorce

49 49 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN De zonnestraling die op een oppervlak terechtkomt, varieert overeenkomstig: N de stand van de zon, Middaguur Ondergaande zon Atmosfeer Bron: EnergiePlus N de bewolking (hier op het aardoppervlak voor loodrechte zonnestralen), N de invalshoek. Referentieoppervlak Bron: EnergiePlus

50 50 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Gemiddelde maandelijkse zonnestraling op wanden gericht naar de vier windstreken, te Ukkel [W/m²]: 700 Gemiddelde maandelijkse zonnestraling per oriëntatie [W/m²] Rayonnement total mensuel moyen par orientation [W/m²] Nord Noorden Sud Zuiden Est Oosten Ouest Westen Horizontaal Horizontal Bron: Meteonorm

51 51 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Evenwicht toevoer/verliezen Verliezen [kwh/jaar] = Opp. venster [m²] x U w [W/m²K] x graaduren [kkh/jaar] Toevoer [kwh/jaar] = ZTA [%] x Opp. venster zonnestraling [kwh/m²jaar] [m²] x RF [%] x Gemiddelde globale ZTA = Zontoetredingsfactor. De zontoetredingsfactor staat voor de mate van doorlating van zonnewarmte van buiten naar binnen doorheen de beglazing. RF = reductiefactor voor zoninstraling = beschaduwing x vervuilingsfactor x niet loodrecht invallende zoninstraling x zichtbaar gedeelte van beglazing = 75 % x 95 % x 85 % x zichtbaar gedeelte van beglazing Klimaat: B - Brussels IWEC 71,4 Oriëntatie venster oppervlakken Schaduw Vervuiling Globale instraling (Hoofdrichtingen) Nietloodrechte zoninstraling Aandeel glas g-waarde Reductiefactor voor zoninstraling Venster oppervlakte Venster U-waarde Gem. globale instraling Transmissie verliezen maximum: kwh/(m²a) 0,75 0,95 0,85 m 2 W/(m 2 K) m 2 kwh/(m 2 a) kwh/a kwh/a Noord 86 0,75 0,95 0,85 0,578 0,50 0,35 1,00 X 0,84 0, > 15 Oost 183 0,75 0,95 0,85 0,578 0,50 X 0,35 1,00 0,84 X 0,6 X > 32 Zuid 349 0,75 0,95 0,85 0,578 0,50 0,35 1,00 0,84 0, < 61 = West 188 0,75 0,95 0,85 0,578 0,50 0,35 1,00 0,84 0, > 33 horizontaal 285 0,75 0,95 0,85 0,578 0,50 0,35 1,00 0,84 0, > 50 Strategie: Glas oppervlakte warmtewinsten zoninstraling Som resp. gemiddelde waarde over alle vensters 0,50 0,35 5,00 0,84 2, Bron : logiciel PHPP2007 = X

52 52 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Evenwicht toevoer/verliezen niet-dwingende doelstelling toevoer door zoninstraling geleidingsverliezen Oosten Est Zuid Sud Westen Ouest Noorden Nord Horizontal Horizontaal Totaal Total Geleidingsverliezen Toevoer door zoninstraling Déperditions conductives Apports [kwh/jaar] solaires [kwh/jaar] Bron : écorce

53 53 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Kwaliteit van de beglazing Ug heeft alleen invloed op de geleidingsverliezen, een kleinere Ug-waarde impliceert kleinere verliezen De zonnefactor [%] (g, ZF, SC): de fractie invallende zonne-energie (warmte) die doorheen de beglazing gaat (10-86 %) Invallende zonne-energie Weerkaatst percentage Geabsorbeerd percentage (dat naar buiten wordt afgevoerd) Transmissiepercentage + Geabsorbeerd percentage dat naar binnen wordt afgevoerd = Zonnefactor Lichttransmissie [%] : de fractie zichtbare zonnestraling (licht) die doorheen de beglazing gaat (7 97 %)

54 Energiestroom (watt per cm² en per micron) 54 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Kwaliteit van de beglazing Een beglazing vertoont een ander gedrag bij elke golflengte van het zonnespectrum. Dit verklaart waarom er verschillende waarden zijn. De beglazing is min of meer «selectief» Zichtbaar spectrum Zonnestraling op grenzen van atmosfeer (zonneconstante) Zonnestraling op zeespiegelniveau bij atmosfeer met normale gemiddelde vochtigheid Absorptie door waterdamp Absorptie door koolstofdioxide Golflengten (micron) Bron: EnergiePlus

55 55 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Kwaliteit van de beglazing TL (%) FS (%) Coefficient U (W/m²K) Bron : Cenergie

56 56 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Kwaliteit van de beglazing U-waarde (W/m²K) LT (%) ZTA (%) Enkele beglazing 5, Dubbele heldere beglazing 2, Dubbele heldere beglazing + lage emissiviteit 1, Dubbele heldere beglazing + absorptie 2,8 36 à à 67 Dubbele heldere beglazing + reflecterende folie 2,8 7 à à 66 Dubbele heldere beglazing + lage emissiviteit en reflecterend 1, Dubbele heldere beglazing + lage emissiviteit + isolerend gas 1 à 1, Dubbele heldere beglazing + lage emissiviteit en reflecterend + isolerend gas 1 à 1, Drievoudige heldere beglazing 1, Drievoudige heldere beglazing + lage emissiviteit + isolerend gas 0,6 à 0,8 65 à à 70 Drievoudige heldere beglazing + lage emissiviteit (int) + regeling van zonnestraling (ext) isolerend gas 0,6 à 0,8 60 à à 40 Bron : Cenergie

57 57 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Oriëntatie en beglazingsoppervlakte 700 Rayonnement Gemiddelde maandelijkse total mensuel zonnestraling moyen par per orientation oriëntatie [W/m²] Nord Noorden Sud Zuiden Est Oosten Ouest Westen Horizontaal Horizontal Stookperiode Stookperiode Bron: Meteonorm

58 58 STRATEGIE TSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING MAXIMALISEREN Schaduw Oorsprong Morfologie van het terrein (heuvel, ) Elementen nabij het gebouw (gebouwen, bomen, ) Eigen schaduw veroorzaakt door: N een balkon, een dakoversteek N de dagkanten rond de vensters N in- en uitsprongen van het gebouw Beschermingen (vaste of mobiele) tegen oververhitting Bron : écorce Invloed In de stookperiode: ongunstig voor passiefnorm In de zomer: compromis of mobiele beschaduwing

59 59 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTEWINSTEN MAXIMALISEREN Toevoer door zoninstraling maximaliseren Interne warmtetoevoer maximaliseren? SAMENVATTING

60 60 STRATEGIE TSP INTERNE WARMTETOEVOER MAXIMALISEREN ,3 8, ,1 10,3 Energiebehoeften voor Besoins en énergie de chauffage verwarming Toevoer door zoninstraling Apports solaires ,6 16,0 Interne toevoer Apports internes Verliezen door infiltratie Pertes par infiltrations 5 Verliezen door ventilatie Pertes par ventilation 0 Déperditions (kwh/m²an) Verliezen (kwh/m²jaar) Apports (kwh/m²an) Toevoer (kwh/m²jaar) Verliezen door transmissie Pertes par transmission Bron : écorce

61 61 STRATEGIE TSP INTERNE WARMTETOEVOER MAXIMALISEREN Verlichting Levende wezens 80 tot 100 W INTERNE WARMTETOEVOER Warmteproductie verbonden aan het gebruik van het gebouw Gereedschapsmachines Hulpmiddelen Kantoorapparatuur Bron : écorce

62 62 STRATEGIE TSP INTERNE WARMTETOEVOER MAXIMALISEREN Interne warmtetoevoer = gratis verwarming Bijgevolg systematisch maximaliseren?? Voorbeelden van jaarlijks verbruik: LCD-TV 32 : 85 kwh/jaar Wasmachine: 250 kwh/jaar Vaste computer: 150 kwh/jaar Draagbare computer: 40 kwh/jaar Computerscherm 22 : 40 kwh/jaar Laserprinter: 400 kwh/jaar Bron : Sust-it.net

63 63 STRATEGIE TSP INTERNE WARMTETOEVOER MAXIMALISEREN Nee! Geen Valse bezuiniging echte besparing (standaardwaarde (Standaardwaarde voorgeschreven opgelegd inhet PHPP) PHPP) Verhoogd Groter risico risico vanop oververhitting in in de de zomer Bij klimaatregeling: dubbel wordt er verbruik tweemaal verbruikt Onveranderlijk Invariabel (dus niet ongeacht overeenkomstig de behoeften de behoeften)

64 STRATEGIE TSP INTERNE WARMTETOEVOER MAXIMALISEREN Rode-draadvoorbeeld - schaduw Asymmetrische beschaduwing Bomen Kleinhoutjes J J J Omgevingsobjecten Overstekende delen Dag-/zijkanten Tijdelijke zonwering L L L l

65 STRATEGIE TSP INTERNE WARMTETOEVOER MAXIMALISEREN Rode-draadvoorbeeld - schaduw Bron : bingmaps Oriëntatie 1 Zuiden (straatzijde) 2 Oosten (naar doorgang aan zijkant) 3 Noorden (naar tuin) Schaduw Tegenoverliggend gebouw + dagkant Ringmuur + dagkant Ringmuur + balkon + dagkant Berekening schaduw volgens PHPP Bron : A2M Opheffing van de schaduw Invloed op de toevoer door zoninstraling [kwh/(m²jaar)] Invloed op de behoefte [kwh/(m²jaar)] 82 % + 1,38 (+ 20 %) - 0,7 27 % + 3 (+ 280 %) - 1,3 58 % + 2,6 (+ 70 %) - 1

66 66 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTEWINSTEN MAXIMALISEREN SAMENVATTING

67 67 STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE SAMENVATTING Zeer performant gebouw ontwerpen Strategie tijdens de stookperiode Verliezen minimaliseren Gratis toevoer maximaliseren verliezen door transmissie verliezen door ventilatie verliezen door infiltratie Toevoer door zoninstraling benutten Interne toevoer maximaliseren

68 68 INHOUDSOPGAVE DEFINITIES STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE (TSP) STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE (BSP) DYNAMISCHE SIMULATIE ONTWERPPROCES

69 69 STRATEGIE BSP DOELSTELLING Toevoer tot een minimum beperken 7 6 0, ,4 Besoin Koudebehoefte en froid 3 5,0 Apports Toevoer solaires door zoninstraling 2 Apports Interne toevoer internes 1 0,6 0 Déperditions Verliezen (kwh/m²jaar) (kwh/m²an) Bron : écorce Pertes Verliezen par door ventilation ventilatie 1,6 Pertes Verliezen par door transmission transmissie Apports Toevoer (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) WARMTE AFVOEREN EN REGELEN

70 70 STRATEGIE BSP DOELSTELLING Toevoer tot een minimum beperken Toevoer door zoninstraling beheren Interne warmtetoevoer tot een minimum beperken Warmeluchtinlaat tot een minimum beperken Warmte regelen en afvoeren Intensieve ventilatie overdag of 's nachts, van het mechanische of natuurlijke type Thermische inertie van het gebouw Koeling door geocooling of Provençaalse put Passieve maatregelen Actieve koeling als de andere maatregelen ontoereikend blijken VERLIEZEN TOT EEN MINIMUM BEPERKEN

71 71 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Toevoer door zoninstraling beheren Interne warmtetoevoer tot een minimum beperken WARMTE AFVOEREN EN REGELEN SAMENVATTING

72 72 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN 7 6 0, ,4 Koudebehoefte Besoin en froid 3 5,0 Toevoer door zoninstraling Apports solaires 2 Interne toevoer Apports internes 1 1,6 Verliezen door ventilatie Pertes par ventilation 0 0,6 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Apports Toevoer (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Verliezen door transmissie Pertes par transmission Bron : écorce

73 73 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN ENE06 De toevoer door zoninstraling kan worden geregeld door interventie op het niveau van de organisatie van de ruimten (overeenkomstig hun respectieve behoeften) de oriëntatie en de grootte van de vensters de zonnefactor van het geheel bestaande uit beglazing + zonwering de schaduw die op het venster valt (zonnemasker) met behoud van een voldoende lichttransmissie (ideaal > 50 %) Geschikte middelen voor deze regeling: N mobiele buitenzonweringen (ZF) N vaste zonweringen (scherm) N zonwerende beglazing (ZF) (! NEV winter! ) N plantaardige zonweringen (loofboombladeren) Binnenzonweringen zijn niet erg geschikt omdat ze weinig efficiënt.

74 74 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Oriëntatie en beglazingsoppervlakte 700 Rayonnement Gemiddelde maandelijkse total mensuel zonnestraling moyen par per orientation oriëntatie [W/m²] Nord Noorden Sud Zuiden EstOosten Ouest Westen Horizontaal Horizontal Bron: Meteonorm Buiten stookperiode

75 75 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: voorbeelden

76 Juli Augustus September Oktober December November Januari Februari Maart April Mei Juni 76 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Het is de bedoeling schaduw te verkrijgen die alleen aanwezig is als dat echt nodig is (uur, seizoen, oriëntatie). In de praktijk moet altijd een compromis worden gesloten. Vaste zonweringen zijn weinig efficiënt voor diffuse zonnestraling (meest voorkomend in België) Hoogte Tijdstip Traject van de zon voor elke maand, volgens het tijdstip Maand UKKEL Azimut

77 77 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Schaduw profiel van een horizontale dakoversteek Bron : Energieplus

78 78 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Schaduw profiel van een verticale zonnescherm Bron : Energieplus

79 79 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Schaduw profiel van verticale lamellen Bron : Energieplus

80 80 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek De index de het schaduw profiel wordt ingesteld op de waarde van de azimut die overeenkomt met de oriëntatie van het venster. Bron : Energieplus

81 Juli Augustus September Oktober November December Januari Februari Maart April Mei Juni 81 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Men mag de schaduw van naburige gebouwen niet vergeten Hoogte UKKEL Azimut Bron: EnergiePlus

82 82 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Een andere tool Source :

83 83 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonweringen: dimensionering dankzij de zonnegrafiek Het PHPP laat tevens toe verschillende soorten vaste beschaduwing te simuleren N Niet erg geschikt voor beschaduwingen die enigszins complex zijn N Niet te gebruiken voor nauwkeurige dimensioneringen want het resultaat is een gemiddelde Passief Huis Planning B E R E K E N I N G V A N D E B E S C H A D U W I N G S F A C T O R E N Klimaat: Ukkel Gebouw: 2 sociale woningen (duplex) APP 1 Oriëntatie Glasoppervlakte Reductiefactor Latitude: 50 m² rs Noord 9,34 100% Oost 4,04 27% Zuid 5,74 82% West 0,00 100% horizontaal 0,00 100% Aantal Beschrijving Afwijking tov noordrichting Hoek t.o.v. de horizontale oriëntatie Breedte van de beglazing Hoogte van de beglazing Beglazingsoppervlakte hoogte van het beschaduwingsobject horizontale afstand venster inbouwdiepte afstand van glasrand tot dagkant breedte oversteek afstand van bovenste glasrand tot oversteek bijkomende beschaduwing reductiefactor horizontale beschaduwing reductiefactor inbouwdiepte beschaduwing reductiefactor oversteek beschaduwing reductiefactor totaal beschaduwing reductiefactor Graden Graden m m m m m m m m % % % % % b G h G AG h Hori dhori u zijkant a zijkant u bov enkant a bov enkant r andere r H r I r O r S 1 CH10-01 FIX Zuid 0,85 1,46 1,2 3,05 12,27 0,33 0,046 88% 85% 100% 75% 1 CH oost 0,80 1,95 1,6 2,97 3,00 0,33 0,046 43% 74% 100% 32% 1 CH noord 0,80 1,95 1,6 100% 100% 100% 100% 1 CH10-04 OUV noord 0,65 1,95 1,3 100% 100% 100% 100% 1 CH10-04 FIX noord 1,85 1,95 3,6 100% 100% 100% 100% 1 DEUR oost 0,92 1,82 1,7 5,48 2,95 0,33 0,046 26% 76% 100% 20% 1 CH zuid 1,10 1,62 1,8 0,33 0, % 88% 100% 88% 1 CH zuid 1,10 1,62 1,8 0,33 0,05 100% 88% 100% 88% 1 CH oost 0,50 1,62 0,8 2,70 3,10 0,33 0,05 47% 64% 100% 30% 1 CH11-08 FIX noord 0,25 1,62 0,4 100% 100% 100% 100% 1 CH11-09 FIX noord 0,25 1,62 0,4 100% 100% 100% 100% 1 CH10-01 OUV zuid 0,65 1,46 0,9 3,05 12,27 0,33 0,05 88% 82% 100% 72% 1 CH11-08 OUV noord 0,65 1,62 1,0 100% 100% 100% 100% 1 CH11-09 OUV noord 0,65 1,62 1,0 100% 100% 100% 100% Bron : PHPP2007

84 84 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Vaste zonwering: invloed van de aanwezigheid van afdaken op de toevoer door zoninstraling Buiten de stookperiode Tijdens de stookperiode 120% 120% 100% 100% 80% 80% 60% 60% 40% 40% 20% 20% 0% Noord Zuid Oost West nord sud ouest est 0% Noord Zuid Oost West nord sud ouest est Zonder Sans protections zonweringen solaires Met Avec luifel auvent Zonder Sans protections zonweringen solaires Met Avec luifel auvent PHPP - Ukkel Bron : écorce

85 85 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Mobiele zonweringen: Zonweringen met jaloezieën of lamellen Oprolbare zonweringen Zonluifels uit doek Uitvalschermen En tal van andere systemen Bron: Levolux & Schüco

86 86 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Mobiele zonweringen: voorbeelden

87 87 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Mobiele zonweringen: voorbeelden

88 88 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Mobiele zonweringen Invloed van de aanwezigheid van mobiele zonweringen op de zonnewinst overeenkomstig de oriëntatie (zonweringen met lamellen, regeling van de bezonning) Noorden Zuiden Oosten Westen Zonder zonweringen Met mobiele zonweringen ( W/m²) Simulatie TRNSYS - Ukkel Bron : écorce Variabel overeenkomstig de waarde en de keuze van de parameters van de regeling (buitentemperatuur, bezonning, )

89 89 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Keuzecriteria N De efficiëntie afhankelijk van het seizoen en/of het uur en de oriëntatie N De regelprecisie N De invloed op de zichtbaarheid N De invloed op de lichttransmissie N Het esthetische aspect N De bedrijfszekerheid N De prijs In de praktijk, in België N Op het zuiden: vaste of mobiele zonweringen N Op het westen en oosten: mobiele zonweringen N Op het noorden: niets = algemene regel, hoewel elk geval een specifieke aanpak vereist!

90 90 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Tools: N weergave van de zonnegrafiek overeenkomstig de geografische coördinaten N diverse tools voor de dimensionering van verschillende soorten vaste zonwering (overstekende zonwering, zonwering met lamellen, ) N Sketch Up: weergave van de schaduwvorming overeenkomstig het tijdstip N softwareprogramma dat de slagschaduwen op het terrein weergeeft overeenkomstig de geografische coördinaten N Er zijn ook nog andere betalende programma's verkrijgbaar

91 91 STRATEGIE BSP TOEVOER DOOR ZONINSTRALING BEHEREN Mobiele zonwering (schermen) Mobiele zonwering (lamellen) Vaste zonwering Zonwerende beglazing (al of niet selectief 1 ) Moduleerbaar, regelbaar volgens behoeften Efficiënt voor alle oriëntaties Bescherming tegen verblinding Veel keuzemogelijkheden inzake beschermingsgraad ZF en LT: 0,07 tot 0, Idem als schermen maar: goede lichttransmissie en goede zichtbaarheid naar buiten ZF: 0,15 en LT: 0,50 (afhankelijk van hellingshoek en materiaal van de lamellen) Geringe kosten Statisch systeem, bijgevolg zeer betrouwbaar Geen speciaal onderhoud Belemmert het zicht niet Lange levensduur Geringe kosten Statisch systeem, bijgevolg zeer betrouwbaar Geen speciaal onderhoud Belemmert het zicht niet Lange levensduur Efficiënt voor alle oriëntaties ZF: 0,1 tot 0,45 of 0,17 tot 0,43 (selectief) LT: 0,1 tot 0,45 of 0,30 tot 0,7 (selectief) Hoge kosten Vereist een aangepaste regeling Zicht naar buiten belemmerd Dynamisch systeem niet altijd gevrijwaard van defecten, beperkte levensduur Slechte lichttransmissie in neergelaten stand Bescherming tegen de wind nog te voorzien (automatische opening) Onderhoud Idem als schermen, maar hogere kosten Variabele bescherming afhankelijk van de stand van de zon; beperkte flexibiliteit en daardoor verlies van een deel van de warmtetoevoer door zoninstraling in de winter Moeilijke dimensionering Vooral efficiënt op het zuiden Geen enkele bescherming tegen diffuse straling Steeds dezelfde efficiëntie, maar daardoor verlies van een deel van de warmtetoevoer door zoninstraling in de winter Naargelang het geval een verminderde lichttransmissie het hele jaar door.

92 92 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Toevoer door zoninstraling beheren Interne warmtetoevoer tot een minimum beperken WARMTE AFVOEREN EN REGELEN SAMENVATTING

93 93 STRATEGIE BSP INTERNE WARMTETOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN 7 6 0, ,4 Besoin Koudebehoefte en froid 3 5,0 Apports Toevoer solaires door zoninstraling 2 Apports Interne internes toevoer 1 1,6 Pertes Verliezen par ventilation door ventilatie 0 0,6 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Apports (kwh/m²an) Toevoer (kwh/m²jaar) Pertes Verliezen par transmission door transmissie Bron : écorce

94 94 ENE06 STRATEGIE BSP INTERNE WARMTETOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Interne warmtewinsten N N N Bezetting Verlichting Apparatuur De ontwerper heeft meestal weinig vat op deze keuzes. Het is echter zijn taak de gebruiker bewust te maken van de gevolgen van de keuzes. De interne warmtetoevoer komt gedeeltelijk tussen in het primaireenergieverbruik (criterium voor tertiaire gebouwen maar niet voor woongebouwen).

95 95 ENE06 STRATEGIE BSP INTERNE WARMTETOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN Interne warmtewinsten N N N Bezetting Verlichting Apparatuur Maatregelen: N N N Intelligent ontwerp: Optimalisatie van dachlicht verdeling en regeling van de verlichting verdeling van grote belastingen Gebruik van materieel met goede prestaties Rendement van het verlichtingssysteem: minimum 65% Vermogen van het verlichtingssysteem < 2,5 W/m².100lux Rationeel gebruik: afhankelijk van de voorziene regeling

96 96 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTE AFVOEREN EN REGELEN Inwerken op ventilatieverliezen Inertie van het gebouw benutten Passieve luchtkoeling Actieve koeling SAMENVATTING

97 97 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN 7 6 0, ,4 Besoin Koudebehoefte en froid 3 5,0 Apports Toevoer solaires door zoninstraling 2 Apports Interne internes toevoer 1 1,6 Pertes Verliezen par ventilation door ventilatie 0 0,6 Déperditions (kwh/m²an) Verliezen (kwh/m²jaar) Apports (kwh/m²an) Toevoer (kwh/m²jaar) Pertes Verliezen par transmission door transmissie Bron : écorce INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN N Inlaat van warme lucht beperken N Intensieve ventilatie

98 98 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Inlaat van warme lucht tot een minimum beperken Als de buitenlucht een lagere temperatuur heeft dan de binnenlucht, is het bypassen van de warmtewisselaar vereist Als de buitenlucht een hogere temperatuur heeft dan de binnenlucht, moet de inlaat van warme buitenlucht worden vermeden. Hiertoe dient men: N het ventilatiedebiet te beperken tot het debiet dat strikt noodzakelijk is om aan de hygiënische behoeften te voldoen

99 99 ENE07 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie hygiënische ventilatie vervanging van warme binnenlucht door koelere buitenlucht afvoer van de thermische massa van het gebouw (hoe groter de thermische massa van het gebouw, hoe doeltreffender deze maatregel) Intensieve ventilatie maakt de luchtkoeling van gebouwen mogelijk met een beperkt vermogen dat vaak voldoende is in de winter of in het tussenseizoen: Luchtkoelingsvermogen [W] = 0,34 x debiet x T [W/(m³/u).K] [m³/u] [ K] T = temperatuurverschil tussen de extractieluchttemperatuur en de pulsieluchttemperatuur

100 100 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: potentieel in het tussenseizoen (eind april) Buitentemperatuur [ C] Voorbeeld (t.o.v. 20 C): Overdag ( 4 C): 1,36 W/(m³/u) 's Nachts ( 8 C): 2,72 W/(m³/u) 22,0 Bron : écorce 20,0 18,0 4 C 8,2 C 8 C 16,0 14,0 12,0 10,0 2,8 C 8,0 6,0 4,0 2,0 0, Afhankelijk van de belasting (W/m²) en van T kan men de noodzakelijke debieten voor overdag ramen

101 101 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: potentieel in het tussenseizoen (half augustus) Buitentemperatuur [ C] Voorbeeld (t.o.v. 25 C): Overdag: T < 0, geen enkel potentieel 's Nachts ( 5 C): 1,7 W/(m³/u) Bron : écorce 30,0 28,0 26,0 24,0 22,0 20,0 18,0 16,0 14,0 12,0 10,0 8,0 6,0 4,0 2,0 0,0 8,5 C 5 C 14,5 C

102 102 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: hoe verwezenlijken? Intensieve ventilatie kan op drie verschillende manieren worden verwezenlijkt Mechanische ventilatie via het bestaande ventilatienet 1 Natuurlijke ventilatie via hiertoe voorziene openingen Hybride ventilatie door combinatie van natuurlijke ventilatie en mechanische ventilatie of een mechanisch ondersteunde natuurlijke ventilatie als de debieten ontoereikend zijn 1 In dit geval moet men de warmtewisselaar bypassen

103 103 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: hoe verwezenlijken? Hybride ventilatie: soms ingewikkeld Bron: HybVent school Tanga Zweden

104 104 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: hoe verwezenlijken? Keuzecriteria: Beheersing van de ventilatiedebieten Mogelijkheid de inblaastemperatuur te beheersen Mogelijkheid de toevoerlucht te filteren Akoestiek Prijs

105 105 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: hoe verwezenlijken? Mechanische ventilatie Natuurlijke ventilatie + - Verzekerd debiet Mogelijkheid de buitenlucht te filteren Gedeeltelijke beheersing van de inblaastemperatuur Nulverbruik Verbruik van de ventilatiegroepen Meerkosten wanneer de groep en kanalen overgedimensioneerd moeten worden Debiet niet gekend Meestal niet mogelijk de buitenlucht te filteren Meestal niet mogelijk de inblaastemperatuur te beheersen Eventuele akoestische problemen Eventuele inbraakrisico's Hybride ventilatie Zeer gering verbruik Verzekerde debieten Meestal niet mogelijk de buitenlucht te filteren Meestal niet mogelijk de inblaastemperatuur te beheersen

106 106 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: voorbeelden 014 Detail nachtventilatie

107 107 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Intensieve ventilatie: voorbeelden 014

108 108 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Tools Onderzoeksproject NatVent over natuurlijke ventilatie: (documentatie en verschillende kleine softwareprogramma's in verband met het potentieel van nightcooling) Onderzoeksproject HybVent over hybride ventilatie: (documentatie en praktische gevallen) raming van het comfort in tertiaire gebouwen voor verschillende passievekoelingsystemen

109 109 STRATEGIE BSP INWERKEN OP VENTILATIEVERLIEZEN Tools Interne belastingen Gering % beglazing Gemiddeld Hoog Zonnewinsten N/Z O/W *M = de som van de helft van het gewicht van de zijmuren, de achtermuur, de vloer, het plafond, en van het volledige gewicht van de gevel, gedeeld door de totale binnenoppervlakte van de wanden van het lokaal. Het gewicht van een muur wordt beperkt tot 400 kg/m². Ventilatiesysteem Types* Zwaar M=100 Gemiddeld M=75 Licht M=50 Inertie Plafond Open Gesloten Open Gesloten Punten Eff. opening in % van vloer Ventilatiegraad van afzuigventilator 1 gevel Transversaal Schoorsteen + afzuigventilator Regelstrategie nachtelijke koeling Geen nachtelijke koeling Predictieve regeling Manuele regeling door operator Punten Niet aanvaardbaar Bron: NatVent en Energie Plus

110 110 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTE AFVOEREN EN REGELEN Inwerken op ventilatieverliezen Inertie van het gebouw benutten Passieve luchtkoeling Actieve koeling SAMENVATTING

111 111 ENE05 STRATEGIE BSP INERTIE VAN HET GEBOUW BENUTTEN Regeling van de warmte dankzij de inertie van het gebouw Definitie: Thermische inertie kan worden gedefinieerd als het vermogen van een materiaal warmte op te slaan en vervolgens weer af te geven. Door de inertie is het mogelijk zowel overdag als 's nachts temperatuurpieken af te toppen en de opgeslagen koude of warmte in de wanden met een faseverschuiving af te geven. In een passiefgebouw is de inertie, in combinatie met een intensieve ventilatie, gewoonlijk van essentieel belang om oververhitting op een passieve manier te kunnen beheren. De inertie is afhankelijk van N de soortelijke warmte van de gebruikte materialen [J/(kg.K)] N de gecumuleerde massa van deze materialen [kg] N de toegankelijkheid van deze thermische massa Ze wordt gewoonlijk uitgedrukt in J/K (SI) of in Wh/K; in het PHPP wordt ze herleid per m² energetische referentieoppervlakte [Wh/(m²K)]

112 112 STRATEGIE BSP INERTIE VAN HET GEBOUW BENUTTEN Regeling van de warmte dankzij de inertie van het gebouw Zware muren (aan buitenkant geïsoleerd) Lichte muren (aan binnenkant geïsoleerd) Vloer Vertrek met hoge inertie Zware wanden Betegeling Vertrek met weinig inertie Geen wand of lichte wanden Kamerbreed tapijt Betonstructuur ogenblikkelijke last (toevoer) vertraagde werkelijke last opgeslagen warmte afgegeven warmte Bron: Energie Plus

113 113 STRATEGIE BSP INERTIE VAN HET GEBOUW BENUTTEN Regeling van de warmte dankzij de inertie van het gebouw Bij het verfijnen van het thermische gedrag spelen nog andere concepten een belangrijke rol, zoals N de effusiviteit (warmte- of koudegewaarwording bij contact met een wand) N de diffusiteit (snelheid van de thermische informatie in een wand) en de faseverschuiving die eruit voortvloeit De wanden hebben een verschillende rol N De vloer en soms ook de muren absorberen de invallende zonnestralen N De andere wanden dragen bij tot de algemene inertie en tot de efficiënte werking van de ventilatie 's nachts

114 114 STRATEGIE BSP INERTIE VAN HET GEBOUW BENUTTEN Regeling van de warmte dankzij de inertie van het gebouw Hoe de inertie benutten? Als het gebouw massief is, dient men binnenisolatie en alles wat de toegang tot de thermische massa belemmert, te vermijden Als het gebouw een lichte structuur heeft N Voorkeur geven aan isolatie met een grote warmtecapaciteit (cellulose, hout, ) N Voorkeur geven aan zware binnenwanden en vloeren of op zijn minst deze wanden met een massieve laag bekleden (klei, dubbele gips-celluloseplaat, dekvloer van beton, ) In ieder geval is het belangrijk dat er voor een makkelijke toegang tot de thermische massa wordt gezorgd door isolerende afwerkingen of verlaagde plafonds/verhoogde vloeren te vermijden. Er bestaan overigens verlaagde plafonds met onderbrekingen

115 STRATEGIE BSP INERTIE VAN HET GEBOUW BENUTTEN Regeling van de warmte dankzij de inertie van het gebouw: voorbeeld Toegankelijkheid van de thermische massa

116 116 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTE AFVOEREN EN REGELEN Inwerken op ventilatieverliezen Inertie van het gebouw benutten Passieve luchtkoeling Actieve koeling SAMENVATTING

117 117 ENE07 STRATEGIE BSP PASSIEVE LUCHTKOELING Naast intensieve ventilatie kan men nog het volgende toevoegen: N Geocooling: bij dit systeem circuleert er water in de grond (horizontale of verticale sondes) dat bij contact met de grond wordt afgekoeld; het op deze manier afgekoelde water kan voor de koeling van het gebouw worden gebruikt via de lucht die wordt toegevoerd door de ventilatie of via een systeem van koudeplafonds of actieve platen. N Canadese/Provençaalse put: hierbij wordt de toevoerlucht voor het gebouw eerst door een ondergrondse buis op geringe diepte geleid om zo te worden afgekoeld. Filter Luchtinlaat Maaiveld Dichte koppelingen Klep Bron: ENE07 Afvoer van de condensaten / Sifon Principeschema van een Canadese put

118 118 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTE AFVOEREN EN REGELEN Inwerken op ventilatieverliezen Inertie van het gebouw benutten Passieve luchtkoeling Actieve koeling SAMENVATTING

119 119 STRATEGIE BSP ACTIEVE KOELING 7 6 0, ,4 Besoin Koudebehoefte en froid 3 5,0 Apports Toevoer solaires door zoninstraling 2 Apports Interne internes toevoer 1 1,6 Pertes Verliezen par ventilation door ventilatie 0 0,6 Déperditions Verliezen (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Toevoer Apports (kwh/m²an) (kwh/m²jaar) Pertes Verliezen par transmission door transmissie Bron : écorce

120 120 STRATEGIE BSP ACTIEVE KOELING Actieve koeling is soms onvermijdelijk Te hoge interne belastingen Specifieke eisen voor het binnenklimaat Moeilijk toe passen passiefmaatregelen Het komt erop aan de koudebehoefte vooraf tot een minimum te beperken

121 121 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE TOEVOER TOT EEN MINIMUM BEPERKEN WARMTE AFVOEREN EN REGELEN SAMENVATTING

122 122 STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE SAMENVATTING Zeer performant gebouw ontwerpen Strategie buiten de stookperiode Warmtetoevoer minimaliseren Warmte afvoeren en regelen toevoer door zoninstraling interne toevoer instromen van warme lucht Overventileren Inertie van gebouw benutten Bodemkoelte benutten

123 123 INHOUDSOPGAVE DEFINITIES STRATEGIE TIJDENS DE STOOKPERIODE (TSP) STRATEGIE BUITEN DE STOOKPERIODE (BSP) DYNAMISCHE SIMULATIE ONTWERPPROCES

124 124 DYNAMISCHE SIMULATIE Wat is een dynamische thermische simulatie precies? Simulatie - met zeer korte tijdsstappen (typisch 1 uur) - van een gebouw in zo realistisch mogelijke omstandigheden. Doel van deze simulatie? Opstellen van de thermische balans op jaarbasis (of seizoenbasis) Ramen van het comfort in elke zone (temperatuur, vochtigheid) Optimaliseren van de gebouwschil Optimaliseren van het beheer / de regeling van de systemen Dimensioneren van de systemen Optimaliseren/valideren van de maatregelen voor het passieve beheer van oververhitting

125 125 DYNAMISCHE SIMULATIE Voordeel ten opzichte van statische methode (PHPP of EPB) De gegevens en resultaten worden niet afgevlakt (m.b.t. ruimte of tijd) Laat toe de echte gebruiksvoorwaarden te benaderen gestandaardiseerde/reglementaire berekening