F. LIGTHART C. ZIJDEVELD

Transcriptie

1 F. LIGTHART C. ZIJDEVELD

2 BRUIKBARE ENERGIEPRESTATIENORM VOOR DE UTILITEITSBOUW auteurs: Ing. F. Ligthart Ir. C. Zijdeveld Ing. F. Ligthart werkt bij het Energieonderzoek Centrum Nederland ECN in Petten. In de unit Duurzame Energie doet hij onderzoek aan energieoptimalisatie in de gebouwde omgeving. Ir. C. Zijdeveld is als adviseur aan deze unit verbonden. Uitstekend middel Op 15 december 1995 is de Energieprestatienorm voor utiliteitsgebouwen van kracht geworden. Deze stelt gemeentelijke overheden in staat om door middel van milieuvergunningen het energiegebruik van een nieuw te bouwen of grondig te renoveren utiliteitsgebouw aan banden te leggen. Echter, er is een grote verscheidenheid in soorten utiliteits-gebouwen, het gebruik ervan en de installaties die in die gebouwen worden toegepast. Dit maakt de onderlinge vergelijkbaarheid van utiliteitsgebouwen en de toetsing aan energieparameters niet eenvoudig. De energieprestatienorm, die eind 1995 door de minister van VROM werd ingevoerd, geeft een getalswaarde aan elk van de energievariabelen van een gebouw; zodoende wordt het mogelijk ze met elkaar te vergelijken en bij elkaar op te tellen. Het eindresultaat van de normberekening voor een gebouw is een cijfer, de energieprestatiecoëfficiënt genoemd. De norm is voor ontwerpers, beheerders en eigenaren in principe een uitstekend hulpmiddel om de energieefficiëntie van een gebouw te kunnen beoordelen. Dit is nodig omdat de gemeentelijke overheden de wettelijk voorgeschreven maximum waarde van de energieprestatiecoëfficiënt van gebouwen kunnen opleggen. In de bepaling van allerlei energiegebruik is de normberekenening redelijk uitgebreid en verfijnd. Zo wordt onder andere per maand een optelling gemaakt van de ingaande en uitgaande energiestromen van warmtetransmissie, ventilatie, zoninstraling, interne warmtebronnen, etc. Ook de warmteopslag in de massa van het gebouw wordt in zekere mate in de berekening betrokken. Het belang van de verlichtingsenergie komt duidelijk naar voren bij het indelen in daglicht- en kunstlichtzones. In de norm is ook schematisch weergegeven hoe de berekeningen in grote lijnen verlopen. Het komt erop neer dat bij verwarmen eerst gekeken wordt naar de "afval"-warmte die wordt afgegeven door elektrische apparatuur die toch al aanwezig is en de warmte die wordt toegevoerd door de zon en dat daarna de netto warmtebehoefte wordt bepaald. De tak van de koelenergie in het schema werkt dan andersom: eerst kijken naar de natuurlijke warmteafvoer zoals door toedoen van ventilatie en daarna de koelbehoefte bepalen. Apparatuur die in het stookseizoen positief gewaardeerde warmte afgeeft kan dus `s zomers een koelprobleem veroorzaken. Het schema geeft heel duidelijk aan wat in de praktijk de valkuilen zijn die op dit pad liggen. Bij een verkeerde afweging kunnen koeling- en verwarmingsinstallaties elkaar behoorlijk tegenwerken ten koste van veel energie.

3 Minpunten Na een gedetailleerde energiegebruiksbepaling worden afwijkende bouwvormen en -afmetingen in de eindbeoordeling gecompenseerd door een aantal correctiefaktoren toe te passen. Er wordt ook -en hier wringt de schoen- een correctie toegepast ten gunste van de benodigde koelenergie. Bij een gebouw met een koelinstallatie is het energiegebruik beduidend hoger dan bij eenzelfde gebouw zonder een dergelijke voorziening. Deze energie wordt in de energieprestatienorm slechts voor een klein deel meegerekend. De reden hiervoor is dat bij een volledige meerekening van de koelenergie nog nauwelijks koelinstallaties kunnen worden toegepast vanwege een te hoge energieprestatie-waarde. Volgens de opstellers van de norm zou het toepassen van koelinstallaties in veel gevallen nodig zijn om te kunnen voldoen aan comforteisen. ECN zet hierbij enige vraagtekens. Het is wel zo dat het vermijden van toepassing van koelinstallaties een andere manier van denken vereist bij het ontwerpen van een gebouw. Een voorbeeld van een dergelijke aanpak is een nieuw ECN-gebouw met een goed comfort, maar zonder koelinstallatie. In het navolgende wordt op dit voorbeeld nader ingegaan. De andere benadering In het programma van eisen van het nieuwe kantoorgebouw voor de unit Duurzame Energie (DE) van ECN stond het energie-efficiënt ontwerp met optimaal comfort voor de gebruikers op de eerste plaats. De eisen met betrekking tot laag warmteverlies door compact bouwen, goede isolatie en warmteterugwinning kostten de ontwerpers relatief weinig inspanning. Het vermijden van het gebruik van een koelinstallatie zonder in te leveren op hoge comforteisen was beduidend lastiger. Het aantal pc`s per kantoor is bij ECN door de aard van het instituut nogal hoog en samen met de goede isolatie zou dit volgens de berekeningen resulteren in een frequente overschrijding van de aanvaardbare binnentemperatuur. Twee dingen werden nu heel belangrijk: zonwering koeling De ervaringen met buitenzonwering bij het ECN zo dicht bij zee (veel wind, zand en zout) zijn goed als het gaat om individuele comfortbeïnvloeding maar slecht als het gaat om onderhoud en storingen. Om problemen te voorkomen is gekozen voor instelbare en in een aantal gevallen op te trekken horizontale lamellen tussen dubbel glas op zuiden west-gevels. Deze zonwering zorgt ervoor dat weinig zonnestralingsenergie doordringt tot het binnenmilieu terwijl het glasoppervlak aan de binnenzijde relatief koel blijft. In het trappenhuis op de zuidgevel, waar de kleur van het licht van minder belang is, werd gebruik gemaakt van sterk zonwerend glas. Echter het buitensluiten van de zon in de zomer was op zichzelf nog niet voldoende om de binnentemperatuur binnen de gewenste marges te krijgen. Daarom werd gekeken naar een vorm van "passieve koeling", d.w.z. koeling zonder gebruikmaking van een koelmachine. Door het toepassen van passieve koeling vermijden we gedurende de levensduur van het gebouw: het gebruik van compressorenergie onderhoud en vervanging compressoren het gebruik van koelmiddelen het risico van een extra hoog energiegebruik door storingen

4 kans op tocht door kleine temperatuurverschillen Passieve koeling Passieve koeling werkt als volgt. Bij de constructie van het gebouw wordt gekozen voor een grote massa. Dit kan worden bereikt door het gebruik van beton in plaats van staal voor draagconstructies. Vanwege de flexibiliteit van de indeling is voor de kantoorruimte gekozen voor verplaatsbare (lichte) kantoorscheidende wanden, maar de vaste binnen-wanden zijn steenachtig uitgevoerd. De extra massa wordt gebruikt voor korte termijn warmte- en koudeopslag. In de zomernacht wordt de massa van het gebouw afgekoeld door gedwongen ventilatie zodat overdag het gebouw koeler aanvoelt. Uiteraard moet warmteuitwissseling tussen beton en lucht kunnen plaats vinden; hieraan is in het ontwerp extra aandacht gegeven. Hoewel het steeds minder voorkomt zijn er in de kantooromgeving nog altijd apparaten die een zeer hoog energiegebruik hebben en dus een grote warmteafgifte (bijvoorbeeld servers of grafische systemen die 24 uur per dag aan staan). In dergelijke situaties is het onmogelijk om met passieve koeling een goed binnenklimaat te creëren. Om die reden voldoen enkele kamers in het DE-gebouw niet aan de comfort-eisen. Het is raadzaam om kantoormachines, die een dergelijke hoge warmteafgifte hebben, apart te zetten en te voorzien van een aparte luchttoevoer en -afvoer buiten het comfortsysteem om (zg. free-air koeling). Maatregelen voor nog betere energieprestatie Het vermijden van een koelinstallatie is een zeer effektieve manier om het energiegebruik van een kantoorgebouw te beperken. Maar de meer voor de hand liggende zaken mogen niet uit het oog worden verloren: Een hr-ketel zorgt voor de warmtevoorziening en een vr-ketel springt bij als er pieken zijn in de warmtevraag. Het temperatuurtraject van de radiatoren is lager gekozen om de condensatie in de ketel te bevorderen en eventuele aansluiting op een zonneboiler- of warmtepompsysteem in de toekomst makkelijker te maken. Zowel de verwarming als de ventilatie worden optimaal bestuurd en bewaakt vanuit een gebouwbeheersysteem dat ook alle andere ECN-gebouwen bedient. De warmteterugwinning uit de ventilatielucht is optimaal uitgevoerd: de ventilatoren bevinden zich in de luchtstroom en vóór de warmteterugwin-installatie zodat alle elektrische energie ten goede komt aan de luchtverwarming (in de zomer is dit een nadeel). Alle armaturen zijn energiezuinig (hoogfrequent, spiegelobjectief). In de kantoren kan de verlichting in twee stappen worden bediend. Op de gang wordt de verlichting afhankelijk van daglicht geschakeld. Op de hierboven beschreven wijze werd een gebouw gerealiseerd met een goed comfort en een lage energieprestatiecoefficient: 1,4. Maar hiermee is de strijd tegen een hoog energiegebruik nog niet gestreden.

5 primair energiegebruik ECN-DE-gebouw in 1994 verwarming 22% pc's + monitor 10% kopieerapp. 9% printers 4% koffieautomaten 3% verlichting 14% pomp./vent. 9% lift 3% gebruikersapp. 26% In de grafiek is duidelijk te zien dat het electriciteitsverbruik in het kantoor relatief veel energie kost. Voor het verder terugdringen van dit elektriciteitsverbruik zijn nog vele mogelijkheden beschikbaar, zoals de zg. groene pc`s. Deze apparaten gaan na een inaktieve periode, waarvan de duur tevoren is ingesteld, over op een soort sluimerstand en gebruiken daardoor ongeveer 70 % minder energie. Hetzelfde is mogelijk bij copiers, koffieautomaten etc. Conclusies De energieprestatienorm voor utiliteitsgebouwen is een uitstekend middel om de energie-efficiëntie van een gebouw te kunnen beoordelen. De toelaatbare energieprestatiecoëfficiënt voor kantoorgebouwen is vastgesteld op 1,9. ECN heeft met het bovenomschreven project bewezen dat een coëfficiënt van 1,4 haalbaar is zonder meerkosten. Het gebouw behoort daarmee in Nederland tot de allerbeste*. De ervaring met het gebouw toont aan dat een correctiefactor voor koelenergie, zoals de EPN die kent, ten onrechte gebouwen met koelinstallaties bevoordeelt. Daardoor kunnen onder de huidige regelgeving utiliteitsgebouwen tot stand komen met een hoger energiegebruik dan noodzakelijk is. Om het gebruik van koelinstallaties te kunnen vermijden is een andere denkwijze noodzakelijk bij opdrachtgever en architect. Een glazen pui op het zuiden uit statusoverwegingen zal niet meer wenselijk zijn want dergelijke constructies zijn niet leefbaar zonder airco. * Een aparte publicatie met meer gegevens en informatie over het ECN-DEgebouw is in voorbereiding.