Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE

Transcriptie

1 Opleiding Duurzaam Gebouw : ENERGIE Leefmilieu Brussel EFFICIËNT EEN VENTILATIESYSTEEM ONTWERPEN EN AANDACHTSPUNTEN VOOR HET BEHEER Anne-Laure MAERCKX CENERGIE

2 Doel(en) van de presentatie Aan het einde van de presentatie de ontwerpprincipes voor een efficiënt ventilatiesysteem kennen, waarbij rekening wordt gehouden met de volgende aspecten: het luchtdebiet de prestaties van de ventilator de afmetingen en isolatie van de leidingen de regeling het onderhoud de registratie van het verbruik 2

3 Indeling van de presentatie Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren? Hoe te ventileren? Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen Een ventilatiesysteem onderhouden Conclusies 3

4 Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren? Hoe te ventileren? Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden Conclusies 4

5 3 hoofdredenen: Het ademhalingscomfort van de bewoners verzekeren CO 2 -concentratie (toevoer van verse lucht) Vochtigheid Geur Gezonde ruimten garanderen De invloed van in het gebouw aanwezige verontreinigende stoffen verminderen (VOS, formaldehyde, radon,...) Het thermisch comfort verzekeren Verwarming en/of koeling via de lucht Vooral: koeling door free-cooling en ventilatie s nachts Zie de presentatiemodule Doelen 5

6 Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren? Hoe te ventileren? Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden Conclusies 6

7 Hoe te ventileren? Hygiënische ventilatie: Toepasselijke regelgeving NBN D50-001: dimensionering voor residentiële gebouwen (woningen, rusthuizen, ) EN 13779: dimensionering voor tertiaire gebouwen (kantoren, openbare gebouwen, ) EPB ARAB 7

8 Hoe te ventileren? Twee basisprincipes: 1. inkomend debiet = uitgaand debiet 8

9 Hoe te ventileren? 2. Pulsie- doorvoer - afvoer Toevoer van verse lucht in droge vertrekken Doorvoer via circulatiezones Afvoer van vervuilde lucht via vochtige vertrekken Luchttoevoer Droge vertrekken woonkamer, slaapkamer, kantoor Doorvoer Circulatie Gang, trappenhuis Doorvoer Vochtige vertrekken Keuken, badkamer, wc, washok Afvoer 9

10 AFVOER TOEVOER Hoe te ventileren? Residentiële toepassingen: NBN D en EPB (eis 1: hygiënische ventilatie) Vertrek Nominaal debiet Het debiet kan worden Gewoonlijk Minimaal beperkt tot debiet woonkamer kamers studeerkamers hobbykamers 3,6 m³/u/m² 75 m³/u 150 m³/u 25 m³/u 72 m³/u (Annexe VI) Max natuurlijke toevoer max. (syst. A,C) 2 x nominaal debiet Vertrek Nominaal debiet Het debiet kan worden beperkt Gewoonlijk Minimaal debiet tot gesloten keuken badkamer washok open keuken 3,6 m³/u/m² 50 m³/u 75 m³/u 75 m³/u wc - 25 m3/u - Opmerking: het debiet kan over verschillende openingen worden verdeeld 10

11 DOORSTROOM DOORSTROOM Hoe te ventileren? Residentiële toepassingen: NBN D en EPB (eis 1: hygiënische ventilatie) Als afvoer uit het vertrek Minimaal debiet Minimale opening onder de deur woonkamer kamers studeerkamers 25 m³/u 70 cm² hobbykamers Als toevoer naar het vertrek badkamer washok Minimaal debiet Minimale opening onder de deur 25 m³/u 70 cm² keuken 50 m³/u 140 cm² wc 25 m³/u 70 cm² Opmerking: het debiet kan over verschillende openingen worden verdeeld 11

12 Hoe te ventileren? Residentiële toepassingen : EPB: 22 m³/u/pers voor residentiële toepassingen 12

13 Hoe te ventileren? Niet-residentiële toepassingen: EN 13779, EPB en ARAB Ruimten die bestemd zijn voor menselijke bewoning Basisclassificatie Indoor Air Quality (IDA) EN High quality medium quality moderate quality low quality Klasse IDA1 IDA2 IDA3 IDA4 Debiet (m³/u.pers) 72 >54 45 (36-54) 29 (22-36) 18 <22 EPB: minimaal 22 m³/u per persoon ARAB: minimaal 30 m³/u/persoon 14

14 Oefening: debietberekening Eengezinswoning Begane grond: woonkamer, keuken, logeerkamer, douche Eerste etage: 3 slaapkamers, badkamer, zolder 16

15 Oefening: debietberekening Begane grond: toevoer van verse lucht 17

16 Oefening: debietberekening Begane grond: afvoer van vervuilde lucht 18

17 Oefening: debietberekening Eerste etage: toevoer van verse lucht 19

18 Oefening: debietberekening Eerste etage: afvoer van vervuilde lucht 20

19 Oefening: debietberekening Begane grond: doorstroom 21

20 Oefening: debietberekening Eerste etage: doorstroom 22

21 Hoe te ventileren? Ventilatie en comfort: zijn de minimale debieten toereikend om optimaal comfort te verzekeren? CEN-rapport CR 1752 (Design criteria for indoor environment 1998) Single office A B C Hinder door CO 2 - concentratie 36 m³/u.p Low-polluting Non low-polluting building

22 Hoe te ventileren? Ventilatie en comfort: zijn de minimale debieten toereikend om optimaal comfort te verzekeren? EPB (EN 13779): Gaat uit van een low polluting building Geen rokers Klasse IDA1 IDA2 IDA3 IDA4 Ventilatiedebiet (m³/u/pers) PPD* (%) ! 33 * Predicted Percentage of Dissatisfied 24

23 Hoe te ventileren? Energie en luchtkwaliteit: Ventilatie verbruikt altijd energie! Luchtverwarming: luchtdebiet en ΔT Luchtcirculatie: luchtdebiet, drukverlies, rendement Luchtkwaliteit = comfort = prioriteit Energie = niet te verwaarlozen Er moet een compromis gevonden worden 25

24 Hoe te ventileren? Energie en luchtkwaliteit: voorbeeld Slecht geïsoleerd kantoor van 20 m² Enkel glas Muren niet geïsoleerd Transmissieverlies: 585 W Ventilatie: 60 m³/u Verlies door ventilatie: 184 W Goed geïsoleerd kantoor van 20 m² Dubbel glas Muren geïsoleerd Transmissieverlies: 157 W Ventilatie: 60 m³/u Verlies door ventilatie: 184 W Energiebalans Energiebalans Verlies via m Verlies via ventilatie Verlies via m Verlies via v 26

25 Hoe te ventileren? Energie en luchtkwaliteit: voorbeeld Goed geïsoleerd kantoor van 20 m² Dubbel glas Muren geïsoleerd Transmissieverlies: 157 W Ventilatie: 120 m³/u Verlies door Energiebalans ventilatie: 368 W Verlies via muren Verlies via ventilatie 27

26 Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren? Hoe te ventileren? Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden Conclusies 28

27 ontwerpen Herhaling: de verschillende ventilatiesystemen Systeem A: natuurlijke aan- en afvoer Bron: Energie + 29

28 ontwerpen Systeem B: mechanische aanvoer en natuurlijke afvoer Bron: Energie + 30

29 ontwerpen Systeem C: natuurlijke aanvoer en mechanische afvoer Bron: Energie + 31

30 ontwerpen Systeem D: mechanische aan- en afvoer Onmisbaar voor passieve gebouwen Bron: Energie + 32

31 ontwerpen Hybride ventilatie Mechanische ventilatie indien nodig Natuurlijke ventilatie indien mogelijk 33

32 ontwerpen Herhaling: Centralisatie en decentralisatie van ventilatie-units 34

33 Centraal of decentraal? Centrale ventilatie-units Voordelen Gemakkelijker uit te voeren Gemakkelijk te onderhouden in huurgebouwen Meer ruimte en minder lawaai in de appartementen Nadelen De appartementen hebben geen onafhankelijk verbruik. De temperatuur van de retourlucht is het gemiddelde van de temperaturen van de retourlucht van de appartementen. De regeling is niet zo soepel. Er is een vaste drukverdeling. Dit is niet bevorderlijk voor een verantwoordelijke houding. Niet per se goedkoper als rekening wordt gehouden met de scheidingsinstrumenten. Decentrale ventilatie-units Voordelen Ieder wint zijn eigen warmte terug. Ieder betaalt zijn eigen elektrisch verbruik. Ieder beheert het onderhoud van zijn systeem. Het energetisch rendement van een ventilatiesysteem met gescheiden units is beter. Nadelen Moeilijk te onderhouden, vooral in huurgebouwen. Benodigde ruimte. Lawaai van de ventilatoren. 35

34 ontwerpen Problemen met afzuigkappen Er kunnen zich problemen voordoen in een luchtdicht gebouw (bijvoorbeeld met systeem D) Omkering van de luchtstroming in de badkamer of wc gevolgen voor de luchtkwaliteit Vorming van aanzienlijke onderdruk in de woning luchtinstroming via lekken, klapperende deuren, Slechte trek van de afzuigkap 36

35 ontwerpen Problemen met afzuigkappen Oplossingen waarmee de luchtdichtheid kan worden verzekerd: Kleine installaties: afzuigkappen met koolstoffilter!!! Regelmatig onderhoud van de filters + zorgen voor vochtafvoer Grotere installaties: inductie-afzuigkap Luchtdichte kleppen voor blazen en afzuigen (stilstaand systeem) Let op: de afzuiging van de kap nooit aansluiten op het leidingnetwerk voor hygiënische ventilatie (onderhoud van het systeem) 37

36 ontwerpen Ontwerpstrategie voor een efficiënt ventilatiesysteem 1.Het ventilatiedebiet verminderen 2.Het werkingsdebiet verminderen (= vraaggestuurde ventilatie) 3.De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen 4.Goed presterende ventilatoren kiezen 5.Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen 6.De blaas- en afzuigroosters positioneren 7.Een efficiënt leidingnetwerk ontwerpen 8.De leidingen isoleren 38

37 ontwerpen 1. Het ventilatiedebiet verminderen Doel: de ventilatie-units zo nauwkeurig mogelijk dimensioneren, een te grote overdimensionering vermijden (hoog energieverbruik) Een compromis zoeken tussen comfort en energieprestatie De debieten bepaald door NBN D moeten bereikt worden in alle vertrekken voor één regelpositie van de ventilator (in het algemeen, hoogste positie) 39

38 ontwerpen 1. Het werkingsdebiet verminderen: voorbeeld Ventilatie-unit: m³/u Vermogen van de ventilator: 8 kw Vermindering van het debiet met 63 % m³/u m³/u 40

39 ontwerpen 2. Het werkingsdebiet verminderen (= vraaggestuurde ventilatie) Door de ventilator opgenomen vermogen: verandert als (het debiet)³! Bron: Technische gegevens BatEx 41

40 ontwerpen 2. Het werkingsdebiet verminderen (= vraaggestuurde ventilatie) Het debiet van verse lucht aanpassen afhankelijk van de bezetting Mogelijkheid om de debieten aan te passen in functie van de behoeftes van de gebruiker (bv: gebruik van de keuken of badkamer) Mogelijkheid de ventilatie uitschakelen in geval van verlengde afwezigheid manuele regeling van de debieten 42

41 ontwerpen 2. Het werkingsdebiet verminderen: voorbeeld Ventilatie-unit: 300 m³/u Constant debiet geregeld debiet: besparing 70 % Constant debiet Geregeld debiet 43

42 ontwerpen 3. De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen (systeem D) Van belang: wanneer het gebouw voldoende luchtdicht is (n50 < 1 vol/u) wanneer er evenwicht is tussen luchttoevoer en afzuiging Rendementsberekening: Warmteterugwinning: η = (t 2 -t 1 )/ (t 3 -t 1 ) Vochtterugwinning: η = (h 2 -h 1 )/ (h 3 -h 1 ) 4 Afgezogen lucht 3 Toegevoerde lucht

43 maandag 28/02/00 0:00 maandag 28/02/00 12:00 dinsdag 29/02/00 0:00 dinsdag 29/02/00 12:00 woensdag 01/03/00 0:00 woensdag 01/03/00 12:00 donderdag 02/03/00 0:00 donderdag 02/03/00 12:00 Temperatuur in C Warmteterugwinning HR-warmtewisselaar: meestal hoeft de lucht niet meer voorverwarmd te worden Temperatuurstijging van de toegevoerde lucht door de warmtewisselaar tijdstip 45

44 ontwerpen 3. De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen: welke warmtewisselaar? Platenwarmtewisselaar + Geen bewegende onderdelen laag elektriciteitsverbruik + Weinig onderhoud + Zeer laag risico op vervuiling van verse lucht - Pulsie en extractie in de nabijheid - Neemt veel plaats in - Aanzienlijk drukverliezen bij grote debieten - Beperkte vochtterugwinning - Risico op ijsvorming 46

45 ontwerpen Warmtewiel + Vochtterugwinning (latente warmte) + Hoog rendement + Beperkte drukverliezen in verhouding tot het hoge rendement + neemt relatief weinig plaats in + beperkt risico op ijsvorming - Pulsie en extractie in de nabijheid - Bewegende onderdelen elektriciteitsverbruik en onderhoud - Risico op vervuiling van verse lucht In het algemeen, niet ideaal in woningen (productie van water damp door bezetting) 47

46 ontwerpen 3. De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen : voorbeeld Besparingen op de voorverwarming van inkomend lucht 48

47 Warmteterugwinning Platenwarmtewisselaar Warmtewiel Besparing in de winter Winst/verlies in % in vergelijking met standaard: 100 % +45 % Rendement bij 8 C (t ) 56 % 81% Prijs (450 m³/u)

48 ontwerpen Keuzecriteria voor warmtewisselaars: Toepassing Ruimte Rendement Onderhoud Investering 50

49 ontwerpen 4. Goed presterende ventilatoren kiezen Debiet (m³/u) Minimaal vereist rendement Minimaal aanbevolen rendement > % 82 % > % 80 % > % 77 % > % 72 % < % 60 % 51

50 ontwerpen 4. Goed presterende ventilatoren kiezen SFP = Specific fan power = de hoeveelheid lucht die de ventilator nodig heeft om een bepaald luchtdebiet te leveren waarin PS = opgenomen elektrisch vermogen tijdens luchttoevoer [W] Pe = opgenomen elektrisch vermogen tijdens retour [W] Qvmax = het grootste debiet (toevoer of afzuiging) [m³/s] Categorie PSFP in W/m³.s SFP 1 < 500 SFP SFP SFP

51 ontwerpen 4. Goed presterende ventilatoren kiezen: voorbeeld Ventilatie-unit: m³/u Vermogen van de ventilator: 8 kw Rendement van de ventilator 70% 80%: besparing 13% 53

52 ontwerpen 5. Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen Doel: energieverlies door lekken in het netwerk vermijden Rechthoekige leiding met rechte hoeken Klasse C Lekkage... Tot 50 %! Ronde leiding Luchtdicht! 54

53 ontwerpen 5. Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen: voorbeeld Ventilatie-unit: m³/u Vermogen van de ventilator: 8 kw Debietverlies van 5 % stijging van het verbruik met 16 % m³/u m³/u 55

54 ontwerpen 6. De blaas- en afzuigroosters positioneren Doel: een goede kwaliteit van de luchtvermenging in het vertrek verzekeren Aandachtspunten: Directe aanzuiging van de toegevoerde lucht door de retourluchtopening vermijden Dode zones vermijden Vorming van onderdruk in het vertrek voorkomen (toevoerlucht kortgesloten met afzuiging) 56

55 ontwerpen 7. Een efficiënt leidingnetwerk ontwerpen Doel: drukverliezen zo veel mogelijk beperken Traject van het leidingnetwerk zo kort mogelijk, eventueel onderverdelen in meerdere autonome netwerken (met homogene belasting) 57

56 ontwerpen Met zo min mogelijk bochtstukken, aftakkingen, sectieveranderingen 58

57 ontwerpen Brede leidingen kiezen om de drukverliezen te beperken Debiet Drukverliezen per lengte-eenheid Leidingverliezen waarin v = luchtsnelheid [m/s] S = leidingdoorsnede [m²] ΔP = drukverlies [Pa] l = lengte van de leiding [m] d = leidingdiameter [m] λ = wrijvingscoëfficiënt ρ = soortelijke massa [kg/m³] k = coëfficiënt leidingverlies Als de doorsnede met de helft wordt verminderd Verdubbelt de snelheid Nemen de drukverliezen toe met een factor 4! 59

58 ontwerpen 200 m³/h 60

59 ontwerpen Component Maximale drukverliezen: ventilatienetwerk Lage drukverlieze n [Pa] Middelmatige drukverliezen [Pa] Hoge drukverliezen [Pa] Leidingen Warmtebatterij Koude batterij Demper Opening toevoerlucht Aanzuigopening verse buitenlucht

60 ontwerpen 7. Een efficiënt leidingnetwerk ontwerpen: voorbeeld Ventilatie-unit: m³/u Vermogen van de ventilator: 8 kw Snelheid in hoofdleiding: 6 m/s (1.000 Pa) 4 m/s (444 Pa): besparing van 46 % Pa (6 m/s) 444 Pa (4 m/s) 62

61 ontwerpen 8. De leidingen isoleren Doel: de warmteverliezen verminderen, met name Van de inkomende lucht (voorverwarmd) Van de uitgaande lucht (warmteterugwinning) Referentie: EPB Verwarming 63

62 ontwerpen Mechanische ventilatie en akoestiek Probleem Oplossing Extern lawaai - Zorg voor een geluidsisolerende leiding (soepel of stijf) die de unit isoleert van buiten Lawaai van de ventilatieunit - Kies een stille ventilatie-unit - Zorg voor een trillingsvrij bevestigingssysteem 64

63 ontwerpen Problematiek Lawaai door de lucht in de leidingen ter hoogte van de openingen Oplossing - Zorg voor soepele manchetten tussen de unit en de leidingen om voortplanting van de trillingen via de leidingen te voorkomen - Zorg voor een stijve geluiddemper of een geluidsisolerende slang na de ventilatie-unit - Dimensioneer de leidingen op een lage snelheid (beperking van de drukverliezen en verhoging van het akoestisch comfort): - Max. 2 m/s in leidingen - Drukverliezen van max. 1 Pa/m - Zorg bij doorgangen in wanden voor elastisch materiaal van dezelfde breedte als de wand - Zorg voor een bevestigingsbeugel met een soepele band (beperkt de overdracht van trillingen) - Zorg voor een geluidsisolerende slang tussen de leidingen en de openingen - Zorg voor geluidsisolerende openingen (duurder) 65

64 Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren? Hoe te ventileren? Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden Conclusies 66

65 onderhouden Doelen: de luchtkwaliteit garanderen en de drukverliezen in het leidingnetwerk beperken Aandachtspunten: Toegankelijkheid van de unit en het leidingnetwerk Gecentraliseerd systeem: zorg voor een technische ruimte die groot genoeg is om gemakkelijk onderhoud aan de unit te kunnen plegen Gedecentraliseerd systeem: plaats de ventilatie-unit op een goed bereikbare plaats (eventueel buiten (maar dicht bij) het gebouw) zorg voor inspectieopeningen op bepaalde plaatsen in het leidingnetwerk (bochtstukken) vermijd te nauwe leidingen: onmogelijk te reinigen 67

66 onderhouden Netheid van de blaas- en afzuigroosters zorg dat de noodzaak tot reiniging op het oog kan worden bepaald (zichtbaarheid van de openingen) zorg dat de openingen goed bereikbaar zijn reiniging 1 x per jaar van de ventilatieroosters (luchtingang) en afzuigroosters Reiniging 1 x per 2 jaar van de luchtverdelers zorg ervoor de afstelling van de opening niet te veranderen tijdens het reinigen 68

67 onderhouden Vervanging/reiniging van de filters reiniging elke 3 maanden en wanneer een alarm aangeeft dat het drukverlies te groot is (indien deze functionaliteit aanwezig is) jaarlijkse vervanging aangeraden (max. elke 2 jaar) Reiniging van de warmtewisselaar elke 2 jaar Volledig onderhoud van het systeem door de installateur (technische controle, inspectie van de dichtheid,...) elke 3 jaar 69

68 onderhouden Slechte voorbeelden 70

69 onderhouden Het energieverbuik volgen Actiemiddelen: Gecentraliseerd systeem : Gecentraliseerd beheer van de installatie, algemeen teller waardoor de facturatie kan gedaan worden en verbruiken kunnen opgevolgd worden. Nadeel: elektrisch verbruik maakt deel uit van de gemenschappelijke kosten (geen verdeling per woning) Gedecentraliseerd systeem: Gedecentraliseerd beheer van de installatie. De gebruiker betaald zijn eigen verbruik. Mogelijk een teller per ventilatieuint te voorzien (geheugen 3 maanden) 71

70 Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren? Hoe te ventileren? Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden Conclusies 72

71 Conclusies Bij een slecht ontwerp kan de ventilatie een post met een zeer groot energieverbruik zijn Het is dus belangrijk om in de beginfase aangepaste systemen te ontwerpen waarmee het uiteindelijke verbruik tot een minimum kan worden beperkt en om rekening te houden met de aspecten van onderhoud en controle van het verbruik, met behulp waarvan de goede prestaties van het systeem langdurig kunnen worden verzekerd. 73

72 Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. : Energie + Modelbestekken voor uitvoerders en architecten: > Professionelen > Sector > Gebouw (constructie, beheer) > Onze hulmiddelen > REG-instrumenten EPB-reglement Video over het waarom van ventilatie (NL): Gids Duurzame Gebouwen: Fiches ENE02, ENE04, ENE

73 Wat u van deze presentatie moet onthouden Het is belangrijk om de ontwerpdebieten te optimaliseren, de ventilatie-units niet onnodig te overdimensioneren het leidingnetwerk zodanig te ontwerpen dat de drukverliezen worden beperkt en het onderhoud wordt vergemakkelijkt componenten met goede prestaties te kiezen (ventilatoren, warmtewisselaars) te zorgen voor een goede regeling en een efficiënte controle van de installatie 75

74 Contact Anne-Laure MAERCKX Adviseur Duurzaam Bouwen Gegevens : anne_laure.maerckx@cenergie.be 76