Opleiding Duurzaam Gebouw: De technieken (warmte, ventilatie, SWW): ontwerp en regeling Leefmilieu Brussel VENTILATIE: SYSTEMEN, NETWERKEN, REGELING Stéphane Barbier Cenergie cvba
Doelstelling(en) van de presentatie Een technische basis geven van de ventilatiesystemen en hun onderdelen de distributie en de regeling van de ventilatie-installaties het onderhoud en de follow-up ervan om de juiste keuzes te kunnen maken op de markt en voor een goed beheer van de uitgevoerde installaties. 2
Plan van de uiteenzetting Waarom en hoe ventileren? De verschillende ventilatiesystemen Focus op de systemen C en D Energie-efficiëntie: Ontwerp van netwerken Keuze van ventilator Regeling (De)centralisatie Keuze van warmterecuperator Isolatie van leidingen Onderhoud en follow-up van installaties 3
Waarom ventileren? 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 via de lucht Vooral: koeling door free-cooling en ventilatie s nachts Foto I. Bruyère 4
Hoe te ventileren? Basisprincipes: Inkomend debiet = uitgaand debiet 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 5
AFVOER TOEVOER Hoe te ventileren? Regelgeving NBN D50-001: dimensionnering voor residentiële toepassingen EPB (ARAB) 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 - 6
DOORSTROOM DOORSTROOM Hoe te ventileren? Regelgeving NBN D50-001: dimensionnering voor residentiële toepassingen EPB (ARAB) 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 7
Energiebalans Verdeling van het verbruik van primaire energie Traditioneel appartement Passief appartement (behalve hernieuwbaar) Verwarming SWW Vereist een globale benadering Ventilatie Hulpuitrusting 8
De verschillende ventilatiesystemen Systeem A: natuurlijke aan- en afvoer Bron: Energie + Systeem B: mechanische aanvoer en natuurlijke afvoer Bron: Energie + 9
De verschillende ventilatiesystemen Systeem C: natuurlijke aanvoer en mechanische afvoer Bron: Energie + Systeem D: mechanische aan- en afvoer Onmisbaar voor passieve gebouwen (met warmterecuperatie) Bron: Energie + 10
Systeem C systeem D Systeem C Systeem D + Kost weinig (uitbating en investering) Beperkt elektriciteitsverbruik van de ventilatoren Mogelijkheid om debiet te controleren (afhankelijk van de vochtigheid en/of aanwezigheid) Warmterecuperatie Voorverwarming van nieuwe lucht geen ongemak tijdens de winter Beperkte transmissie van de geluiden van buitenaf - Inkomende lucht = Bron van ongemak in de winter Manuele sluiting van de vensters om ongemak op te heffen Gevelopeningen = akoestische zwakke punten Geen warmterecuperatie mogelijk op de afgezogen lucht duurder systeem qua investering. hoog elektriciteitsverbruik van de ventilators (maar verwaarloosbaar ten opzichte van de daling van de thermische verliezen door ventilatie). Veel plaatsruimte ingenomen in het gebouw regelmatig onderhoud is onmisbaar. groepsgeluid in het appartement moet beheerst worden Hooge luchtdichtheid van het gebouw 11
Systeem D bij renovatie? 15 W/K Evaluation des pertes aérauliques selon le niveau d'étanchéité et le système de ventilatiesysteem ventilation retenu Beoordeling van de ventilatieverliezen volgens dichtheid en gekozen Systeem Syst. C => C peu => weinig de gains winst après na n50=3/uur W/K 50 45 40 35 30 25 20 32 W/K Ventilation Ventilatie systeem système C Ventilation Ventilatie systeem système D 15 10 5 0 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 n50(h-1) 12
Systeem C systeem C+ Voordeel van Systeem C+ Debietregeling volgens vochtigheid en/of aanwezigheid Besparing van 50% op ventilatieverliezen is mogelijk Lage polluentconcentratie => laag debiet Hoge polluentconcentratie => hoog debiet 13
Systeem C + Principes van het systeem C+ Regeling van het extractiedebiet volgens bezetting Badkamer, wasplaats: vochtigheidsdetectie Toiletten: vochtigheidsdetectie Keuken: vochtigheidsdetectie + bewegingsdetectie 14
Systeem C + Beperking van het systeem C+ Het luchtdebiet wordt geregeld op basis van de bezetting van de vochtige vertrekken. s Nachts is het luchtdebiet minimaal, zodat de luchtkwaliteit niet noodzakelijk gegarandeerd is in de slaapkamers. 15
Systeem C + 16
Systeem C + Uitvoering in een appartementsgebouw GECENTRALISEERD GEDECENTRALISEERD Bron: Matriciel 17
Energie-efficiëntie Drukverliezen (drukval) Dichtheid van de leidingen Ventilatievermogen SFP en ventilatierendement Belang van snelheidsvariatie 18
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval De ventilator levert de energie om de lucht in de luchtleidingen op snelheid te houden en zo de wrijvingsverliezen te compenseren. De wrijvingsverliezen in het leidingnet wordt gekarakteriseerd door de term "drukval, die de weerstand van het leidingnet tegen luchtverplaatsing weergeeft. Bij verdubbeling van het debiet in de leidingen, verviervoudigt de drukval Drukval x 2 x 4 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 19
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval Bron: Lindab 20
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval Bron: Lindab 21
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval Binnendiameter 80 mm @50 m³/uur Flexibel Ø = 80 mm Geringd + gladde binnenkant Ø buiten = 90 mm Ø binnen = 78 mm Gegalvaniseerd Ø buiten = 83 mm Ø binnen = 80mm 3 Pa/m (gespannen) 10-16 Pa/m (ontspannen) 3/m 2,5 Pa/m 5-6/m 1,2 Pa/m 5-6/m Bron: Lindab, CSTC, ATC, My-Electro 22
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval Beperking van drukverliezen in het netwerk Traject van het leidingnetwerk zo kort mogelijk, eventueel onderverdelen in meerdere autonome netwerken (met homogene belasting) Energie+ Met zo min mogelijk bochtstukken, aftakkingen, sectieveranderingen Energie+ 23
Energie-efficiëntie Luchtdichte leidingnetwerken Energieverlies door lekken in het netwerk vermijden Rechthoekige leiding met rechte hoeken Lekkage... Tot 50 %! Klasse C Ronde leiding Luchtdicht! 24
% Energie-efficiëntie Luchtdichte leidingnetwerken Einddebiet: 20.000 m³/uur Vermogen van de ventilator: 8 kw Drukval van 5% stijging van het verbruik met 16% Groep zonder debietverlies Referentieverbruik = 100% Groep met 5% debietverlies Verbruik = 116% ten opzichte van referentieverbruik 25
Druk Debiet m³/u 27
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: Geabsorbeerd vermogen door een ventilatiegroep SFP = Specific fan power = de hoeveelheid lucht die de ventilator nodig heeft om een bepaald luchtdebiet te leveren = (Ps +Pe) / Qmax 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 SPF [W/m³s] SFP1 < 500 SFP2 500 750 SFP3 750 1250 SFP4 1250 2000 28
Theoretische begrippen: Geabsorbeerd vermogen door een ventilatiegroep 29
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: Geabsorbeerd vermogen door een ventilatiegroep Door de ventilator te leveren vermogen naargelang van de gekozen snelheid Wanneer het luchtdebiet in het netwerk gedeeld is door 2, is het ventilatievermogen (dus het verbruik) gedeeld door 4 of 5 Debiet m³/u 15 W 31 W 70 W 30
Energie-efficiëntie P ventilatie = q x (p int + p ext ) Het ventilatievermogen is het vermogen dat nodig is voor de luchtverplaatsing doorheen de ventilatiegroep en het ventilatienet Interne drukvallen Externe drukvallen 31
Energie-efficiëntie Impact van de regeling Vermindering van het exploitatiedebiet en onderbreking van de 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 Xtravent Codume 33
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Gecentraliseerde ventilatiegroep Gedecentraliseerde ventilatiegroepen Bron: Matriciel 34
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd 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. Regeling is niet zo soepel. 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
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Energie-impact van de centralisatie Regeling van het luchtdebiet per appartement met gecentraliseerde ventilatiegroep Constante druk Verse lucht Vuile lucht Als een klep sluit, verlaagt de ventilator zijn snelheid om de constante druk in het netwerk te behouden, en zo het debiet constant te houden in de andere appartementen Bron: Matriciel 36
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Energie-impact van de centralisatie Door te ventilator te leveren ventilatievermogen naargelang van de gekozen snelheid Constante druk van het netwerk Door te ventilator te leveren ventilatievermogen naargelang van de gekozen snelheid Debiet m³/u Constante druk van het netwerk Debiet m³/u Bron: Matriciel Debiet m³/u 37
38
kwh/m² Energie-impact van de centralisatie Jaarlijks verbruik aan primaire energie (kwh/m²) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 NEB 11 kwh/m² système D décentralisé gedecentraliseerd - débit régulé Bron: Matriciel Systeem D, - Geregeld debiet système D centralisé - - Geregeld débit régulé debiet Ventilateurs Ventilatoren NEB 10 kwh/m² Systeem D, gecentraliseerd NEB: netto energie behoefte (volgens PHPPberekening) NEB 15 kwh/m² Systeem D, système D centralisé - débit gecentraliseerd non régulé - Debiet niet geregeld Chauffage Verwarming Passiefappartementen! NEB 31 kwh/m² système Systeem C décentralisé C, gedecentraliseerd - débit régulé - geregeld debiet 39
kwh/m² Energie-impact van de centralisatie Jaarlijks verbruik aan primaire energie (kwh/m²) 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 NEB 11 kwh/m² système D décentralisé gedecentraliseerd - débit régulé Bron: Matriciel Systeem D, - Geregeld debiet système D centralisé - - Geregeld débit régulé debiet Ventilateurs Ventilatoren NEB 10 kwh/m² Systeem D, gecentraliseerd NEB: netto energie behoefte (volgens PHPPberekening) NEB 15 kwh/m² Systeem D, système D centralisé - débit gecentraliseerd non régulé - Debiet niet geregeld Chauffage Verwarming Passiefappartementen! NEB 31 kwh/m² système Systeem C décentralisé C, gedecentraliseerd - débit régulé - geregeld debiet 40
Keuze van de recuperator? Plaatwisselaar + Geen bewegende onderdelen laag elektriciteitsverbruik en langere levensduur + 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 Recuperator 41
Keuze van de recuperator? Warmtewiel + Vochtterugwinning (latente warmte) + Hoog rendement + Beperkte drukverliezen in verhouding tot het hoge rendement + neemt relatief weinig plaats in + beperkt risico op ijsvorming Recuperator - Pulsie en extractie in de nabijheid - Bewegende onderdelen elektriciteitsverbruik en onderhoud - Risico op vervuiling van verse lucht 42
43
Isolatie van de leidingen? Vermindering van warmteverliezen Warmteverliezen van inkomende lucht (voorverwarmd) Warmteverliezen van de uitgaande lucht (warmteterugwinning Referentie: EPB Verwarming 44
Isolatie van de leidingen? Isolatie 25 mm T buiten 5,3 5.3 8.5 Basis 38 W 30 W T binnen 20 68 W = 4,63W /K 7.5 5.3 17.8 20 5.5 8.3 7.9 39 W 18 W 5.7 32 W 5.9 8.3 8.2 6.1 15 W = 85% - 5 W = 85% - 9 W 17.86 20. 17.91 20. 250 m³/uur 66 W = 4,48 W/K 250 m³/uur 24W = 1,65 W/K Appartement op gelijkvloers 8.2 6.1 17.9 20 Winst voor appartement op gelijkvloers 0,34 x 250 m³/uur x (17.9-17.8) = 9W Bron: Matriciel 45
Isolatie van de leidingen? Isolatie 25 mm Isolatie 100 mm T buiten 5,3 T buiten 5,3 5.3 8.5 5.3 7.9 38 W 30 W 68 W = 4,63 W /K 16 W 13 W T binnen 20 T binnen 20 29 W = 1,96 W /K 5.5 8.3 7.9 39 W 5.7 32 W = 85% - 5 W 17.86 20. 250 m³/uur 66 W = 4,48 W/K 5.4 7.8 7.5 17 W 5.5 14 W = 85% - 2 W 17.82 20. 250 m³/uur 29 W = 1,96 W/K 5.9 8.3 8.2 18 W 6.1 15 W = 85% - 9 W 17.91 20. 250 m³/uur 24W = 1,65 W/K 5.5 7.8 7.6 8 W 5.6 7 W = 85% - 4 W 17.84 20. 250 m³/uur 11 W = 0,76W/K Bron: Matriciel 46
Isolatie van de leidingen? Isolatie25 mm Isolatie 100 mm T buiten 5,3 T buiten 5,3 5.3 8.5 5.3 7.9 38 W 30 W 68 W = 4,63 W /K 2,67 W/K 16 W 13 W T binnen 20 T binnen 20 29 W = 1,96 W /K 5.5 8.3 = 85% 5.4 7.8 = 85% 7.9 7.5 17.86 250 m³/uur 17.82 Voor 60 m² doorzichtige gevel geeft dit een extra verlies van 0,045 W/m².K hetzij 25026 m³/uur cm 20. 20. 5.7 5.5 isolatie in plaats van 20 cm (3,6 m³ extra isolatie) Bij wijze van vergelijking: de isolatie van - 5 W de 39 W leiding 32 W verhogen geeft 0,3 66 m³ W = isolatie 4,48 W/K 17 W 14 W - 2 W 29 W = 1,96 W/K 5.9 8.3 8.2 18 W 6.1 15 W = 85% - 9 W 17.91 20. 250 m³/uur 24W = 1,65 W/K 5.5 7.8 7.6 8 W 5.6 7 W = 85% - 4 W 17.84 20. 250 m³/uur 11 W = 0,76W/K Bron: Matriciel 47
Onderhoud en follow-up van de installatie Luchtkwaliteit en efficiëntie van de installatie De luchtkwaliteit garanderen en de drukverliezen in het leidingnetwerk beperken Aandachtspunten: Toegankelijkheid van de unit en het leidingnetwerk Grootte van de technische ruimte (centralisatie) Toegankelijkheid van de groepen (decentralisatie) inspectieopeningen Secties van de leidingen (reiniging) Netheid (netwerk en blaas- en afzuigroosters) Zichtbaarheid van de openingen visueel controle Bereikbaarheid van de openingen Reiniging van de ventilatieroosters (1 x/jaar) en van de luchtverdelers zorg ervoor de afstelling van de opening niet te veranderen tijdens het reinigen 48
Onderhoud en follow-up van de installatie Luchtkwaliteit en efficiëntie van de installatie De luchtkwaliteit garanderen en de drukverliezen in het leidingnetwerk beperken Aandachtspunten: Vervanging/reiniging van de filters reiniging elke 3 maanden of in geval van alarm 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 49
Onderhoud en follow-up van de installatie Luchtkwaliteit en efficiëntie van de installatie Luchtkwaliteit?... 50
Onderhoud en follow-up van de installatie Het energieverbruik opvolgen Actiemiddelen: Gecentraliseerd systeem: Gecentraliseerd beheer van de installatie algemeen teller facturatie en opvolging van verbruiken Nadeel: geen verdeling per woning Gedecentraliseerd systeem: Gedecentraliseerd beheer van de installatie. De gebruiker betaald zijn eigen verbruik. Mogelijk één teller per ventilatie-unit te voorzien (geheugen 3 maanden) 51
Nuttige hulpmiddelen, websites, enz.: Energie +: www.energieplus-lesite.be WTCB: www.wtcb.be EPB-regelgeving: http://www.leefmilieubrussel.be/templates/professionnels/niveaudossiers.aspx?maintaxid=11660&taxid=12280&langtype=2067 Video over het waarom van ventilatie (NL): http://www.binnenklimaat.be/ Referentie Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen: www.leefmilieubrussel.be/gidsduurzamegebouwen G_WEL05 Het ademcomfort verzekeren G_ENE02 Een energie-efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen G_ENE04 Infiltratieverliezen beperken 52
Wettelijke teksten: Besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van 3 juni 2010 betreffende de voor de verwarmingssystemen van gebouwen geldende EPB-eisen bij hun installatie en tijdens hun uitbatingsperiode Besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van de 19 januari 2012 tot wijziging van het besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van 3 juni 2010 betreffende de voor de verwarmingssystemen van gebouwen geldende EPB-eisen bij hun installatie en tijdens hun uitbatingperiode NBN D50-001 (1991): Ventilatievoorzieningen in residentiële gebouwen NBN EN 13779 (2007): Ventilatie voor niet-residentiële gebouwen - Prestatie-eisen voor ventilatie- en luchtbehandelingssystemen 53
Om te onthouden van de presentatie Het is belangrijk het ontwerpdebiet te optimaliseren, de ventilatiegroepen niet onnodig te overdimensioneren het net zo te ontwerpen dat drukverliezen worden beperkt en dat het makkelijk te onderhouden is Bv.: doorsnede van het net verdubbelen = verbruik gedeeld door 4 tot 5 performante onderdelen te kiezen (ventilator, recuperator) Bv.: 15% besparing voor een ventilatorrendement van 80% vergeleken met een rendement van 70% een regeling volgens bezetting te voorzien Bv.: 70% besparing bij geregeld debiet vergeleken met constant debiet 54
Contact Stéphane BARBIER Adviseur Duurzaam Bouwen : 02 513 96 13 E-mail: stephane.barbier@cenergie.be 55