Niet-residentiële gebouwen volgens Passiefhuis-standaard Geert De bruyn Productiedirecteur 21 februari 2007 Inhoud Definitie Passiefhuis-concept Ontwerptools: PHPP PassiefHuisPlanningsPakket Ontwerptools: dynamische thermische simulaties Ontwerprichtlijnen voor Passiefhuis-projecten E-peil van Passiefhuis-projecten volgens EPB 1
Definitie Passiefhuis-concept 2
Hoe? Minimaliseren warmteverliezen via: doorgedreven thermische isolatie luchtdichte constructie balansventilatie met warmterecuperatie Aanwenden passieve winsten via: oriëntatie beglazing oppervlakte beglazing interne warmtewinsten Ventilatie-installatie Balansventilatie met warmterecuperatie η > 80 % DC-ventilatoren 3
Optimaliseren zonnewinsten Keuze en oriëntatie beglazing Geen conventionele verwarming Hygiënisch ventilatiedebiet: ca 1 m³/h per m² vloeropp. Max. luchttemperatuur ca 50 C Temperatuurverschil ca 30 C Max. thermisch vermogen hygiënische ventilatie: P = 1 m³/h.m² x 0.34 Wh/K.m³ x 30 K P = 10 W/m² Indien warmtebehoefte < 10 W/m² volstaat hygiënische ventilatie voor ruimteverwarming 4
Ontwerptools: PHPP PassiefHuisPlanningsPakket IPFC Nijvel: school volgens passiefhuis-concept Functie: Volwassenenonderwijs - Provinciaal instituut voor voortgezette opleiding (dag + avondonderwijs) Bouwheer: Provincie Waals-Brabant Architect: A2M Duurzaam bouwen: Cenergie 5
Evaluatie via PHPP Prestatie-eisen voor Passiefhuisprojecten: U-waarde vloeren, muren en daken: max. 0,15 W/m²K U-window: max. 0,85 W/m²K G-waarde beglazing min. 50 % Rendement warmtewisselaar min. 75 % Luchtdichtheid: n 50 max. 0,6 h -1 Energiebehoefte verwarming max. 15 kwh/m².a Werkwijze berekening energiebehoefte verwarming Stap 1: berekening transmissieverliezen Passiefhuis-ProjektPakket E N E R G I E K E N G E T A L V E R W A R M I N G Klimaat: Standaard Binnentemperatuur: 20,0 C Object: Nijvel IPFC Type gebouw/benutting: Standplaats: Beschermde oppervlakte A EB: 1168,4 m² Berekening: CENERGIE CVBA Standaard aantal personen: 228,0 Pers per m² Oppervlakte U-Waarde Reductiefaktor f t G t Beschermde Bouwdeel Temperatuurzone m² W/(m²K) kkh/a kwh/a oppervlakte 1. Buitenwand contact buitenlu A 572,5 * 0,150 * 1,00 * 72,1 = 6196 2. Buitenwand contact bodem B 74,9 * 0,150 * 0,73 * 72,1 = 588 3. Dak D 484,1 * 0,124 * 1,00 * 72,1 = 4325 4. Bodem B 484,1 * 0,150 * 0,73 * 72,1 = 3804 5. * * * = 6. * * * = 7. * * * = 8. Venster A 210,1 * 0,800 * 1,00 * 72,1 = 12119 9. Koudebruggen buiten (lengte/m) A * * 1,00 * = 10. Koudebruggen bodem (lengte/m) B * * 0,73 * = Som van alle hulpoppervlakken 1825,7 kwh/(m²a) Transmissieverliezen Q T Som 27031 23,1 6
Werkwijze berekening energiebehoefte verwarming Stap 2: berekening ventilatieverliezen Stap 3: sommering warmteverliezen A EB vrije hoogte m² m m³ Systeem verluchting: referentie luchtvolume V L 1168,4 * 2,66 = 3107,9 effektief warmteleveringsrendement η eff 75% van de lucht-lucht warmtewisselaar (LLWW) Warmteleveringsrendement van η BLWW 20% n L,systeem Φ WW n L,Rest de bodem-lucht warmtewisselaar (BLWW) 1/h 1/h 1/h referentie ventilatievoud n L 1,508 * (1-0,80 ) + 0,042 = 0,348 V L n L c Lucht G t m³ 1/h Wh/(m³K) kkh/a kwh/a kwh/(m²a) Ventilatieverliezen Q L 3108 * 0,348 * 0,33 * 72,1 = 25753 22,0 Reductiefaktor Q T Q L Nacht-/WeekendkWh/a kwh/a verlaging kwh/a kwh/(m²a) Som warmteverliezen Q V ( 27031 + 25753 ) * 1,0 = 52784 45,2 Werkwijze berekening energiebehoefte verwarming Stap 4: berekening zonnewinsten Oriëntatie van de Reductiefaktor g-waarde Oppervlakte Globaalstr. oppervlakken vgl. sheet Venster (loodrechte instr.) verwarmtijd kwh/(m²a) m² kwh/a 1. oost 0,40 * 0,00 * 0,00 * 202 = 0 2. zuid 0,46 * 0,50 * 17,53 * 298 = 1198 3. west 0,40 * 0,50 * 175,02 * 240 = 8473 4. noord 0,40 * 0,50 * 17,53 * 149 = 522 5. horizontaal 0,40 * 0,00 * 0,00 * 285 = 0 Warmtewinsten zonnestraling Q S Som 10193 8,7 kwh/(m²a) 7
Werkwijze berekening energiebehoefte verwarming Stap 5: berekening interne warmtewinsten Stap 6: sommering warmtewinsten ifv gelijktijdigheid Periode verw. specif. verm. q I A EB kh/d d/a W/m² m² kwh/a kwh/(m²a) Interne Warmtebronnen Q I 0,024 * 205 * 6,5 * 1168,4 = 37277 31,9 kwh/a kwh/(m²a) Gratis warmte Q F Q S + Q I = 47470 40,6 Verhouding gratis warmte/ verliezen Q F / Q V = 0,90 Benuttingsgraad warmtewinsten η G (1 - ( Q F / Q V ) 5 ) / (1 - ( Q F / Q V ) 6 ) = 87% kwh/a kwh/(m²a) Warmtewinsten Q G η G * Q F = 41500 35,5 Werkwijze berekening energiebehoefte verwarming Stap 7: energiebehoefte verwarming = warmteverliezen - warmtewinsten Energiekengetal verwarming Q H Q V - Q G = 11284 10 kwh/a kwh/(m²a) kwh/(m²a) (ja/neen) Grenswaarde 15 Criterium voldaan? ja 8
Ontwerptools: dynamische thermische simulaties De Zande Beernem: school met Passiefhuis-label Opdrachtgever: VIPA, Brussel Gebruiker: De Zande, Beernem Architectuur: BuroII, Roeselare Advies duurzaambouwen: Cenergie, Berchem 9
Nieuwe concepten vragen specifieke ontwerpaanpak Dynamische thermische simulaties Doel: evaluatie van het binnencomfort op basis van een dynamisch model Dynamische ontwerptool voor: evaluatie binnencomfort conceptualisatie zonwering werking nachtventilatie dimensionering aardwarmtewisselaar bepaling koel- en warmtelast (kw) bepaling koel- en warmtebehoefte (kwh/a) 10
Het gebouwmodel Het klimaatmodel 35 30 25 20 T_buiten ( C) 15 10 5 0-5 -10 december maart mei juli augustus oktober december 11
Inbouwen van controles Aardwarmtewisselaar 35 30 25 Effect grondbuizen op inblaastemperatuur: volledig jaar Voorkoeling Buiten Grondbuis 20 15 C 10 5 0-5 Voorverwarming -10 december maart mei juli augustus oktober december 12
Simulatie tijdens ontwerp versus meting na uitvoering Simulatie tijdens ontwerp versus meting na uitvoering 40 35 30 25 T ( C) 20 15 10 5 Buitentemperatuur Temperatuur grondbuis Temperatuur niveau 1 Temperatuur niveau 2 0 14/07/03 15/07/03 16/07/03 17/07/03 18/07/03 19/07/03 20/07/03 21/07/03 13
Ontwerprichtlijnen voor Passiefhuisprojecten Havenbedrijf Gent: kantoor met Passiefhuis-label Bouwheer: Havenbedrijf Gent Architect: evr-architecten Duurzaam bouwen: Cenergie 14
Thermische isolatie Vloeren, muren en daken Eis: U-waarde < 0,15 W/m².K Beperkingen: 20 tot 40 cm isolatie => andere bouwmethodes Comfort: + nauwelijks verschil tussen luchttemperatuur en oppervlaktetemperaturen wanden 15
Thermische isolatie Aansluitdetails Koudebrugvrije constructie Eis: Ψ < 0,01 W/m.K Comfort: + geen risico oppervlaktecondensatie en schimmelvorming Verbeterde thermische detaillering EVR-architecten 16
Thermische isolatie Beglazing en ramen Eis: U-waarde ramen én beglazing < 0,8 W/m²K U-waarde beglazing < 0,8 W/m²K g-waarde beglazing > 50 % oriëntatie beglazing i.f.v. passieve zonne-winsten oververhitting vermijden door zonwering Beperkingen: Noord-zuid-oriëntatie noodzakelijk 3-voudig verbeterd dubbel glas met speciale afstandhouders Raamwerk moet isolatiekern bevatten Thermische isolatie Comfort: + oppervlaktetemperatuur beglazing > 17 C + Afwezigheid van koudevlakken => geen compensatie door verwarmingslichamen nodig 17
Luchtdichtheid Eis: n50 < 0,6 h-1, te verifiëren met blowerdoor-test Beperkingen: Extreme aandacht voor luchtdichtheid noodzakelijk, vooral bij aansluitingen tussen bouwdelen onderling, vensters en deuren Comfort: + Afwezigheid van ongewenste tocht. Aandachtspunten voorontwerp Kies voor Hoge compactheid Technische installaties binnen beschermd volume Schrijnwerk met dubbele dichtingsstrips Inkomdeuren met onderdorpel Leidingspouw (Houtskeletbouw) Beperk Perforaties door buitenschil (sanitair, elektriciteit...) Vermijd Schuifdeuren en schuiframen Toegang kelder via beschermd volume Dampkap met luchtafvoer Droogkast met luchtafvoer Technieken in buitenmuur (Massieve bouwmethode) 18
Aandachtspunten ontwerp Detaillering Oplossingen zoeken voor complexe en onbereikbare delen Uitvoerige beschrijving in het lastenboek: luchtdichtingsmaterialen: folies, tapes, kits... taakverdeling per aannemer (ruwbouw, schrijnwerk, afwerking...) prototype of testmodel luchtdichtheidstests Aandachtspunten uitvoering Sensibiliseren van alle betrokkenen Aandacht vestigen op belang van luchtdichtheid (moeilijk bij grote werven) Werfcontroles Prototype of testmodel Vertegenwoordigers/leveranciers uitnodigen voor demonstratie Afwerken van een volledig testmodel inclusief binnen- en buitenafwerking Grondig evalueren met alle betrokkenen Blowerdoortests: 1ste test voor start afwerking (moeilijk bij grote werven) Finale test na afwerking 19
20
21
Resultaat: n 50 = 0,55 h -1 22
E-peil van Passiefhuis-projecten volgens EPB Woning met passiefhuislabel Bouwheer: Fam De bruyn-requin Architect: Eric Ubachs Duurzaam bouwen: Cenergie 23
E-peil E 120 E 100 E 100 E 80 E 60 E 40 E 20 E 35 E 30 E 18 E 0 Norm Passiefhuis Passiefhuis + zonneboiler Passiefhuis + zonneboiler + PVinstallatie Problemen met EPB-berekening: - Aardwarmtewisselaar: kan nog niet geëvalueerd worden - Douchewaterwarmtewisselaar: kan nog niet geëvalueerd worden www.cenergie.be info@cenergie.be 24