Opleiding Duurzaam Gebouw : Duurzaam bouwen van A tot Z Leefmilieu Brussel GROTE PRINCIPES VAN HET ONTWERP VAN EEN ENERGIEZUINIG GEBOUW / PASSIEFGEBOUW Anne-Laure MAERCKX CENERGIE
Doelstelling(en) van de presentatie Kennis vergaren van de energieprestatieniveaus van de gebouwen en van de onderliggende principes Kennis vergaren van de belangrijkste actiepunten om deze niveaus te bereiken, en deze punten integreren in het ontwerpproces 2
Algemeen schema van de presentatie Oriëntatiepunten niveaus en normen Isolatie Luchtdichtheid Optimalisatie van de natuurlijke verlichting Beheer van het oververhittingsrisico Conclusie 3
Oriëntatiepunten Regelgevend kader: de EPB Vrijwillig kader: Lage energie Zeer lage energie Passief NZEB Labeling Duurzaam Gebouw Breeam Leed HQE Ref-b Valideo 4
Oriëntatiepunten: de EPB Vigerende regelgeving EPB in 2015 Gewijzigde EPB-procedures Gewerkt met EPB-eenheden (en niet langer met EPB-gebouw) Zware renovatie pas als werken > 50% verliesoppervlakte NG, GNG, ZR, ER EPB-regelgeving vanaf 2015 Op basis van passiefcriterium Invoering van NEBverw, NEBkoel, PEV Meer info http://www.leefmilieu.brussels/themas/gebouwen/deenergieprestatie-van-gebouwen-epb
EPB eisen - NE
EPB eisen - NGE
EPB eisen ZGE en EGE
De EPB: Overzicht
Prestatieniveaus Verschillende energieprestatieniveaus zijn gedefinieerd Lage energie Zeer lage energie Passief certificaat NZEB
Prestatieniveaus Verschillende niveaus, afhankelijk van de bestemming (tertiair vs. huisvesting) de nettoverwarmingsbehoefte de behoefte aan primaire energie (verwarming, SWW, elektrische hulptoestellen)
Prestatieniveaus Criteria 2015 voor lage energie (premies in BHG) Criterium Eenheid huisvesting Netto-energiebehoefte voor verwarming Netto-energiebehoefte voor koeling [kwh/m².jaar] [kwh/m².jaar] tertiair 60 45 Luchtdichtheid n50 [vol/uur] - - Oververhittingsrisico (>25 C) % - - Criterium primaire energie (PE) [kwh/m².jaar] 150
Prestatieniveaus Criteria 2015 voor zeer lage energie (premies in BHG) Criterium Eenheid huisvesting Netto-energiebehoefte voor verwarming Netto-energiebehoefte voor koeling [kwh/m².jaar] [kwh/m².jaar] tertiair 30 30 Luchtdichtheid n50 [vol/uur] - - Oververhittingsrisico (>25 C) % - - Criterium primaire energie (PE) [kwh/m².jaar] 95
Prestatieniveaus Criteria voor passiefcertificatie Criterium Eenheid huisvesting Netto-energiebehoefte voor verwarming Netto-energiebehoefte voor koeling [kwh/m².jaar] [kwh/m².jaar] tertiair 15 15-15 Luchtdichtheid n50 [vol/uur] 0,6 0,6 Oververhittingsrisico (>25 C) % 5 5 Criterium primaire energie (PE) [kwh/m².jaar] - 90 2,5 * C
Prestatieniveaus Criteria voor de passiefpremie in het BHG Criterium Eenheid huisvesting tertiair Netto-energiebehoefte voor verwarming Netto-energiebehoefte voor koeling Luchtdichtheid [kwh/m².jaar] [kwh/m².jaar] n50 [vol/uur] 15 of X 15 of X - - 0,6 0,6 Oververhittingsrisico (>25 C) % 5 5 Criterium primaire energie (PE) [kwh/m².jaar] 45 + 1,2 * (X 15) 95 2,5 * C + 1,2 * (X 15)
Prestatieniveaus NZEB Brussels Wetboek van Lucht, Klimaat en Energiebeheersing (BWLKE) Artikel 2.1.1 8 Zero energieverbruik : geen of zeer laag energieverbruik, verkregen dankzij een hoge energieefficiëntie en die in zeer aanzienlijke mate dient te worden geleverd uit hernieuwbare bronnen, met name de energie die ter plaatse of dichtbij uit hernieuwbare bronnen wordt geproduceerd; 16
Doelstelling: labeling of certificatie? Milieukwaliteit van een project Validering door een externe tussenpersoon op basis van meerdere criteria Erkenning de zichtbaarheid van de milieukwaliteit van het gebouw naar buiten toe garanderen Valorisatie Deze waarborg kan een belangrijke troef vormen in het kader van een vastgoedvalorisatie (financiers, investeerders) Voorbeelden: Toekomstige Belgische certificatie (Ref-b), Valideo, BREEAM, LEED, HQE 17
De Trias Energetica De vraag verminderen - Werken aan de gebouwschil Hernieuwbare energiebronnen gebruiken Rationeel gebruikmaken van fossiele energie = Zorgen voor thermisch, adem- en visueel comfort tegen een lagere energieprijs 18
Casestudy: Aeropolis II Aeropolis II: Energieconcept 19
De warmtebehoefte beperken Doelstelling 1: de transmissieverliezen beperken Zorgen voor een goede compactheid Hoog prestatieniveau van de ondoorzichtige wanden van de vensters Bouwknopen beheren Doelstelling 2: Infiltratieverliezen beperken Zorgen voor een goede luchtdichtheid Doelstelling 3: bezonning en daglichtinval optimaliseren Oriëntatie en oppervlakte van de vensters Prestaties van de beglazing 21
Casestudy: Aeropolis II Compactheid C = verwarmd volume [m] = 3,5 Verliesoppervlakte Groot verwarmd volume + compacte vorm 22
Invloedsfactoren Doelstelling 1: de transmissieverliezen beperken Zorgen voor een goede compactheid De warmtebehoefte beperken 1. Transmissieverliezen Compactheid C = verwarmd volume [m] Verliesoppervlakte verliesoppervlakte = compactheid Compactheid Vorm Grootte [081_Archiefstraat Yvan Glavie 23
De warmtebehoefte beperken Doelstelling 1: de transmissieverliezen beperken Zorgen voor een goede compactheid Hoog prestatieniveau van de ondoorzichtige wanden van de vensters Bouwknopen beheren Doelstelling 2: Infiltratieverliezen beperken Zorgen voor een goede luchtdichtheid Doelstelling 3: bezonning en daglichtinval optimaliseren Oriëntatie en oppervlakte van de vensters Prestaties van de beglazing 24
Casestudy: Aeropolis II Prestaties van de wanden Energieprestatiedoelstelling Passief (certificatie) Gevels U = 0,09 tot U = 0,14 W/m²K Resol: 20 tot 22,5 cm Minerale wol: 2,5 tot 10 cm Dak U = 0,15 W/m².K PIR: 17 cm Vloerplaat U = 0,15 W/m².K Resol: 13 cm Vensters Driedubbel glas U = 0,6 W/m².K, Ramen: Uf = 1,5 W/m².K Isolatie van de vloerplaat Prefabgevels, geleverd en geïsoleerd op de bouwplaats 25
Doelstelling 1: de transmissieverliezen beperken Hoog prestatieniveau van de ondoorzichtige wanden van de vensters Bouwknopen beheren De warmtebehoefte beperken 1. Transmissieverliezen U = λ/d [W/m².K] Waarbij U = warmtetransmissie-coëfficiënt, kenmerkt het prestatieniveau van de wand Waarbij λ = warmtegeleidingscoëfficiënt van een materiaal [W/mk] Waarbij d = dikte van het materiaal [m] Materiaal Waarde λ [W/m.K] (formulier premies BIM) Cellulose 0,037 tot 0,045 Kurk 0,032 tot 0,045 Minerale wol 0,031 tot 0,044 Geëxpandeerd polystyreen (EPS) Polyurethaan (PUR) 0,031 tot 0,045 0,023 tot 0,029 26
De warmtebehoefte beperken 1. Transmissieverliezen Thermisch prestatieniveau van de wanden dat moet worden bepaald naargelang van de te bereiken energiedoelstelling (Zeer) Lage Energie Passief U-waarde opake wanden (indicatief) Vensters 0,20 W/m².K 12 cm PUR of 20 cm cellulose Dubbel glas + performant raam Driedubbel glas + passief raam 0,10 W/m²K 28 cm PUR of 40 cm cellulose Driedubbel glas + passief raam [029_V_Woestyn] [117_Kessels] 27
De warmtebehoefte beperken Doelstelling 1: de transmissieverliezen beperken Zorgen voor een goede compactheid Hoog prestatieniveau van de ondoorzichtige wanden van de vensters Bouwknopen beheren Doelstelling 2: Infiltratieverliezen beperken Zorgen voor een goede luchtdichtheid Doelstelling 3: bezonning en daglichtinval optimaliseren Oriëntatie en oppervlakte van de vensters Prestaties van de beglazing 28
Case study: Aéropolis II Luchtdichtheid n50 = 0,6 h-1 Dichtheid van de gevelonderdelen en aansluiting gevel / ruwbouw Dichtheid van het dak Horizontale dichtheid van de technische kokers tussen verdiepingen 0 en -1 29
Doelstelling 2: Infiltratieverliezen beperken De warmtebehoefte beperken 2. Infiltratieverliezen Zorgen voor een goede luchtdichtheid [051_Huberti] Indicatoren: V50 [m³/h] weinig gebruikt v50 [m³/h.m²] gebruikt in EPB n50 [vol/h] gebruikt in PHPP Indicator V50 - v50 12 n50 Sleutelwaarden 0,6 (passief) 1,0-3 ((zeer) lage energie) 7,8 (standaardwaarde) 30
De warmtebehoefte beperken 2. Infiltratieverliezen Bepaal het af te dichten volume Grens van het luchtdichte volume Positie van het dichtingsscherm in de wanden Keuze en plaatsing van de technische installaties (rookafvoerkanalen, trappenhuizen, liften) Keuze van de aard van de luchtdichtheid OSB-platen, membranen, voor houten skeletten Plafonnering, gietbeton, voor massieve constructies 31 Voorbeeld van bepaling van de luchtdichte barrière Bron : MATRIciel
De warmtebehoefte beperken 2. Infiltratieverliezen Onderzoek van de details die een risico kunnen inhouden Deuren, ramen (dichtheidsklassen) Aansluitingen Muren - ramen Muren - daken Dichtheid van de wanden Speciale technieken: ventilatie, verwarming, koeling, elektriciteit, Uitvoering en coördinatie van de werken Verse lucht Vuile lucht Binnenbekleding Bron: Energie+ Dichtingsmembraan Siliconenafdichting Bron: MATRIciel Metingen (dichtheidstest) Controle van het bereikte luchtdichtheidsniveau Metingen tijdens de werken (voorafgaand aan de afwerking) Eindmetingen 32 Bron: MATRIciel
De warmtebehoefte beperken Doelstelling 1: de transmissieverliezen beperken Zorgen voor een goede compactheid Hoog prestatieniveau van de ondoorzichtige wanden van de vensters Bouwknopen beheren Doelstelling 2: Infiltratieverliezen beperken Zorgen voor een goede luchtdichtheid Doelstelling 3: bezonning en daglichtinval optimaliseren Oriëntatie en oppervlakte van de vensters Prestaties van de beglazing 33
Casestudy: Aeropolis II Zonaanvoer: Ratio glas/ondoorschijnend: 21% Zonnefactor g = 0,49 Aanwezigheid van de patio 34
Doelstelling 3: bezonning en daglichtinval optimaliseren De warmtebehoefte beperken 3. Bezonning Oriëntatie en oppervlakte van de vensters Prestaties van de beglazing [040_Aeropolis II] Cenergie [046_Drogisterij] Yvan Glavie 35
Oriëntatie en oppervlakten: De warmtebehoefte beperken 3. Bezonning Gemiddelde maandelijkse straling volgens oriëntatie (W/m²) Noord Zuid Oost West Horizontaal Bron: Opleiding Passief en (zeer) lage energie - Ecorce Oriëntatie Huisvesting Tertiair Noord 20% van de vloeroppervlakte Daglichtinval optimaliseren Zuid Maximum Max. 20% van de vloeroppervlakte Oost en west 20% van de vloeroppervlakte Max. 20 % van de vloeroppervlakte Strategie Compromis tussen transmissieverliezen beperken en zonnewinst maximaliseren Compromis tussen daglichtinval optimaliseren en zonbelasting beperken 36
Prestaties van de beglazing: De warmtebehoefte beperken 3. Bezonning Ug = warmtetransmissiecoëfficiënt van de beglazing [W/m².K] Zonnefactor = fractie van de zonneenergie die door de wand heen gaat in verhouding tot de invallende energie [-] = Fs, g Lichttransmissie = deel van de lichtstroom die door het glas heen komt binnen het zichtbare spectrum [%] Invallende zonne-energie Doorgegeven percentage Weerkaatst percentage Geabsorbeerd percentage (naar buiten gedreven) Geabsorbeerd percentage (naar binnen gedreven) Zonnefactor breedte uitvoering 37 Bron: Opleiding passief en (zeer) lage energie - Ecorce Bron: www.passiefhuisplatform.be
De koelbehoefte beperken Doelstelling 1: de zonbelasting beperken Oriëntatie en oppervlakte van de beglazing zonwering Doelstelling 2: de interne belasting beperken Verlichting Doelstelling 3: Passieve koeling mogelijk maken Zorgen voor een grote thermische inertie Een natuurlijke ventilatie mogelijk maken 39
Casestudy: Aeropolis II Zonwering: Gemotoriseerde en geautomatiseerde lamellen aan de buitenkant g = 0,15 Verlichting: aanwezigheid van de patio 2 W/m².100 lux aanwezigheidsdetectie, daglichtcompensatie 40
Doelstelling 1: de zonbelasting beperken Oriëntatie en oppervlakte van de beglazing zonwering Oriëntatie en oppervlakte van de beglazing (herhaling) De koelbehoefte beperken 1. Zonbelasting Oriëntatie Huisvesting Tertiair Noord 20% van de vloeroppervlakte Daglichtinval optimaliseren Zuid Maximum Max. 20% van de vloeroppervlakte Oost en west 20% van de vloeroppervlakte Max. 20 % van de vloeroppervlakte Strategie Compromis tussen transmissieverliezen beperken en zonnewinst maximaliseren Compromis tussen daglichtinval optimaliseren en zonbelasting beperken 41
Zonwering Rekening houden met de gecombineerde zonnefactor beglazing + zonwering Vaste zonwering Mobiele buitenzonwering Scherm Lamellen zonwerende beglazing De koelbehoefte beperken 1. Zonbelasting [009_Nys] Binnenzonwering en natuurlijke zonwering: weinig doeltreffend / geen controle 42
De koelbehoefte beperken 1. Zonbelasting Zonwering g LTA Voordelen Nadelen Vast Goede zonwering Geen/weinig onderhoud Lange levensduur Kleine investering indien deel van architectuur Zonwerende beglazing g = 0,1 0,45 LTA = 0,1 0,45 Spectraal selectief: g = 0,17 0,43 LTA = 0,3 0,7 Lage kosten Geen onderhoud Lange levensduur Vrij uitzicht naar buiten Praktische oplossing bij renovaties Alleen doeltreffend op naar het zuiden gerichte gevel Niet/weinig flexibel Geen bescherming tegen diffuse straling Weerkaatsingseffect Geen regeling Minder zonnewinst in de winter Verminderde lichttransmissie het hele jaar door LTA = lichttransmissiecoëfficiënt 43
De koelbehoefte beperken 1. Zonbelasting Zonwering g LTA Voordelen Nadelen Schermen / screens g = 0,07 0,4 LTA = 0,07 0,4 Hoge zonweringsfactor Regelbaar Lage kosten voor een mobiele zonwering Bescherming tegen verblinding Lage LTA indien lage g Weinig transparant Onderhoud/vervanging motoren Windgevoelig Lamellen g = 0,15 LTA = 0,5 Regelbaar Hoge LTA voor lage g Zicht naar buiten blijft behouden Minder windgevoelig Hoge kostprijs Onderhoud/vervanging motoren Schoonmaak lamellen 44
Doelstelling 2: de interne belasting beperken De koelbehoefte beperken 2. Interne belasting Verlichting Kantoorautomatisering Bezetting Verlichting Max. 10 W/m² voor de kantoren Hoogperformante TL-verlichting met elektronische ballast Hallogeen- en gloeilampen vermijden Regeling: daglichtcompensatie en aanwezigheids-/afwezigheidsdetectie 45
De koelbehoefte beperken Doelstelling 1: de zonbelasting beperken Oriëntatie en oppervlakte van de beglazing zonwering Doelstelling 2: de interne belasting beperken Verlichting Doelstelling 3: Passieve koeling mogelijk maken Zorgen voor een grote thermische inertie Een natuurlijke ventilatie mogelijk maken 46
Casestudy: Aeropolis II Nightcooling: Toegankelijkheid van de thermische massa Gemotoriseerde openslaande vleugels in de gevel 5 vol/u 47
Casestudy: Aeropolis II Aardwarmtewisselaar: 4 x 40 m ondergrondse leidingen Voorkoeling / voorverwarming binnenkomende lucht 48
Doelstelling 3: Passieve koeling mogelijk maken Zorgen voor een grote thermische inertie Een natuurlijke ventilatie mogelijk maken De koelbehoefte beperken 3. Passieve koeling Thermische inertie = vermogen van een materiaal om warmte of koude op te slaan, en vervolgens weer af te geven [040_Aeropolis II] 49
De koelbehoefte beperken 3. Passieve koeling Zorgen voor een grote thermische inertie Voorkeur voor een zware dragende structuur Toegankelijkheid van de thermische massa behouden Keuze voor weinig isolerende afwerkingsonderdelen Het zomercomfort verifiëren door dynamische simulatie (rekening houden met het concept faseverschuiving) [040_Aeropolis II] [065_Marly] 50
De koelbehoefte beperken 3. Passieve koeling Zorgen voor natuurlijke ventilatie Freecooling: koeling door bijkomende aanvoer van buitenlucht overdag, bovenop de hygiënische ventilatie (+/- 2 vol/uur) Nightcooling: nachtelijke koeling met hoog debiet (+/- 5 à 10 vol/uur) Thermische inertie absoluut noodzakelijk Aanvoer langs openslaande vleugels in de gevel (al dan niet met motor) Afzuiging: schoorsteeneffect of afzuiginstallaties in het dak 51
Besluit De werken aan de gebouwschil vormen de basis van gebouwen met hoge energieprestaties Optimalisatie van de gebouwschil om de warmtebehoefte te beperken Optimalisatie van de gebouwschil om de koelbehoefte te beperken Optimalisatie om passieve koeling mogelijk te maken Optimalisatie om de invoering van energie-efficiënte systemen mogelijk te maken Zie volgende presentatie De vraag verminderen - Werken aan de gebouwschil Hernieuwbare energiebronnen gebruiken Rationeel gebruikmaken van fossiele energie 52
Nuttige hulpmiddelen, websites, enz.: Voorbeeldgebouwen op de website van Leefmilieu Brussel: http://www.leefmilieu.brussels/themas/gebouwen/voorbeeldgebou wen?view_pro=1&view_school=1 Referentie Gids duurzame gebouwen: Thema Energie van de gids www.leefmilieubrussel.be/gidsduurzamegebouwen 53
Om te onthouden van de presentatie In de eerste plaats moet het te bereiken energieprestatieniveau worden bepaald (Zeer) Lage energie? Passief? NZEB? Vervolgens moeten een of meer strategieën om dit te bereiken, worden ontwikkeld Het werk aan de gebouwschil gaat vooraf aan elke andere ingreep. Dit werk heeft betrekking op: De isolatie / de compactheid (U-waarden, compactheid C) De luchtdichtheid (n50, v50) De zonnewinst / de daglichtinval De beperking van de externe en interne belastingen De inertie De mogelijkheden van natuurlijke ventilatie (openslaande vleugels, ) 54
Contact Anne-Laure MAERCKX Adviseur Duurzaam bouwen Coördinaten: : 02 513 96 13 E-mail: anne_laure.maerckx@cenergie.be 55