Energiebesparende maatregelen 12 12. Energiebesparende maatregelen 12.1. Inleiding Dit hoofdstuk bespreekt het effect van verschillende energiebesparende maatregelen op het E-peil van woningen. De maatregelen zijn uitgewerkt aan de hand van drie voorbeeldwoningen: een rijwoning, een halfopen woning en een vrijstaande woning. De beschrijving van de voorbeeldwoningen en de uitvoering ervan die als voorbeeld dient voor het berekenen van de maatregelen, is te vinden in ': Voorbeeldwoningen'. De invloed van een maatregel op het E-peil hangt niet altijd alleen af van de maatregel zelf, maar soms ook van de geometrie, de oriëntatie, het beglazingspercentage en de uitvoering van de woning. Dit hoofdstuk geeft een richtsnoer voor de te verwachten invloed van een aantal gangbare maatregelen op de voorbeeldwoning, maar geen exacte voorspelling van het effect ervan op een andere woning. Als de impact gelijk is voor de drie woningen, werd slechts een ervan in de bespreking van de maatregel opgenomen. Als de impact op de woningen verschilt, worden meerdere woningen besproken. Het effect van de maatregelen is berekend met een voorlopige versie van de software. Het is mogelijk dat het narekenen met een latere softwareversie kleine verschillen zal opleveren. De invloed van een warmtepomp, van een zonneboiler en van fotovoltaïsche panelen was nog niet te berekenen met de voorlopige software. Hun invloed werd bepaald met een afzonderlijk rekenblad. Ook hier kan de berekening met de definitieve software voor verschillen zorgen. 12.2. Compact bouwen De compactheid van een gebouw is de verhouding tussen het beschermde volume en het verliesoppervlak (het buitenoppervlak waarlangs warmte kan verloren gaan). Een compact gebouw heeft een groot beschermd volume en een klein verliesoppervlak. Een gebouw met twee gevels is compacter dan een gebouw met hetzelfde beschermde volume maar met drie of vier gevels. Als in beide gebouwen dezelfde isolatiemaatregelen, installaties, enz., toegepast worden, is het compacte gebouw energiezuiniger. De energieprestatieregelgeving legt geen specifieke eis op voor de compactheid van het gebouw. Bij het bepalen van het K-peil en van een E-peil wordt er wel rekening mee gehouden. Een compact gebouw zal gemakkelijker aan de eisen voldoen. De rijwoning is de meest compacte van de voorbeeldwoningen. De onderstaande tabel geeft de impact van het verliesoppervlak op de compactheid, het K-peil en het E-peil weer. Het voorbeeld betreft de rijwoning. Terwijl het beschermde volume identiek blijft, wordt een zijgevel toegevoegd, zodat de rijwoning een woning met drie gevels wordt. De tweede variant is een woning met vier gevels: aan de rijwoning worden twee zijgevels toegevoegd. Aan de uitvoering (isolatie, installaties) wordt niets gewijzigd. Hoe lager de compactheid, hoe hoger het K-peil en het E-peil. Tabel 12-a: Voorbeeldwoningen: variaties op de compactheid door het verhogen van het verliesoppervlak 155
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-1: Voorbeeldwoningen: variaties op de compactheid door het verhogen van het verliesoppervlak In de voorbeeldrijwoning is de zolder ingerekend in het beschermde volume. Door de zolder uit het beschermde volume te verwijderen, wordt het gebouw minder compact. Als er niets verandert aan de bouwwijze en installaties, stijgen zowel het K-peil als het E-peil met 4 punten. Tabel 12-b: Invloed van zolder binnen of buiten het beschermde volume van de voorbeeldwoning 12.3. Beperken van transmissieverliezen De transmissieverliezen omvatten alle warmteverliezen via de scheidingsconstructies tussen het gebouw en de buitenomgeving, de bodem en de aangrenzende onverwarmde ruimten. De grootte van de transmissieverliezen hangt af van de grootte van de verliesoppervlakken, de isolerende kwaliteit van de gebruikte constructiedelen en de eventuele aanwezigheid van koudebruggen. Door de transmissieverliezen te beperken, kunnen grote hoeveelheden energie bespaard worden bij het verwarmen van het gebouw. 12.3.1. Warmtedoorgang door de gevels, daken en vloeren beperken De isolerende kwaliteit van de gebruikte constructie-onderdelen speelt een rol in de grootte van de transmissieverliezen. Hoe beter een gebouw geïsoleerd is, hoe lager het E-peil en het K-peil zijn. Onderstaande figuren geven de impact van het beter isoleren van muur, dak en vloer op het E-peil en het K-peil. Figuur 12-2 vertrekt van de halfopen voorbeeldwoning (E-peil = 89), Figuur 12-3 van de vrijstaande voorbeeldwoning (E-peil = 88). De basisuitvoering van de voorbeeldwoningen is beschreven in ': Voorbeeldwoningen'. In de figuren wordt telkens de U-waarde van muur, dak of vloer aangepast. 156
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-2: Varianten van de U-waarden van muur, dak en vloer van de halfopen voorbeeldwoning Figuur 12-3: Varianten van de U-waarden van muur, dak en vloer van de vrijstaande voorbeeldwoning 12.3.2. Warmtedoorgang door de vensters beperken De warmtedoorgang door een venster hangt af van de U-waarde van de beglazing, de U-waarde van het raamprofiel, de afstandshouder tussen het glas en de isolerende eigenschappen van een eventueel ventilatierooster. Er kan op elk van deze onderdelen ingegrepen worden om de warmtedoorgang door de vensters te verlagen. Ook het aandeel van de vensters in het totale verliesoppervlak heeft een aanzienlijke invloed op het E-peil en het K-peil. Dat komt omdat vensters slechter geïsoleerd zijn dan muren en meer warmte doorlaten naar de buitenomgeving. Figuur 1-4 toont varianten van de U-waarde van de vensters voor de halfopen voorbeeldwoning zonder ventilatieroosters in de ramen (uitvoering met ventilatiesysteem D). 157
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-4: Varianten van de U-waarde van de vensters voor de halfopen voorbeeldwoning (E 93) 12.3.3. Verlagen van het K-peil In het K-peil spelen zowel de compactheid als de U-waarde van het dak, de muur, de vloer en de vensters een rol. Een lager K-peil gaat altijd gepaard met een lager E-peil. Figuur 12-5 geeft een overzicht van het verlagen van het K-peil voor de drie voorbeeldwoningen. Figuur 12-5: Invloed van het verlagen van het K-peil voor de drie voorbeeldwoningen 158
Energiebesparende maatregelen 12 12.4. Luchtdicht bouwen In- en exfiltratieverliezen, met andere woorden de 'onbewuste ventilatie' via kieren en spleten, leiden tot een hoger energieverbruik voor verwarming. Als de luchtdichtheid van het volledige gebouw gemeten wordt, wordt de in- en exfiltratie bepaald op basis van het lekdebiet bij 50 Pa per eenheid oppervlakte. Als de luchtdichtheid niet gemeten wordt, wordt met de waarde bij ontstentenis v 50, heat = 12 gerekend. Figuur 12-6 toont de impact van de luchtdichtheid op het E-peil bij de drie voorbeeldwoningen. Figuur 12-6: Invloed van de luchtdichtheid van de drie voorbeeldwoningen op het verlagen van het E-peil 12.5. Ventilatie 12.5.1. Keuze van het ventilatiesysteem De keuze van het ventilatiesysteem beïnvloedt aanzienlijk het E-peil van een gebouw. Afhankelijk van het toegepaste ventilatiesysteem verbruiken de ventilatoren meer of minder energie. Bij systemen met natuurlijke ventilatie is er geen energieverbruik door ventilatoren. Bij mechanische afvoer is het energieverbruik beperkt, bij mechanische toe- en afvoer ligt het energieverbruik van de ventilatoren hoger. Een mechanisch ventilatiesysteem biedt echter de mogelijkheid warmteterugwinning toe te passen, wat het E-peil doet dalen. Volgende systemen zijn mogelijk: Ventilatiesysteem A: natuurlijke toevoer en natuurlijke afvoer. Er zijn geen ventilatoren; het systeem werkt op basis van drukverschillen. Ventilatiesysteem B: mechanische toevoer en natuurlijke afvoer. Ventilatiesysteem C: natuurlijke toevoer en mechanische afvoer. Ventilatiesysteem D: mechanische toevoer en mechanische afvoer. Er zijn meer ventilatoren nodig dan bij systeem B of C, maar de warmte uit de afvoerlucht kan gebruikt worden om de toevoerlucht op de warmen. Figuur 12-7 toont de impact van het ventilatiesysteem op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning; Figuur 12-8 toont de impact op het E-peil van de voorbeeldrijwoning. 159
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-7: Variatie van het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning volgens het gekozen ventilatiesysteem Figuur 12-8: Variatie van het E-peil van de voorbeeld rijwoning volgens het gekozen ventilatiesysteem 160
Energiebesparende maatregelen 12 12.5.2. Warmteterugwinningssysteem Met warmteterugwinning kan de warmte uit de afvoerlucht gebruikt worden om de toevoerlucht voor te verwarmen. Een warmtewisselaar wint de warmte terug uit de lucht die naar buiten afgevoerd wordt. Het rendement van de warmtewisselaar moet getest worden om dat gegeven in rekening te kunnen te brengen bij het bepalen van het E-peil. Een zomerbypass, die ervoor zorgt dat in de zomer de ventilatielucht niet over de warmtewisselaar geleid wordt, kan het E-peil verder verlagen. Dat heeft vooral invloed bij gebouwen met een hogere koelbehoefte in de zomer. Figuur 12-9: Invloed van de keuze van ventilatie- en warmteterugwinningssysteem op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning Figuur 12-10: Invloed van de keuze van ventilatie- en warmteterugwinningssysteem op het E-peil van de voorbeeldrijwoning 161
Energiebesparende maatregelen 12 12.6. Zonnewarmtewinst 12.6.1. Oriëntatie Door de zonnewarmte in de winter binnen te halen, kan er bespaard worden op het energieverbruik voor verwarming. Om die warmte optimaal te gebruiken, kan de beglaasde oppervlakte in de zuidelijke gevel vergroot worden en die in de noordelijke gevel verkleind. Als de oriëntatie doorweegt in het ontwerp, moet er rekening mee gehouden worden dat te veel glas het risico op oververhitting in de zomer doet stijgen. Zongericht ontwerpen mag niet leiden tot het noodgedwongen installeren van een koelsysteem. In Figuur 1-11 geeft de resultaten van de E-peilberekeningen voor de vrijstaande woning met verschillende oriëntaties. De voorgevel van de vrijstaande voorbeeldwoning is standaard naar het noorden gericht. De grootste beglaasde oppervlakken bevinden zich in de gevels op het zuiden en het westen. De oriëntaties naar het noorden en het westen bieden het beste resultaat. Bij de oriëntatie naar het westen bevinden de grootste beglaasde oppervlakken zich in de oostelijke en zuidelijke gevels. Figuur 12-11: Invloed van de oriëntatie op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning In Figuur 1-12 staan de resultaten van de E-peilberekeningen voor de halfopen voorbeeldwoning met verschillende oriëntaties. De halfopen voorbeeldwoning is meer beglaasd dan de vrijstaande woning. De oriëntaties naar het noorden en westen bieden het beste resultaat. Bij de oriëntatie naar het noorden bevinden de grootste beglaasde oppervlakken zich op het zuiden en het westen, bij de oriëntatie naar het westen bevinden de grootste beglaasde oppervlakken zich op het oosten en het zuiden. Voor de berekeningen wordt automatische zonwering in het vlak van het venster verondersteld. Figuur 12-12: Invloed van de oriëntatie op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning; er is zonwering 162
Energiebesparende maatregelen 12 12.6.2. Grootte van de vensters De oppervlakte van de vensters heeft een effect op de transmissieverliezen, op de zonnewinsten en op het overeenkomstige energieverbruik voor koeling. Vensters isoleren slechter tegen warmteverliezen naar de buitenomgeving, zodat de transmissieverliezen door de wanden van de woning toenemen. De toename van de transmissieverliezen heeft een negatief effect op het K-peil en op het E-peil. Daarnaast stijgen de zonnewinsten naarmate het vensteroppervlak toeneemt. Dat heeft een positief effect op het E-peil. De overtollige warmtewinsten in de zomer stijgen evenredig mee. Dit heeft dan weer een negatief effect op het E-peil omdat het overeenkomstige energieverbruik voor koeling stijgt. Figuur 12-13 geeft de invloed weer van een toename van het vensteroppervlak op het E-peil en het K-peil bij de halfopen voorbeeldwoning. Het gebruik van zonwering (automatische buitenzonwering in het vlak van de vensters) vermindert enigszins het effect van het grotere vensteroppervlak op het E-peil. De zonwering doet immers het overeenkomstige energieverbruik voor koeling dalen. Figuur 12-13: Variatie van K-peil en E-peil van de halfopen voorbeeldwoning bij wijzigen oppervlakte vensters, met en zonder zonwering Wanneer het vensteroppervlak vergroot, maar er tegelijk beter geïsoleerd wordt zodat de transmissieverliezen gelijk blijven, daalt het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning. Figuur 12-14 toont aan dat bij gelijk transmissieverlies (= identiek K-peil) de invloed van de zonnewinsten op het E-peil van deze woning groter is dan de invloed van het stijgende overeenkomstige energieverbruik voor koeling. Het plaatsen van automatische buitenzonwering vergroot dat verschil nog. Figuur 12-14: Invloed van vensteroppervlak van de halfopen voorbeeldwoning op het E-peil bij identiek K-peil 163
Energiebesparende maatregelen 12 12.7. Verwarmingssysteem 12.7.1. Afgifterendement bij centrale verwarming Het systeemrendement van een verwarmingsinstallatie wordt bepaald door het afgifterendement, het verdeelrendement en het opslagrendement. Het afgifterendement is de verhouding tussen de nuttige warmte die de verwarmingselementen maandelijks aan de energiesector afgeven en de totale warmte die ze maandelijks afgeven. Die totale warmte omvat ook de onnuttige warmteverliezen van deze elementen en de verliezen door onvolmaakte regeling. Een voorbeeld van onnuttig warmteverlies is de warmte die een radiator afgeeft aan een buitenmuur. Tabel 6 van ' I: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen' geeft volgende rekenwaarden voor het afgifterendement: Tabel 12-c: Afgifterendement van centrale verwarming Bij centraleverwarmingssystemen geeft een variabele instelwaarde van de vertrektemperatuur een hoger afgifterendement. De instelwaarde varieert automatisch, bijvoorbeeld samen met de buitentemperatuur. Het effect van een variabele instelwaarde is weergegeven in Figuur 12-15. Figuur 12-15: Invloed van vaste of variabele instelwaarde vertrektemperatuur voor verwarming op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning, bij decentrale regeling De regeling is 'temperatuurgestuurd per ruimte' indien in alle ruimten de warmtetoevoer automatisch afgesloten wordt wanneer de instelwaarde van de binnentemperatuur bereikt is. Dit kan door thermostatische kranen op alle afgifte-elementen te plaatsen of een thermostaatregeling in elke ruimte. Eenvoudige afsluitkranen op radiatoren behoren niet tot de categorie 'temperatuurgestuurde regeling'. Het effect van de regeling op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning is weergegeven in Figuur 12-16. 164
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-16: Invloed van het type regeling op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning bij variabele instelwaarde van de vertrektemperatuur Indien een of meer warmteafgifte-elementen in de energiesector (gedeeltelijk) voor de beglazing opgesteld staan, wordt het afgifterendement standaard verlaagd met 8 %. Figuur 12-17 geeft het effect weer van het plaatsen van radiatoren voor de beglazing. Figuur 12-17: Invloed van de plaatsing van de radiatoren bij de drie voorbeeldwoningen 165
Energiebesparende maatregelen 12 12.7.2. Verdeelrendement Het verdeelrendement houdt rekening met het warmteverlies langs de leidingen. Als alle leidingen of kanalen zich binnen de isolatielaag van het beschermde volume bevinden, wordt het verdeelrendement bij centrale verwarming gelijkgesteld aan 1. Als een deel van de leidingen of kanalen buiten de isolatielaag van het beschermde volume ligt, is het verdeelrendement lager: 0,95. Figuur 12-18 toont het effect van het plaatsen van de leidingen binnen het beschermde volume op het E-peil van de rijwoning. Figuur 12-18: Invloed van plaatsen leidingen binnen of buiten het beschermde volume op het E-peil van de rijwoning 166
Energiebesparende maatregelen 12 12.8. Warmteopwekkingssysteem 12.8.1. Rendement van de ketel Een condenserende aardgas- of gasolieketel heeft een hoger rendement dan een hoogrendementsketel. Bij een condenserende ketel wordt de warmte uit de rookgassen gerecupereerd en hergebruikt in de ketel. Bij andere ketels verdwijnt deze warmte door de afvoer, waardoor het ketelrendement lager ligt. Figuur 12-19 geeft de impact weer van het 30%-deellastrendement van een centraleverwarmingsketel op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning. De gasolieketel met een 30%-deellastrendement van 1,02 is een condenserende ketel. De aardgasketels met een 30%-deellastrendement groter dan of gelijk aan 1,00 zijn eveneens condenserende ketels. Figuur 12-19: Invloed van het 30%-deellastrendement van de ketel op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning 12.8.2. Warmtepomp Warmtepompen zijn duurzame energiesystemen die energie uit de bodem, het grondwater of de buitenlucht omzetten in bruikbare warmte. Een warmtepomp kan die energie van een relatief lage temperatuur oppompen tot een voldoende hoge temperatuur om de woning te verwarmen of sanitair warm water te bereiden. De werking van een warmtepomp is vergelijkbaar met die van een koelkast: een koud medium heeft energie nodig om te verdampen en geeft energie af bij condensatie. Het oppompen tot een hogere temperatuur vraagt energie. Terwijl de meeste gangbare verwarmingssystemen hun energie volledig uit brandstof of een andere energiedrager halen, onttrekt de warmtepomp haar energie grotendeels (tussen 70 en 80 %) aan de omgeving. De warmtepompinstallatie verbruikt dus minder energie dan een klassiek verwarmingssysteem. De energiebesparing die bereikt kan worden met een warmtepomp wordt in grote mate bepaald door het temperatuurverschil tussen warmtebron en afgiftesysteem. Hoe kleiner dit temperatuurverschil, hoe hoger het rendement. Vanwege de relatief lage temperatuur die de warmtepomp levert, wordt ze bij voorkeur gecombineerd met een verwarmingssysteem op lage temperatuur. Dit kan vloer- of wandverwarming zijn met vergrote radiatoren of convectoren. Bij elektrische warmtepompen wordt het opwekkingsrendement gelijkgesteld aan de gemiddelde seizoensprestatiefactor (SPF). De gemiddelde seizoensprestatiefactor is de verhouding tussen de warmte die de warmtepomp in de loop van het verwarmingsseizoen aflevert en de energie die daartoe nodig is. De gemiddelde seizoensprestatiefactor hangt af van de gemiddelde temperatuur van de verdamper en de 167
Energiebesparende maatregelen 12 gemiddelde temperatuur van de condensor tijdens de beschouwde periode, en van de energie die nodig is om in die periode de warmte aan de bron te onttrekken en de verdamper te ontdooien. De gemiddelde seizoensprestatiefactor verschilt naargelang van de bron waaruit de warmtepomp warmte haalt: bodem: de warmtepomp pompt een warmtetransporterend fluïdum (meestal een antivriesoplossing, bijvoorbeeld een water-glycol-mengsel) door een horizontale of een ingegraven verticale warmtewisselaar. De warmte die dit medium aan de bodem onttrekt, wordt afgestaan aan de verdamper. Het werkfluïdum van de warmtepomp kan ook in bodemleidingen circuleren en daar verdampen; grondwater: het grondwater wordt opgepompt, staat zijn warmte af aan de verdamper en wordt terug de bodem ingepompt; buitenlucht: de buitenlucht wordt met behulp van een ventilator over de verdamper geleid en staat er zijn warmte aan af; afvoerlucht: de afvoerlucht van het ventilatiesysteem wordt over de verdamper geleid en staat er zijn warmte aan af. Hoe kleiner het temperatuurverschil tussen warmtebron en afgiftesysteem, hoe hoger de SPF. De SPF omvat ook de energie voor pompen en ventilatoren. Het energieverbruik door pompen en ventilatoren van de bron- en afgiftesystemen van warmtepompen varieert tussen 5 en 20 % van de verbruikte energie en is dus niet te verwaarlozen. Meer informatie over warmtepompen is terug te vinden in de brochure 'Warmtepompen voor woningverwarming' van het Ministerie van de Vlaamse Gemeenschap en kan gedownload worden op de website www.energiesparen.be. Figuur 12-20 toont de impact van een warmtepomp op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning. De basis is een condenserende aardgasketel met een 30 % deellastrendement van 1,04 %. De warmtepomp met SPF 3,49 is een lucht-waterwarmtepomp. De vertrektemperatuur van deze warmtepomp is 35 C. De warmtepomp met SPF 4,42 is een bodem-waterwarmtepomp met een vertrektemperatuur van 35 C. Deze berekeningen werden niet uitgevoerd met de voorlopige versie van de software, maar met een afzonderlijk rekenblad. De resultaten kunnen afwijken van de resultaten die zullen bereikt worden met de definitieve software. Figuur 12-20: Invloed van een warmtepomp op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning tegenover het resultaat van een condenserende aardgas ketel met een 30 %-deellastrendement 168
Energiebesparende maatregelen 12 12.8.3. Lagetemperatuursystemen Een verwarmingssysteem is een lagetemperatuursysteem (LT-systeem) als de aanvoerwatertemperatuur niet hoger is dan 55 C en de retourtemperatuur maximaal 45 C bedraagt. Vaak wordt automatisch gekozen voor een traditionele aanvoerwatertemperatuur van 90 C en een retourtemperatuur van 70 C. Nochtans zijn lagetemperatuursystemen efficiënter; vaak zijn hoge temperaturen niet nodig om een gewenste comforttemperatuur te bereiken. Condenserende ketels in combinatie met een lagetemperatuurafgiftesysteem leveren een hoger rendement. Om het gebruik van energiebesparende warmtepompen mogelijk te maken, is een lagetemperatuurafgiftesysteem zelfs een noodzaak. Figuur 12-21 toont het gebruik van een lagetemperatuurverwarmingssysteem in de voorbeeldrijwoning. Bij toepassing van vloerverwarming of muurverwarming met een retourtemperatuur van 40 C verlaagt het E-peil met vier punten. Figuur 12-21: Invloed van de retourtemperatuur op het E-peil van de voorbeeld rijwoning 169
Energiebesparende maatregelen 12 12.8.4. Ketelwatertemperatuur Als de ketel uitgerust is met een regeling die hem permanent warm houdt, bijvoorbeeld omdat het voorraadvat voor warm tapwater erin is ingebouwd, wordt het ketelrendement verminderd met 5 %. Ook wanneer er geen warmtevraag is, wordt deze ketel warm gehouden (op keteltemperatuur of een vaste lagere temperatuur). Figuur 12-22 toont de impact van het afkoelen van de ketel op het E-peil van de drie voorbeeldwoningen. Figuur 12-22: Invloed van afkoeling van de ketel bij condenserende ketel voor de drie voorbeeldwoningen 12.8.5. Plaats van de ketel Het rendement van een ketel die buiten het beschermde volume is geplaatst, is lager dan dat van een ketel die in het beschermde volume staat. Het rendement wordt verminderd met 2 %. De impact van de plaats van de ketel is weergegeven in Figuur 12-23. Figuur 12-23: Invloed van de plaats van de ketel op het E-peil van de drie voorbeeldwoningen 170
Energiebesparende maatregelen 12 12.8.6. Plaatselijke verwarming met elektriciteit Plaatselijke verwarming met elektriciteit beïnvloedt het E-peil negatief, omdat bij de omzetting naar 'primair energieverbruik' alle verbruiken met elektriciteit als energiedrager vermenigvuldigd worden met een factor 2,5. Deze factor houdt rekening met de verliezen bij de opwekking en het transport van elektriciteit. Figuur 12-24 geeft de invloed van verschillende plaatselijke verwarmingssystemen op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning. De rekenwaarde voor het afgifterendement van plaatselijke verwarmingssystemen is terug te vinden in Tabel 6 van ' I: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen'. Het opwekkingsrendement voor ruimteverwarming wordt weergegeven in Tabel 10 van I. Figuur 12-24: Invloed van type verwarmingssysteem en rendement van de plaatselijke verwarming op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning 171
Energiebesparende maatregelen 12 12.9. Warm tapwater 12.9.1. Beperken van de lengte van warmwaterleidingen Het beperken van de lengte van de warmwaterleidingen in een woning draagt bij tot het verlagen van het energieverbruik voor warm tapwater. Lange leidingen veroorzaken aanzienlijke warmteverliezen en resulteren bijgevolg in een laag systeemrendement. Figuur 12-25 toont de invloed van de leidinglengte op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning. Figuur 12-25: Invloed van de lengte van de warmwaterleidingen op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning 12.9.2. Type opwekking: ogenblikkelijk of met opslag Opwekkingsinstallaties die ogenblikkelijk het tapwater opwarmen, genereren slechts warmte wanneer er warm water getapt wordt; er vindt geen warmteopslag plaats. Zodra het warmwaterverbruik ophoudt, stopt de warmteproductie volledig en het ganse systeem koelt af tot de omgevingstemperatuur. Opwekkingsinstallaties met warmteopslag slaan een hoeveelheid warmte op in een voorraadvat, ook wanneer er geen warm water getapt wordt; die warmtevoorraad kan zowel ketelwater zijn als het warm tapwater zelf. In het eerste geval wordt het tapwater pas op de tapmomenten opgewarmd via een doorstroomwarmtewisselaar. Opwekkingsinstallaties met ogenblikkelijke opwarming hebben een lager energieverbruik dan installaties met warmteopslag, maar bieden ook een lager comfort. De impact van beide systemen in de halfopen voorbeeldwoning is weergegeven in Figuur 12-26. 172
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-26: Invloed van het type opwekking van warm tapwater op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning 12.9.3. Type warmteopwekker en energiedrager Het eindenergieverbruik voor warm tapwater wordt mee bepaald door het opwekkingsrendement van de warmteopwekker. Het opwekkingsrendement is de verhouding tussen de nuttige warmtelevering aan het water, gemeten aan het vertrekpunt van de warmwaterleiding, en de energie nodig om die warmte te produceren, met inbegrip van de opslagverliezen en mogelijke elektrische hulpenergie. De rekenwaarden voor het opwekkingsrendement voor de bereiding van warm tapwater zijn terug te vinden in tabel 11 van ': I Bepalingsmethode voor het peil van primair energieverbruik van woongebouwen'. Het opwekkingsrendement van een verbrandingstoestel met aardgas of gasolie is lager dan het opwekkingsrendement van een weerstandsverwarming met elektriciteit. Bij het omrekenen naar 'primair energieverbruik' wordt echter elk elektrisch verbruik met een factor 2,5 vermenigvuldigd, waardoor het gebruik van een weerstandsverwarming met elektriciteit een negatieve invloed heeft op het E-peil. Warm water kan ook bereid worden met een elektrische warmtepompboiler. Het rendement hiervan ligt nog een stuk hoger dan dat van de weerstandsverwarming, zodat het gebruik van een elektrische warmtepompboiler het E-peil positief beïnvloedt. Een warmtepompboiler gebruikt de afgevoerde ventilatielucht uit een woning als warmtebron om het tapwater te verwarmen. Gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning uit de ventilatielucht is niet te combineren met een warmtepompboiler, omdat de warmte uit de ventilatielucht slechts toereikend is voor een van beide toepassingen. Figuur 1-27 toont de invloed van verschillende types warmwateropwekker, telkens met opslag, op het E-peil van de drie voorbeeldwoningen. Figuur 12-27: Invloed van het type warmwateropwekker met opslag op het E-peil van de drie voorbeeldwoningen 173
Energiebesparende maatregelen 12 12.9.4. Thermisch zonne-energiesysteem Per jaar levert de zonnestraling in Vlaanderen 1000 kwh per m 2 aardoppervlakte. Zonne-energie kan zowel passief (bijv. door oriëntatie van de woning) als actief gebruikt worden. Thermische systemen zetten zonne-energie om in warmte, bijvoorbeeld in een zonneboiler. De zon levert op jaarbasis gemiddeld de helft van de energie die nodig is om sanitair water op de gewenste temperatuur te brengen. Een zonneboiler zet zonnestraling om in warmte en slaat die warmte op in een voorraadvat met water. Geeft de zon niet voldoende warmte, dan zorgt de naverwarming meestal de verwarmingsketel ervoor dat er voldoende warm water beschikbaar is. Voor een gezin van vier personen volstaat een collector van 3 of 4 m 2. Het rendement van een zonneboiler wordt berekend op basis van de jaarlijkse warmtevraag voor de bereiding van warm tapwater en de jaarlijkse zonne-instraling op het thermische zonne-energiesysteem. De opbrengst van het thermische zonne-energiesysteem wordt in mindering gebracht op het eindenergieverbruik voor warm tapwater. De impact van een zonneboiler werd berekend in een afzonderlijk rekenblad. De resultaten van het gebruik van een zonnecollector bij de halfopen voorbeeldwoning zijn weergegeven in Figuur 12-28. Figuur 12-28: Invloed van oppervlakte zonnecollector op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning 174
Energiebesparende maatregelen 12 12.10. Koeling In een koel klimaat zoals het Belgische beperkt een juiste combinatie van bouwkundige en bewoningsingrepen het risico op oververhitting in woongebouwen in de zomer voldoende om het zonder actieve koeling te stellen. In ' I: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen' is een sterk vereenvoudigde methode gebruikt voor het ramen van de oververhitting, zonder uitsluitsel te geven over het mogelijk optreden van oververhitting in een bepaalde ruimte. Als indicator voor het oververhittingsrisico worden de genormaliseerde overtollige warmtewinsten beschouwd. De oververhittingsindicator moet kleiner zijn dan de maximaal toegelaten waarde van 17.500 Kh. Zoniet moeten maatregelen genomen worden om het risico terug te dringen tot onder de toegelaten maximale waarde, ongeacht of er al dan niet een actief koelingssysteem geplaatst wordt. Dit is mogelijk door de glasoppervlakte te verkleinen, zonwering (met inbegrip van selectieve beglazing) te plaatsen op de vensters die directe bezonning krijgen, de effectieve thermische massa op te drijven of te zorgen voor nachtelijke ventilatie. Ook als de oververhittingsindicator onder de toegelaten maximale waarde blijft, is er geen absolute zekerheid dat er achteraf geen oververhitting zal optreden. Als de indicator niet ver onder de maximale waarde ligt, blijft de kans reëel dat er later toch een installatie voor actieve koeling geplaatst wordt. Om reeds tijdens het ontwerpen en de bouw op een evenwichtige manier met de invloed van dit energieverbruik op de energieprestatie van het gebouw rekening te kunnen houden, wordt met een fictieve koeling gerekend. Dit anticipeert op een eventueel later koelverbruik. In functie van de oververhittingsindicator wordt rekening gehouden met de conventionele waarschijnlijkheid dat er achteraf actieve koeling geplaatst wordt. Indien reeds van in het begin een koelinstallatie aanwezig is, wordt de koelbehoefte vanzelfsprekend volledig ingerekend. Indien er bij de bouw geen actieve koeling voorzien is, wordt een drempelwaarde van 8000 Kh voor de oververhittingsindicator aangenomen. Beneden deze drempel wordt het gevaar op oververhitting zo klein geacht dat de conventionele waarschijnlijkheid van de plaatsing van een koelsysteem achteraf gelijkgesteld wordt aan nul. Tussen de drempelwaarde en de toegelaten maximale waarde wordt conventioneel een lineaire toename van de waarschijnlijkheid van 0 tot 1 aangenomen. Als de conventionele waarschijnlijkheid verschillend is van nul, wordt de netto-energiebehoefte voor koeling berekend aan de hand van de overtollige warmtewinsten boven de instelwaarde voor koeling (23 C). Met andere woorden, de woning moet steeds zo ontworpen worden dat de oververhittingsindicator onder het toegelaten maximum blijft. Het is bovendien sterk aan te bevelen om ook onder de drempelwaarde voor fictieve koeling te blijven. 12.10.1. Zonwering Als de oververhittingsindicator groter is dan 8000 Kh, wordt bij het bepalen van het E-peil met een fictieve koellast gerekend. Zonwering verlaagt de overtollige warmtewinst, en dus ook de fictieve koellast. Figuur 12-29 toont het effect van verschillende types zonwering op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning. Deze berekeningen betreffen een halfopen voorbeeldwoning met lichte constructie. 175
Energiebesparende maatregelen 12 Figuur 12-29: Invloed van verschillende types zonwering op de halfopen voorbeeldwoning 12.10.2. Geen actieve koeling Voor een oververhittingsindicator groter dan 8000 Kh worden de overtollige warmtewinsten vermenigvuldigd met de conventionele waarschijnlijkheid (tussen 0 en 1) dat er achteraf actieve koeling geplaatst wordt. Indien reeds van in het begin een koelinstallatie aanwezig is, wordt de koelbehoefte volledig ingerekend. Bij het bepalen van het energieverbruik voor koeling van woongebouwen wordt er gerekend met een forfaitair systeemrendement en een forfaitaire COP van het koelsysteem. Omdat de koeling elektrisch gebeurt, heeft het plaatsen van een actief koelsysteem een negatieve invloed op het E-peil van een gebouw. Figuur 12-30 toont het effect van het plaatsen van actieve koeling bij de halfopen voorbeeldwoning. Figuur 12-30: Invloed van het plaatsen van actieve koeling op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning 176
Energiebesparende maatregelen 12 12.11. Hulpenergie 12.11.1. Type ventilator Het elektriciteitsverbruik van de ventilatoren in mechanische ventilatiesystemen of in luchtverwarmingssystemen wordt berekend op basis van een rekenwaarde voor het elektrische vermogen van de ventilator. Die rekenwaarde is ofwel een waarde bij ontstentenis, of wordt bepaald op basis van het geïnstalleerde vermogen of van het vermogen bij een representatief werkingspunt. Gelijkstroomventilatoren hebben een lager verbruik dan wisselstroomventilatoren. Hoe meer ventilatoren er ingezet zijn, hoe meer het verschil in E-peil groeit bij toepassing van de twee types ventilator. Figuur 12-31 toont de invloed van type en verbruik van de ventilatoren op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning. Figuur 12-31: Invloed van type en verbruikventilator op het E-peil van de vrijstaande voorbeeldwoning 12.11.2. Pompregeling De rekenwaarden voor het elektriciteitsverbruik van de hulpfuncties bij ruimteverwarmingsinstallaties worden gegeven in Tabel 12 van ' I: Bepalingsmethode van het peil van primair energieverbruik van woongebouwen'. Pompen die onafgebroken draaien, verbruiken meer energie dan pompen met regeling. De invloed van het type pomp is weergegeven in Figuur 12-32. Figuur 12-32: Invloed van het type pomp op het E-peil van de rijwoning 177
Energiebesparende maatregelen 12 12.11.3. Waakvlam Een waakvlam verbruikt energie die niet nuttig gebruikt wordt voor het verwarmen van de woning of de bereiding van warm tapwater. Een systeem zonder waakvlam is daarom beter. De invloed van het verbruik van de waakvlam op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning is weergegeven in Figuur 12-33. Figuur 12-33: Invloed van aanwezigheid waakvlam op het E-peil van de halfopen voorbeeldwoning bij een ketel met een 30 %-deellastrendement van 0,94 12.12. Fotovoltaïsche panelen Een fotovoltaïsch zonnepaneel vangt een deel van de zonne-energie op en zet 5 tot 15 % ervan om in elektriciteit. De elektriciteitsopwekking door een fotovoltaïsch zonne-energiesysteem wordt bepaald door de bezonning te vermenigvuldigen met het omzettingsrendement. De invloed van het gebruik van de fotovoltaïsche panelen op het E-peil hangt natuurlijk ook af van de oppervlakte van die panelen. Voor elektriciteit opgewekt door fotovoltaïsche installaties wordt bij het bepalen van het 'primair energieverbruik' een bonus ingerekend die overeenstemt met de brandstofbesparing in elektrische centrales. Figuur 12-34 toont het effect van het gebruik van fotovoltaïsche panelen op het E-peil van de drie voorbeeldwoningen. De impact is berekend in een afzonderlijk rekenblad. De invloed is het grootst bij de rijwoning, omdat daar het aandeel van de elektrische verbruiken in het totale verbruik verhoudingsgewijs het grootst is. Figuur 12-34: Invloed van het gebruik van fotovoltaïsche panelen op het E-peil van de drie voorbeeldwoningen 178
: Voorbeeldwoningen 1. Vrijstaande woning 1.1. Beschrijving vrijstaande woning De vrijstaande voorbeeldwoning waarnaar de voorbeelden in de syllabus verwijzen, bestaat uit een gelijkvloerse verdieping en een eerste verdieping onder dak. Op de gelijkvloerse verdieping bevinden zich een inkom, een woonkamer, een keuken, twee bergingen en een garage. De eerste verdieping bestaat uit drie slaapkamers, waarvan een met dressing, en een badkamer. De voorgevel van de woning richt zich naar het noorden, de achtergevel kijkt uit op het zuiden. De voorbeeldwoning heeft een traditionele spouwmuurconstructie uit metselwerk en een houten pannendak. Het beschermde volume omvat het totale volume van het gebouw. De geometrische gegevens van deze voorbeeldwoning zijn opgesomd in de volgende tabel (Tabel 11-a) Tabel 1-a: Geometrische gegevens van de vrijstaande voorbeeldwoning 179
1.2. Plannen Figuur 0-1 Grondplan gelijkvloerse verdiieping van de vrijstaande woning schaal 1/100 180
Figuur 0-2 Grondplan eerste verdieping van de vrijstaande woning schaal 1/100 181
1.3. Gevels Figuur 0-3 Voorgevel (noord) van de vrijstaande woning schaal 1/100 Figuur 0-4 Zijgevel links (oost) van de vrijstaande woning schaal 1/100 182
Figuur 0-5 achtergevel (zuid) van de vrijstaande woning schaal 1/100 Figuur 0-6 Zijgevel rechts (west) van de vrijstaande woning schaal 1/100 183
1.4. Doorsnede Figuur 0-7 Doorsnede van de vrijstaande woning schaal 1/100 184
1.5. Uitvoering 185
Tabel 0-b uitvoering en resultaten van de vrijstaande woning 186
2. Halfopen woning 2.1. Beschrijving halfopen woning Tabel 0-c Geometrische gegevens van de halfopen woning 187
2.2. Plannen Figuur 0-8 Grondplan gelijkvloers van de halfopen woning schaal 1/100 188
Figuur 0-9 Grondplan eerste verdieping van de halfopen woning schaal 1/100 189
2.3. Gevels Figuur 0-10 Voorgevel (noord) van de halfopen woning schaal 1/100 190
Figuur 0-11 Achtergevel (zuid) van de halfopen woning schaal 1/100 191
Figuur 0-12 Zijgevel (west) van de halfopen woning schaal 1/100 192
2.4. Doorsnede Figuur 0-13 Doorsnede van de halfopen woning schaal 1/100 193
2.5. Uitvoering 194
Tabel 0-d uitvoering en resultaten van de halfopen woning 195
3. Rijwoning 3.1. Beschrijving rijwoning Tabel 0-e Geometrische gegevens van de rijwoning 196
3.2. Plannen van de rijwoning Figuur 0-14 Grondplan gelijkvloers van de rijwoning schaal 1/100 197
Figuur 0-15 Grondplan eerste verdieping van de rijwoning schaal 1/100 198
Figuur 0-16 Grondplan keder van de rijwoning schaal 1/100 199
3.3. Gevels Figuur 0-17 Voorgevel (noord) van de rijwoning schaal 1/100 200
Figuur 0-18 Achtergevel (zuid) van de rijwoning schaal 1/100 201
3.4. Doorsnede Figuur 0-19 Doorsnede van de rijwoning schaal 1/100 202
3.5. Uitvoering 203
Tabel 0-f utvoering en resultaten van de rijwoning 204