Woningontwerp en energie: Stedebouw Woningbouw Energie Evaluatie Projekt deel 1

a..

w

w

S

Cf)

1

w

>

«

(!)

a..

0

S

:::>

0

co

w

0

Z

UJ

~

0

~

UJ

Cl

en

rgi

EEN PRAKTISCHE HANDLEIDING VOOR ENERGIE BEWUST ONTWERPEN

WONINGONT'vVERP EN ENERGIE

n o~ 0>0 010 00> C1'-D BIBLIOTHEEK TU Delft P 2147 5227

" " 11"

/lil

C 890880

Stedebouw Woningbouw Energie Evaluatie Projekt deel 1

Deel 2 in deze serie. getiteld "Energiegebruik in Meergezinswoningen" zal in het voorjaar van 1985 verschijnen.

WONINGONTWERP EN ENERGIE

S.J. Pluijmers, P.M.C. van der Grinten, J.M. Post

A.G. Hoek van Dijke (redaktie)

Uitgegeven door:

Delftse Universitaire Pers Mijnbouwplein 11 2628 RT Delft (015) 78 32 54

In opdracht van:

Vakgroep (S) Woningbouw en Stedebouwkundige vormgeving

Afdeling der Bouwkunde, Technische Hogeschool Delft

Berlageweg 1 2628 CR Delft (015) 78 41 36

CIP-gegevens Koninklijke Bibliotheek, Den Haag.

Woningontwerp

.Woningontwerp en energie / red. B.J. Pluijmers ... [et aLl. Delft: Delftse Universitaire Pers. -(Stedebouw woningbouw energie evaluatie project; dl. 1)

Uitg. in opdracht van Vakgroep (8) Woningbouw en stedebouwkundige vormgeving,

Afdeling der Bouwkunde, Teéhnische Hogeschool Delft. - Met lit .. opg.

ISBN 90~6275-164-4

SISO 644.2 UDC 699.68

Trefw.: energiebesparing; woningbouw.

©1985 by Afdéling der Bouwkunde, Delft, The Nethertands

No part of this book may be reproduced in any form by print, photoprint, microfilm or any other

INHOUD

- VOORWOORO - 1 OEELASPEKTEN 1.0 inleiding 1.1 transmissie 1.2 ventilatie 1.3 interne warmteproduktie 1.4 zoninstraling 1.5 It-waarde

1.6 verkorting van het stookseizoen 1.7 invloed van de massa van het gebouw 1.8 invloed van zon op muren en daken 1.9 invloed van de belemmeringshoek 1.10 nachtverlaging; dagverlaging

1.11 weegfaktor a voor energieverlies via

~nverwarmd aangeschakelde ruimte

1.12 werkelijke vertrektemperatuur 1.13 zonering en kompartimentering 1.14 energieverlies naar de buren 1.15 terugverdientijd - 2 WARr.TESALANS 2.0 inleiding 2.1 t!':lnsmissie 2.2 '/entilatie 2.3 interne warmteproduktie 2.4 .:~n + licht 2.5 :Hook 2.6 :oelichting

- BIJLAG2 : Resultaten van het SWEEP

-3 -4 -4 -5 -5 -6 -9 -9 -9 -10 -10 -12 een -13 -14 -15 -16 -16 -17 -17 -17 -17 -17 -17 -18

1 invloed van het woningontwerp op het energieverbruik -26

2 aannamen en variabelen -27

3 resultaten -31

4 konklusies en aanbevelingen voor het woningontwerp -37

- Geraadpleegde literatuur -43

-1-VOORWOORD

In 1980 nemen "gezinnen" (inklusief vervoer) ca 24% van het totale

energiever-bruik voor hun rekening. In 1990 kan dit gedaald zijn tot ca 22,5% en in 2000

tot ca 20,5% (dit volgens het Centraal Planburo en het Energie Studie Centrum in 1981).'

De energieproblematiek heeft geleid tot een algemene politiek-ekonomische

krisis, maar ook de individuele burger is door de sterk gestegen energieprijzen

betrokken geraakt bij de energieproblematiek. '

Om ook vanuit de afdeling bouwkunde een bijdrage te leveren aan het verkrijgen van een beter inzicht in het energieverbruik in de woonomgeving, en wellicht op grond daarvan oplossingen voor de problemen aan te kunnen dragen, wordt bij

vakgroep 8, woningbouw en stedebouwkundige vormgeving, onderzoek gedaan onder

de naam SWEEP (Stedebouw Woningbouw Energie Evaluatie Projekt).

De centrale probleemstelling van het onderzoek was de vraag of woningen en daarmee hun ontsluitingen, indelingen en gebruik zouden veranderen als gevolg van maatregelen veroorzaakt door een rigoureuze beperking van het energiege-bruik. Als dit het geval zou zijn, hoe zouden de woningen er dan uit gaan zien en waar moet op gelet worden.

Omdat aan energiezuinig bouwen groot belang wordt gehecht is het belangrijk al tijdens de ontwerpfase een goed inzicht te krijgen in het energetisch gedrag

van gebouwen. Daarom zijn de (voorlopige) resultaten van bovengenoemd onderzoek

omgewerkt tot deze meer handzame editie. Met behulp van de warmtebalans in

hoofdstuk 2 is het mogelijk een berekening te maken van het jaarlijks te

ver-wechten (theoretisch) energieverbruik van een woning op grond van het ruimtelijk

ontwerp en het isolatienivo.

Deze vOOr SWEEP ontwikkelde warmtebalans is opgebouwd uit een aantal

afzonder-lijke eenvoudige berekeningen. Bij de ontwikkeling van dit rekenmodel is gebruik

gemaakt van reeds bestaande rekenmodellen. Oe stapsgewijze opzet maakt het

mcgelijk om in het ontwerpstadium variaties op een ontwerp op hun energetische

ko~sekwenties te beoordelen. Zo kan bijvoorbeeld in het gedeelte "zonlicht" de

invloed nagegaan worden' van ori~ntatie en situering van de woning door de

betreffende gegevens in het gedeelte van de berekening te veranderen. Door de

a7zonderlijke behandeling van de transmissie kunnen veranderingen in het omhullend

cCDervlak, zoals gevelindeling of andere dakvorm berekend worden op hun gevolgen

voor het energiegebruik.

De ~erekening geeft het theoretische energieverbruik weer. Het werkelijke

energieverbruik is mede afhankelijk van het bewonersgedrag, maar dat is

moeilijk voorspelbaar dus daar zijn gemiddelde waarden voor aangehouden.

Deze waarden kunnen uiteraard afwijken van de werkelijkheid . .

Voor het onderzoek zijn met behulp van bovengenoemde warmtebalans een

aantal woningtypes met varianten doorgerekend. De resultaten daarvan zijn

verkOrt weergegeven in de bijlage, en kunnen als vergelijking met de zelf verkregen uitkomsten dienen. Daarnaast zijn een aantal konklusies in de bijlage opgenomen die als algemene leidraad kunnen dienen bij het ontwerpen van woningen.

3-1

DEELASPEKTEN

.1.0 Inleiding

Om de invloed te meten van het woningontwerp op het energiegebruik is aller-eerst een meetinstrument nodig. Omdat de nadruk ligt op het ruimtelijke ont-werp (en zijn plantechnische aspekten) in zijn relatie tot het energiegebruik, en niet op bouwfysische· aspekten, is besloten een eenvoudige maar betrouwbare handmatige energieverliesberekening te kiezen. Daartoe zijn een aantal bereke-ningsmethoden bestudeerd. Uit de bestudeerde methoden is toen een keuze gemaakt. Gekozen is voor een aanpak zoals in de "Design Aids" van de Nationale

Woning-raad. Een belangrijke overweging daarbij was dat deze handberekeningsmethode stapsgewijs is opgebouwd, waarbij de verschillende komponenten van de warmte-balans nog onvermengd, en dus goed van elkaar te onderscheiden zijn, zodat ook aanvullingen en wijzigingen zonder al te veel "storing" konden worden aange-bracht.

Een dergelijke methode hoeft niet tijdrovender te zijn dan een berekeningsmethode waarbij allerlei komponent en van de balans vertaald worden in faktoren voor het warmteverlies (de "k-effektief-methode" voor de nieuwe DIN 4701), terwijl de op-bouw inzichtelijker is, en in die zin ook eenvoudiger.

De betrouwbaarheid van een warmtebalans kan pas achteraf getoetst worden. Ervan uitgaande dat de "Design Aids". en vooral ook "de verbeterde graaddagenmethode" (THE) die eraan ten grondslag lag, voldoende onderbouwd waren, is er bij de op-stelling van de warmtebalans op gelet dat aanvullingen en wijzigingen t.o.v. die bronnen rationeel gestaafd kon worden.

Centraal in het rekenmodel staat het verband tussen woningontwerp en energie-verbruik.

De warmteverliesberekening volgens "Design-Aids" heeft betrekking op een beperkt aantal eigenschappen van het woningontwerp, met name de schil van de woning. Andere kenmerken die voor het ontwerp meer van belang zijn, zoals indeling,

konstruktie en materiaalgebruik, komen daarin nauwelijks aan bod. Daarom was het noodzakelijk om na te gaan welke invloed deze overige eigenschappen van de woning hebben op het energiegebruik, teneinde de "Design-Aids" aan te kunnen

vullen tot een bruikbare warmtebalans.

Voor de bespreking van het eigenlijke rekenmodel in hoofdstuk 2, de warmte-balans, komen in dit hoofdstuk de volgende deelaspekten aan de orde:

1 transmissie

2 ventilatie

3 interne warmteproduktie

4 zoninstraling 5 It waarde

6 verkorting van het stookseizoen

7 invloed van de massa van het gebouw 8 invloed van de zon op muren en daken 9 invloed van de belemmeringshoek 10 nachtverlaging

11 weegfaktor voor aangeschakelde ruimten 12 werkelijke vertrektemperatuur

13 zonering en kompartimentering 14 energieverlies naar de buren 15 terugv erdientij d.

1.1 Transmissie

Het energieverlies door trans~issie is afhankelijk van het temperatuursverschil tussen binnen en buiten, en de geleiding (k-waarde) van de konstrukties. Voor de bepaling van het temperatuursverschil hebben wij de graaduren uit het rap-port "de verbeterde graaddagenmet hode" aangehouden. (zie tabel 1 in het

Voor de bepaling van de k-waarden hebben wij de berekeningsmethode van NEN 1068 gebruikt.

Deze berekening van de warmteoverdracht door een konstruktie is in feite stationair.

Alhoewel het eigenlijk niet juist is van een stationaire behandeling uit te gaan, bleek voor goed geisoleerde woningen de handberekening uit NEN 1068 goed te voldoen, en er is daanom geen korrektie toegepast op deze norm. 1.2 Ventilatie

Het energieverlies door ventilatie (ventilatieverlies) is afhankelijk van het

temperatuursverschil tussen binnen en buiten en de hoeveelheid buitenlucht

die de woning telkens binnenkomt (ventilatie) om te worden opgewarmd tot het gewenste nivo.

Het temperatuursverschil hebben wij bepaald aan de hand van de graadurentabel; ervan uitgaande dat de luchttemperatuur en de vertrektemperatuur globaal

ge-lijk is. .

Voor de ventilatie zijn wij uitgegaan van de volgende hoeveelheden:

1,5 x de ruimte-inhoud bij slechte tochtdichting

1,2 x de ruimte-inhoud bij matige tochtdichting

1 x de ruimte-inhoud bij goede tochtdichting

0,2 x de ruimte-inhoud bij mechanisch gebalanceerde ventilatie en zeer goede tochtdichting.

Voor de gebalanceerde ventilatie de in NEN 1087 vereiste hoeveelheden er bij

optellen.

Deze methode is zeer-globaal en er zijn veel verfijndere berekeningsmethoden in omloop. Deze hebben wij bewust niet gekozen omdat er - ondanks de nauwkeu-righeid - toch een aantal grote onzekerheden in die verfijndere methodes onop-gelost blijven.

1.3 Interne warmteproduktie (lW)

De interne warmteproduktie is afkOmstig van personen (ca 100 W per persoon), . lampen, toestellen, koken, wassen enz.

. In onze warmteblans hebben we voor de interne warmteproduktie aangehouden:

IW

=

1450 + 362,5 W8 kWh/jaar

of:

IW

=

5000 + 1360 WB MJ/jaar

Voor een gezin van 4 personen komt dit overeen met 2900 kWh/jaar of 10440 MJ/jaar.

Uit een studie van TNO/TPD kon worden afgeleid dat ca 1/3 van de warmtepro-duktie van personen kwam. Wij zijn er vanuit gegaan dat de overige warmte-produktie slechts gedeeltelijk afhankelijk is van de grootte van het huis-houden.

Het leek niet onredelijk om per huishouden ca 1450 kWh/jaar (50% van de totale IW bij een gezin van 4 personen) als vast gegeven aan te houden, aan-gevuld met 362,5 kWh/jaar per persoon.

De invloed van de zon inval op het rendement van de IW hebben wij verwaarloosd om de volgende redenen:

Het rendement van de zon in straling wordt door ons - overeenkomstig de "ver-beterde graaddagenmethode" - afhankelijk gesteld van de verhouding zoninstra-ling - warmtevraag. De IW is als korting in die warmtevraag verdiskonteerd; bij een hoge IW wordt derhalve het rendement van de zoninstraling lager. Op deze wijze wordt er tegemoet gekomen aan de situatie dat er bij zowel hoge IW als grote zoninval er slechts een deel van al die warmte nuttig blijft (van-wege hogere transmissie- en ventilatieverliezen en/of oververhitting). E.e.a. was ook bereikt indien wij de IW hadden opgetelö bij de zoninval. Het rendement wordt dan iets lager. Wij hebben hier niet voor gekozen omdat bij

woningen de IW in de tijd grotendeels niet samenvalt met de zoninval

(gedu-rende het stookseizoen).

-5-1.4 Zoninstraling

De zoninstraling hangt af van de opvallende zonne-energie (Qzon-max), de hoe-veelheid glas, en de doorlatendheid (ZTA) van dat glas.

De opvallende zonne-energie hebben wij bepaald met behulp van de grafiek in paragraaf 1.9. Hierin is de Qzon-max per oriëntatie verschillend en tevens afhankelijk van de hoek van het glas met de horizon. Aan deze grafiek hebben wij een kromme toegevoegd die het diffuse deel van die opvallende zonne-energie weergeeft.

Door deze uitsplitsing konden wij de invloed van tegenoverliggende belendingen berekenen.

De zoninval geeft warmte, waardoor er minder gestookt hoeft te worden. De mate waarin die stooklast terugloopt hangt niet alleen af van de zoninval, maar ook van de overige warmtebronnen, en van de buitentemperatuur. Wanneer het buiten niet zo koud is kan de zoninval plus de IW soms groter zijn dan het totale warmteverlies van de woning. De temperatuur loopt dan op. Wanneer het te warm wordt zal men de ramen openzetten of de zonwering laten zakken. Een deel van de zonnewarmte is dan al wel in de woning opgeslagen maar een ander deel wordt dan weggeventileerd, en geeft derhalve geen korting op de stooklast.

Het rendement van de zoninstraling hangt dus af van:

1. de samenhang tussen zonneschijn en buitentemperatuur, ventilatieverliezen, transmissieverliezen en interne warmteproduktie.

2. de opslagkapaciteit van de woning.

Dit rendement valt af te lezen uit onderstaande grafiek.

Afgezien van de zoninstraling door vensters zal de zon ook muren en daken op-warmen, en zo invloed hebben op het transmissieverlies.

Het binnenkomend deel van de zonbelasting wordt berekend met de ZTA-faktor die t.b.v. dit doel is aangepast aan de werkelijk binnenkomende energie-fraktie (mede afhankelijk van invalshoek). De ZTA-tabellen zijn onmisbaar voor een handberekeningsmethode.

~ zon,eff. ~ corr. 0.5 0.5 1: sw=O,4 gietbouw 2: sw-O,4 houtskeletbouw 3: sw=1,O ~ zon,max. ~ corr. bron lito 5

fig.1: grafiek rendement zoninstraling eengezinswoningen

De krommen in deze grafiek kunnen wiskundig benaderd worden als:

y • agk(x + b) + c y • 0 zon eff./Ocorr. x .. 0 zon max./Ocorr.

Door substitutie kunnen de waarden van g, a, b en c gevonden worden. Aangezien i... .. rendement n van zon, levert de substitutie:

x 0,663 In (1,549 1 ) eengezins gietbouw sw .. 0,4 n .. x + x eengezins houtskelet n .. 0,428 ln (2,528 x + 1 ) x een ge zins sw 1 n .. 0,510 In (1,599 x + 1 ) x meergezins sw 0,2 zuid n .. 0,432 In (2,653 x + 1 ) x meergezins sw 0,2 overig n • 0,194 In (6,485 x + 1 ) x

meergezins sw O,S zuid n .. 0,223 In (6,976 x + 1 ) x

meergezins sw 0,5 overig n .. 0,222 ln (4,154 x + 1 ) x

Lage sw betekent: zeer goed geisoleerd ..

Het valt op hoe laag die rendementen zijn. Dit wordt voornamelijk veroor-zaakt door de omstandigheid dat in ons land de zon minder schijnt naarmate het buiten kouder is. Stel dat de zonopbrengst in het stooKseizoen even groot is als de warmtevraag, dan blijkt dat die warmtevraag voor het leeuwen-deel in november, december, januari, februari en maart optreedt, terwijl de zon vooral schijnt in september, oktober, maart, april en mei.

Wat we in de winter tekortkomen, ventileren we in de lente weer weg. Van-zelfsprekend hangt e.e.a. samen met het vermogen van de woning om warmte op te slaan en met de .tolerantie van de binnentemperatuur. Deze laatste wordt door de onderzoekers op 50 _{boven de gewenste temperatuur gesteld, terwijl} de warmtekapaciteit in de berekening is meegenomen (uitgaande van een ver-deling tussen aanstraling en konvektie-overdracht van de invallende zonne-energie). Geen ongunstige rekenvoorwaarden waaruit helaas blijkt dat passie-ve zonne-energie in ons land weinig mogelijkheden biedt.

Om dit te illustreren hebben wij een berekening gemaakt van het rendement van de zoninstraling in een serre met zeer grote opslagkapaciteit. De even-tueel teveel ingekomen zonne-energie wordt over een maand gemiddeld. Dit leidt tot de volgende vergelijking per maand:

Ozon effektiefsOt + 0v - IW Stel: 0v + Ot - IW .. 420 kWh/jaar

en Ozon max" 420 kWh/jaar,

dan geldt de volgende verdeling voor Ozon max:

1,2 1 , 1 0,9 0,8 september 50,9 46,6 42,4 38,2 33,9 oktober 50,7 november 22,4 december 16,3 januari 20,3 februari 36,8 maart 67,1 april 101,2 mei 63,2 TOTAAL 504,5 462.4 420,4 378,4 336,6 rendement: 56% 58% 62% 66% 7'0%

(bij Ozon effsO _v + Ot - IW per maand)

0,7 29,7 294,3 75% 0,6 Ov + Ot

-

IW 25,4 12,5 35,1 53,5 70,2 70,6 61 59,2 43 15,1 252,2 420,3 90%

-7-fig.2: zonaanbod en warmtevraag zon warmt.vree,

·

•

."

i

•

.,

!

.,

..

D ." :l 111111111111111 onrendebal

mil

nutt1&

Voor het bepalen van effekt van zoninstraling op de slaapverdieping zijn de volgende punten van belang.

1. Wat is het effekt van de thermostaat beneden.

1.1. Wanneer de slaapkamers overdag ook als verblijf dienst doen vervullen ze dezelfde rol als de woonverdieping. De temperatuur zal even hoog zijn, het transmissieverlies, ventilatieverlies en de zonbijdrage

ver-lopen identiek aan de woonverdieping.·

1.2. Wanneer de slaapkamers overdag niet gebruikt worden heerst er een lage-re binnentemperatuur, afhankelijk van het isolatieniveau, eventueel luchten en van de warmte-uitwisseling binnen de woning. De lagere bin-nentemperatuur veroorzaakt warmteverlies van de woonlaag maar komt in de berekening terug als een lager verlies naar buiten. De slaaplaag heeft dan een lagere warmtevraag in de berekening. De zonbijdrage op de slaapverdieping vermindert het warmteverlies van de woonlaag en kan zelfs tot winst leiden.

De thermostaat in de woonkamer zal iets sneller afslaan en iets later aanslaan. Daarentegen zal de oververhitting ook sneller plaatsvinden als bij een niet bezande slaaplaag. Er treedt dus eerder rendements-verlies op, maar dat komt in de berekening immers ook tot uitdrukking door de lage warmtevraag van de slaaplaag.

2. Onzekerheid over luchten en gebruik ·van gordijnen.

Wanneer de slaapkamers veel gelucht worden is de zonbijdrage temeer van be-lang ter reduktie van de dan hoog opgelopen warmtevraag.

Wanneer de gordijnen dicht zijn op de Slaaplaag dan is er weinig zonbijdrage.

Wanneer nu de hele woning in de berekening van het rendement van de

zonin-straling op de woonlaag zou worden betrokken kan dit een te gunstig resulteet te zien geven omdat de warmtevraag in verhouding met de zonbijdrage dan hoog

over-verhit raakt zonder zo snel warmte kwijt te kunnen aan de slaaplaag. Zouden de bewoners echter in dit geval de oververhitting wegventileren via de hal en de trap. dan slaan ze in feite hun warmte nuttig op en wordt de berekening weer kloppend. Het is niet onredelijk om dit gedrag te veronder-stellen.

Konklusie: het is toch aan te bevelen om ook de zonbijdrage van de slaapver-dieping in de beschouwing mee te namen. Dit is waarschijnlijk juister en bo-vendien scherpt het de ontwerper om glas op 't noorden te vermijden. ook op de slaapverdieping.

1.5 It-waarde

In onze berekeningen hebben wij het It-kriterium niet gebruikt. In NEN 1068

wordt de It-waarde als kriterium voor de warmteïsolatie voorgesteld. Oe It is dan: 80 Ao e 1 -

kj

+ 30 It = , V 4 Ao + 1 V Ao

=

buitenoppervlak V

=

volume van 't gebouw

k

gemiddelde K-waarde

Hoe hoger de It. hoe beter 't gebouw geïsoleerd is.

De It geeft echter noch een isolatie-index. noch een specifiek warmteverlies exclusief of' inclusief zon en interne warmteproduktie • en is daarom voor ons niet'van belang.

1.6 Verkorting van het stookseizoen

Wij hebben het stookseizoen gedefinieerd als de periode waarin algemeen de kans bestaat dat men stookt in een Nederlandse woning. Van deze periode is

alleen de zomer uitgezonderd. ,

Het stookseizoen loopt 'dan van september tot en met mei. Het temperatuur- ' verschil tussen binnen en buiten is uit te drukken in graaduren. Men mag echter niet uit het oog verliezen dat het hier alleen om "positieve" graad-uren gaat, d.w.z. dat alleen die graadgraad-uren zijn genoteerd waarbij de binnen-temperatuur hoger is dan de buitenbinnen-temperatuur.

Het stookseizoen bevat echter ook "negatieve graaduren" waarbij de buiten-temperatuur hoger is dan de vereiste binnenbuiten-temperatuur. Hoe hoger de ver-eiste binnentemperatuur, hoe meer "negatieve graaduren".

Hoe zwaarder de schil van een woning is, hoe meer deze negatieve graaduren tot uitdrukking zullen komen in de verkorting van het stookseizoen.eZie verder 1.7.)

1.7 Invloed van de massa van het gebouw

EeA zwaar gebouw houdt de warmte langer vast, omdat de warmte kapaciteit gro-ter is. Dat heeft twee gevolgen.

Ten eerste stelt zo'n zware konstruktie minder eisen aan de snelheid waarmee de stookinrichting moet reageren op temperatuurschommelingen, omdat deze trager, en afgevlakter doorkomen in de woning.

Op de tweede plaats wordt hierdoor het stookseizoen iets korter omdat men meer voordeel heeft van de "negatieve graaduren" .

In de warmtebalans is geen korting van het transmissieverlies t.g.v. een zware konstruktie opgenomen omdat een deel van dit "massa-effekt" al ver-werkt is in de grafiek voor het rendement van de zoninstraling. Daarom heb-ben wij gezocht naar een aanvulling van die zonnewinst op de massa van het gebouw. Dit leek ons verantwoord omdat de temperatuurschommelingen die tot korting op de transmissie leiden, redelijk parallel lopen aan de perioden met meer zon.

-9-1.8 Invloed van zon op muren en daken

Om een benadering te kunnen geven van de energiewinst door zonbelasting op gevels en daken hebben wij de "Sonnenlufttemperatur" methode toegepast op de graadurenmethode. en daarbij rekening gehouden met het effekt van de mas-sa. isolatie en opbouw van de gevel.

De graadurenmethode berekent het transmissieverlies als:

Ot m AkGh A opp. konstruktie

dit is op te vatten als: k • warmtedoorgangsco~ffient

Ot

=

Ak (ti - tal x Tijd Gh • graaduren

De Sonnenlufttemperatur-methode bepaalt de invloed van de zon op de gevel als:

ts • ta + Abs.Ozon. Abs

=

Absorptiefaktor

a •

a

Het transmissieverlies wordt nu:

Ot • Ak (t - t - AbsOzon) x Tijd; Ozon in W/m2 i a a

a hieruit volgt:

Ot • Ak (Gh - AbsQzon); Qzon in kWh/m2 aa

De energiewinst op de gevel is dus Ak Abs.Ozon aa

waarbij aa = 25 W/m2K. zodat de energiewinst gelijk is aan: Ak.Abs.Ozon kWh. _{25 • zon 1n}

0

.

kWhl 2 _m

Bij slecht gelsoleerde gevels kan dit nog een rede~ijke winst zijn. Stel: de k-waarde 1!. Abs baksteen 0.6 en Ozon 430 kWh/m • dan is de energiewinst

15! kWh/m2 per jaar.

De mate waarin deze energiewinst rendabel is. hangt af"van de vertragings-tijd van de gevel (afhankelijk van warmtecapaciteit. isolatie en opbouw). Als deze vertragingstijd minder dan 8 uur is. werkt de transmissieverminde-ring deels overdag door. Dat deel zou dan bij de zoninstraling moeten worden opgeteld om het rendement te bepalen. Is de vertragingstijd 8 uur of meer. dan werkt de transmissievermindering 's avonds door. hetgeen gunstig is. Bij het verschijnsel zou nog de kanttekening geplaatst kunnen worden dat e.e.a. 's nachts gekompenseerd wordt door nachtelijke uitstraling. Dit is maar zeer ten dele waar. Bovendien lo~pt het verschijnsel van de 'negatieve graaduren' met de zonbelasting min of meer parallel. Door dit laatste (inge-wikkeld te becijferen) effekt niet in de berekening op te nemen is toch al een zekere terughoudendheid ingebouwd.

1.9 Invloed van de belemmeringshoek

De belemmeringshoek is de hoek (a) waaronder een tegenover liggende belem-mering (b.v. een-rij huizen) wordt waargenomen. Hoe groter die hoek is. hoe minder men van de hemel ziet. en hoe minder zonlicht op de woning zal vallen. Deze invloed is niet gegeven in de "Design Aids" noch in "de verbeterde graaddagenmethode". In onze warmtebalans hebben wij die invloed als volgt omschreven:

Ozon max

=

Ozon dir. + Ozon diff. Ozon di ff.

Ozon dir. Ozon dir. Ozon dir. waarbij:

direkt licht diffuus licht

» 180 kWh/jr x { 1 - sin (a + S - 90) }

=

Edir voor a < 150

=

0 voor a ~ 380

a = belemmeringshoek 0 ~ a ~ 180 - 8

8 hellingshoek: staande gevel

=

900_,

horizon ~ 00

Edir

=

E - 180 kWh/jr

E wordt afgelezen uit onderstaande grafiek

fig.3: projektie van de belemmeringshoek op een plat vlak

6oor---_.----_.----r---~r---_.----_.----~----r_--~ ~

~

I

~

!

300 1---4-200~--_+----~----+-_+~~--_+----_+

&

_{100~--_+----~----+_~--~--_+----~----+_----~--~} ~ ~ I

I

ë c

i

o~

__

~

__

~~

__

~

__

~~

____

~~~

____

~

____

~

__

~

'

f

t

~hellinga~ 20 30 50 60 70 80 80

fig.4: opvallende zonne energie bron lit. 6

-1.10 Nachtverlaging; dagverlaging

Wanneer in een woning de thermostaat 's nachts lager wordt gezet, bespaart men op de stookkosten. In onze warmtebalans wordt die besparing gevonden door voor de nachtperiode de graaduren te rekenen die bij de nachttemperatuur horen. Die nachttemperatuur (t. nacht) wordt als volgt berekend:

ti nacht = ti + ( 50 - ti) (1~- e - alo *) a

=

afkoelingstijd (s) b.v. B x 60 2 s 0* z warmtecapaciteit

aAk + nVpc

aAk + nVpc = transmissie + ventilatieverlies.

Een goed geisoleerde woning verliest weinig energie, een zware woning koelt langzaam af.

Dit kan tot de paradox leiden dat een zware slecht geisoleerde woning 's mor-gens warmer is dan een lichte goed geisoleerde woning, maar effektief veel meer energie verloren heeft.

Eenvoudige berekening

Het eenvoudigste is het koppelen van het effektieve stookverlies aan de graadurenmethode. Dat kan door een fiktieve binnentemperatuur voor de nacht te kiezen (tf) waarbij:

(tf - tal (nVpc + aAk) • Qn Qn

tf • ta + (nVpc + aAk)

Indien tf eenvoudig te benaderen is, kan de graadurentabel worden toegepast. Voor een langere periode waarin niet gestookt wordt kan beter direkt de ener-giebesparing berekend worden.

De bespaarde energie is dan:

Besparing· a (ti' - tal (nVpc + .I:Aak) + Qn ti - tio Qn • - ln (1 - t _ t + 30) ( 30 - ti + tal gc a io t = t. + (t - t~) (1 - e -0/0*) ia ~ a • Qc 0* " _nVpc + aAk waarbij: a • tijd (s) gc

=

warmtekapaciteit (J/K) nVpc • ventilatieverlies (WIK) raAk • transmissieverlies (WIK)

ti binnentemperatuur

ta buitenpemperatuur

tio "temperatuur na afkoeling

Voor een altijd geldende nachtverlaging kan volstaan worden met de bereke-ning van tic' bij ta

=

50 _{C. Dit lijkt wat optimistisch, maar daar staat} tegenover dat 's morgens bij 't aanslaan van de CV eerst een lage lucht-temperatuur aanwezig blijft die gekompenseerd wordt door straling, zodat

't energieverlies wat lager zal zijn.

Voor 't overige kan een dagelijkse besparing vermenigvuldigd worden met 240 stookdagen, waarbij ta 7,SoC, 's nachts Sa en overdag 100 •

1.11 Weegfaktor a voor energieverlies via een onverwarmd aangeschakelde ruimte

Inleiding

In de warmtebalans wordt ventilatie en transmissie apart behandeld. Het ven-tilatieverlies wordt bepaald door de hoogste temperatuur die de lucht pas-seert op haar traject door de woning. De transmissie wordt bepaald door de energie doorlatendheid van de gevel (EAK) en de temperatuur van 't vertrek aan die gevel. In NEN 1068 wordt e.e.a. bepaald m.b.v. een weegfaktor. In het diktaat GC 41 van de vakgroep bouwfysica (THD) wordt die weegfaktor nader toegelicht en aangevuld door een preciese omschrijving ervan per ven-tilatiesysteem. Daarbij worden transmissie en ventilatie samen genomen. Deze paragraaf bevat een methode die transmissie en ventilatie wederom scheidt, maar recht doet aan de benadering van GC 41.

Die methode is dan als volgt:

f kt ti - tr

- weeg a or a

=

~

__

~~

t - t ;

i a

tr temperatuur van 't (ongestookte) aangrenzende vertrek

ti binnentemperatuur

ta & buitentemperatuur

Het ventilatieverlies Qv is gelijk aan de energie om binnenstromende

bui-tenlucht op te warmen: Qv

=

nVpc (ti - tal of om de lucht uit een koeler

vertrek op te warmen: Qv

=

nVpc a (ti - tal.

Het transmissieverlies Qt naar buiten is:

Qt

=

Ak (ti - tal; en naar een kouder vertrek: Qt Asks a (ti - tal.

- a wordt gevonden uit:

a (Arkr + Var + Asks + _{Vir )}

=

Arkr + Var

A k

=

Ak van buiten naar het vertrek

r r

Var & nVpc van buiten naar het vertrek

Asks

=

Ak van binnen naar het vertrek

V

ir nVpc van binnen naar het vertrek

Bij meer aangeschakelde ruimten (te noemen p, q, r) geldt:

a E(Ak + V. ) _a (Ak + V) + a (Ak + V) + (Ak + V)

P ln p q qp r rp ap

a E(Ak + V ) a (Ak + V) + a (Ak + V) + (Ak + V)

q in q p pq r rq aq

a E(Ak + V ) • a (Ak + V) + a (Ak + V) + (Ak + V)

r in r q qr p pr ar

waarbij:

ap weegfaktor voor ruimte p

aq = weegfaktor voor ruimte q

ar

=

weegfaktor voor ruimte r

E (Ak + Vin)p

=

optelsom van alle Ak van ruimte p plus alle binnenkomende

ventilatie per tijd in ruimte P1 x 1200 J/m3k

(Ak + V)qp alle Ak tussen q en p plus de ventilatie. van q naar p per

tijdseenheid x 1200 J/m3k

(Ak + V)ap

=

alle Ak tussen p en buiten plus alle ventilatie van buiten

naar P1 x 1200 J/m3/k

-13-Voorbeeld:

Alle hoeveelheden zijn WIK

ap (1 + 3 + 5 + 8 + 9 + 12 +14+17) aq (3 + 12) + ar (5 + 14) + 8 + 17) aq (2 + 3 + 4 + 7 + 10 + 11 + 16 + 18)

.

ap (3 + 11) + ar (4 + 16) + 7 + 18

},8!Jm~k'2~

Ak=8

®

Ak-3

@

Ak-7

14 1~1 16

~n~

13 15 ~--~---' ar (4 + 5 + 6 +13+15+ 19 ) ap (5 + 13) + aq (4 + 15) + 6 + 19

~

®

19 1.12 Werkelijke vertrektemperatuur (tw)

In onze warmtebalans is de werkelijke temperatuur (tw) bepaald met behulp van de volgende vuistregel voor woningen met goede buitenisolatie:

tw

=

ti - a (ti - tol ti binnentemperatuur (200 ) to ontwerptemperatuur a weegfaktor waarbij ti__{t r} Arkr + Var a

=

ti -t a en a

=

-;;A":'r7"k":'r---:-+~vFa"'"r---:-+--:A-s7"k-s---:-+-:-V';""i-r

Arkr Ak van de ruimte naar buiten

Asks Ak van de scheidingswand

Var

=

nVpc van buiten naar de ruimte

Vir = nVpc van binnen naar de ruimte

Deze benadering wijkt af van de gebruikelijke berekening waarbij voor de verschillende vertrekken zogenaamde ontwerptemperaturen zijn aangehouden: bijvoorbeeld

natte cel 220

woonkamer 200

woon/slaapkamer 200

keuken 150 (in voorbereiding zijnde normtempereturen)

slaapkamers 120

toilet 50

garage 50

Een dergelijk overzicht is ook in de "Design-Aids" te vinden. Deze ontwerp-temperaturen zijn echter niet geschikt om het stookverbruik te bepalen. Ze zijn bedoeld voor de berekening van het geïnstalleerd vermogen (verwarming) in die vertrekken, waaraan de eis wordt gesteld dat de ontwerptemperatuur

ge-garandeerd is bij een buitentemperatuur van -100_{C. Bij die berekening wordt}

geen rekening gehouden met de zoninval en de interne warmteproduktie (terecht) en met de warmte-instroom vanuit andere vertrekken (niet terecht). We mogen er van uitgaan dat de ontwerptemperaturen altijd gerealiseerd kunnen worden, en zodoende als minima kunnen worden beschouwd bij de warmteverliesbereke-ning.

Bovendien mogen we er van uitgaan dat deze temperaturen ook voldoende com-fort garanderen zodat ze tevens als "thermostaattemperatuur" kunnen fungeren voor het bedoelde vertrek (wanneer de temperatuur van een slaapkamer hoger

is dan 120 _{zal men daar geen verwarming aan hoeven doen).}

Daarmee zijn de ontwerptemperaturen echter nog geen maximum temperatuur omdat:

1e de buitentemperatuur al hoger kan zijn

2e het vertrek zoveel warmte uit aangrenzende vertrekken kan ontvangen en zo weinig warmte naar buiten afstaat, dat de werkelijke temperatuur boven de ontwerptemperatuur ligt.

4-De werkelijke vertrek temperatuur is dus afhankelijk van de verhouding tussen

warmte-ontvangst van aangrenzende vertrekken en warmte-afgifte naar buiten,

en is minimaal de ontwerptemperatuur. Met andere woorden:

A k + V { t =t. - a ( t - t l ; tW _{t~ i a} r r ar a

=

A k + V r r ar + A s s k +

V.

~r w ~ a

In grafiek kan het verloop van tw als volgt warden geschetst:

~

~w ~

- - - , - " '?

r-

----\

"

.,.,/

- - - t = ruimtetemp zander staak

"

_{'... ... ___ ,,/}

r /

_{" t a}

zomer winter zomer

fig.5: verloop van tw

Bij het bovenstaande is tr afhankelijk van weegfaktor a. Daarbij is

boven-dien de ventilatie regelbaar, en wij zijn er vanuit gegaan dat de bewoners

meer zullen ventileren naarmate het vertrek warmer is.

Het energieverlies van de aangrenzende ruimten neemt dan toe. Vaar de

hand-berekening hebben wij e.e.a. daarom als 'volgt willen samenvatten:

Energieverlies = warmtedoorgang + ventilatie x. graaduren van tw

Qt + Qv = (Ar"'t + l1Vpcl x (·t_w - tal

tw = ti - a (ti - tal

tw voldoet hiermee aan de volgende eisen: tw > to

ti - tw is recht evenredig met ti - to ti - tw is recht evenredig met a

tw is hoger dan de werkelijk optredende vertrektemperatuur zodat een hoger

energieverlies wordt berekend, hetgeen verantwoord is als men uitgaat van

meer ventilatie bij hogere temperaturen.

1.13 Zonering en kompartimentering

In de warmtebalans hebben wij geen andere invloed in rekening gebracht vaar

zonering en kompartimentering dan ander 1.12 is beschreven. D.i. is de

overige invloed aak maar gering. Het veel gehaarde idee dat men koude ruim-ten op het naarden moet situeren lijkt niet in overeenstemming met het

ge-geven dat de (luchtltemperatuur op alle oriëntatie natuurlijk gelijk is.

Kwa staakverlies maakt dat dus geen verschil. (Wel verschil maakt de keuze

waar men grote glasvlakken oriënteert. maar dat is weer onafhankelijk van de

gewenste binnentemperatuur.)

Vaar de natuurlijke ventilatie maakt kampartimentering wel verschil. Dit

bleek uit berekeningen m. b. v. het model in .. de verbeterde graaddagenmethode" •

Bij goede tochtwering aan de gevel waren deze effekten echter klein.

-15-1.14 Energieverlies naar de buren

Energiebewust ontwerpen kan verkleining van het geveloppervlak betekenen.

De woning wordt dan dieper, en het scheidend oppervlak met de buren wordt groter.

Dit kan leiden tot energieverlies naar de buren wanneer die vaak afwezig

zijn, of wanneer die een lagere temperatuur aanhouden.

Uit berekening blijkt dat dit verlies zeer klein blijft zolang de buren niet weken achtereen afwezig zijn. Wel enig verschil maakt een konstant tempera-tuursverschil tussen de woningen. Veel verschil maakt het wanneer men naast een leegstaande woning woont.

1.15 Terugverdientijd

De terugverdientijd moet men eigenlijk berekenen met behulp van een dynamisch model waarin rente en gasprijsstijging zijn meegenomen. De investering, te-rugverdientijd, rente en prijsstijging, kunnen als volgt met elkaar in ver-band worden gebracht:

-1 (~) t

-k " b 1 (1 + r) ~1_+-...:r=--_ _ _

(~) - 1

1 + r

k .. investering

b .. besparing per jaar

r

=

rente

v " verhoging van de besparing

2

WARMTEBALANS

Een warmtebalans is een winst- en verliesrekening over het stookseizoen in een woning.

1. Transmissie - Verlies van warmte door gevels. vloer en dak 2. Ventilatie - Verlies van warmte door frisse lucht

3. Interne warmteproduktie - Winst door warmte van koken. t.v .• lampen. ·mensen

4. Zon - Winst uit zonlicht

5. Stook - Het saldo van de balans 1 . Transmissie 3. Interne warmte produktie

2. Ventilatie 4. Zon

+ 5. Stook +

Verlies Winst

2.1 Transmissie

Bepaal voor alle delen van gevels. vloeren en daken: het transmissiever-lies per seconde en K (= graad Kelvin) : a1A1k1' a2A2k2 enz.

2 Bepaal de werkelijke vertrektemperatuur 3 Bepaal de eventuele nachtverlaging 4 Bepaal de eventuele dagverlaging

5 Bepaal (uit 1.2 t/m 1.4) het aantal graaduren per vertrek (kh) 6 Bepaal het transmissieverlies: (aAk x graaduren) ~ 3600 (J) 2.2 Ventilatie

Bepaal de hoeveelh~id ventilatie die door het warmste vertrek voert (m3/h). en vervorgens de ventilatie door minder warme vertrekken (m3/h)

·2 Vermenigvuldig dit met de bijbehorende graaduren'(kh) en met de warmte-capaciteit van lucht (= 1200 J/K)

Dit is het ventilatieverlies (J) 2.3 Interne warmteproduktie

1 Schat de woningbezetting (WB" kamers - 1) 2 Schat de interne warmteproduktie (lW);

IW

=

(5000 + 1360 ,x WB) 106 J 2.4 Zon + licht

1 Lees per oriëntatie en hellingshoek de zonopval af uit de grafiek 2 Bepaal de belemmeringsh~ek en bereken de opvallende zonne-energie per

vlak

3 Bepaal de energiewinst van de dichte vlakken 4 Bepaal daarvan het direkte rendement en 5 het indirekte deel (kW/h)

6 Bepaal de invallende zonne-energie door glas

7 Tel 4.5 en 4.6 op en zet dit af tegen de warmtebehoefte (transmissie en ventilatie) ter bepaling van het rendement. Bereken met dit rendement de warmtewinst (kWh)

8 Tel 4.4 en 4.7 op: dit geeft de totale warmtewinst uit zonlicht ( kWh) en reken dit om naar Joules.

2.5 Stook = transmissie + ventilatie + interne warmteproduktie - zon (J).

-17-2.6 Toelichting 1. Transmissie

1.1 Bepaal voor alle delen van gevels, vloeren en daken: het

transmissiever-lies per seconde en K (= graad Kelvin): a1A1k1' a2A2k2 enz.

1.1.1 a weegfaktor (zie 1.1.2)

A 2 oppervlak van de konstruktie

k

=

k-waarde of warmtegeleidingscoëfficiënt van de konstruktie (W/m2K) 1

k

=

-R ; R

=

R +r.+r

c l a

r

=

a 0,04

R

=

weerstand van de konstruktie

c d

r

=

I

r =

spouw

d

=

dikte van het materiaal

À

=

0,17 0,2 0,15 warmtedoorgangscoëficiënt (vertikaal)

(horizontaal, boven warm)

(horizontaal, onder warm)

1.1.2 a

=

weegfaktor

- binnen-buiten a

=

1

- b.g.-vloer binnen 6m van gevel a - b.g.-vloer meer dan 6m van gevel - naar een matig verwarmde ruimte

(volgens NEN 1068) 1

=1+'k

a z 0,2 a • ti - tr 15k

- weegfaktor a naar een onverwarmde ruimte (r);

de ventilatie vindt ook via die ruimte plaatsl

A k +

0,2

r r V bu - r

a ..

Arkr + Asks + Vpc i-r + V bu-r

Qt • aA k (ti-ta)

s s

Qv • Vpc (ti-ta)

Ar .. opp. gevel van ru~mte r

A opp. van de scheidingswand die r'

s afscheidt van binnen

V .. ventilatievolume/seconde

pc warmtecapaciteit lucht/m3 .. 1200 J/m3

- Weegfaktor a naar een onverwarmde ruimte (r) die alleen met

buiten-lucht wordt geventileerd:

a

=

A k + A k r r s s + Vpc A k

+;

V b.v. nV + 1; x volume r

=

a .. ~r~r __ ~~ __ ~~ A k + A k +

i

V r r s s Qt

=

aAsks = 0v = O. 1.1.3 Koudebruggen

- balkon (dieper dan 0,2 m en niet van hout) Ot

=

2L

- dakoverstek ( • ) Ot

=

L - overige koudebruggen: K is de kleinste van: K A A + (rl' + r )

~

a Re L

=

lengte v.d. koudebrug K (A + A') en K

=

waarbij: A (W/mK) (W/mK) in m'

A' • 0 voor _{Rmax; Rmin 5; en Rmin 0,7 Rmax}

A' • 0.2 L voor lijnvormige koudebruggen

A.' " 0.1

m2

voor puntvormige koudebruggen

1.1.4 Op bovenstaande wijze kan voor elk deel van gevel op dak het trans-missieverlies per K worden perekend.

b.v.: voorgevel ramen aAk· x WIK

voorgevel overig " y WIK

enz.

1.2 Bepaal de werkelijke vertrektemperatuur

1.2.1' Ontwerptemperaturen : (voorlopige richtlijn ISSOJ

natte cel 22 woonkamer 20 woon/slaapkamer 20 slaapkamer 12 keuken 15 hal, gang 12 toilet 5 garage 5

1.2.2 Oeze ontwerptemperaturen zijn soms lager dan de werkelijke

temperatu-ren omdat er warmte-uitwisseling plaatsvindt met een warmer vertrek: A k + Vpc bu - bi

tw" ti - (ti-toJa; a; r r (z:i:e 1.1.2)

Arkr + Asks + _{Vpc in}

tw • werkelijke temperatuur (gemiddeld over 't stookseizoen)

ti " binnentemperatuur (bijvoorbeeld 200_C)

to • ontwerptemperatuur

Ar " geveloppervlak ruimte

As • oppervlak scheidingskonstruktie 1.3 Bepaal de evt. nachtverlaging (van 0 u - 8 ul

Bij zware en goed geïsoleerde woningen ijlt de temperatuur lang na; de

op de thermostaat ingestelde nachttemperatuur wordt niet gehaald; het

blijft warmer. Bovendien is het nachtelijk energieverlies pas merkbaar

bij het opwarmen van de woning.

Dit energieverlies is te vertalen in graaduren via een fiktieve nacht-temperatuur:

1.3.1 ti nacht" ti + ( 50 - ti) (1 - e-O'/O''')

ti " temperatuur van het vertrek (b.v. 200_C)

0' "afkoelingstijd in seconden· 8 x 60 2 s.

0''' • warmtecapaciteit

Aak + nVpc

AaK • het transmissieverlies per sK van de ruimte

nVpe " het ventilatieverlies per sK (zie ventilatie)

1.3.2 Bepalend is het ongunstigste vertrek: warm en met veel buitenoppervlak

(meestal de woonkamer)

1.3.3 Bepaal de warmtecapaciteit van dat vertrek· ~g.c . • gewicht x soort. warmte

Reken voor de omhullende konstrukties de helft·

Reken voor de gevel het warme deel

Reken voor de inventaris 1/3 van de nuttige belasting

,Reken voor de lucht 1200 V (J) (V • volume van de ruimte)

1.4 Bepaal de evt. dagverlaging (van 8 u - 18 u)

Analoog aan de nachtverlaging is de aansluitende dagverlaging te

9-nen voor woningen waar overdag niet gestookt wordt.

ti dag

=

ti nacht + (10 - ti nacht) (1 - e 0/0*)

o .. 10 x 60 2 (5)

Stookbesparing bij langdurige afwezigheid:

- Zonder bij stook door de buren.

Besparing B • (ti - tal nVpc + aAk) - Qn

ti - tio

Qn .. - In (1 - ) (30 + ti + ta) gc

ta + tio + 30

tio E ti + (ta + ti) 1 + e -0/0*)

0* .. ge

nVpc + aAk

o E tijd in seconden

ge .. warmtecapaciteit (J/k)

nVpc .. ventilatieverlies (WIK)

aAk .. transmissieverlies (WIK)

ti binnentemperatuur (b.v. 200 )

ta E buitentemperatuur (gem. 7,50 )

tio .. temperatuur na afkoeling

- Met bijstook door de buren.

Deze bij stook kan meegerekend worden als een weegfaktor a voor tio:

. . . nVpc + aAk

t~o + t~ E a (t~oo - ti);a

=

nVpc + aAk + Abkb

tioo = ti + (ta - ti) (1 - e -0/0*);

abkn

=

oppervlak maal k-waarde van woningscheidende konstruktie.

1.5 Bepaal (uit 1.2

t/m

1.4) het aantal graaduren per vertrek (Kh).

1.5.1 Nu de temperaturen bekend zijn kan m.b.v. onderstaande tabel het

aan-tal graaduren worden bepaald.

GEWENSTË LUCHTTEMPERATUUR (C) ti 10 11 12 13 14 15 16 17 18 TIJD 0- 8U 11723 13409 15173 17001 18871 20774 22699 24634 26576 8-18U 10014 11702 13506 15422 17447 19565 21763 24024 26330 18-24U 7294 8454 9682 10969 12305 13680 15083 16506 17943 TOTAAL 29030 33565 38360 43392 48622 54018 59544 65164 70849 ti 19 20 21 22 23 24 25 26 27 0- 8U _{28521 30466 32412 34357 36303 38248 40194 42140 44085} 8-18U _{28673 31042 33432 35839 38256 40678 43105 45534 47964} 18-24U _{19389 20841 22297 23753 25211 26670 28128 29587 31046} TOTAAL m8j _{82390 88140 93949 99769 105596 111427 117261 123096}

tabel 1: positieve graaduren per stookseizoen, gebaseerd op het decenni,um

1961/70

1.6 Bepaal het transmissieverlies.

Vermenigvuldig de uitkomsten uit 1.1 (aAk) met de bijbehorende

graad-uren (zie 1.5) maal 3600 s/h. Dit geeft het transmissieverlies per

stookseizoen in Joules (J). 2. Ventilatie

Deze is afhankelijk van bewoners gedrag en van fysische eigenschappen van het gebouw. Hieronder worden richtgetallen gegeven.

Voor extreme situaties gelden deze waarden niet. Veel ventilatie is het gevolg van:

- veel luchten; deuren niet sluiten (gedrag)

- veel wind; grote drukverschillen tussen de gevels; veel draairamen en deuren; slechte kierdichting; open trappen e.d. (fysisch).

- Het blijkt dat door tochtdichting en dimensionering van ventilatie-openingen de ventilatie ook in extreme situaties beperkt kan worden. 2.0.1 Natuurlijke ventilatie K n.V. (V = volume van de woning)

Normaal: n

=

1 (h- 1 ) Goed· : n ~ 0,8 Slecht: n

=

1,5 Zeer slecht: n R 2 à 3

De natuurlijke ventilatie kan ongelijkmatig over de woning worden ver-deeld, afhankelijk van tochtdichting e.d.

2.0.2 Mechanische ventilatie

Bij mechanische ventilatie treedt altijd onwillekeurige natuurlijke ventilatie op:

(n.V.) n

=

0,1 à 0,3 ; gemiddeld n

=

0,2 (h- 1). Voorts voldoet de mechanische ventilatie aan NEN 1087: a. Route: zuivere lucht voor slaapkamers mag naar:

b.

lucht van de hal mag naar:

lucht van woo'nkamer mag naar: in elk geval afzuiging in: Hoeveelheid

Woonkamer: som van de overige

keuken 10 m2 keuken 10 m2 - hal - woonkamer - wc, douche - keuken of bergkast - woonkamer - wc, douche keuken of bergkast wc, douche - keuken of bergkast - wc, douche, keuken kamers; tussen 0,021 en 0,042 m3 0,021 0,028 open keuken 0,021 + woonkamer (tenzij kook) kamers 0,001 m3/s m2 vloeroppervl. 0,07

wc 0,007 m3/s

badcel 0,014 m3/s

trappenhuis V/3600 s ; V K volume

2.1 Bepaal per ventilatieroute het warmste vertrek, en het daarbij behorende aantal graaduren en m3 ventilatie.

2.2 Vermenigvuldig het ventilatievolume met de graaduren en de warmtecapaci-teit van de lucht (1200 J/K m3).

Geef een korting bij warmteterugwinning (b.v. rendement 60%: verlies x 0,4). Ventilatie (m3/h) x graaduren (Kh) x 1200 (K/m3K)

=

Ventilatie-verlies (J).

3. Interne warmteproduktie (IW)

Schat de woningbezetting (WB

=

aantal kamers - 1) IW

=

5000 x 1360 WB (J.10 6 ).

-21-4. Zonlicht

4.1.1 Bepaal de hellingshoek per gevel (S) en de

4.1.2 Oriëntatie. Lees uit de grafiek op blz. 11 de opvallende energie af (= E). Stel Ediff op 180 kWh Edir

=

E-180

4.1.3 Bepaal de belemmeringshoek a Ozon max

=

Ozon diff + Ozon dir

Ozon diff • 180 Odiff

=

180kwh/jr x {1- sin(a+S-90)} Ozon dir

=

Edir voor a< 150

=

0 voor a< 380

= Edir {1-- sin 4 (a - 15]) voor 150 _{<a< 38}0

4.2 Bepaal Ozon max voor de dichte vlakken en vermenigvuldig dit met de licht

absorptiefactor [Baksteen 0,6 )

[Wit pleister 0,26)

Deel dit door 25 W/m2K (2 ad ); dit is de winst in 10 3 graaduren [kKh) Vermenigvuldig dit met het transmissieverlies van de konstruktie (Aak)

--. Kwh energiewinst

4.3.1 Bepaal van 4.2 het direkte deel door de fasetijd van de konstruktie te delen door 8 uur; n< 1

voorbeelden fasetijd: 15 cm gasbeton 4,1 uur

44 cm beton 13,5

25 cm baksteen 7,5

5 cm PS schuim 0,2

12 cm beton, 5 cm spouw, 5 cm schuim [binnen) 4,8 5 cm schuim, 5 cm spouw, 12 cm beton [binnen) 5,7

4.3.2 Het indirecte deel resteert na aftrek van het directe deel.

4.4 Bepaal de opvallende energie op het glas en vermenigvuldig dit met de ZTA waarde (enkel glas 0,8, dubbel glas 0,7; zie tabel)'

invallende zonne-energie (kWh).

4.5 Tel dit op b,ij de directe energiewinst uit 4.3.1

4.6 Reken dit om naar

Joule~

(x 3,6.106) en deel dit door de warmtebehoefte [transm. + vent. - IW).

- x

4.7 Voer x in in nevenstaande vergelijking ter bepaling van het rendement [nl. eengezins gietbouw sw

=

eengezins houtskelet eengezins sw 1 meergezins sw 0,2 zuid meergezins sw 0,2 overig meergezins sw 0,5 zuid meergezins sw 0,5 overig zeer goed benutte serre

0,4 n. 0,663 In (1,549 x + 1) x n

=

0,428 In (2,528 x n

=

0,510 In (1,599 x 0,432 In [2,653 n

=

x n

=

0,194 In (6,485 x 0,223 In [6,976 n

=

x x + 1) x + 1) [traditioneel) x + 1) x + 1) x + 1) n = .;;.0""" ~2~2 2"-'1""n.;...;('-'4'-",-'1,;;;,5..;.4_x;.;....+_1~) x n = 0, 3 In [7 x + 1) 1 x

4.8 Vermenigvuldig 4.5 met n (4.7).

Dit geeft het effektieve deel hiervan (kWh).

4.9 Tel 4.3.1 en 4.8 bij elkaar op.

Dit geeft de totale warmtewinst uit zonlicht (KWh). Reken dit om naar

Joules. (maal 3.6.10 6 ).

5. StooK

Stook

=

transmissie (1.6) + ventilatie (2.2) - interne warmteproduktie

(3) - zon (4.9)

3 Stook (J)

5.1 Omrekening naar m aardgas: ~3~3~.~3~.~1~O~O~(~J~/~m~3r,)--x--n

n

=

rendement van de stookinstallatie.

Type en omschrijving ZTA CF k LTA

~

blank glas . glasdikie 4mm 0,83 0.01 6,5 0.88

onafgescheïmd 6mm 0,80 0,01 6,5 0.88

~~

blank glas mei

<'

- buitenjaloezie 0.16 0,07 5,3 ca. 0.10

"

- rolgordijn. grijs 0,19 0.12 4,9 ca. 0.10 'e: 0

..

"

1

1

uitvalschennen 0.17 0.13

..

ca5, 0,18

"

(richt,,:,,aarden) 'e:

"

.~ ~

.

"

"

"

:s

~

ab.orberend sla.

.g

- groen 0,56 0,09 6.5 0,70

"

- brons 0,58 0.08 6.5 0.45 ~ _{- grijs 0.58 0.08 6.5 0.39}

~

blank glas

- met renecterende coating 0.61 0,01 5.9 0,57

- met .. nceierende folie 0.22 0.15 5.9 0.18

0.36 0.10 5,9 0,35

~

blank glas en binnenjaloezieën

• (ab,orpliefaclor 0.3) IQ

_~

- geen luchtafzuigins 0,48 0.48 6,2 0,14 - liJchtafzuiging 0.36 0.32 - 0,14 u 'e: 0 DO ~

..

~

..

_{absorberend gla, en gordijn mei}

~

"

.. neelerond 'e:

"

- open weefsel 0.42 0.35 -

-il

"

- gesloten weefsel 0.27 0.45 -

-0 l:!

"

co co :s Ol

~

blank glas en gordijn met open

'"

reneeierend weefsel

- met coating 0.32 0,20 -

-- reneclerende rolie 0,16 0,43 -

-m3 gas

tabel 2 :

Zonwerings-systemen met enKel glas

eventuele coatings

niet of weinig

emissie-verlagend.

bron lit. 12

-23-I N

-l'

I

tabel 3 Zonweringssystemen met dybbel glas

geen emissie-verlagende coatings (~én uitgezonderd). één speciale enkele ruit met lage k-waarde.

rrype en omschrijvin, ZTA CF Ic LTA trype en omschrijvin,

I~

dubbel blank ,Ia. 0,10 0,04 ),4 0,14

~~~

lil

...

_..

'e

m~

dubbel bl.nk ,Ia., mei builenzonwcring 0

..

(Jelll. van jaloezieën, gordijnen en

ï

uilva"'chennen) 0,14 0,01 2,9 0,08-0,11 Ol

IJ

~!

ij

~ ~ _{binnenruil blank}

"

B

.~

n

builenruil : ,roen 0,45 O,OK ),1 0,61

j

0 Jj brons 0,45 0,08 ),1 0,)9

I~

!

grij. 0,45 0,08 ),1 0,34

.:

..

~

I

I~

dubbel blank gla.

"

lOnreOcelerend

J

CO.lina met normale emissicfaclor 0,51 0,oJ 3,4 0,5)

i

dubbel blank alas

.!3

~~

.an hel binncnoppervlak voonien Van

een Slerk lonreOcelerend rolie 0,29 0,26 3,2 -(iciS 10SCfe emissie)

' ( dubbel raam, blank ,Ia., lussenjaloezicën (Cal. 5)

~

- luchl'pouw ,eslolen 0,)1 0,20 2,4 0,12

- spouw zwak gevenlileerd (bin"enlochl) 0,23 0,16 - 0,12

,

.Á - spouw sierk ,evenlikenl (builenlochI) 0,11 0,09 - 0,12

I

enkel blank 81 •• voorzien va" s,erk

zonrcRcctcrcntle coat'nl die Icyens 0,11 0,35 3,1 0,14 II,e emissieraclor heen

UA CF Ic LTA

dubbel blank ,I ..

met binncnzonwcrina 0,49 0,5-4 ),3 O,12-0,JO londer luchlarlui,in,

binncnruil blank

builenruil absorberend 0,42 0,32 2,9

-vilfaBc

dubbel blank ,Ia.

lonreOcclerende coalin, mei normale 0,42 0,24 2,1 -emissie-raclor

I

N

Ul

I

tabel 4 Zonweringssystemen met dubbel glas

voorzien van emissie-verlagende coating

Type en omschrijvina ZTA CF k

~~

dubbel blank gla,

<"

zonrenc~tcrcnc.lc. coating op één der cmissicvcrlugcnde ~pouwopperylakkcn 0,30 0,07 2,3

.., .~ 0

...

S ~

lUI

dubbel blank glus

...

zonrcncclclendc cmÎssievcrlulcndc (olie

"

.~ - aan binncnoppcrvlak 0,26 0,28 2,4 - aan SI)()Uwzijdc builenruit 0,32 0,19 1,8

"

~

..

a

.D t binnenruit blank

..,

I[~

buitenrui. absorberend

"

0,20 0,17 2,3

.!l

zonrcncctercndc cmissicvcrlagcndc coatinl

op één der ,pouwoppcrvlanen

~~!

dubbel blank glas,

zonrel1ectcrendc. lagt cmissic:faclor 0,26 0,28 1,9

vitrage

IJj~ !

binnenrui. blank. buitenrui. absorberend

~ zonrcn~.erende clnissicvc:rltotgendc coalinl. 0,18 0,48 2,2

..

vitrage . .: 0

f

~

..

I

"

I

:s û ~ LTA -0,10 0,10 0,12

-tabel 5 Zonweringssystemen met dubbel glas

gasvulling (minder geleidend),

emissie-verlagende coating.

ypc en omschrijving ZTA CF

•

LTA

-

-Ilit

dubbel blank gla.

gASvullin, _{0,66 O,OS 1,8}

<"

lage emissicr.ctor

-...

_..

_{(weinig lonrenecterend)} . .: 0

..

~ ~

~~

idem

..

.

..

~ - jaloezie 0,16 0,09 1,6 Cl. 0,10 met builenzonwcrinl ~

"

~ - lordijn 0,18 O,IJ U Cl. 0,10 8 ~

.8

dubbel blank gla.

rHl

"

gasvulling

.!l

_{lase cmissier.ctor} 0,42 0,19 l,S

-binnenzonwering

~ ~ / dubbel blank glas

. ~ aasvulling

~ lage emissiefactor - secn .rluigin, O,S2 0,59 - 0,10

"/ binnenzonwcrinl - wel .rlui,ing 0,33 0,36 - 0,10 IQ

...

_..

. .: 0

..

S ~

..

I

"

ft

j

û ~ .bron lit. 12 I , , I I I I ! ,

BIJLAGE: RESULTATEN VAN HET

SWEEP

1. Invloed van het woningontwerp op het energieverbruik

De invloed van het ontwerp op het energieverbruik is tweeledig: het ontwerp bepaalt de fysische eigenschappen van een woning en daarmee de voorwaarden voor het bereiken van een behaaglijk binnenklimaat. Daarnaast kan het ont-werp ook het bewonersgedrag belnvloeden. Voor zover dit bewonersgedrag leidt tot meer of minder energieverbruik noemt men dit "energiegedrag" .

Woning en gedrag

Het energiegedrag blijkt op zichzelf een belangrijke faktor te zijn in het verbruik. Bij identieke woningen ligt het verbruik soms ver uiteen (ver-schillen van 100% zijn geen zeldzaamheid).

Via onderzoek heeft men getracht verklaringen te vinden voor dit verschil in energiegedrag. In dit verband noemen wij:

"Huishoudelijk gedrag en stookgasverbruik" door dr. W.F. van Raay en drs. Th.M.M. Verhallen, Erasmus Universiteit Rotterdam:

"Isolatieproefproject Vlaardingen" van ir. P.P.G. de Jong en dr. ir. C.P.M. Sadée, BNG, DSM.

Uit bovenstaand onderzoek blijkt O.m. dat verschillend energiegedrag onaf-hankelijk is van energie- of milieubewustheid maar meer te maken heeft met financiële besparingszin. Ook blijken veel verschillen te verklaren uit geven omstandigheden zoals nachtwerk. aanwezigheid overdag, leeftijd, ge-zondheid, grootte en samenstelling van het huishouden e.d.

Uit deze onderzoeken kwam slechts een beperkt aantal relaties tussen de wo-ning en het energiegedrag naar voren: zo bleek o.m. dat bij goed gelsoleerde woningen doorgaans meer geventileerd wordt en tevens dat de thermostaat wat lager staat ingesteld. Hiervoor kan een fysische verklaring worden gegeven: Bij een goed gelsoleerde woning is de temperatuur van de gevel en het glas

(aan de binnenzijde) hoger zodat al bij een' lagere binnenluchttemperatuur een aangenaam klimaat bereikt wordt. Bovendien zullen er minder tochtver-schijnselen optreden hetgeen het bovenstaande effekt versterkt.

De hogere ventilatie is tweeledig te verklaren:

- Bij dikkere isolatie is damp remming vaak noodzakelijk zodat in een der-gelijke woning weinig of geen vochttransport door de constructie plaats-vindt. Bovendien is meestal ook een goede tochtafdichting aanwezig. De bewoner zal dus eerder ventileren omdat het ook eerder "benauwd" wordt. - Bij goede (gevel-Jisolatie wordt de temperatuur van de slaapkamers hoger.

Zowel via de geur als via het warmtegevoel zal dit het ventileren bevorde-ren.

Naast de bovengenoemde relatie tussen woning en energiegedrag zou er mogelijk in de nog niet verklaarde verschillen (ca 25%) sprake kunnen zijn van overi-ge invloed van de woning op het energieoveri-gedrag.

Wat is onderzocht

Het SWEEP onderzoek heeft zicht beperkt tot de invloed van het ontwerp op de fysische eigenschappen van de woning m.b.t. het energieverbruik. De van het gedrag afhankelijke variabelen: interne warmteproduktie, ventilatie, binnen-temperatuur, gebruik van eventuele luiken, zijn konstant gehouden.

Daarentegen zijn de fysische aspekten van het ontwerp uitvoerig bestudeerd. Dit leidde tot een rekenmodel dat veel breder is dan de bestaande handbere-keningsmethoden.

Dat was nodig om de invloed te meten van een aantalontwerpbeslissingen die in de bestaande handberekeningen niet goed zijn mee te nemen (zie hoofdstuk 1). Bijvoorbeeld:

- kompartimentering (veel kamers i.p.v. open plattegrond) - zonering (warme ruimtes op het zuiden)

- invloed van de massa van' het gebouw

- oriëntatie en kleur van de gevel (excl. glas) - invloed van de verkaveling op zontoetreding 2. Aannamen en variabelen

Om de invloed van de ontwerpbeslissingen goed te kunnen meten moesten de woningen kwa programma gelijk zijn. Aan de hand van onderzoek naar de re-cente woningvoorraad is in eerste instantie gekozen voor een eengezinsrijen-huis van 4 kamers (4~ VEl.

Daarbinnen waren variabel: 1. plattegrond: doorzonkamer

tuinkamer Z-kamer

open of gesloten keuken open of gesloten trap 2. woningbreedte

3. veel of weinig glas 4. oriëntatie

5. isolatienivo en bouwwijze Toelichting:

ad 1 en 2, plattegrond en woningbreedte

Alle plattegronden bleken eenvoudig te realiseren binnen een woningbreedte van 5,7 m (hart op hart bouwmuur).

Alleen de tuinkamerwoningen pasten binnen de smalle maat van 4,5 m en bij het gebruik van de zolder als slaapkamer kon dit zelfs binnen 3,8 m. ad 3 veel of weinig glas

Bij "weinig glas" is uitgegaan van kleine glasvlakken die nog voldoen aan de modelbouwverordening. Bij "veel glas" zijn deze oppervlaktes meer dan ver-dubbeld voor zover ze op het 0, Z of W georiënteerd waren.

"weinig glas":

m2

hel 0,25

woonkamer totaal 5

keuken ( incl. deur)

hoofdslaapkamer 1,5 slaapkamers 1 douche 0,25 "veel glas": 2 hal 0,5 m

woonkamer 7.5 m2 per gevel

keuken (incl. deur) 2

hoofdslaapkamer 3

slaapkamers 3

douche 0,25

ad 4 oriëntatie

Als oriëntatie voor de woonkamer zijn gekozen: zuid

zuidoost of zuidwest

oost of west

-27-ad 5 isolatienivo en bouwwijze

Er is gekozen voor 3 isolatienivo·s. Nivo 1 komt overeen met de klasse "goed"

volgens de oude NEN 1068 (5 cm spouwvulling). Nivo 2 is binnen de gangbare

bouwwijze goed uitvoerbaar (10 cm spouwvulling). Nivo 3 vereist een minder

gebruikelijke gevel (20 cm gevelisolatie). Bij nivo 3 is tevens

warmteterug-winning toegepast. nivo 2 is zowel met als zonder warmteterugwinning doorge-rekend. Het kasko bestaat in alle gevallen uit betonnen bouwmuren en b.g.

vloer. houten verdiepingsvloeren en dak. De houten vloeren zijn gekozen om

isolatie tussen wonen en slapen mogelijk te maken. De inbouwwanden zijn van

gipsblokken (nivo 1) of zijn montagewanden (nivo 2 en 3); dit laatste weer

met het oog op isolatie tussen vertrekken onderling.

Specificatie van de isolatienivo's:

nivo 1: Gevel: spouwmuur met 5 cm steenwol. k = 0.56. slecht ge!soleerde

op-legging b.g.-vloer waardoor k b.g. = 0.76 (zie noot 1)

Dak: onge!soleerd; zoldervloer ge!soleerd met 5 cm steenwol. Bij

bewoonde zolder: dubbelwandig dak met 5 cm steenwol; k & 0.56

Ramen: b.g. dubbel glas. verd. enkel glas

Deuren: buiten k E 2.5 binnen k

=

2

Vloer b.g.: beton + 5 cm 'PS; k

=

0.54

Verdiepingsvloer: ongelsoleerde houten vloer k • 1.66

Wanden: 7 cm gibo; k c 1.9

Natuurlijke ventilatie: ventilatie n

=

1.2; verdieping 135 m3/h;

begane grond 135 m3/h e~ bij open keuken 141.25 m3/h

nivo 2: Gevel: spouwmuur met 10 cm steenwol; k .. 0.33

Dak: dakplaat met 3 cm PUR. k

=

0.76; zoldervloer 10 cm steenwol.

k .. 0.32. Bij bewoonde zolder: dubbelwandig dak met 10 cm steenwol.

k

=

0.32

Ral)19n: overal dubbel glas. k' " 3.2

Deuren: buiten k

=

1; binnen k .. 2

Vloer b.g.: beton + 10 cm PS: k

=

0!32

Plafond b.g.: houten vloer met 5 cm steenwol; k .. 0.54

Wanden: systeemwand met 5 cm steenwol; k

=

0.62

Ventilatie: natuurlijke ventilatie. n

=

1

Verdieping: 112.5 m3/h; begane grond 112,5 m3/h. bij open keuken 118.75 m3/h

nivo 2 met WTW (warmteterugwinning):

Als nivo 2. alleen gebalanceerde ventilatie met warmteterugwinning

rendement 60%;

overdag 150 m3/h. 's nachts 75 m3/h.

bij open keuken 2 uur kookstand 225 m3/h. bovendien natuurlijke

ventilatie n

=

0,2

Totaal netto verlies: 95 m3/h en bij open keuken 97.5 m3/h (zie noot 3)

nivo 3: Gevel: buitenblad 11 cm steen. 20 cm steenwol. spouw 5 cm. gipsplaat,

k

=

0,18

Dak: dakplaat met 5 cm PUR. k

=

0.48; zoldervloer 20 cm steenwol,

k .. 0,18. Bij bewoonde zolder: dak dubbelwandig met 20 cm steenwol,

k

=

0.18

Ramen: dubbel glas plus luiken. k .. 1.67 (zie noot 2)

Deuren: buiten, k

=

0.6; naar hal. k

=

1; overig: k

=

2

Vloer b.g.: beton met 20 cm PS. k

=

0.18

Verdiepingsvloer: houten vloer met 20 cm steenwol. k

=

0.18