Woningontwerp en energie; tussenrapport: Praktische handleiding voor energiebewust ontwerpen: De komende bouwopgave

Cl..

UJ

UJ

S

Cl)

UJ

>

«

(.!J

Cl..

o

S

::J

o

CC

LU

o

Z

w

~

o

~

UJ

n -J~ 0 0 0:>0 -.DO:> -J-.D ,sm BIBLIOTHEEK TU Delft P 2180 1413

1111111111111

c 897089

0-UJ

UJ

S

Cf)

1

UJ

>

«

(!J

0-.

0

S

-

:)

o

co

UJ

o

z

w

.

~

o

~

INHOUD

1 ONDERZOEKSOMSCHRIJVING

1.1 Stedebouw Woningbouw Energie Evaluatie Projekt 1. 2 Mot i va tie 1.3 Doelstellingen 1.4 Uitwerking 1.5 Resultaat 1.6 Werkwijze en Vervolg 2 WERKWIJZE 2.1 Onderzoeksmogelijkheden 2.2 Rekenmodel 2.3 Woningen 2.4 Resultaten 3 REKENMODEL 3.0 Inleiding

3.1 Eisen aan de warmtebalans 3.2 Nader onderzoek

3.3 Geraadpleegde literatuur en deskundigen 3.4 Deelstudies 3.5 Warmtebalans 4 WONINGTYPEN 4.1 Inleiding 4.2 Woningvoorraad 4.3 Woningsignalement 4.4 Woningtypologie 4.5 Woningplannen 5. RESULTATEN

5.1 Invloed van het woningontwerp op het energieverbruik 5.2 Aannamen en variabelen

5.3 Resultaten

5.4 Konklusies en aanbevelingen voor het woningontwerp BIJLAGEN

-1-HET RAPPORT IN -1-HET KORT

De centrale prob 1 eemste 11 i ng van het onderzoek was de vraa-g of wo-ningen en daarmee hun ontsluitingen, indelingen en gebruik zouden veranderen als gevolg van maatregelen veroorzaakt door een rigou-reuze beperking van het energiegebruik.

Deze vragen dienden te leiden tot aanbevelingen en voorzetten van beleidsvoerders, uitvoerders en gebruikers.

Gezien de toenemende invloed van energiemaatregelen op de woningen is het van belang nauwkeurig te weten welke maatregelen zinvol en belangrijk zijn en welke niet.

Bij de keus tussen een veldonderzoek en een modellenstudie heeft de doorslag gegeven dat bij een voldoende nauwkeurigheid (hetgeen bleek uit vergelijking met reeds door andere gedane praktijkmetin-gen) een modellenstudie met een relatief geringe mankracht en een laag budget kan worden verricht.

Gekozen is om van een aantal geselecteerde wonintypels het theore-tische energiegebruik vast te stellen.

Met name ventilatie - en stookgedrag kunnen in de praktijk bij gelijke woningbezetting flink uiteenlopen. Dit betekent, dat het

werkelijke optredende energiev~rlies door ventilatie sterk kan

afwijken van het in de berekening gecalculeerde verlies.

Om de invloed te meten van het woningontwerp op het energiegebruik is allereerst een meetinstrument nodig. Omdat een nadruk van het onderzoek ligt op het ruimtelijke ontwerp (en zijn plantechnische aspecten) in zijn relatie tot het energiegebruik en niet op bouw-fysische aspecten, is besloten een eenvoudige maar betrouwbare handmatige energieverliesberekening te kiezen. Daartoe zijn een aantal berekeningsmethoden bestudeerd. Uit de bestudeerde methode is toen een keuze gemaakt.

Uit de verschillende methoden is tenslotte de "Design Aids" van de Nationale Woningraad gekozen. Wel zijn er enige toevoeging aan-passingen en verfijningen gemaakt; deels met behulp van elementen uit andere methoden, deels door eigen bewerking.

ruimte-Per type (-variant) is het theoretische energiegebruik bepaald. Door alle variabelen als glasoppervlakte (2x), isolatieniveau (3x), oriëntatie (3x) en open/dichte keuken en trap zijn er per woning 36 varianten doorgerekend met of zonder warmtegewinning.

De genoemde berekeningsmethode gaat uit van de fysische eigenschap-pen van de woning en laat derhalve het bewonersgedrag buiten

beschouwing. Dat bewonersgedrag heeft vooral betrekking op de ven-tilatie. Voor een deel zal dat bewonersgedrag voortvloeien uit individuele eigenschappen, kenmerken van 't huishouden e.d. Voor een ander deel kan het ook te maken hebben met iegenschappen van de woning.

Konklusies

o

Naar onze bescheiden mening zou het het overwegen waard zijn om

het It-kriterium t.Z.t. te vervangen door een genormaliseerde

ener-gieverliesberekening die dan tegelijkertijd' de informatie verschaft

voor de installateur.

o

Het werkelijke stookverlies is bij nachtverlaging afhankelijk

van de waTmtekapaciteit van de woning en ,de afkoéling 's-nachts.

De afkoeling 's-nachts is afhankelijk van de warmtekapaciteit, het isolatienivo en de tijd.

Een goed geïsoleerde woning verliest dus 's-nachts weinig energie, een zware woning koelt langzaam af.

Dit kan tot de paradox leiden dat een zware slecht geïsoleerde woning 's-morgens warmer is dan een licht goed geïsoleerde woning

maar effektief veel meer energie verloren heeft.

- De nachtverlaging van 160 volgens de graadurenmethode is

door-gaans veel te optimistisch.

- Bij langere afkoeling treedt veel verlies op

ODe werkelijke vertrektemperatuur is afhankelijk van de verhou-ding tussen warmte-ontvangst van aangrenzende vertrekken en warmte afgifte naar buiten, en is minimaal de ontwerptemperatuur.

o

Het veel gehoorde idee dat men koude ruimten op het noorden moet

situeren lijkt niet in overeenstemming met het gegeven dat de (lucht)temperatuur op alle oriëntatie natuurlijk gelijk is.

Verschil maakt de keuze waar men grote glasv'!akken oriënteert,

maar dat is weer onafhankelijk van de gewenste binnentemperatuur. Voor de natuurlijke ventilatie maakt kompartimentering wel verschil. Bij goede tochtwering aan de gevel waren deze effekten echter klein.

,

,

,

,

.

.

. 0 Energiebewust ontwerpen kan verkleining van het geveloppervlak betekenen. De woning wordt dan dieper, en het scheidend oppervlak met de buren wordt dan groter.

Dit kan leiden tot energieverlies naar de buren wanneer die vaak afwezig zijn, of wanneer die een lagere temperatuur aanhouden. Het blijkt dat dit verlies zeer klein blijft zolang de buren niet weken achtereen afwezig zijn.

Veel verschil maakt het wanneer men naast een leegstaande woning woont.

~Q!]i!]gYQQrr~~~ .

o

In het algemeen kan worden gesteld dat Nederlandse woningvoorraad uniform is. Van veel kenmerken (b.v. grootte) liggen de getals-waarden dicht bij elkaar.

Vaak is een hoog percentage geconcentreerd rond één of twee groe-pen.

o

Opvallend z1Jnzowel het grote aandeel eengezinswoningen (69,6%), als het grote aantal jonge woningen (51,3% na 1960). Het aantal meergezinswoningenligt lager dan het aantal eengezinswoningen. Ook kan geconstateerd worden dat in de jaren zeventig, in vergelij-king met de zestiger jaren het aantal eengezinswoningen veel snel-. ler is toegenomen dan het aantal meergezinswoninge~.

o

Duidelijk is dat het gemiddeld aantal vertrekken gedurende de laatste jaren is afgenomen. Vermoedelijk heeft dit twee oorzaken: minder woonvertrekken (woonkamer, slaapkamer) en het toepassen van de open keuken.

Eengezinswoningen blijken doorgaans 5 of 6 vertrekken te hebben~

meergezinswoningen 4 of 5.

De spreiding van het woonoppervlak over verschillende klassen (tabel 3a) is groter dan bij het aantal vertrekken. Blijkbaar wordt de variatie in grootte niet veroorzaakt door het aantal ka-mers, maar door de oppervlakte per kamer.

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

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

,

o

Uit bovenstaand onderzoek blijkt o.m. dat verschillend

energie-"gedrag onafhankelijk is van energie~ of milieubewustheid maar meer te maken heeft met finaciële besparingszin. Ook blijken veel ver-schillen te verklaren uit gegeven omstandigheiden als nachtwerk, aanwezigheid overdag, leeftijd, gezondheid, grootte en

samenstel-ling van It huishouden e.d.

o

Hogere ventilatie is tweeledig te verklaren:

- In een goed geïsoleerde woning is doorgaans veel aandacht

besteed aan tochtdichting van ramen en deuren, en is er ook mees-tal een goede kierdichting rond de kozijnen. De bewoner zal dus eerder ven til eren omdat het ook eerder "benauwd" wordt.

- Bij goede (gevel-)isolatie wordt de temperatuur van de slaapka-mers hoger. Zowel via de geur als via het warmtegevoel zal dit

het ventileren bevorderen.

In onze berekeningen (en in werkelijkheid) is het ventilatieverlies niet afhankelijk van de inhoud (maar van de hoeveelheid lekken in de gevel, het drukverschil enz.). Het transmissieverlies neemt wel iets toe bij een grotere inhoud omdat It vloeroppervlak en het dakoppervlak dan iets groter worden.

Resultaten

ODe belangrijkste invloed van de woning op het energieverbruik is het isolatienivo.

Isolatie heeft dus veel invloed op het energieverbruik, maar wei-nig kostenkonsekwenties voor de plattegrond. Wel worden eisen ge-steld aan de bouwwijze, wil men erg dik isoleren: met een

gebrui-kel ijke spouw-'konstruktie is dit niet mogel ijk. Bij het toepassen

van luiken zal eveneens in het ontwerp rekening moeten worden gehouden met gevel indeling en detaillering.

ODe terugwinning van warmte uit ventilatielucht is eveneens een belangrijke faktor in het energieverbruik. Het aanbrengen van (Warmte-terug-winning (WTW)) in het isolatienivo 2 deed het stook-verbruik halveren.

Bij eengezinsrijenhuizen heeft de toepassing van WTW weinig invloed op het ontwerp:

Ook kan WTW gekombineerd worden met kachels. Dit heeft meer ge-volgen voor de plattegrond.

o

De woningbreedte heeft wel enige invloed op het stookverbruik maar deze is niet groot: globaal zoln 15% besparing bij een versmalling van ca 20%, en 5% besparing bij een versmalling van ca 10%.

Wij merken hierbij op dat het verband bij goede isolatie (nivo 3) moeilijk te leggen is temeer omdat het hier absoluut om kleine ver-schillen gaat: ongeveer 30 m3 gas per jaar.

De woningbreedte heeft vergaande konsekwenties voor het ontwerp van de woning en omgeving.

Kopgevels ~ijn in de berekeningen niet meegenomen; gebeurt dit wel dan zal de besparing voor smalle woningen teniet worden gedaan door de extra stooklast van de kopwoningen.

Oriëntatie

---o

De oriëntatie van de woonkamer op het zuiden heeft zeker niet het effekt dat menigeen ervan vetwacht.

Bij weinig glas zijn de verschillen klein: 3% voor isolatienivo 1

en 11% voor isolatienivo 3 (dit lijkt misschien veel, maar het is maar 20 m3 gas per jaar).

Bij veel glas aan de zonzijde Z1Jn de verschillen wat groter:

6% bij isolatie 1 en 15% bij isolatienivo 3 (30 m3 gas/jaar). Bovenstaande uitersten gelden voor een oriëntatievrijheid van 1800

(tussen oost, zuid en west). Verkleint men die oriëntatievrijheid naar 900 (tussen ZO en ZW), dan worden de maximale verschillen haast verwaarloosbaar: 15 m3 gas voor nivo 1 met weinig glas, 8 m3 gas voor nivo 3 met weinig glas. Bij veel glas is dit resp.

27 m3 en 9 m3 gas/jaar.

De konklusie is dat het prettig en behaaglijk is om grotere opper-vlakken te plaatsen ten zuiden van het ZO of ZW.

Een eerste vereiste ter beperking van het energieverbruik is dit echter niet. Beslist overdreven is het om perse alle woonkamers op het zuiden te oriënteren.

Glas

o

Veel of weinig glas scheelt wel iets in "t gebruik, m.n. bij "slechte" oriëntatie en "slechte" isolatie (absoluut). Toch zijn de verschillen niet zo groot dat men er niet het hele ontwerp op hoeft af te stemmen, d.w.z. andere eisen er geheel aan

onderge-geschikt moet maken.

o

Het plaatsen van koude ruimten op It noorden en warme ruimten

in-pandig en op 't zuiden heeft alleen gevolgen voor het transmissie-verlies. De buitenluchttemperatuur is immers overal gelijk, de warmte-doorgang kan alleen beïnvloed worden door de grotere bezonning op het zuiden.

Het effekt van het zoneren is dan ook te verwaarlozen.

Het opdelen van de woningplattegrond in veel gescheiden vertrek-ken heeft invloed op de ventilatie en op de temperatuursverschil-len binnen de woning (en daarmee op 't energieverlies).

De invloed op de-ventilatie is echter niet zo groot: het-is maar

een fraktie van het effekt van een goede tochtwering aan de gevel volgens een stationaire berekening.

o

De kompartimentering heeft wel invloed op de

temperatuursverschil-len binnen de woning. Vertrekken waar geen hoge temperatuur ver-eist is hoeven zo geen extra warmte te verliezen. Blijkens de berekeningen neemt het effekt echter af naarmate de gevelisolatie beter is: de "koude ruimtes" verliezen dan zo weinig energie dat ze door de warme ruimtes op temperatuur worden gehouden.

Het kompartimenteren heeft effekt als ook de binnenwanden, vloeren en deuren flink geïsoleerd zijn: ongeveer net zo zwaar als de gevelisolatie. En dat is omslachtiger dan het aanbrengen van extra isolatie in dak en gevel.

In z'n algemeenheid is kompartimentering dus geen efficiënte ma-nier van energiebesparing.

Iets anders wordt het wanneer we niet alleen een minimum tuur eisen voor de behaaglijkheid, maar ook een maximum tempera-tuur. Iets dergelijks kan optreden bij slaapkamers. Dat stelt wel eisen aan de indeling van de woning.

o

De gesloten keuken levert in de berekening nauwelijks besparingen

op. In werkelijkheid zullen deze kleine besparingen mogelijk nog teniet gedaan worden. De interne warmteproduktie vindt nl. voor een belangrijk deel in de keuken plaats.

1

ONDERZOEKSOMSCHRIJVING

1.1

STEDEBOUW WONINGBOUW ENERGIE EVALUTIE PROJEKT

De Afdeling Bouwkunde van de Technische Hoges~hool te Delft heeft in hoofdzaak een onderwijstaak. In het verlengde van deze taak wordt onderzoek. verricht. Dit onderzoek wordt

uitgevoerd door onderzoekers deel uitmakend van een vakgroep

~elke een zeker specialisme heeft. De vakgroep Wonlngbouw en Stedebouwkundige Vormgeving waar dit onderzoek thuis hoort heeft onder meer als deskundigheid de typologie van de

woningbouw. De ~nderzoekgroep he~ft als basis deze vakgroep

aangev~ld met enkele leden uit andere vakgroepen.

Zo was het mogelijk dit onderzoek uit te voeren op voldoende wetenschappelijk nivo terwijl door de praktijkgerichtheid van de onderzoekers toch de maatschappelijke relevantie behouden is gebleven. Hierdoor is nu "een resultaat bereikt waar niet alleen wetenschappers maak juist ook de

gebruikers, zoals bouwers, gebruikers en beleidsvoerders hun voordeel mee kunnen doen.

De centrale probleemstelling van het onderzoek was de vraag of woningen en daarmee hun ontsluitingen, indelingen en gebruik zouden veranderen als gevolg van maatregelen

~eroorzaakt door een rigoureuze beperking van het

energiegebruik. Als dit het geval was, hoe zouden de woningen er dan uitgaan zien, waar moet op gelet worden en is de jaarlijkse pouwstroom van 80.000 tot 100.000 woningen tijdig bij te sturen ?

Deze vragen diende te leiden tot aanbevelingen en

voorzetten van beleidsvoerders, uitvoerders en gebruikers. De probleemstelling is te zien in het licht van de historie van de ontwikkeling van de woningplattegrond en het

woningblok welke door diverse oorzaken in de loop van een eeuw drastisch gewijzigd zijn.

Gezien de toenemende invloed van energiemaatregelen op de woningen is het van belang nauwkeurig te weten welke

maatregelen zinvol en belangrijk zijn en welke niet relevant. Met deze kennis gewapend kan de bouwproduktie beter worden gestuurd.

Het onderliggende onderzoek is nog niet afgerond. Veel duidelijkheid is inmiddels geschapen.

Daar het probleemveld ingewikkeld en nieuw is, is dat gedeelte van de woningmarkt gebrandpunt waarop eenvoudig invloed is uit te oefenen, waar maatregelen zijn te nemen en metingen te verrichten. Met de verworven kennis kan de

bestaande woningvoorraad worden bezien.

Te beginnen bij die onderdelen waar de realiseringskans van de uit te voeren middelen het ·grootst is in aantallen

betekent dit dat jaarlijks cumulatief op 100.000

nieuwbouwwoningen invloed uitgeoefend kan worden. Het bestaande woningbestand kan in het vervolg hierop worden verbeterd middels renovatie.

1.

2

f10T I VA TIE

In 1980 nemen "gezinnen" (inklu,sief vervoer) ca. 24% van het

totale energieverbruik 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).

Behalve dat de in de eerste paragraaf geschetste problematiek heeft geleid tot een algemene politiek-economische krisis, is ook de individuele burger door de sterk gestegen energieprijzen betrokken geraakt bij de

energieproblematiek'. Een en ander leidt tot de konklusie dat

bij de Volkshuisvesting en Ruimtelijke Ordening het energieaspekt een belangrijke rol moet gaan spelen.

In de studie "Een 'ongewijzigd beleidscen~rio' voor de

energievoorziening van Nederland voor het jaar 2000" (1981)

beogen het Centraal Planburo en het Energie Studie~entrum:

"een schets van een mogelijk toekomstbeeld te geven op het

gebied van energie en milieu indien wo~dt uitgegaan van het

energiebeleid zoals dat is beschreven in de "Nota Energiebeleid".

Op de voorspellende waarde van de studie is om twee redenen het nodige af te dingen:

1. er is uitgegaan van zogenaamd ongewijzigd beleid;

2. door de verslechterde ekonomische situatie is een

gedeelte van de aannames nu reeds achterhaald.

Echter de strekking van de studie is nog geldig en maakt

o.a. duidel~jk dat ook de overheid een vergaande

energiebesparing in de Volkshuisvesting noodzakelijk vindt. In de stu4ie komen de volgende aannames voor:

aantal woningen in 1980

'met, stadsverwarming 70.000

op rest warmte/aard warmte

me,t 'warmtepompen zonne-energie t.b.v. tapwater in 2000 540.000 320.000 380.000 '600.000

Daá~bij wordt opgemerkt dat als gevolg van besparingen in

thans bestaande wonin~~n het gemiddelde gebruik per woning

zal dalen van 3.100 m aardgas equivalent in 1980 tot

2.300 m3 in 2000.

Met deze cijfers kan worden gekonkludeerd dat zowel het woningontwerp als hèt woninggebruik wijzigingen zullen ondergaan.

Bijna zeker zullen deze zich niet kunnen beperken tot

marginale gebruiks- en bouwtechnische oplossingen. Men zal

moeten steven naar een integratie van de verschillende

energiebesparende en energiewervende maatregelen. Tevens zal dit zijn weerslag hebben op terreinen en vakgebieden die

zich niet beperken tot alleen de woning, maar reiken tot

ondermeer stedebouw, planologie en het beleids- en

subsidie-instrumentarium.

-3-1,3

DOELSTELLINGEN

In zijn aigemeenheid kan het doel van de studie als volgt omschreven worden: vanuit de bouwwereld een bijdrage leveren aan de oplossing van de energieproblematiek.

Dit is zo algemeen gesteld dat het een nadere preciësering nodig heeft aan de hand van achtergronden en opvatting over het vakgebied en de aard van de energieproblematiek.

Ten eerste zal de doelste~ling worden benaderd vanuit de optiek van de bouwkundig ontwerper. Niet omdat hier een

allesoverheersend belang aan wordt toegekend, maar omdat het het vakgebied van de vakgroep is en de kennis daar. dus

l i g t .

Ten tweede zal de 'studie zich richten op de woningbouw en met name de sociale woningbouw.

Ten d~rde moet de studie een aantal konkrete en praktisch

t~epasbare maatregelen en aanbevelingen opleveren. Aan de theoretisch mogelijke en nuttige oplossingen wordt dus de extra eis gesteld van de realiseerbaarheid, ook in

maatschappelijk opzicht.

1. 4 U

I TW E R KIN G

Dat de studie zich beweegt op het brede terrein van "de "

woningbouw" en dat bovendien de realiseerbaarheid aan de orde wordt gesteld, betekent dat w~ ons zullen richten op zowel ontwerpers als andere participanten in het bouwproces. Uit verschillende bronnen is vast te stellen welke aandeel de huishoudens hebben in het energieverbruik (eenmalig) bij de bouwen fabrikage een rol.

Minder duidelijk dan bij de woningen is de

energie-huishouding van een wijk in kaart te brengen maar ook het stedebouwkundig plan is energetisch gezien niet los te koppelen van de woning.

Naast een indeling naar verbruik, is er ook een indeling naar beïnvloeding van dat verbruik te maken.

Ons vermoeden is, dat dit kan geschieden door het invoeren van schaalnivo's en tevens dat hoe lager het schaálnivo zal zijn, hoe nauwkeuriger aangegeven zal kunnen worden waar energiebesparing mogelijk is. Tevens konstateren wij dat op hoge schaalnivo's verschillende faktoren tegenstrijdige rollen kunnen spelen.

Op hoge nivo's neemt dan ook de belangrijkheid van keuze en toets van konkurrenties van deze keuze toe.

De schaalnivo's waar wij aan denken ~ijn als volgt: - beleid - planologie - stedebouw - opdrachtgever architektuur - bouwt ec'hni ek - installatie - woningbeheer

Hoewél voor pns het woningontwerp het belangrijkste studie-objekt is, is vooral de samenhang van de

verschillende nivo's op het energieverbruik het meest van belang.

1,5

RESULTAAT

Zoals af te leiden uit het vqorgaande zal worden

toegewerkt naar een serie konkreet toepasbare maatregelen voor de woningbouw en het woningontwerp. Gezien het

vakgebied zal daarbij de nadruk liggen op ontwerpers c.q. bouwkundigen.

Uitgaande van de opvattingen en de onderzoekstraditie binnen de vakgroep woningbouw en stedebouwkundige vormgeving wordt

de woning 'beschouwd als een uitermate komplex geheel; ieder

element kan een meervoudige vorm en betekenis hebben.

Daaibij is het aantal elementen niet beperkt tot alleen de woning, maar zullen ook andere elementen een rol spelen

(zoals bijvoorbeeld de woonomgeving).

Het samenstel van fysieke, sociaal-psychologische en

ekonomische faktoren zal in zijn totaliteit bepalend zijn voor de typering van de woning.

In de resultaten van deze studie zal dit tot uiting moeten komen. De samenhang tussen de verschillende

energiebesparende maatregelen, hulpmiddelen en de effekten daarvan zal een belangrijke plaats innemen. Uiteindelijk zal

dit resulteren in een stel~el van maatregelen, hulpmiddelen

en aanbevelingen waarbij gelet is op de effektiviteit van het totaal aan maatregelen.

Voor de architekt zal dit leiden rot aanbevelingen voor het

woningontwerp en hulpmiddelen om het o~twerp te analyseren

öp energiegebruik om zo het ontwerp eventueel te kunnen bijstellen.

De resultaten vallen uiteen in twee delen: deel A is gericht

~p en staat ten dienste van het woningontwerp, deel B bevat

meer algemeen aanvullende maatregelen. A. Bouwen voor de markt.

In dit onderdeel zal worden gepoogd om de verschillende participanten en invloeden bij het woningontwerp te belichten, plus daarbij de desbetreffende mogelijkheden tot energiebesparing.

Architektuur: - aanbevelingen tot energiebesparing

waarbij onderscheid wordt gemaakt naar:

I. hoofdopzet c.q. woningtypologie;

11. struktuur (ééngezins- of

meergezins-woning, konstruktieve struktuur); 111. detaillering (ontwerptechnisch)

IV. materiaalgebruik en bouwtechnische

detaillering.

-5-Tevens kan deze onderverdeling leiden tot een matrix waarmee een woning (ontwerp) vanuit ontwerpersgezichtspunt

geanalyseerd en getypeerd kan worden op energetisch gebied.

- Het opstellen van een energ~eprofiel waarmee de

energetische eigenschappen van de woning gekwant~ficeerd

kunnen worden.

- Een eenvoudige ontwerptoets; een simpele e~ eenvoudig te

hanteren uitvoering van het energieprofiel om

ontwerpbeslissingen te beoordelen op hun effekt op het

en'ergiegebruik. Gebruik: Installa-ties: Beheer: Beleid: Opdracht-gevers:

Aanbevelingen voor ontwerpers om de

energieproblematiek te benaderen ten gun~te van

de gebruikers. De wijze van '

informatie-overdracht zal hierbij een belangrijke rol spelen.

- V 0 o'r I i c h tin g a a n geb r u i k ers 0 ver d e

optimalisering van h~t gebruik van een gebouw in

energetisch opzicht.

- Voorlichting aari gebruikers over specifiek

warmte-technische problemen.

- Tips voor de doe-het-zeLver om te komen tot

energetisch en financieel verantwoorde oplossingen.

Bovenstaande maatregelen/aanbevelingen moeten bevorderen dat juist die energiebesparende

maatregelen worden genomen die ook in de praktijk effektief blijken te zijn.

Aanbevelingen over de plaats en de rol van de iristallaties in het woningontwerp en het gebruik. Investeringsmodellen en beheersadviezen.

Subsidie aanbevelingen en richtlijnen voor zowel bestaande als nog te bouwen woningen. Daarbij zal rekening moeten worden gehouden met de huidige en de toekomstige woningvoorraad.

Aanpassing van voorschriften aan nieuw ontstane inzichten.

Aanbevelingen voor financiering met een afweging van kosten en baten.

Stedebóuw: Aanbevelingen voor en inzicht in de rol van het stedebouwkundig ontwerp bij de energiebesparing; dit mede in relatie tot het woningontwerp. Aan de volgende aspekt en zal aandacht worden besteed:

- woonvorm;

- verkaveling;

- dichtheid;

- fysieke aspekten als zon, wind, water, groen,

verkeer,

Planologie: De woningbouw in het kader van de Ruimtelijke

Ordening geplaatst. Aanbevelingen in wa~ voor

opzicht de Ruimtelijke Ordening kan bijdragen aan energiebesparing in de woningbouw.

B. Aanvullende en ondersteunende maatregelen ten .behoeve van

energieb~sparing in het woningontwerp en de woning.

Basis~akket: Een aantal principi~le en konkrete maatregelen

op het gebied van de energie~esparing in de

woningbouw. Deze maatregelen zullen het karakter hebben van tips. De volgorde in schaalnivo's is zoals in de doelstellingen

genoemd. Door het minder abstrakt worden van de nivo's zullen ook de maatregelen naar beneden toe konkreter worden. Bijzondere aandacht krijgen de onderwerpen:

Rolverdeling

1. Stedebouw 2. Architektuur 3. Bouwtechniek

4. Installaties

participanten: Aanduiding voor de participanten, ingedeeld

naar schaalnivo, welke aandeel en ro~ ze

kunnen hebben bij de oplossing ~an de

energieproblematiek in de volkshuisvesting. Hierbij worden konkrete voorbeelden gegeven.

1,6

WERKWIJZE EN VERVOLG

Vooreerst is een studie ge~aakt van

1. - de in gebruik zijnde bouwfysische berekeningsmethoden

en

2. - de samenstelling van de huidige woningvoorraad

ad. 1 Uit de analyse bleek het nodig te zijn ten behoeve van de nauwkeurigheid van het onderzoek een verfijndere warmtebalans te ontwikkelen.

ad. 2 Op basis van de analyse van het overigens moeizaam

verkregen materiaal is een woningprofiel ontwikkeld, zodat gerekend kan worden met een veel voorkomend woningtype.

De koppeling van deze twee elementen heeft geleid tot de

bevindingen in dit rapport. Lees hiertoe de samenvatting. De konklusies worden nu gebruikt.

Nu de grondslagen -m~~ betrekking tot "woningontwerp en

energie" zijn onde~~o~ht en de bevindingen hanteerbaar z~Jn

gemaakt in ontwerp~:'en' rekenmodellen is het zinvol deze

kennis te verwerken~ ~Immers het onderliggende rapport is

dermate specialistisch dat het daarmee nog niet voldoet aan de in de doelstelling genoemde participanten.

-7-Met de grondslagen en de rekenregels van dit rapport is nu een onderzoekserie opgezet gericht op de direkte

bouwpraktijk zoals genoecd in de inleiding. Onderzocht

worden ondermeer: - renovatieprojekt

- bijzondere woon- en verkavelingsvorcen

- verdichtingsproblematiek

woongedrag en beleid

- regelgeving en voorschriften

- energiebesparende projekten

Dit onderzoek zal worden afgewerkt in zgn. "snelle"-korte-deelrapport jes. Hierin zijn alleen de hoofdzaken

belangrijk, in de rapportjes wordt naar dit grondslagen-rapport verwezen waar het gaat om de verantwoording. Verder wordt een selektie gemaakt uit de meest aktuele projekten.

Hiermee is niet de ·volledigheid gediend, echter wel de

bruikbaarheid, hetgeen konform de doelstelling is. De komplete SWEEP serie gaat er als volgt uitzien: SHEEP 1 S\-JEEP 2 S IJE E P 3 SHEEP 4 SHEEP 5 S\-lEEP 6 SWEEP 7 SWEEP 8 - woningontwerp en energie "grondslagen en modellen"

na-oorlogse woningen en energie

- eengezinswoningen

- galerijwoningen

- portiek etagewoningen

- trendsetters en enersie

- paalwoninten in Rotterdam

- bolwoninEen in Den Bosch

- paperclip in Rotterdam

- stadsvilla's en torens

- voor-oorlogse woningen

"woningverbetering en energie"

- Rotterdamse aankoop renovatie

- Haags portiektype renovatie

woningwetrenovatie

- instandhouding/onderhoud

- buitenland en energie

- stand van zaken in Europa

- verwachtingen en gebruiksmogelijkheden

- beleid, gebruik en energie

reg e I g e v i n g, voo r s c h r { f ... ~ e n woongedrag ----.-~ beleid stedebouw en energie - verkavelingsvormen verdichtingen

hoogbouw versus laagbouw

- energiewoningen en energie

zonnespouwwoningen Leiderdorp

- c.v. loze woning Schiedam

De studies SWEEP 1, 2, 3 en 4 vallen nog binnen deze

onderzoeksopgave. De rapporten zullen nog in 1985, c.q.

begin 19.86 verschijnen.

Voor de studies 5, 6, 7 en 8 is de financiëring nog niet

rond. De onderzoekgroep hoopt met deze studies vanaf 1986

2 WERKWIJZE

2,1,

ONDERZOEKSMOGELIJKHEDEN

In principe bestaan twee mogelijkheden om de invloed van het woningontwerp op het energiegebruik vast te stellen: ten eerste een veldonderzoek, ten tweede een modellenstudie.

2.1.1. ~~19Q~9~r~~~~

Het plegen van een veldonderzoek heeft het voordeel dat de uitkomsten een sterke binding hebben met de realitei:t. Een nadeel is dat de te onderzoeken varianten niet vrij kunnen worden gekozen; men is afhankelijk van wat "toevallig" voorhanden is. Dit kan betekenen dat bepaalde woningen die interessant zijn om in het onderzoek te betrekken niet beschikbaar zijn.

Een ander nadeel is dat een groot aantal woningen in het onderzoek moet worden betrokken om een representief beeld te krijgen.

Effecten door stookgedrag, ventilatiegedrag en woningbezetting zullen statistisch moeten worden geneutraliseerd. Ten slotte zullen per woning een aantal waarden op meerdere punten moeten worden gemeten, dit vergt veel (dure) meetapparatuur en regelmatige aflezing en controle.

2.1.2. ~Q9~11~~~~~9i~

Boven een veldonderzoek biedt een modellenstudie het voordeel van een grote vrijheid in te onderzoeken varianten en een relatief geringe benodigde tijd.

Omdat stookgedrag etc. voor alle gevallen gelijk kan worden aangenomen kan ook

worden volstaan met minder te onderzoeken gevallen. .

Een nadeel is dat de uitkomsten een minder directe binding met de realiteit hebben. Het is natuurlijk altijd moeilijk aan te nemen waarden in de berekening zo te kiezen, dat ze werkelijk representatief zijn. Gemiddelden zijn wel te bepalen, maar ook belangrijk is de grootte van de spreiding van deze waarden in de praktijk. Met name ventilatie - en stookgedrag kunnen in de praktijk bij gelijke woningbezet~

ting flink uiteenlopen. Dit betekent, dat het werkelijk optredende energieverlies 'door ventilatie sterk kan afwijken van het in de berekening gecalculeerde verlies.

Bij de keus tussen een veldonderzoek en een modellenstudie heeft de doorslag gegeven dat bij een voldoende nauwkeurigheid (hetgeen bleek uit vergelijking met reeds door andere gedane praktijkmetingen) een modellenstudie met een relatief geringe mankracht en een laag budget kan worden verricht.

Gekozen is om van een aantal geselecteerde woningtypels het theoretische energie-gebruik vast te stellen.

2,2,

REKENMODEL

2.2.1. Meetinstrument

---Om de invloed te meten van het woningontwerp op het energiegebruik is allereerst een meetinstrument nodig. Omdat een nadruk van het onderzoek ligt op het ruimte-lijke ontwerp (en zijn plantechnische aspecten) in zijn relatie tot het energie-gebruik, en niet op bouwfysische aspecten, is besloten een eenvoudige maar be-trouwbare handmatige energieverliesberekening te kiezen. Daartoe zijn een aantal berekeningsmethoden bestudeerd. Uit de bestudeerde methode is toen een keuze gemaakt.

2.3.

WONINGEN

2.3.1. ~~ri~~~l~Q

Na het meetinstrument te hebben vastgelegd in het rekenmodel zijn de te meten modellen vastgelegd met behulp van een aantal woningplannen. Omdat bij het woningontwerp in eerste instantie de aandacht uitging naar het ruimtelijk

ontwerp was .het nodig andere variabelen, die van invloed zijn op het

energie-gebruik (zoals situering, programma, technisch ontwerp en uitvoering, installaties, klimaat en gebruik), te elimineren of gecontroleerd te variëren. Van de

bovenge-noemde variabelen zijn het klimaat en het gebruik vastgelegd in het rekenmodel .

Vervolgens is het programma vastgelegd in een woonsifinalement. het ruimtelijk ont

-werp in een woningtypologie en de situering, het tec nisch ont-werp en uitvoering en de installaties in een toegevoegde omschrijving.

2.3.2. ~QQiQ9§igQ~1~illêQ~

Omdat een modellenonderzoek geen directe relatie met de (gebouwde) realiteit heeft,

is een overzicht gemaakt van de woningvoorraad in Nederland ..

Het overzicht van de woningvoorraad is samengesteld met behulp van gegevens van het Ministerie van VROM en het CBS. Het overzicht geldt voor de situatie per 1-1-1982. Het heeft gediend om een aantal representatieve waarden te kunnen kiezen voor het woonsignalement en de toegevoegde omschrijving. Onder andere zo is gepoogd de studie zoveel mogelijk realiteitswaarde te geven.

Het genoemde woningsignalementis te beschouwen als een -programma van eisen voor

de te berekenen woningtype's. Het bevat per hoofdtype voornamelijk gegevens over de grootte (opp., inhoud etc.).

2.3.3. I~QQIQgiê

In de verschillende woningtypen Z1Jn de varianten van het ruimtelijk ontwerp vastgelegd. Voorlopig zijn alleen nog de hoofdtype's eengezinswoning en galerij-flat uitgewerkt. Per hoofdtype zijn een aantal typen, en per type een aantal type-varianten (naar breedte, open/dichte keuken) uitgewerkt.

Het onderscheid is gemaakt naar plaats, vorm en relaties tussen de ruimten.

In de toegevoegde omschrijving zijn, naast oriëntatie, specificaties vastgelegd, zoals isolatiewaarden, glasoppervlakten, ventilatiewijzen en bouwtechnische uitvoering. Deze aanvullende specificaties waren nodig om van de woningen ook

daadwerkelijk het energieverbruik te'kunnen bepalen.

Samen met de woningsignalementen en de woningtypologie vormen zij de woningplannen. Voor een uitgebreide verantwoording kan verwezen worden naar hoofdstuk 4.

2.4.

RESULTATEN

2.4.1. êêrê~êQiQ9êQ

Per type (-variant) is het theoretische energiegebruik bepaald. Door alle variabele als glasoppervlakte (2x), isolatieniveau (3x), oriëntatie (3x) en open/dichte keuken en trap zijn er per woning 36 varianten doorgerekend met of zonder warmte-gewinning.

2.4.2. ÇQQ~l~~iê§

Per variabele zijn de gemiddelde en de spreiding in de uitkomsten vergeleken. Zo is het effect bepaald van het isolatieniveau, oppervlakte glas, oriëntatie,

-10-I, . ~, n gd !n. ~ 1 e

woningbreedte en het al of niet toepassen van warmteterugwinning.

Qaar.naast zijn de typen onderling vergeleken en zijn uit die vergelijkingen ,(o;J.lusies gEWtrokken over de plantechnische aspecten openldichte plattegrond,

3

REKENMODEL •

3.0.

INLEIDING

In het kader van het SWEEP onderzoek is gezocht naar een warmte- .

verlies-berekening die bruikbaar was bij het beantwoorden van de vraag: 'welke invloed heeft het woningontwerp op het energiever-brui k?' .

Daarnaast moest de op te stellen warmtebalans eenvoudig zijn en waarheidsgetrouw.

Met deze drie eisen in het achterhoofd ZlJn vervolgens een aantal bestaande warmte-verlies-berekeningen bestudeerd. Vooral kwa methode bleek één van die bestaande berekeningen het meest geschikt voor ons doel: de 'design-aids' van de N.W.R. (Nationale Woningraad). Met be-hulp van elementen uit de andere berekeningswijzen die bestudeerd zijn, en door eigen bewerking van het voorhanden zijnde materiaal zijn er aanvullingen gekomen op die 'design-aids', hetgeen geresul-teerd heeft in de warmtebalans zoals die thans is opgesteld.

3.1.

EISEN AAN DE WARMTEBALANS

De warmtebalans moest zijn: 1. Eenvoudig

2. Betrouwbaar

3. Bruikbaar voor het onderzoek. 3.1.1. ~~~YQ~9ig

Gezocht is naar een handberekeningsmethode op jaarbasis. Er bleken ver-schillende methodes voorhanden te zijn in de door ons bestudeerde literatuur (zie 3.3).

Gekozen is voor een aanpak zoals in de "Design Aids" van de NWR. Een belangrijke overweging daarbij was dat deze handberekenings-methode stapsgewijs is opgebouwd, waarbij de verschillende kompo-nenten van de warmtebalans nog onvermengd, en dus goed van elkaar te onderscheiden zijn, zodat ook aanvullingen en wijzigingen zonder al te veel "storing" konden worden aangebracht.

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

---~~-- - -- - -

-•

3.1.2. Betrouwbaar

---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 opstelling van de warmte-balans op gelet dat aanvullingen en wijzigingen t.o.v. die bronnen rationeel gestaafd kon worden.

3.1.3. Bruikbaar voor het onderzoek

---Centraal in het onderzoek staat het verband tussen woningontwerp en energieverbruik.

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, constructie en materiaalgebruik, komen daarin nauwelijks aan bod. Daarom was het in het kader van het onderzoek noodzake-lijk om na te gaan welke invloed deze overige eigenschappen van de woning hebben op het energieverbruik, teneinde de "Design-Aids" aan te kunnen vullen tot een voor dit onderzoek bruikbare warmtebalans (zie 3.5).

Een en ander leidde tot nadere studie waarvan hier het verslag wordt gegeven.

3.2.

NADER ONDERZOEK

In de design-aids komen m.n. de volgende woningkenmerken aan de orde:

- oppervlak en k-waarde van gevels, dak en b.g. vloer - woninginhoud

- maat en oriëntatie van vensters

Met behulp van de literatuur is gezocht naar de invloed van andere - voor het ontwerp mogelijk van belang zijnde -

woning-kenmerken op het energieverbruik. Daarnaast zijn tevens. enkele

onderwerpen bestudeerd die in Design Aids niet of niet volledig aan de orde komen, weinig met het woningontwerp uitstaande hebben, maar voor de warmtebalans wel betekenis hebben. 3.2.1. Nader bestudeerd zijn:

-13-1 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 11 11 11 _{zon op muren en daken}

9 11 11 11 _{belemmeringshoek}

10 nachtverlaging

11 weegfaktor . voor aangeschakelde ruimten

12 werkelijke vertrektemperatuur 13 zonering en kompartimentering 14 energieverlies naar de buren 15 terugverdientijd.

3.3.

GERAADPLEEGDE LITERATUUR EN DESKUNDIGEN

Gezien de opleiding en kennis van de onderzoekers (architekten) moeststeun gezocht worden bij deskundigen op het gebied van de bouwfysica. Daarbij kwamen de onderwerpen genoemd onder 3.2 aan de orde. Deze gesprekken leidden - naast een hoeveelheid inhou-delijke informatie - tot een keuze van literatuur die is geraad-pleegd:

Geraadpleegde literatuur

1. Energiebesparing in de

-so·ciale woningbouw

2. Graaddagenmethçde

3. NEN 1068 thermische isolatie ·van gebouwen (1981)

4. NEN 1087 ventilatie van woon-gebouwen (1975)

5. Verbeterde graaddagenmethode (1980)

6. 'Design aids' voor energie-bewust ontwerpen (NWR 1981)

7. Neuvorschläge zum Entwurf DIN 4701:

Zum Einfluss der Gebäude-speicherfähigkeit auf die Norm-Aussentemperatur Zur Berücksichtigung des Sonnenstrahlung bei der Wärmebedarfsberechnung 8. Thermal Comfort

9. Ontwerpen en het energie-aspekt 10. Bouwfysicadictaten T.H.-Delft: GC 40, 41, 43, 44 11. ISSO-verslagen m.b.t. het voorontwerp warmte-verlies-berekening dr. L.A. Meijer

Misset Renovatie en onderhoud Nederlands Normalisatie

Instituut

Nederlands Normalisatie Instituut

ir. P. Hoen en ir. R. Th ijs, TH-Eindhoven

ir. E. de Groot ir. P. Verweijzer

ir. P. Hoen en ir. R. Thijs prof.dr.ing. Horst Esdorn en dipl.ing. Günter Wentzlaff (Hermann Rietschel Institut

T. U. Be rl in)

P.O. Fanger

B.N.A.; ir. D. Lems Th. Vermeulen Windsant Vakgroep Bouwfysica Civiele Techniek/Bouwkunde, TH-Delft

I.S.S.O.

Geraadpleegde deskundigen: ir. P. Hoen, ir. H. Hoogendoorn, ir. L. Nijs, ir. A. Schuur,

ir. C.M.P. Straatman, ir. E. Tumbuan

-15-3.4.

DEELSTUDIES 3.4.1. Transmissie

---Het energieverlies door transmissie is afhankelijk van het tempera-tuursverschil tussen binnen en buiten, en de geleiding (k-waarde) ,I

van de constructies. Voor de bepaling van het temperatuursverschil hebben wij de graaduren uit 't rapport "de verbeterde graaddagen-methode" aangehouden. Voor de bepaling van de k-waarden hebben wij de berekeningsmethode van NEN 1068 gebruikt.

k-waarden conform NEN 1068

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

In het rapport "de verbeterde graaddagenmethode" is die berekenings-methode van k-waardes getoetst aan een dynamische berekening waarin rekening gehouden is met verschillende luchtsnelheden voor de bepa-ling van a c (convectie overdracht) en met de stralingsuitwisseling binnen de vertrekken voor de bepaling van as (stralingsoverdracht). Die toetsing toonde een verschil tussen handberekening en dynamische berekening waarbij de laatste een lager stralingsverlies noteert van ca 11% bij slecht geïsoleerde woningen. Dit theoretisch lagere ver-lies wordt echter weer gekompenseerd door de h~gere luchttemperatuur bij slecht geïsoleerde woningen en afgezwakt door de interne warmte-produktie én zoninstraling. Bij goed geïsole~rde woningen zijn'de verschillen verwaarloosbaar.

Er is daarom door de schrijvers geen korrektie toegepast op de handberekening volgens NEN 1068.

Bij de konvektie-overdracht naar buiten (ac) rekent de 'verbeterde graaddagenmethode' met één luchtsnelheid onafhankelijk van de

oriëntatie.

Nadere bestudering leerde ons wel dat er verschillen in konvektie-overdracht per oriëntatie bestaan, maar dat ze op het totale ener-gieverlies geheel verwaarloosbaar zijn.

Op de bepaling van weegfaktoren naar onverwarmde ruimten wordt nader ingegaan onder 3.4.11.

graaduren

De graadurenmethode is eveneens een stationaire methode. Er bestaan argumenten om op deze graaduren kortingen toe te passen bij zware ·

3.4.2. Ventilatie

---Het energieverlies door ventilatie (ventilatieverlies) is afhanke-lijk 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 (zie: 3.4.1: transmissie); ervan uitgaande dat de luchttemperatuur en de vertrektemperatuur globaal gelijk 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 mechanische gebalanceerde ventilatie en zeer goede tochtdichting;

en voor de gebalanceerde ventilatie de in NEN 1087 vereiste hoeveel-heden.

Deze methode is zeer globaal en er zijn veel verfijndere

berekenings-methoden in omloop; Deze hebben wij bewust niet gekozen omdat er

- ondanks de nauwkeurigheid - toch een aantal grote onzekerheden in die verfijndere methodes onopgelost blijven. Deze berekeningsmethoden brachten echter wel enige duidelijkheid in een deelproblemen van It onderzoek. (zie 3.4.13)

toelichting

De door het I.S.S.O. gepubliceerde berekening (zoals die ook door

installateurs wordt gehanteerd) gaat uit van spleetverliezen per vertrek. De spleetverliezen zijn hoeveelheden ventilatie die door kieren (ramen, deuren, ventilatie-openingen enz.) in en uitgaan. Ze worden a.m. bepaald aan de hand van kierlengtes en hun tocht-dichtheid.

Het rapport "de verbeterde graaddagenmethode" levert hierop nog belangrijke aanvullingen: vorm en ligging van It gebouw, hoogte, oriëntatie, aanwezigheid van luchtkolommen (kanalen, trapgaten) en hun hoogte en weerstand worden gezamenlijk in de berekening betrokken, evenals de tochtdichtheid van gevels en van binnen-deuren en wanden.

De schrijvers geven na studie en verwerking van dele facetten in een dynamisch model de volgende handberekeningsmethode:

-17-citaat:

De ventilatiewarmtebehoefte is dan:

~v = Cl x G x (b.A + h.B)2/3/103 (kWh)

waarin: Cl

=

lekheid van de gevel aan windzijde

=

E(a.l) (m3/s bij 1 Pa)

G = gebouwfactor, die afhankelijk is van de gebouweigenschappen

H en R.

b = verschildrukcoëfficient

A = klimaatgegeven, dat de windinvloed weergeeft en afhankelijk is van binnentemperatuur en oriëntatie

h = hoogte van de luchtkolom; hoogteverschil tussen de top van het vertikale kanaal en de plaats waar de lucht het gebouw binnen komt (m); indien er geen vertikaal kanaal aanwezig is, dan geldt

natuurl ijk h = 0 .

B = klimaatgegeven, dat de invloed van thermische trek weergeeft en afhankelijk is van binnentemperatuur en oriëntatie.

Deze berekening dient per gevel oriëntatie te worden uitgevoerd. Bij veran-dering van de gebouwparameters tiJdens het etmaal, bijvoorbeeld door toe-passing van rolluiken, nachtverlaging, moet de berekening van elke situatie worden gemaakt.

Bij deze formule horen dan nog twee grafieken (voor A en B) en enkele tabellen. In totaal gaat het om ca 14 variabelen en 8 bewerkingen, en dat is voor een handberekening wel wat veel. Daarom hebben wij allereerst getracht een kleine vereenvoudi-ging aan te brengen voor de faktor G. Dit is o~genomen in de bijlage 3.4.2.

Toch hebben wij ook de versimpelde versie niet in de bereke-ningen gebruikt en wel met de volgende argumenten:

Ie

Het is voor stedelijke gebieden o.i. moeilijk of zelfs ondoen-lijk om te voorspellen hoe de wind er zich zal gedragen. De gewone windroos is in elk geval niet van toepassing.

Ook het verband tussen windrichting, buitentemperatuur en oriëntatie is daarmee onduidelijk geworden. Deze onzekerheden hebben betrekking op de faktoren G, b, A en B van de eerder geciteerde formule.

Binnen het kader van dit onderzoek was het onmogelijk om hierop dieper in te gaan.

2e

De genoemde berekeningsmethode gaat uit van de fysische eigen-schappen van de woning en laat derhalve het bewonersgedrag buiten beschouwing. Dat bewonersgedrag heeft vooral betrekking op de ven-tilatie. Voor een deel zal dat bewonersgedrag voortvloeien uit individuele eigenschappen, kenmerken van 't huishouden e.d. Voor een ander deel kan het ook te maken hebben met de eigenschappen van de woning. In hoofdstuk 5 (5.1 ) komen wij hierop terug, evenals onder 3.4.13. Omdat de hier geschetste relaties nog geens-zins afdoende onderzocht zijn, was verwerking ervan in de ge-noemde formule vanzelfsprekend niet mogelijk.

3.4.3. lQ!~rQ~_~~r~!~~rQ9~~!1~ (lW)

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

In onze warmtebalans hebben we voor de interne warmteproduktie aangehouden:

IW = 1450 + 362,5 WB kWh/jaar

of:

IW = 5000 + 1360 WB MJ/jaar

WB = woningbezetting =

aantal personen 1 huishouden

Voor een gezin van 4 personen komt dit overeen met 2900 kWh/jaar of 10440 MJ/jaar, zoals gegeven in "Design aids" die zich baseert op "de verbeterde graaddagenmethode". In dit laatste rapport wordt uitgegaan van een studie van TNO TPD waarin de IW over.de dag wordt weergegeven. Dit gegeven is door de schrijvers vervol-gens ingevoerd in een dynamisch programma ter bepaling van het rendement. In bijna alle omstandigheden bleek dit rendement onge-veer 80% te zijn. Op basis daarvan kwam men tot een bijdrage van 2900 kWh/jaar.

Bij de bepaling van het rendement was geen rekening gehouden met zoninval.

Een en ander plaatste ons voor twee problemen:

Ie wat is de IW bij een huishouden van b.v. 2, 3 of 5 personen? 2e wat is de invloed van de zon op het rendement van de IW? ad 1.

Uit de studie van TNO TPD kon worden afgeleid dat ca 1/3 van de warmteproduktie van personen kwam. Wij zijn er vanuit gegaan dat de overige warmteproduktie slechts gedeeltelijk afhankelijk is van de grootte van het huishouden.

-19-Een preciese relatie tussen soort huishouden en interne warmte-produktie konden wij in de literatuur niet vinden. Op grond van het bovenstaande leek het ons echter niet onredelijk om per huis-houden ca 1450 kWh/jaar (50% van de totale IW bij een gezin van

4 personen) als vast gegeven aan te houden, aangevuld met 362,5

kWh/jaar per persoon. ad 2.

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

Het rendement van de zoninstraling wordt door ons - overeenkomstig de "verbeterde graaddagenmethode" - afhankelijk gesteld van de verhouding zoninstraling - warmtevraag. De IW zit als korting in die warmtevraag verdisconteerd; 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 oververhit-ti ng).

E.e.a. was ook bereikt indien wij de IW hadden opgeteld bij de zoninval. Het rendement wordt dan iets lager (zie bijlage 3.4.3). Wij hebben hier niet voor gekozen omdat bij woningen de IW in de tijd grotendeels niet samenvalt met de zoninval (gedurende het stooksei zoen).

3.4.4. ~QQiQ~!r~!i~g

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

De opvallende zonne-energie hebben wij bepaald met behulp van gra-fiek 26 uit Design-aids. Hierin is de Qzon-max per oriëntatie ver-schillend 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 (zie 3.4.9).

De zoninval geeft warmte, waardoor er minder gestookt hoeft te worden. De mate waarin die stookl~st terugloopt hangt niet alleen af van de zoninval, maar ook van de overige warmtebronnen, en van de buiten-temperatuur. Wanneer het buiten niet zo koud is kan de zoninval

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, venti-latieverliezen, transmissieverliezen en interne warmtepro-duktie.

2. de opslagcapaciteit van de woning.

Dit rendement valt af te lezen uit grafiek 28 van "Design aids". (zie blz 22)

Afgezien van de zoninstraling door vensters zal de zon ook muren en daken opwarmen, en zo invloed hebben op het transmissiever-lies (zie 3.4.8).

De onderbouwing van de bovengenoemde grafieken uit de "Design aids" is te vinden in "de verbeterde graaddagenmethode". De warmtewinst door zoninstraling wordt in het rapport 'verbe-terde graaddagenmethode' als volgt behandeld: eerst wordt aan-gegeven hoe de zonbelasting op de verschillende g~velvlakken is, vervolgens wat daarvan binnenkomt, en tenslotte wat daar-van-benut kan worden.

De zonbelasting wordt gesplitst in een direkt deel en een dif-fuus deel. Dit gebeurt in kWh/m 2 uitgesplitst per maand en dag-deel. (De 'verbeterde graaddagenmethode' zou ook 'graaduren-methode' genoemd kunnen worden omdat ook de graaddagen door uren vervangen zijn, en met de uurlijkse gegevens dynamische programma's gevoed zijn).

Voor het diffuse deel wordt het midden genomen tussen het resul-taat van een isotrope lichtverdeling en de anisotrope verdeling volgens Threllkeld. De resultaten worden per oriëntatie en hel-lingshoek in de dynamische berekening betrokken en voor het stookseizoen getotaliseerd in een grafiek t~b.v. de handbereke-ning.

Wat hierbij ontbreekt, is de invloed van de belemmeringshoek. Dat is dan ook bijzonder ingewikkeld: niet alleen het totaal van opvallende straling verandert bij belemmering, maar dit scheelt ook per oriëntatie en per maand.

-21-m m

Bovendien wordt bij belemmerde zontoetreding de winterzon het eerst onderschept, zodat ook het rendement afneemt, wederom afhankelijk van de oriëntatie. zie 3.4.9.

Het binnenkomend deel van de zonbelasting wordt berekend met de ZTA-faktor die t.b.v. dit doel is aangepast aan de werkelijk

binnen-.

komende energiefraktie (mede afhankelijk van invalshoek). De ZTA-tabellen achterin het rapport zijn onmisbaar voor een handbereke-ningsmethode.

De bepaling van het rendement van de zoninstraling is geschied aan de hand van dynamische berekeningen waar slechts een summiere toe-lichting over te vinden valt.

De schrijvers geven voor het rendement van de zoninstraling de volgende grafiek: 1 zon,eff. corr. 0,5 1 : sw=0,4 gietbouw 2: sw=0,4 houtskeletbouw 3: sw=l,O 0,5 1

fig. 1: grafiek rendement zoninstraling

1

III zon,max.

De krommen in deze grafiek kunnen wiskundig benaderd worden als:

y = ag (x + b) + c y = Q zon eff./Qcorr.

x = Q zon max./Qcorr.

Door substitutie kunnen de waarden van g, a, b en c gevonden worden Aangezien

*

= rendement n van zon, levert de substitutie:

eengezins gietbouw sw = 0,4~ n

=

0,663 ln (1,549 x + 1) x 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 n = 0,428 ln (2,528 x + 1) x n = 0,510 ln (1,599 x + 1) x n = 0,432 ln (2,653 x + 1) x n = 0,194 ln (6,485 x + 1) x n = 0,223 ln (6,976 x + 1) x n = 0,222 ln (4,154 x + 1) x

~ Lage sw betekent: zeer goed geïsoleerd. (ln = natuurlijke logaritme)

Het valt op hoe laag die rendementen zijn. Dit wordt voornamelijk · veroorzaakt 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 leeuwendeel 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. Vanzelfsprekend hangt e.e.a. samen met het vermogen van de woning om warmte op te slaan en met de tolerantie van de binnen-temperatuur. Deze laatste wordt door de onderzoekers op 50 boven de gewenste temperatuur gesteld, terwijl de warmtekapaciteit in de berekening is meegenomen (uitgaande van een verdeling tussen

aanstraling en konvektie-overdracht van de invallende zonne-energie). Geen ongunstige rekenvoorwaarden waaruit helaas blijkt dat passieve zonne-energie in ons land weinig mogelijkheden biedt.

-23-Om dit te illustreren hebben wij een berekening gemaakt van het rendement van de zoninstraling in een serre met zeer grote opslag-kapaciteit. Dit gaf de volgende uitkomsten:

Q zon/Qt + Qv IW rendement Q zon in %

1,2 56 1,1 1 0,9 0,8 0,7 0,6 Te benaderen als n = 0,3 ln (7 x + 1) x x

=

Q zon / Qv Qt - IW

zie ook bijl. 3.4.4.1.

< 1 = 58 62 66 70 75 90

Terug naar "de verbeterde graaddagenmethode".

Aan het eind van hun betoog stellen de schrijvers dat zij de zonbij-drage op de slaapverdieping van eengezinsrijenwoningen niet willen betrekken. Zij nemen dan alleen de zoninval op de woonverdieping in aanmerking omdat daar de thermostaat hangt, en omdat er weinig zeker-heid is over het bewonersgedrag t.a.v. gordijnen en ventileren op de verdieping. Deze plotselinge terughoudendheid klopt niet met het hoofdstuk over zon in het rapport, en is ons inziens ook niet voldoende onderbouwd om overgenomen te worden (zie verder bij-lage 3.4.4.2).

3.4.5. g:~~~r9~

In onze berekeningen hebben wij het It-kriterium niet gebruikt. In NEN 1068 wordt de It-waarde als kriterium voor de warmte-isolatie voorgesteld. De It is dan:

It = 80

~

(1 - k) + 30

4 Ao + 1

V-Ao = buitenoppervlak V = volume van It gebouw k = gemiddelde K-waarde

Hoe hoger de It, hoe beter It gebouw geïsoleerd is.

De bedoeling is om de It als isolatie-eis op te kunnen nemen in de bouwverordening, hetg~~n ook gebeurd is.

De overheid kan de vereiste It telkens verhogen en zo stapsgewijs It energieverbruik terugdringen, zonder dat de NEN-norm hoeft te worden gewijzigd. En op deze manier kan een goed energiebeleid in daden worden omgezet.

Toch hebben wij op de invoering van de It enige kritiek, zowel posi-tief als negaposi-tief.

Allereerst is het ongetwijfeld knap dat de betreffende commissie er in geslaagd is om een kriterium te formuleren dat aan zoveel eisen tegelijkertijd voldoet. De It stimuleert het "compacte" ont-werpen, zowel als It isoleren, stelt geen onhaalbare eisen, is flexibel (men kan de vereiste It veranderen) en is toepasbaar in een vroeg stadium van het ontwerp. Kortom een huzarenstukje waar-bij de deskundigen in de commissie het gevraagde schaap met vijf poten ook daadwerkelijk geleverd hebben.

De negatieve kritiek betreft dan ook vooral de gevolgen die voort-vloeien uit de eisen waaraan de It moest voldoen.

Omdat zowel de compactheid als het isolatienivo mee moest wegen, maar tegelijkertijd voor minder compacte gebouwen geen onredelijke eisen konden worden gesteld, geeft de It geen duidelijke maat voor het specifieke transmissieverlies (per m3 gebouwinhoud). Ook geeft de

-25-It geen aanwijzingen voor beperken van de installatiecapaciteit, omdat er b.v. geen relatie is tussen k-waarden en massa van de

konstrukties. En tenslotte geeft de It geen inzicht in de werkelijke verliezen, aangezien het (vanzelfsprekend) alleen de transmissie betreft. (zie bijlage 3.4.5).

Het gevolg van dit alles is dat de ontwerper een berekening moet overleggen die hemzelf en de opdrachtgever geen bruikbare informatie verschaft. Enige tijd later zal de installateur een berekening over-leggen die wel alle elementen van een bruikbare warmtebalans in zich heeft.

Naar onze bescheiden mening zou het daarom het overwegen waard ZlJn om het It-kriterium t.z.t. te vervangen door een genormaliseerde energieverliesberekening die dan tegelijkertijd de informatie ver-schaft voor de installateur.

3.4.6. Y~~~Qr!iQ9_Y~Q_~~!_~!QQ~~~i~Q~Q

Een aantal deskundigen houdt bij de bepaling van de len1te van het stookseizoen rekening met het isolatienivo van de woning. Een voorbeeld van deze opvatting is te vinden in het proefschrift van dr. L. Meyer "Energiebesparing in de woningbouw".

Hoewel het zeker waar is dat men in een goed geïsoleerde woning korter - en dus minder - stookt dan in een slecht geïsoleerde woning, hebben wij er de voorkeur aan gegeven om een berekenings-methode te hanteren waarbij invoergegevens als buitenklimaat, zon-belasting, interne warmteproduktie e.d. voor alle woningen gelijk zijn. (Bij een variabel stookseizoen is dit onmogelijk). Door deze aanpak wordt het energieverlies van een goed geïsoleerde woning in de berekening evenveel gekort als bij een verkorting van het stookseizoen, alleen is de berekening eenvoudiger.

Dienaangaande hebben wij 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

uitge-Het stookseizoen loopt dan van september tot en met mei. Zo kon aansluiting worden gevonden met de berekening volgens "de verbeterde graaddagenmethode". Het temperatuurverschil tussen binnen en buiten is uit te drukken in graaduren. Men mag echter niet uit het oog ver-liezen dat het hier alleen om "positieve" graaduren gaat, d.w.z. dat alleen die graaduren zijn genoteerd waarbij de binnentemperatuur hoger is dan de buitentemperatuur.

Het stookseizoen bevat echter ook "negatieve graaduren" waarbij de buitentemperatuur hoger is dan de vereiste binnentemperatuur. Hoe lager die vereiste binnentemperatuur, hoe meer "negatieve graaduren " .

Hoe zwaarder de schil van een woning is, hoe meer deze "negatieve graaduren" zullen leiden tot een vermindering van het transmissie-verlies. Zie verder 3.4.7.

3.4.7. lQ~lQê9_~~Q_9~_~~~~~_~~Q_Q~!_9ê~Q~~

Een zwaar gebouw houdt de warmte langer vast, omdat de warmte-capaciteit groter is. Dat heeft twee gevolgen.

Ten eerste stelt zoln zware constructie minder eisen aan de snel-heid waarmee de stookinrichting moet reageren op temperatuur-schommelingen, 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" zie 3.4.6.

Om dit effekt te kunnen becijferen zijn W1J ln eerste instantie te rade gegaan bij de diskussie rond de vernieuwing van DIN 4701.

(zie 3.3 literatuur 7.1).

Hierin wordt de volgende verhoging massa/geveloppervlak S 600 kg/m2

" " < 1400 kg/m2

" "

~1400

kg/m2

van de norm ta voorgesteld:

+ OK(elvin)

+ 2K + 4K

en dit dan voor het ongunstigste vertrek. Einde citaat.

Uitgaande van de ruwe benadering dat het jaarlijks verbruik in m3 gas ca 210 x het geïnstalleerd vermogen in KW is, en uitgaande van hogere intertemperaturen geldt dan door de vermindering van het jaarlijks transmissieverlies globaal: