Ruimteverwarming EPU: netto energiebehoefte ...
Transcript of Ruimteverwarming EPU: netto energiebehoefte ...
VEA 1EPB
Ruimteverwarming EPU:netto energiebehoefte
versie 2.0
Module 4.2
§5.4 Transmissie-
verliezen
§5.5 Ventilatie –verliezen
§5.6 Interne winsten
§5.7 Zonne-winsten
§5.3 Netto behoefte
voorkoeling
§5.2Netto
behoeftevoor
ruimte-verwarming
Systeem-rendement §6.3
Systeem-rendement §6.3
§7.2.1Eindenergie-
verbruikvoor
ruimteverwarming
Opwekkings-rendement (incl. WKK)
§8Hulpenergie
- ElektriciteitPV (EPW §12)& WKK (Bijl. A )
§10Jaarlijksprimairenergie-verbruik
Omzettings-factor
§6 Brutobehoefte
voorruimte-
verwarming
§7.2.1Thermische
zonne-energie
§6Bruto
behoeftevoor
koeling
Opwekkings-rendement (incl. WKK)
§7.2.2Eindenergie-
verbruikvoor
koeling
§4E-peil
§4 Referentie-
waarde
Hoofdstukkenoverzicht EPU
§9 Verlichting
§5.6 Interne winsten
§5.7 Zonne-winsten
§5.4 Transmissie-
verliezen
§5.5 Ventilatie –verliezen
§7.2.1.Bevochtiging
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 2EPB
3
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
Ventilatie
• Beschaduwing• Benuttingsgraad warmtewinsten
Interne winsten
Zonnewinsten
Energiebalans voor verwarming
Transmissie
De energiebalans wordt maand per maand geëvalueerd.
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 3EPB
5
QV,dedic
QT
Qs
QV,in/exf
ηQgQi
Qheat,netQheat,grossQheat,final
Eind
ener
gie
Prim
aire
ene
rgie
Opwekkings-verliezen
Verliezen klimatiserings-
systeem
Gebouwgrens
Zon Niet-nuttige warmtewinsten
QgMetabolismeVerlichtingVentilatorenApparatuur, ...
QL
Warmte-terugwinning
E p,h
eat
Sankey diagramma
6
Notaties
Totale warmteverliezenQL
Primair energieverbruik voor verwarmingEp,heat
Eindenergieverbruik voor verwarmingQheat,final
Bruto energiebehoefte voor verwarmingQheat,gross
Netto energiebehoefte voor verwarmingQheat,net
TransmissieverliezenQT
Warmteverlies door in- en exfiltratieQv,in/exf
Warmteverlies door bewuste ventilatieQv,dedic
Benuttingsfactor warmtewinstenη
Totale warmtewinstenQg
Interne warmtewinstenQi
ZonnewinstenQs
BeschrijvingSymbool
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 4EPB
7
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
8
QV,dedic
QT
Qs
QV,in/exf
ηQgQi
Qheat,netQheat,grossQheat,final
Eind
ener
gie
Prim
aire
ene
rgie
Opwekkings-verliezen
Verliezen klimatiserings-
systeem
Gebouwgrens
Zon Niet-nuttige warmtewinsten
QgMetabolismeVerlichtingVentilatorenApparatuur, ...
QL
Warmte-terugwinning
E p,h
eat
Sankey diagramma
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 5EPB
9
Transmissieverliezen: onderverdeling
ΤH
1. rechtstreeks naar buiten
HD
2. naar buiten via de grond
Hg
3. naar buiten via een AOR*
HU
Totalewarmteverliescoëfficiënt:
HT = HD + Hg + HU
1
23
*AOR: aangrenzende onverwarmde ruimte
10
Transmissieverliezen
• voor E-peil berekening: geen andere informatie nodig dan wat voor K-peil gebruikt wordt, nl.– warmtedoorgangscoëfficiënt U– oppervlakte Avan elk van de schildelen
• de berekening gebeurt volgens de nieuwe Europese normen (bv. symbool U ipv k)– kleine verschillen qua conventies t.o.v. NBN B62-002
van 1987 (momenteel in herziening)• nadere toelichting:
– aparte opleidingsmodule van ½ dag – wordt in detail beschreven in een ‘transmissie
referentiedocument’
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 6EPB
11
Koudebruggen
• koudebruggen vermijden is belangrijk:– koude binnenoppervlakken veroorzaken:
• discomfort• kans op schimmelgroei, condensatierisico, ...
– ze vertegenwoordigen extra warmteverlies• naarmate betere isolatie: impact koudebruggen
groter (niet enkel relatief, ook absoluut)• regelgeving wil koudebrugvrij/arm bouwen
stimuleren• daarom wordt Duitse en Engelse voorbeeld
gevolgd: cataloog met goede details:– dan geen berekeningen meer, maar kleine forfaitaire
toeslag op globale transmissie verliescoëfficiënt– enkel overige details uit te rekenen
12
Behandeling van koudebruggen
• momenteel zijn echter nog geen catalogi voor handen van robuuste detailuitvoeringen, aangepast aan de Belgische bouw
• daarom is een overgangsperiode van 2 jaar voorzien waarin koudebruggen nog niet verplicht ingerekend moeten worden in kader van regelgeving– verantwoordelijkheid i.g.v. bouwschade blijft
natuurlijk onverminderd van toepassing!• na 2 jaar zal het niet toepassen van goede
details en/of inrekenen van koudebruggen forfaitair bestraft worden met 10 K-punten(ook impact op E-peil): zie bijlage IV bij besluit
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 7EPB
13
14
Uit de bibliotheek(zie transmissie module)
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 8EPB
15
Uit de bibliotheek(zie transmissie module)
16
In te vullen door de gebruiker
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 9EPB
17
Sensitiviteitsanalyse: K-peil
globaal besluit: benaderend, bij KANTOREN EN SCHOLEN: 1 K-punt komt GEMIDDELD ongeveer overeen met 2/3 E-punt
0
20
40
60
80
100
120
0 10 20 30 40 50
K-peil
E-pe
il
Emax Egem Emin
18
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 10EPB
19
Ventilatieverliezen
• Bij de ventilatieverliezen wordt een onderscheidgemaakt tussen– Bewuste ventilatie
• Absolute noodzaak om goede binnenluchtkwaliteit te garanderen: daartoe speciale ventilatievoorzieningen (eisen in bijlage VI)
– In/exfiltratie• Ongewilde ventilatie via spleten, kieren, poreuze wanden, …• Om het te minimaliseren is een goede luchtdichtheid belangrijk
• In het rekenmodel wordt er vereenvoudigendverondersteld dat er geen interactie tussen beide is
• Met de ventilatie gaat warmteverlies gepaard (in de winter moet de binnenkomende koude buitenlucht namelijk worden opgewarmd tot op binnentemperatuur)
20
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 11EPB
21
QV,dedic
QT
Qs
QV,in/exf
ηQgQi
Qheat,netQheat,grossQheat,final
Eind
ener
gie
Prim
aire
ene
rgie
Opwekkings-verliezen
Verliezen klimatiserings-
systeem
Gebouwgrens
Zon Niet-nuttige warmtewinsten
QgMetabolismeVerlichtingVentilatorenApparatuur, ...
QL
Warmte-terugwinning
E p,h
eat
Sankey diagramma
22
Ventilatie: in/exfiltratie
• Twee manieren voor inrekenen van het lekdebiet bij 50 Pa:– Waarde bij ontstentenis: 12 m³/(h-m²)– Luchtdichtheidsmeting
• Luchtdichtheidsmeting– Moet minstens gebeuren voor het volledige EPU-
volume (of desgevallend een groter deel van het beschermd volume, bv. incl. appartementen, winkels, andere EPU-volumes, ...)
– Het gebouw moet voldoende afgewerkt zijn– Conform NBN EN 13829– Lekdebiet bij 50 Pa van de uitwendige schil wordt
afgeleid uit de luchtdichtheidsmeting
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 12EPB
23
Luchtdichtheidsmeting (volgens NBN EN 13829)
²m.h/³mAV
vtest
5050
h/³mV50
Resultaat van de meting:lekdebiet bij 50Pa:
Omrekening per eenheid verliesoppervlakte:
Dit is de invoer in de EPB-software.
Ter herinnering:traditionele indicator:ventilatievoud bij 50 Pa
h/1VV
nint
5050
24
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 13EPB
25
Sensitiviteitsanalyse: luchtdichtheid
benaderend, bij KANTOREN EN SCHOLEN: GEMIDDELD een daling met ruwweg 1 E-punt voor elke verbetering van de luchtdichtheid met 1m³/(h.m²)
0
20
40
60
80
100
120
0 2 4 6 8 10 12
v50 [m³/(h.m²)]
E-pe
il
Emax Egem Emin
26
Luchtdichtheid: oppassen
• het is het eindresultaat dat telt: de meting na uitvoering• de gemeten luchtheid hangt af van
– zowel het ontwerp (aandacht voor diverse details)– als de uitvoering (zorg, nauwkeurigheid, ...)
• veiligheidshalve – ook al wordt van in het begin van het ontwerp een
luchtdichtheidsmeting gepland– toch het ontwerp zo maken dat ook met de waarde bij
ontstentenis E100 nog gehaald wordt– stel nl. dat meting onverwacht slecht resultaat oplevert, en
verbetering niet meer mogelijk, duur, ... is, ...
• voor grote gebouwen is in België de benodigde zware apparatuur (‘Megafan’) wellicht nog niet beschikbaar (in UK is hiermee wel al verschillende jaren ervaring)
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 14EPB
27
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
28
QV,dedic
QT
Qs
QV,in/exf
ηQgQi
Qheat,netQheat,grossQheat,final
Eind
ener
gie
Prim
aire
ene
rgie
Opwekkings-verliezen
Verliezen klimatiserings-
systeem
Gebouwgrens
Zon Niet-nuttige warmtewinsten
QgMetabolismeVerlichtingVentilatorenApparatuur, ...
QL
Warmte-terugwinning
E p,h
eat
Sankey diagramma
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 15EPB
29
Bewust ventilatiedebiet
• Er wordt gerekend met het ontwerp toevoerdebiet aan verse buitenlucht
• Hiervoor is geen extra invoer nodig t.o.v. de beschrijving van de ventilatievoorzieningen
• Zie veld ‘Hygiënische ventilatie’ in het projectvenster
• Zie verder de opleidingsmodule ‘Ventilatievoorzieningen’
30
Warmteterugwinning
• Mogelijk in geval van een volledig mechanischventilatiesysteem:– mechanische toevoer– en mechanische afvoer
• Detailbespreking: zie bijlage bij de presentatie
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 16EPB
31
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
32
QV,dedic
QT
Qs
QV,in/exf
ηQgQi
Qheat,netQheat,grossQheat,final
Eind
ener
gie
Prim
aire
ene
rgie
Opwekkings-verliezen
Verliezen klimatiserings-
systeem
Gebouwgrens
Zon Niet-nuttige warmtewinsten
QgMetabolismeVerlichtingVentilatorenApparatuur, ...
QL
Warmte-terugwinning
E p,h
eat
Sankey diagramma
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 17EPB
33
Interne warmtewinsten
• Alle warmte die binnen het beschermd volume geproduceerd wordt door interne bronnen (metuitzondering van het ruimteverwarmingssysteem), bv.:– Personen (metabolisme)– Verlichting– Ventilatoren– Apparatuur (computers, printers, kopieertoestellen, ...)
– ...• Deels forfaitair vastgelegd (apparatuur),
deels afgeleid uit andere EP-informatie• Geen aparte invoer in het rekenprogramma
nodig
34
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 18EPB
35
QV,dedic
QT
Qs
QV,in/exf
ηQgQi
Qheat,netQheat,grossQheat,final
Eind
ener
gie
Prim
aire
ene
rgie
Opwekkings-verliezen
Verliezen klimatiserings-
systeem
Gebouwgrens
Zon Niet-nuttige warmtewinsten
QgMetabolismeVerlichtingVentilatorenApparatuur, ...
QL
Warmte-terugwinning
E p,h
eat
Sankey diagramma
36
Zonnewinsten
• Enkel de bezonning doorheen transparantescheidingsconstructies wordt beschouwd
• De totale maandelijkse bezonning is de som van – Maandelijkse directe bezonning– Maandelijkse diffuse bezonning– Maandelijkse gereflecteerde bezonning
• De bezonning is afhankelijk van de beschaduwing en zonnewering
• Alleen een paar basis invoergegevens (hoeken) zijn nodig; er kan echter ook forfaitair gerekend worden.
• De berekeningen zelf (uitgebreide formules van bijlage C van EPW) worden uitgevoerd door het rekenprogramma
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 19EPB
37
Oriëntatie (°): conventie
• hoek tussen het zuiden en de horizontale projectie van de normale op het vlak van het venster
positief in westelijke richting
negatief in oostelijke richting
38
Helling θ (°): conventie
• Ook van toepassing op opake constructies (overgangsweerstanden)• Hoek tussen de verticale en de normale op het vlak van de
constructie• Anders uitgedrukt: hoek tussen het horizontaal vlak en de
constructie: zie figuur
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 20EPB
39
Vaste beschaduwing
Per venster de keuze uit:• Waarde bij ontstentenis
– Dit mag altijd toegepast worden en houdt geen rekening met de reële details van de beschaduwing
– Geen detailinvoer nodig• Detailberekening
– Houdt rekening met de details van de beschaduwing– Detailinvoer nodig, nl. volgende hoeken:
• Horizonhoek αh• Verticale overstekhoek αv• Linker overstekhoek αsL• Rechter overstekhoek αsR
– Zie figuren op volgende slideBeschaduwing door zonnewering: zie presentatie over
oververhitting
40
Zonnewinsten: beschaduwingshoeken (°)
Horizonhoek Verticale overstekhoek
Linker overstekhoek Rechter overstekhoek
(conform Europese conventies - EN 13790)
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 21EPB
41
42
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 22EPB
43
Indien gedetailleerdeberekening, dan hoeken invullen
44
Mobiele zonnewering niet in het vlak
• Enkel de verticale overstekhoek moet ingegeven worden
• De zijdelingse overstekhoeken moeten steeds nul zijn (dit is een foutje in v1.0: de betreffende invulvakjes moeten verdwijnen)
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 23EPB
45
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
46
Thermische massa
• dient bepaald te worden per energiesector• 3 mogelijkheden:
– een waarde bij ontstentenis (van toepassing voor de hele energiesector)
– door opgave van (voor elk vloerdeel):• minimum massa van vloer- en plafondconstructie
(3 categorieën)• door uitvoeringstype van vloer en plafond (3 categorieën)
– door detailberekening: kan nog niet in v1.0 van de EPB-software ingebracht worden
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 24EPB
47
48
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 25EPB
49
50
Overzicht
• Algemeen: energiebalans• Verliezen:
– Transmissieverliezen– Ventilatieverliezen: in/exfiltratie– Ventilatieverliezen: bewuste ventilatie
• Winsten:– Interne warmtewinsten– Zonnewinsten
• Thermische massa• Resultaten
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 26EPB
51
Energiestromen
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
verliezen winsten
Ener
gies
trom
en(M
J/m
²)
PVmax. kar. prim. verbruikkar. prim. verbruikverlichtingbevochtiginghulpfuncties RVventilatoren(reële of fictieve) koelingnuttige zonnewarmtewinstennuttige int. warmtewinstenruimteverwarmingtransmissieverliezenbewuste ventilatiein/exfiltratie
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 27EPB
Bijlage: warmteterugwinning
54
Inleiding
• Bij een volledig mechanisch ventilatiesysteem• Mogelijkheid tot plaatsing van een warmte-
terugwinapparaat:– Warmtewisselaar– Recupereert warmte uit de afvoerlucht en
staat die af aan de toevoerlucht• Hierdoor is de toevoer van buitenlucht reeds
voorverwarmd en moet minder warmte geleverd worden door het verwarmingssysteem
• De energiewinst wordt uitgedrukt aan de hand van een reductiefactor
• NB: energieverbruik gerelateerd aan het vriesgedrag wordt niet beschouwd
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 28EPB
55
Fysische basisbeperkingen van warmtewisselaars
• de binnenkomende koude lucht kan nooit warmer worden dan de uitgaande warme lucht (natuurlijke warmteoverdracht van warm naar koud)
• vice-versa: uitgaande lucht nooit kouder dan binnenkomende
• de binnenkomende lucht kan nooit meer warmte opnemen dan de uitgaande lucht kan afgeven
bij verschillende debieten (niet gebalanceerd) is kleinste debiet de beperkende factor
balancering is belangrijk voor optimaal resultaat!
56
• Berekend per ventilatiezone
• Op basis van de “plaatsen” waar mechanische toe- en/of afvoer gebeurt
• 3 types plaatsen: 1. zowel toe- als afvoer
(met/zonder wtw)2. enkel toevoer3. enkel afvoer
Reductiefactor voor warmteterugwinning
32
1
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 29EPB
57
Reductiefactor - plaatsen
• Voor elke plaats moet het toe- en/of afvoerdebiet worden opgegeven:– Wanneer continue meting gebeurt, is het in te geven
debiet in de software = het insteldebiet op die plaats bij nominale ventilatorstand
– Wanneer geen continue meting gebeurt, is het in te geven debiet in de software = het ontwerpdebiet op die plaats
• Bijkomend voor plaatsen met toe- en afvoer:– Als er warmteterugwinning is, bepaalt het
testrendement van de warmtewisselaar hoe efficiënt dit gebeurt
– Testrendement is productgegeven (bepaald volgens EN 308) en wordt opgegeven door de leverancier
58
• By-pass op warmtewisselaar zorgt ervoor dat de lucht in de zomer niet door de warmtewisselaar passeert
• Hierdoor wordt toevoerlucht niet of in mindere mate voorverwarmd en daalt de energie-behoefte voor koeling
• Aanwezigheid en aard van de by-pass bepaalt de reductiefactor
Reductiefactor – By-pass
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 30EPB
59
60
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010
VEA 31EPB
61
Sensitiviteitsanalyse: testrendement warmteterugwinning
benaderend, bij KANTOREN EN SCHOLEN: GEMIDDELD een daling met ruwweg 1 E-punt voor een verbetering van het testrendement met 10%
0
20
40
60
80
100
120
0% 20% 40% 60% 80% 100%
test rendement (volgens EN308)
E-pe
il
Emax Egem Emin
Hypothesen:
-Manuele balancering
-Volledige by-pass in de zomer
Energieprestatie van kantoor- en schoolgebouwen : netto energiebehoefte
Module 4.2 versie oktober 2010