Seminarie Duurzaam · · 2016-10-05Simulatietools (EPB, PHPP, AlterClim, Trnsys, EnergyPlus)...

Leefmilieu Brussel

Het ontwerp van een gebouw gericht op het verminderen van

de koudebehoeften

Anne-Laure MAERCKX

Cenergie

Seminarie Duurzaam Gebouw Een zomer zonder actieve koeling, het is mogelijk!

3

Doelstellingen van de presentatie

● Hoe kunnen we een goed zomercomfort halen,

zonder gebruik te maken van actieve koeling

(« airco »)?

● Verschillende concepten om klassieke koeling te

vermijden: overzicht en toelichting

4

● Theorie: definitie van zomercomfort

● Beperken van de koudevraag: buiten

● Beperken van de koudevraag: binnen

● Voldoen aan de koudevraag op de minst

energieverslindende manier

● Comfort verzekeren aan de hand van simulaties

Overzicht

5

Theorie: definitie van zomercomfort

● Comforttemperatuur

► Gemiddelde van de stralingstemperatuur en de temperatuur van

de lucht

● Temperatuursoverschrijdingen

► PMV (Predicted Mean Vote), PPD volgens Fanger

6



PMV (Predicted Mean Vote), PPD volgens Fanger

Er naar streven dat 90% van de mensen gedurende 90% van de tijd tevreden

zijn.

• 90% tevreden wil zeggen PMV = 0,5, ofwel 25ºC in « gemiddelde »

kantooromstandigheden.

• 90% van de tijd wil voor een kantoor zeggen dat bij 2000 werkuren, er

maar gedurende 200 uur een overschrijding mogelijk is: 100 in de

winter en 100 in de zomer.

• criteria voor oververhitting: max 100u > 25ºC.

7



Adaptief model: het menselijk lichaam past zich aan naargelang de

klimaatomstandigheden

► Norm NBN EN15251 : 2007

› 4 comfortcategorieën

8



› geklimatiseerde lokalen:

Categorieën vs PMV

PMV vs ingestelde T°

9



› niet-geklimatiseerde lokalen

Definitie van andere comfortzones

Nagaan of het gehaald wordt: dynamische simulatie of monitoring

15°C

20°C

25°C

30°C

35°C

-15°C -10°C -5°C 0°C 5°C 10°C 15°C 20°C 25°C 30°C

Tem

pé

ratu

re o

pé

rati

ve

Température de référence

Limite_sup cat III

Limite_sup cat II

Limite_sup cat I

Limite_inf cat I

Limite_inf cat II

Limite_inf cat III

Bron: Matriciel

10



› niet-geklimatiseerde lokalen (openen van de vensters =

basismethode om het binnenklimaat te regelen)

11


● Risico op oververhitting volgens de functie

› Woningen: beperkt risico (lage interne warmtelast)

› Tertiaire gebouwen (kantoren en scholen): verhoogd risico op

oververhitting wegens hogere interne warmtelast (bezetting,

kantoormateriaal, verlichting)

12

Actieve koeling vermijden: Strategie

1. Beperken van de vraag:

► Beperken van de zonnewinsten :

› Oriëntatie van de vensters

› Zonnewering voorzien

► Beperken van de interne winsten

› Verlichting

› Kantoorapparatuur

› Bezetting

2. De vraag op een « passieve » manier invullen

► Intensieve nachtventilatie (night cooling) + thermische inertie

► Of stralingsplafonds via geothermische putten

► Ondersteuning via Canadese put en/of free-cooling (openen van de

vensters om een luchtstroming te creëren)

3. Adhv simulaties, nagaan of het comfortniveau wordt bereikt

NB: psychologisch comfort: mogelijke interacties tussen gebruikers en omgeving

(bediening zonnewering, openen vensters)

REEDS VAN BIJ HET¨ONTWERP!!!!

13

Beperken van de koudevraag langs buiten VENSTERS

● Oriëntatie en oppervlakte – residentiële gebouwen

► Vensters zoveel mogelijk op het zuiden: maximaliseren van de

zonnewinsten tijdens de winter

► Beperkt vensteroppervlak gericht op oosten en westen: maximum

20% van de vloeroppervlakte

► Beperkt vensteroppervlak gericht op noorden: maximum 20% van

de vloeroppervlakte

● Compromis tussen « beperken transmissieverliezen » en «

maximaliseren zonnewinsten »

14

● Oriëntatie en oppervlakte – tertiaire gebouwen

► Beperkt vensteroppervlakte gericht op zuiden: maximum 20% van

de vloeroppervlakte

► Beperkt vensteroppervlakte gericht op oosten en westen :

maximum 20% van de vloeroppervlakte

► Vensters voornamelijk in noordgevel: maximaliseren van

daglichttoetreding

● Compromis tussen « maximaliseren daglichttoetreding » en

« beperken zonnewinsten »

Beperken van de koudevraag langs buiten VENSTERS

15

● Zonnewerende beglazing

► Karakteristieken van de beglazing

► Ook mogelijk bij renovaties : zonnewerende film

► Typische waarden

› g = 0,10...0,45

› Licht Transmissie = 0,10…0,45

► Variant : beglazing spectrale selectiviteit

› g = 0,17…0,43

› Licht Transmissie = 0,30…0,70

Beperken van de koudevraag langs buiten VENSTERS EN ZONNEWERINGEN

16

● Zonnewerende beglazing

► VOORDELEN :

› Goedkoop

› Geen onderhoud

› Lange levensduur

› Ongehinderd zicht naar buiten

› Voor kleine renovaties vaak de enige oplossing

► BEPERKINGEN:

› Het spiegeleffect kan soms als vervelend ervaren worden

› Niet stuurbaar

› Minder zonnewinsten tijdens de winter (niet compatibel met passief concept)

› Minder daglichttoetreding tijdens het hele jaar (m.u.v. de beglazing met spectrale selectiviteit)

Beperken van de koudevraag langs buiten VENSTERS EN ZONNEWERINGEN

17

● Binnenzonnewering

● Natuurlijke zonnewering

● Beweegbare buitenzonnewering – schermen

● Beweegbare buitenzonnewering - lamellen

Beperken van de koudevraag langs buiten ZONNEWERINGEN

Zie volgende presentatie (over zonneweringen)

18

● Regeling van de zonnewering

► Zeer belangrijk in tertiaire gebouwen

► Sturing mogelijk op basis van volgende elementen :

› Binnentemperatuur

› Luxwaarden langs buiten

› Zonne-intensiteit langs buiten [W/m²]

► Veiligheidsvoorzieningen

› tegen wind

› tegen vochtigheid

› tegen glazenwassers

► Manuele interventies mogelijk maken (« overrule »)

Beperken van de koudevraag langs buiten ZONNEWERINGEN

19

● Geïnstalleerd vermogen

► Maximum 10 W/m² voor kantoren

► TL hoogrendementsverlichting met elektronische ballast

► Vermijd halogeenverlichting en gloeilampen

● Regeling

► Daglichtcompensatie: « dimming » in functie van binnenvallend

daglicht

► Aanwezigheidsdetectie

Beperken van de koudevraag langs binnen VERLICHTING

20

● Geïnstalleerd vermogen

► Maximum 15 W/m² voor kantoren

► Vermijd dat toestellen nutteloos blijven aan staan: stel de

slaapstand goed in

Vaste PC 100 W

Extra flat screen 60 W

Laptop 60 W

Printer 140 W

Televisie 150 W

Beperken van de koudevraag langs binnen KANTOORAPPARATUUR EN MULTIMEDIA

21

● Geleverd vermogen

► Afhankelijk van de activiteit

► Gemiddeld 100W/persoon bij kantoorwerkzaamheden

► Verschil tussen man/vrouw

● Kledij

► Isolatiefactor « clo » van kledij

► Serieuze invloed op het comfortgevoel

► Afstappen van het verplichte kostuum: meer tolerantie bij hogere

binnentemperaturen

Beperken van de koudevraag langs binnen MENSELIJKE BEZETTING

22

● Nachtventilatie

► De gebouwmassa ‘s nachts afkoelen met

behulp van de relatief frisse buitenlucht in

hoog debiet

› meestal 5 à 10 vol/h

► Nood aan thermische inertie

› Koudeopslag voor overdag

› Bereikbaarheid: geen valse plafonds

► Binnenlaten van gevelelementen

(gemotoriseerd)

► Afvoer via :

› Openingen bovenaan in de traphal (schouweffect)

› Dakafzuiging (mechanisch)

AAN DE KOUDEVRAAG VOLDOEN OP DE MINST ENERGIEVERSLINDENDE MANIER

23

● Nachtventilatie

► Nachtventilatie via de luchtgroep?

› weinig efficiënt: enkel als er geen andere oplossing is

› relatief hoog verbruik van de ventilatoren

► Beperkingen

› Kans op tochtstromen en akoestische storingen

› Privacy beschermen & inbraakbeveiliging (beveiligde openingen)

› Enkel mogelijk bij voldoende (en bereikbare) thermische massa

› Moeilijk toepasbaar bij residentiële projecten


24

● Nachtventilatie

► Goede praktische resultaten in kantoorgebouwen

► Performante methode voor passiefkoeling

Verwacht comfort : uren oververhitting

Aantal uur > 25°C beperkt tot 5% van de gebruikstijd

Aantal uur > 28°C beperkt tot 1% van de gebruikstijd


http://www.habitos.be/scripts/photo_redir.asp?ph_id=385

25

Bepalen van de luchtdebieten: vereiste debieten

► Nachtventilatie : 5...7 vol/h

› Het netto volume van de te koelen lokalen bepaalt het debiet

› Het exacte aantal verversingen moet worden bepaald obv dynamische

comfortsimulaties

► Aanvullend op: Freecooling : 2...3 vol/h

› Het netto volume van de te koelen lokalen bepaalt het debiet

› Het exacte aantal verversingen moet worden bepaald obv dynamische

comfortsimulaties


26

● Canadese put

► Synoniemen: geothermische of aardwarmtewisselaar,

warmtewisselaar grond/lucht, grondbuis, provençaalse put

► Werkingsprincipe:

› de temperatuur van de grondbuis is relatief stabiel

› in de zomer wordt de aangezogen lucht licht gekoeld

› in de winter is de lucht licht voorverwarmd

► Uitvoering:

› Te plaatsen op een diepte van +/- 2 m

› Lengte +/- 50 m

› Hellingshoek 2%


27

● Canadese put ► Voor tertiaire projecten: vooral nuttig om de piektemperaturen af te

vlakken

► Ontoereikend voor residentiële projecten: luchtdebieten te zwak

om voldoende koelcapaciteit te genereren.


28

● Canadese put

► Risico op schimmelvorming en blijven staan van condensaat

› Een goede uitvoering is belangrijk!

› Voorzie de juiste hellingsgraad

› Gladde afwerking van de binnenwand noodzakelijk

► Lange terugverdientijd (lastige graafwerken)


29

● Geothermische opslag via boorputten (BEO)

► (boorgat-energieopslag)

► Vertikale aardwarmtewisselaar

► In combinatie met een warmtepomp

► Diepte 20 à 150m

► Warmte onttrekken in de winter

► Warmte toevoegen in de zomer

● Beperkingen

► Bodemkarakteristieken

► Koudevraag = warmtevraag


30

● Koude-warmte opslag (KWO)

► een of meerdere bronnen op een honderdtal meter afstand van

elkaar

► In functie van de koude- en warmtevraag wordt het ondergronds

water uit een bron opgepompt en, nadat de warmteuitwisseling van

koude of warmte heeft plaatsgevonden, wordt het opnieuw

geïnjecteerd in een andere bron.


31

● Van bij het ontwerp de te maken keuzes goed evalueren en

hun impact op het comfort nagaan via simulaties

● Architecturale keuzes (% beglazing, type zonnewering,…)

● Technische keuzes (nachtventilatie, free-cooling,…)

● Welke types simulaties?

● Statische simulaties: met behulp van standaard maandwaarden

(bv. EPB software, PHPP).

Voordelen: snelle resultaten tegen een lage kostprijs.

Nadelen: weinig gedetailleerde resultaten, weinig precies

Voor de kleine gebouwen met een niet al te hoog risicio op

oververhitting (woningen,…)

VALIDATIE MET BEHULP VAN SIMULATIES

32

● Welke types simulaties ?

● Gedetailleerde dynamische simulaties

(bv.: Trnsys, EnergyPlus,…)

Voordelen: precisie, dwz gedetailleerd berekend tijdsinterval,

gedetailleerde zonering, bezetting,

Geven een goed beeld van de geschetste situatie

Nadelen: gedetailleerde studie vereist inbreng gespecialiseerd

studiebureau

Voor gebouwen met belangrijk risico op oververhitting (bijna alle

kantoorgebouwen,…)

• Dynamische simulaties gebaseerd op databasegegevens

(bv. AlterClim)

Voordelen: snelle resultaten, preciezer dan statische simulatie

Nadelen: toch minder precies (in vgl met gedetailleerde dyn.

simulatie)

Resultaten kritisch te interpreteren


33


● Resultaten?

Indicatie van het risico op oververhitting

► Aantal uren met oververhitting, max. bereikte temp,

oververhittingsindicator

Bron: Cenergie

34

● Actieve koeling vermijden is mogelijk als van

meet af aan hiermee wordt rekening gehouden in

het project.

● Vereist ingrepen op vlak van bouwschil

(beglazing, zonnewering, …) en technische

installaties (verlichting, ventilatie)

● Voor gebouwen met hoog oververhittingsrisico,

moet het zomercomfort en de nood aan passieve

koeling, worden ingeschat met behulp van

gedetailleerde dynamische simulaties

CONCLUSIE

35

● Site Energie + (www.energieplus-lesite.be/)

● Simulatietools (EPB, PHPP, AlterClim, Trnsys,

EnergyPlus)

Tools en interessante websites …

Referentie uit de gids voor Duurzaam bouwen en andere bronnen :

● ENE03, ENE06, ENE07, ENE08, ENE13

36

Te onthouden uit deze uiteenzetting

● De koelstrategie moet van bij de projectstart

goed doordacht worden

● Passieve klimaatregeling is enkel mogelijk in

combinatie met een aanzienlijke beperking van

de koudevraag

● De toegepaste concepten hangen af van de

gebouwfunctie

37

Contact

Anne-Laure MAERCKX

Raadgever duurzaam bouwen

Gegevens

: 02/513 96 13

E-mail : [email protected]

Seminarie Duurzaam · · 2016-10-05Simulatietools (EPB, PHPP, AlterClim, Trnsys, EnergyPlus)...

Documents

Transcript of Seminarie Duurzaam · · 2016-10-05Simulatietools (EPB, PHPP, AlterClim, Trnsys, EnergyPlus)...