TM201004

vloerverwarming/koeling en/of radiatoren

bereiding van warmtapwater

verwarming of verkoeling

de verwarming van uw vijver of zwembad









Tel. 078 615 00 00 | Fax 078 641 41 02 | [email protected] | www.ecodan.nl

+ 60 °C warmtapwater

+ Monovalent systeem, geen elektrische naverwarmer of CV ketel benodigd

+ Tot -15 °C buitentemperaturen geen verlies in verwarmingscapaciteit

(Mitsubishi Electric Zubadan technologie)

+ Warmtapwater en vloerverwarming in één systeem

+ CO2 neutraal, dus zeer milieuvriendelijk

+ Geen gasaansluiting nodig

+ Mogelijkheid tot comfortverkoeling via radiatoren of het vloer afgiftesysteem

+ Mogelijkheid tot zwembad- of vijververwarming

+ Energiebewuste klimaatoplossing zonder concessies te doen aan comfort

+ Forse verlaging EPC

+ Komt in aanmerking voor de subsidieregeling ‘Duurzame warmte voor

bestaande woningen’

+ Komt in aanmerking voor de EIA subsidieregeling voor bedrijven

www.ecodan.nl

douche

buitenunit

radiator

boiler

De Ecodan Combiwarmtepomp Het energiezuinige alternatief voor de traditionele CV ketel

Ecodan adv A4.indd 1 09-02-2010 15:33:48

April 2010 | Jaargang 39 | Nr 4

Thema:

De eindgebruiker centraalJA

ARG

AN

G 39 N

R. 4 TV

VL M

AG

AZIN

E APR

IL 2010

Comforthinder

Persoonlijke beïnvloeding

Bedieningsgemak: luxe of noodzaak?

TM0410_cover.indd 1 30-3-2010 11:24:13

•Adviseurs•ProjectleidersElektrotechniek•ProjectleidersWerktuigkunde•ErvarentechniciWerktuigkunde•ErvarentechniciElektrotechniek•SpecialistenBrandveiligheid•OntwerpersRevitBIM

Devacatures

Met ons team werken wij aan vele uitdagende en toonaangevende projecten. Ten gevolge van groei, pensionering en verdere specialisatie binnen ons bureau, zijn wij voor bovengenoemde functies op zoek naar enthousiaste collega’s. Op onze website (www.valstar-simonis.nl) kunt u nadere informatie vinden.

Werkenbijons

Werken bij Valstar Simonis betekent werken binnen één van de multidisciplinaire projectteams als adviseur, projectleider, technicus of tekenaar. Daarnaast kennen wij specialisaties zoals brandveiligheid, meet- en regeltechniek, transporttechniek, ICT, duurzaamheid (BREEAM e.a.), beheer- en onderhoud.

Het opleidingsniveau loopt van MBO tot universitair niveau. Het personeelsbestand kenmerkt zich door een laag verloop en een gezonde mix naar ervaring en leeftijd. Steeds hebben wij aandacht voor opleiding van jonge technici op academisch en HBO-niveau.

Ons bureau kent een platte organisatiestructuur. Projectleiders en adviseurs onderhouden rechtstreeks en zelfstandig externe contacten met opdrachtgevers / gebruikers, architecten en andere mede-ontwerpers, management consultants en uitvoerende partijen.

Lijkt het je leuk om ons team te komen versterken, schroom dan niet en stuur je sollicitatiebrief, voorzien van een cv, naar Valstar Simonis t.a.v. Razma Rahimbaks of per mail aan [email protected]

Acquistie naar aanleiding van deze vacatures stellen wij niet op prijs, persoonlijke sollictiaties genieten de voorkeur.

ValstarSimonisiseenonafhankelijkadvies-eningenieursbureauophetgebiedvanduurzaamheidengebouwinstallatiesmetvestigingeninRijswijk,Apeldoorn,Eindhoven,AmsterdamenGroningen.Deca.100medewerkersadviserenbedrij-ven,overheid,gezondheidszorginstellin-genenontwikkelaarsbijalleaspectenvanduurzaamheideninstallatietechniek.

www.valstar-simonis.nl

Meer commercieel succes met de retailoplossingen van Daikin.Buurtsuper of compleet warenhuis… met Daikin kunt u altijd de juiste klimaat-

oplossing bieden. Ons uitgebreide programma airconditioningsystemen voor

de retail heeft voor elke winkeltoepassing en elke wens het juiste systeem. Stuk

voor stuk fluisterstil en uiteraard energiezuinig. Zelfs met de winkeldeuren

open dankzij de koppeling aan hoogrendement luchtgordijnen. Daarnaast

beschikt Daikin over systemen om airconditioning, luchtgordijn, CV-ketel en

eventueel ventilatie op elkaar af te stemmen, systemen voor luchtbehandeling

én systemen voor het koelen en vriezen van producten. Vergroot uw

verkoopkansen en bel (088) 324 54 60. Of kijk op www.daikin.nl/oplossingen.

Daikin maakt het u steeds comfortabeler.

Met Daikin slaagt u in elke winkel.

NIEUW: Zelfreinigend uitblaaspaneel.Bespaart op tijd, geld en energie.

390042_adv_retail.indd 1 25-03-2010 17:14:02TM0410_omslag_binnen.indd 1 2-4-2010 16:59:32

3

Inhoudsopgave

TVVL MAGAZINE

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld ‘door gelijken’. De uniforme ‘peer review’ waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in het vak-gebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden (‘peer reviewers’) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

46

48

20

IntervIew:

Cees MIdden

ProjeCt:

Kasteel de Haar

PersoonlIjKe

beïnvloedIng

CoMfortHInder, InPut bIj sIMulatIe van bewonersgedragHans Phaff 6

bedIenIngsgeMaK: luxe of noodzaaK?Ir. ing. Linde van den Brink en ir. Marleen Spiekman 10

verwarMIngsenergIe: Hoe groot Is de Invloed van bewoners? Olivia Guerra Santin en dr. Laure Itard 14

PersoonlIjKe beïnvloedIng als sleutel tot een a+ KlIMaatIr. Atze Boerstra 20

bInnenMIlIeu en InstallatIes In Het verPleegHuIsIr. Joost van Hoof Eur Ing, dr. Helianthe S.M. Kort, prof.dr. Mia S.H. Duijnstee, prof.dr.ir. Jan L.M. Hensen en prof.ir. Paul G.S. Rutten 24

faCIlItronICa In de zorgIng. Peter Drooger 28

ventIlatIegedrag In basIssCHolenLoes M.J. Geelen 29

MexICaanse grIeP, wat Kunnen InstallatIedesKundIgen HIeraan doen?Dr.ir. Fransesco Franchimon, ir. Cor E.E. Pernot, dr. Jaap J. Maas, drs. Jos van den Eijnde, prof.dr. Annelies J.E.M.H. van Bronswijk 32

April 2010

edItorIal 5aCtueel 39uItgelICHt 43IntervIew 46ProjeCtbesCHrIjvIng 48regelgevIng 53InternatIonaal 55suMMary 56voorbesCHouwIng 57agenda 58

TVVL Magazine is het officiele orgaan van TVVL Platform voor Mens en Techniek. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kunnen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag worden verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begunstigers van TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt € 109,- per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

RedactieRaad: drs.ir. P.M.d. Kruijsse (voorzitter)ir. J. aufderheijdeProf.dr.ir. J.L.M. Hensen dr. L.c.M. itardJ.F.P.G. KerdèlH. LodderG.J. Lugtdrs. c. Mulderdrs.ir. i. thieraufa.J. de Weijert (eindredacteur)Prof.ir. W. Zeilering. F.J. Stouthart (nms. uitgever)

Redactie: drs.ir. P.M.d. Kruijsse (voorzitter)ir. J. aufderheijdedrs. c. Muldera.J. de Weijert (eindredacteur) ing. F.J. Stouthart (nms. uitgever)

Redactie-adReS: tVVL: de Mulderij 12, 3831 NV LeusdenPostbus 311, 3830 aJ Leusdentelefoon redactie (033) 434 57 50Fax redactie (033) 432 15 81 e-mail [email protected]

UitGaVe: Merlijn Media BVZuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Postbus 275, 2740 aG Waddinxveentelefoon (0182) 631717 e-mail [email protected]

SecRetaRiaat:email [email protected]

aBoNNeMeNteN: Merlijn Media BVPostbus 275, 2740 aG Waddinxveentelefoon (0182) 631717email [email protected] Benelux € 105,- Buitenland € 220,- Studenten € 83,- Losse nummers € 18,- extra bewijsexemplaren € 13,-

Het abonnement wordt geacht gecon-tinueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnementsperiode schriftelijk wordt opgezegd.

adVeRteNtie-exPLoitatie: Merlijn Media BV Ruud Struijk telefoon (0182) 631717 e-mail [email protected]

PRePReSS: Yolanda van der Neut

dRUK: ten Brink, Meppel

iSSN 0165-5523

© Merlijn Media BV, 2010

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties geschieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. alle daar in vervatte informatie is zorgvuldig gecontroleerd. de auteurs kunnen echter geen verantwoordelijk-heid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

TM0410_inhoud.indd 3 30-3-2010 9:21:02

De nieuwe AquaSnap, efficiënter dan ooit

Toonaangevend kan altijd nóg toonaangevender. Dat bewijst

Carrier met de vernieuwde AquaSnap serie. De luchtgekoelde

waterkoelmachines en warmtepompen zijn nu ook verkrijgbaar

tot 160 kW en gebruiksvriendelijker dan ooit. Innovatieve

componenten zijn toegevoegd die een hoger rendement

garanderen zoals het elektronische expansieventiel, een toeren-

geregelde vloeistofpomp en uiteraard de toepassing van het

Puron® R410A koudemiddel. Het vernieuwde bedieningspaneel

maakt de AquaSnap ‘easy to install’ en dat past in onze visie om het

leven gemakkelijker en comfortabeler te maken. Oók dat van onze

installateurs. Daarbij is het kwalitatieve assortiment zó opgebouwd

dat u altijd de juiste oplossing voor handen heeft. Dus, voor élke

klimaatoplossing: turn to the experts. Carrier Airconditioning.

T (071) 341 71 11, www.carrier.nl/30RB

turn to the experts

30RB

variabele waterhoeveelheid

CAR 2910029 AD nw stijl A4.indd 1 25-11-09 11:38:12TM0410_carrier.indd 4 30-3-2010 10:46:07

Het had toch al lang moeten worden opgelost. Probeer dan maar uit te leggen dat het binnenklimaatontwerp vele malen complexer is dan het ontwerpen van de NUNA of van een vliegtuigvleugel. En probeer maar tegen een klagende medewerker te zeggen dat 5 % wijst op een ontzet-tend goed gebouw. Als de gebruiker niet klaagt, maakt hij slecht gebruik van onze duurzame installaties: geef je hem balansventilatie, gaat hij de ramen openzetten. Kortom, een moeilijke relatie, die duidelijk aandacht verdient.Dat de gebruiker steeds belangrijker wordt is te zien aan een groot aantal initiatieven. Er worden living labs opgezet waar mens/techniek interactie kan worden bestudeerd, om o.a. de adoptie van duurzame, smart en gezonde systemen te bevorderen (zie bijvoorbeeld http://www.livinglabproject.org/). De TU Eindhoven doet onderzoek naar gedrags-sturende technologie (zie interview met Prof. Midden) om apparaten zo te ontwerpen dat de gebruiker min of meer ongemerkt een duw in de juiste richting krijgt. Er worden congressen georganiseerd over energie en de gebruiker, zoals de First European Conference on Energy Efficiency and Behaviour, afgelopen oktober in Maastricht. Want: naarmate de gebouwschil beter wordt geïsoleerd, wordt de invloed van bewonersge-drag steeds groter; de acceptatie van duurzame technieken valt tegen; het elektriciteitsgebruik wordt steeds groter doordat wij steeds meer energieverslindende elektrische apparaten gebruiken. ECN ontwikkelt

een energiepatroongenerator om het energiegebruik van woningen nauw keuriger te kunnen voorspellen door het verwarmingsgedrag mee te nemen. TNO doet onderzoek naar dynamische comfortmodellen en naar regelsystemen die beter worden begrepen door de gebruikers …of die de gebruiker beter begrijpen. De TU Delft doet onderzoek naar de mate waarin bewonersgedrag het energiegebruik daadwerkelijk beïn-vloedt. In het bedrijfsleven zijn er talloze initiatieven op het gebied van domotica voor woningen en zorginstellingen.Wij hebben geprobeerd voor u een nummer op te stellen dat een brede blik biedt op de ontwikkeling van mensen gedragskennis in relatie met installatietechniek in gebouwen. Waarom leidt een programmeerbare thermostaat tot meer energiegebruik en hoe groot is de invloed van de bewoner (O. Guerra Santin)? Hoe ziet een gebruiksvriendelijke thermo-staat eruit (L. van den Brink)? Hoe belangrijk is de persoonlijke beïnvloe-dingsmogelijkheid (A. Boerstra)? Wat weten wij over de dynamica van comfortperceptie (F. Phaff)? Wat betekent oud en ziek worden voor de perceptie van comfort en installatiebediening (J. van Hoof)? Hoe kan domotica ermee omgaan (P. Drooger)? Helpt voorlichting (L. van Geelen)? Kunnen wij het gedrag sturen (C. Midden)? Kortom, dit keer niet te veel techniek, maar wel veel voer om over na te denken: de next generation gebouwinstallaties zullen met de gebruiker veel meer rekening moeten houden.

Laure Itard, namens de Redactieraad

TVVL Magazine | 04 | 2010 EDITORIAL 5

De gebruiker

De gebruiker: daar doen wij het voor! Maar vaak vinden wij tech-

niek zo leuk dat wij hem/haar bijna zouden vergeten. Wij hebben

de gebruiker weten te vangen in formules voor ontwerpen com-

fortuitgangspunten: bandbreedte voor luchttemperatuur, stra-

lingstemperatuur, vochtigheid, luchtsnelheid, lichtintensiteit en

kleur, uitzicht etc.…En toch blijft de gebruiker klagen: de ene

heeft het te koud, de andere te warm, de derde voelt tocht, de

vierde wordt ziek van het gebouw. Hoe kan het dat er zo veel

problemen zijn met het binnenklimaat, hoor ik soms in de

gangen van het een paar jaar geleden gerenoveerde OTB-ge-

bouw waar ik werk? Er is zo veel technische kennis aanwezig.

editorial

TM0410_editorial.indd 5 30-3-2010 9:46:51

6

Meer energie dan voorspeld

Juist energiezuinige gebouwen halen in de praktijk vaak niet hun voorgerekende energie-gebruik. Daarvoor is een aantal oorzaken aan te wijzen, zoals bouw- en installatiefouten, bijvoorbeeld natgeregende muurisolatie die naar beneden is gezakt, en een WTW op lange ongeïsoleerde aanzuigleidingen. Luchtlekken door de spouw kunnen de effec-tieve isolatiewaarde sterk verminderen. Bijna de helft van de ventilatielucht in gebouwen stroomt via de lekken naar binnen en naar buiten [1]. Het buitenblad van de gevel bevat vaak 3 tot 10 keer zoveel lek als de schil in zijn geheel. Er stroomt veel lucht door een spouw. Veel woningen hebben, voor geluidsisola-tie, een woningscheidende spouw. Aan de afdichting daarvan bij de gevel worden geen eisen gesteld. Daarmee is er een ‘half’ open verbinding van buiten via het buitenblad, door

Comforthinder, input bij simulatie van bewonersgedrag

Gebouwen gebruiken meer energie dan wordt voorspeld. Deels komt dit door

bewonersgedrag. Realistischer simulatie van bewonersgedrag, op het gebied van

energiegebruik in gebouwen, opent de mogelijkheid om gebouwen en hun energie-

installaties zo te ontwerpen, dat ze prettiger zijn om in te wonen/werken terwijl ook

het werkelijke energiegebruik lager is. Thermisch discomfort, een dynamische versie

van Fanger’s PPD, wordt hier voorgesteld om er, via een markov-proces en een ‘task list’,

bewonersgedrag mee te simuleren.

Hans Phaff, TNO Bouw en Ondergrond

TVVL Magazine | 04 | 2010 GEBOUWSIMULATIE

de isolatiedeken, de woningscheidende spouw, aan de andere gevel of via het dak weer naar buiten. Koude buitenlucht en een heel groot ongeïsoleerd oppervlak van de woningschei-dende wand zijn het gevolg.Overigens ontstaat er in de ongeïsoleerde woningscheidende spouw een rondlopende luchtstroom. Ter hoogte van het midden van de woonkamer gaat warmere lucht in de woningscheidende spouw omhoog richting dak. Afgekoeld zakt de lucht wat meer naar de voor- en achtergevel in de woningscheidende spouw naar beneden, en de kringloop is rond. Zo wordt warmte van de woonkamer via dak en gevels naar buiten getransporteerd. Het is dus zinvol deze spouw bijvoorbeeld per verdie-ping van een afdichting (schuim/buisisolatie) te voorzien. Dit verhoogt helaas wel de kans op geuroverlast van woning tot woning.Kanaalplaatvloeren sluiten vervolgens aan op deze spouw en vergroten de invloedssfeer van

de koude buitenlucht.Op tekening zijn de 3D-hoeken in een ontwerp vaak niet goed te zien, en ontbreken daar afdichtingen bij muur/dakbeschot etc. Dit zijn allemaal holle ruimten waar onbedoeld veel buitenlucht doorheen kan stromen. Afkitten aan de binnenbetimmering maakt wel dat het luchtlek nog kan voldoen, maar de isolatie is voor een deel al ‘kortgesloten’.Tocht als gevolg van luchttoevoer bij de gevels, treedt in goedgeïsoleerde gebouwen eerder op, omdat het vermogen van de verwarmings-elementen kleiner is en ze steeds vaker zijn uitgezet. Er is dan minder warmte om koude lucht te mengen.Regen op poreuze (stenen) buitenbladen houdt deze lang vochtig (het regent 1/7e van de tijd en mogelijk blijven de muren de helft van de tijd vochtig). Dat vocht moet verdampen en voor een deel wordt deze warmte aan de woning onttrokken, omdat de temperatuur van het

TM0410_phaff.indd 6 30-3-2010 9:49:43

7TVVL Magazine | 04 | 2010 GEBOUWSIMULATIE

buitenblad in de richting van de nattebol-tem-peratuur daalt. Die ligt een paar graden onder de buitenluchttemperatuur. Dit is een aspect dat in de meeste gebouwsimulatiemodellen niet wordt meegenomen. Nu is het wel zo dat bij betere isolatie, deze verdampingswarmte voor een groter deel door zon en langsstrij-kende buitenlucht wordt geleverd. Een aantal energiegebruikposten is gekoppeld aan (te) eenvoudige installaties. Als alleen de woonkamer wordt verwarmd, met een cv-ketel op zolder, is het overall rendement van gas vaak minder dan 50 % door leidingver-liezen onderweg. Dat is natuurlijk niet allemaal puur verlies, maar toch warmte die op onbe-doelde plaatsen vrijkomt. Erger is het als alleen een werk/studeerkamer wordt verwarmd, waarvoor de thermostaat in de woonkamer op 20 oC is ingesteld. Met gebruik van thermo-staatkranen wordt deze situatie regeltechnisch wat beter, maar door de leidingverliezen levert een met thermostaatkranen geregeld systeem hogere stookkosten op.

BewonersgedragNaast hoger ingestelde temperaturen bijvoor-beeld om tocht te compenseren, is het door bewoners openzetten van ramen de andere grote invloed op het energiegebruik. Ook in de winter worden grote ramen van slaapkamers nog frequent gebruikt en staan soms uren open. Het idee is vaak: “De verwarming staat uit, dus kost het geen energie.” Het verwar-mingselement in een slaapkamer is vaak in de orde van grootte van 1 kW, maar door de afgifte van warmte vanuit de vloer, wanden en plafond kan door een groot raam enkele uren lang een warmtestroom van bijvoorbeeld 5 kW stromen. Die afgekoelde wanden zullen ver-volgens vanuit de rest van de woning met de kamer zelf weer moeten worden opgewarmd.Bij een korte steekproef bleek dat in recent gebouwde woningen met balansventilatie (een systeem dat juist bedoeld is om bij gesloten ramen voldoende verse lucht in elke kamer te leveren), ook in de winter uren lang klapramen en grote ramen open blijven staan. Of dat nou een invloed is van negatieve berichtgeving zoals over Vathorst, of het gevolg van onvol-doende waargenomen frisheid en te hoge tem-peratuur (?) van de kamerlucht, is onbekend. Als onbegrip en onbedoeld ‘verkeerd’ gebruik van gebouw en installaties een grote energie-verliespost leveren, dan is er een markt voor een ‘genie’. Een combinatie van handheld, touchpad, als een ebook met 3G-netwerk, universele afstandsbediening, samen met ‘slimme meter technologie’ en identificatie van alle apparaten in het gebouw. Als deze ‘genie’ vervolgens ook alle raam- en deurstan-den, vergeten radiatorventielen en dergelijke

meet, dan kan de ‘genie’ de bewoner advies en uitleg geven. En uitleg bij foutmeldingen, storing, interpretatie van handleidingen, tips van gebruikersgroepen, of eerder zelf gevon-den toetsenvolgorde. Via de IR-output kan de bediening van apparaten worden voorgedaan. Advies voor vervanging en aankoop van nieuwe energiezuinige, betere apparaten is ook moge-lijk. Omdat al deze technieken in snel tempo op ons af komen, zal ook deze apparatuur met enig bijsturen wel spoedig verschijnen.

siMulatie van energiegeBruik

Tot nu toe wordt in gebouwsimulatiemodel-len en bij de energieprestatiecoëfficiënt (EPC) berekeningen, gebruik gemaakt van tijd-schema’s, in de programma’s vaak ‘schedules’ genoemd. Bijvoorbeeld voor open ramen de standen per kwartier, opgedeeld in een aantal categorieën voor woningen, woningen met balansventilatie en voor kantoren. En schedu-les per bewonerstype (werkende, verzorgende partner, kind, schoolgaand kind, etc.) voor de kamer waar in ze verblijven. Er zijn schedules voor een aantal temperatuurtrajecten, gemid-deld is in een woning 120 cm2 raam open bij buitentemperaturen onder de 5 oC, 440 cm2 van 5 tot 10 oC en 1950 cm2 boven de 10 oC.Het nadeel van het gebruik van schedules is, dat ze geen rekening kunnen houden met vari-anten van het gebouw, en ook geen reacties van bewoners op het ontstane binnenklimaat geven, bijvoorbeeld op zonnige warme dagen en koude regenachtige dagen.Een oplossing in deze starheid van de gebouw-simulatiemodellen wordt gezocht in een pro-babilistische rekenmethode. Deze gaat verder dan alleen bewonersgedrag, en probeert alle invoer van het gebouwsimulatiemodel binnen de veronderstelde spreiding en met de verdeling ervan, te variëren. Voorzichtigheid is geboden, want bij een complexmodel met veel variabelen wordt de combinatie van variaties al snel heel groot, en grote modellen rekenen nog niet zó snel dat dan binnen afzienbare tijd een oplossing wordt gevonden. Alleen rekenen aan de belangrijkste variabelen zal uitkomst moeten brengen. Als ook in de tijd stochas-tische variabelen worden gebruikt, moet de berekening aan elke gebouwvariant vele honderden malen worden herhaald om tot een geconvergeerde gemiddelde waarde te komen, zodat ook de uitkomsten van dichtbij elkaar liggende gebouwvarianten nog kunnen worden vergeleken. Keuze van de juiste invoer is het devies, en kan veel stochastische omzwervin-gen overbodig maken.Hier kiezen we voor een wat andere aanpak op het gebied van bewonersgedrag in de vorm van een markov-proces.

Het bewonersgedrag waar we hier in geïn-teresseerd zijn, is alleen het gedrag dat het energiegebruik van het gebouw beïnvloed. Bijvoorbeeld welke ruimten worden verwarmd, de instelling van thermostaat, raamstanden, zonwering, gordijnen, binnendeuren en bewo-nersactiviteiten binnen de woning.

MarkovprocesEen markov-proces, genoemd naar de Russische wiskundige Andrej Markov (1856-1922), is een stochastisch ‘proces’ waarbij de huidige ‘toestand’ van het proces de kans bepaalt dat het proces in een volgende, afwij-kende, toestand zal komen. We maken een gedachtevoorbeeld voor bewonersgedrag, namelijk voor het openen en sluiten van ramen. Stel: voor een raam in een slaapkamer is de kans dat het tussen 8 en 9:00 uur wordt geopend 0.3, ofwel dat gemiddeld drie van de tien gesloten ramen open zullen gaan. Het proces is dan het raam, de toestand het dicht of open zijn van het raam en 0.3 is de markov-coëfficiënt of kans. Wat we hier doen, is uit een lange meetreeks per tijdin-terval, uit de wijzigingen van raamstanden bepalen wat de kansen op een verandering zijn, de markov-coëfficiënten. Dit klinkt allemaal goed uitvoerbaar, maar het voorbeeld is wat te simpel. Zo neemt het aantal beno-digde coëfficiënten bij werkelijke simulaties heel snel toe. Bijvoorbeeld voor meer dan een stand per raam, per 10 minuten op een dag, weekdagen en weekend, verschillende raamtypen, gebouwtype, installatietype en weersafhankelijk, loopt de markov-matrix al gauw op tot meer dan 1010 elementen. Voor sommige combinaties zal er te weinig data zijn. Er moeten allerlei schattingen en correcties worden uitgevoerd. Het mag duidelijk zijn dat dit een immense klus wordt en snel tot fouten zal leiden. Het zou helpen als we een slimmere manier vinden om gedrag te simuleren, we proberen een combinatie van een ’flexibele task list’, comforthinder en twee markov-processors.

task listStel dat elke bewoner een task list heeft. Dit is een lijst van zaken, handelingen die per dag/week op een aangegeven tijd met een onze-kerheidsmarge, soms in een specifieke kamer, zouden moeten worden uitgevoerd. Bepaalde taken hebben een scherp aangegeven begin- en eindtijd, andere kunnen verschuiven of op een andere dag worden uitgevoerd. De task list lijkt erg op de ‘schedules’, met als verschil dat de list niet direct wordt gebruikt maar met een opgegeven onzekerheidsmarge flexibel in gedrag (het uitvoeren van een handeling) wordt omgezet.

TM0410_phaff.indd 7 30-3-2010 9:49:43

8 TVVL Magazine | 04 | 2010 GEBOUWSIMULATIE

Hinder, tHerMiscHdiscoMfort, ppd

We nemen aan dat alle verdere wijzigingen (ramen, thermostaat, zonwering, kleding, handelingen etc.) ontstaan door een zekere mate van hinder, het is te warm of te koud, onfris, tocht, etc. Daarvoor bestaat de term PPD (percentage of dissatified persons in a group) uit het comfortmodel van Fanger [3,4,5]. Het mooie is dat vrijwel alle variabelen via dit model van Fanger zijn te sluizen. Uit het gesimuleerde gebouw volgen per kamer temperaturen, warmtestraling, luchtstromen, vochtigheid. Gaat een raam open dan berekent het gebouwsimulatiemodel de dalende bin-nentemperatuur en de toenemende luchtsnel-heid in de kamer en dat beïnvloedt vervolgens de PPD. Per task uit de list volgt het kleding- en activiteitenniveau van personen. Het enige aspect dat niet in het model van Fanger zit is de tijdafhankelijkheid. De dynamische overgang van een persoon die van een koude in een warme ruimte komt, van buiten naar binnen en omgekeerd. Daarom is recentelijk door TNO een routine DFanger geschreven, die de dyna-mische aspecten aan Fanger’s model toevoegt.Temperatuuradaptatie is een latere aanvulling op Fanger’s model, vergelijkbaar met de ATG (Adaptieve TemperatuurGrenswaarden). Het blijkt dat in gebouwen zonder airconditioning ’s winters de temperatuur van 23.5 oC naar 20 oC mag zakken en mensen dit nog als comfortabel beoordelen, terwijl ’s zomers met ramen open, temperaturen soms van 23.5 oC richting 28 oC mogen oplopen als het buiten erg warm is [2]. Hierin schuilt een zeer aanzien-lijk besparingspotentieel: - Per graad lager stoken wordt circa 10 % op

de energiekosten bespaard. - Voor koelenergie gaat dit nog harder. Als

pas bij een 1 graad hogere temperatuur de koeling aan moet, neemt de warmtestroom af (kleiner temperatuurverschil en iets hoger rendement van de koelmachine), maar nog sterker neemt het aantal uren af dat de koeling per jaar aan moet. Het effect is een reductie van de jaarlijkse koelenergie van ongeveer een factor 2.5 per graad verhoging van het setpoint van de koeling.

De twee stappen, hinder en task list zijn aange-geven in figuur 2, het gebouw simulatiemodel.Door de PPD zodanig te dempen dat daarin de juiste ‘temperatuurhistorie’ zit, mag de kans dat een bewonersactie volgt op de PPD, als markov-proces worden beschouwd.De PPD wordt genormeerd tot PPDn : PPDn= (PPD-5)/95, met als bereik 0,1.De simulatie van het markov-proces, per bewoner, werkt als volgt en wordt per tijdstap éénmaal doorlopen:Input: PPDn 0,1 en tijdstap dt (s)

Eerst wordt pMarkov, de markov-kans op een Actie berekend. Dit is de kans dat binnen de tijdstap van dt seconde een actie zal volgen, die is erg klein voor kleine PPDn en nadert tot 1 als PPDn naar 1 gaat: (zie figuur 3).Vervolgens wordt pMarkov vergeleken met r, een random getal tussen 0 en 1. Als r<=pMarkov dan volgt een Actie, anders niet.Laten we een voorbeeld nemen waarbij PPDn=0.4 (PPD=43 % van de personen in een groep zijn ontevre-den over het thermisch klimaat). De tijdstap, dt is 1 s. pMarkov is nu bijna 0.001 (.4*0.00005^ (1-.4)=0.00105). Dit bete-kent dat er een kans is van 1 op 1.000 dat in een tijdstap van 1 s een actie zal volgen.Voorlopig zijn dit geschatte waarden omdat er weinig onderzoek naar deze reactietijden is gedaan. In de tussentijd kan het model worden gefit zodat het gebruik van de voorzienin-gen (ramen, zonwering etc.) overeenkomt met bekende gegevens. Naast het mechanisme van task list en discomfort zijn vermoedelijk nog een aantal voorwaarden nodig voor een realistisch gedrag, zoals het lager zetten van de thermostaat als men de woning verlaat etc. Of het terugzetten van de thermostaat als de PMV naar nul nadert, in plaats van te wachten tot discomfort ontstaat.

welke actie volgt?Zoals bij figuur 2 is uitgelegd, start de markov-actie de tweede stap. Deze ‘kijkt’ eerst naar de PMV (koud-warm) en voert voor de betreffende bewoner, en dus de kamer waar deze verblijft en de huidige taak, een lokale gevoeligheidsanalyse naar mogelijkheden om tot een koelere of warmere toestand te komen. De gebouwsimulatie is dan even onderbroken, de mogelijkheden worden doorgerekend in termen van de temperatuurverandering, tijd-constante (hoe snel de temperatuurverande-ring wordt bereikt) en mogelijke penalty’s voor energiegebruik of geluidhinder, onbeschutte

ligging, inbraakgevoeligheid, etc. De tweede markov-processor kiest dan één van de moge-lijkheden of een combinatie daarvan, waarbij de kans dat de meest effectieve maatregelen worden gekozen het grootst is. Bij dit proces kan ook een persoonlijke voorkeur worden meegewogen, waarbij de kans op favoriete maatregelen met een factor wordt vergroot.Als voorbeeld in figuur 5 een simulatie van een persoon die van buiten lopend een warm gebouw binnen gaat. De nog niet eerder genoemde variabelen in figuur 5 zijn: - ‘met’ de index voor het metabolisme

(inspanningsniveau) die bij wandelen 3 is, bij traplopen bijna 6 en zittend licht werk in de kamer 1.2;

- ‘iclo’ is de kleding index, buiten 3, een dikke winterkleding, binnen 0.88;

- ‘var’ is de luchtsnelheid, waarin ook de

)1(00005.0 PPDnPPDndtpMarkov −⋅⋅=

-Figuur 1- In DFanger volgt PPD met enige vertraging, die afhankelijk

is van de condities. De dynamische respons van de PPD is in DFanger zo

berekend dat daarin de benodigde thermische historie van de bewoner zit:

bijvoorbeeld de mate waarin de persoon is opgewarmd of afgekoeld.

-Figuur 2- Overzicht van het model. Links een gebouwsimulatiemodel.

Rechts de toegevoegde tweetraps procedure. Stap 1 berekent voor elke

bewoner per tijdstap de PMV en PPD. Een markov-proces bepaalt uit de

PPD of er in die tijdstap een actie volgt. Stap 2 wordt alleen gestart als

er een actie is en berekent afhankelijk van de DFanger PMV een local

sensitivity. De tweede markov bepaalt ‘wat’ de actie is (thermostaat, ander

kledingniveau, raam, zonwering, alternatieve task uit de task list, etc.).

Persoonlijke voorkeur wordt hierbij als weegfactor verdisconteerd. Ook als

Stap 1 niet tot een actie leidt, kan het tweede markov-proces de bewoner

sturen op basis van de task list.]

TM0410_phaff.indd 8 30-3-2010 9:49:47

TVVL Magazine | 04 | 2010 GEBOUWSIMULATIE

loopsnelheid is verdisconteerd. Deze lucht-snelheid vermindert ook iclo: meer lucht stroomt door de kleding.

Direct na binnenkomst wordt de winterjas los gedaan (iclo gaat van 3 naar 2). Lopend door de warme gangen, vier verdiepingen de trap op, de PPD loopt op. Aangekomen in de kamer waar de jas uit gaat, volgt de eerste actie: raam open. Dan daalt de temperatuur en is de lucht-snelheid iets verhoogd, de PMV daalt. Als de persoon is afgekoeld, de PMV is iets negatief geworden, volgt de tweede actie, het raam gaat weer dicht. Hierna lopen de temperaturen op en de PMV blijft dicht bij nul (neutraal).

verdere Modelontwikkeling

Zowel het DFanger-model als de markov-processors zijn nog in ontwikkeling en zullen verder worden aangepast aan literatuurgege-vens en comfort-lab experimenten. Het lijkt niet onmogelijk om niet-lineair andersoortige discomfort’s, zoals geluidhinder (straatlawaai en open ramen, geluid van de installatie), geur-hinder, verkeerde verlichting (samen met zon-wering) en uitzicht, en buiten windhinder, op te tellen bij de PPD. De methode kan ook worden gebruikt om in bestaande gebouwen oplossin-gen te zoeken voor problemen. De verwachting is dat simulatiemodellen zo een betere sensor krijgen voor het ontwerp van gezonde, prettige gebouwen die werkelijk veel energie besparen, waarbij de mens meer centraal staat en de techniek iets meer ‘in dienst van’.

literatuur 1. Gids W.F. de, op ’t Veld P.J.M. Onderzoek

naar ventilatie in relatie tot gezondheidsa-specten en energiegebruik voor een repre-sentatieve steekproef van het Nederlandse woningbestand. TNO Bouw/Cauberg Huygen. TNO-rapport 2003-GGI-R064. Delft: 2004.

2. Richard De Dear, Ph.D. The theory of thermal comfort in naturally ventilated indoor environments; “The pleasure prin-ciple”. International Journal of Ventilation, ijovent.org.uk: 2009.

3. Fanger P.O., “Calculation of thermal com-fort: introduction of a basic equation”. 1967.

4. Fountain Marc E., Ph.D.Charlie Huizenga. Using the ASHRAE THERMAL comfort MODEL, An ASHRAE Special Publication. ASHRAE Research Project 781-RP, Atlanta USA: 1997.

5. NEN-EN-ISO 7730 Klimaatomstandigheden. Analytische bepaling en interpretatie van thermische behaaglijkheid door berekeningen van de PMV en PPD-waarden en lokale thermische behaaglijkheid, Delft: NEN, 2005.

-Figuur 3- ‘pMarkov Actie’ bij dt =1 s als functie van PPDn.

-Figuur 4- Markov Acties in het programma voor enkele waarden van de PPD, telkens 1.000 keer

berekend in een simulatie van 0 tot 5 uur. De Acties die volgen zijn cumulatief in een genormeerd

histogram gezet en hier als fractie (0..1) geplot. Als op een bepaald tijdstip de fractie 1 is, dan is in alle

1.000 berekeningen een actie opgetreden. De reactietijd is de tijd waarbij de kans op een actie 0.5 is

(fractie=0.5). Bij PPD=90 % is dit iets meer dan 1 s, Bij PPD=50 % ongeveer 3 minuten en bij 20 %

iets meer dan 5 uur. Bij een PPD van 10 % is maar weinig kans op een actie, na 5 uur is in 60 van de

1.000 berekeningen (6 %) een actie opgetreden.]

-Figuur 5- Simulatie van een persoon die bij koud weer een warm gebouw binnenkomt, als actie

wordt een raam open gezet.

9

TM0410_phaff.indd 9 30-3-2010 9:49:49

TM201004

Documents

Transcript of TM201004