OPTIMALISATIE VAN COMFORT EN ENERGIEVERBRUIK VAN GEBOUWEN DOOR
SIMULATIES
BESTBUILD INGCONCEPT BVBA
1
BESTBUILDINGCONCEPT
Ingenieursbureau met focus op comfort, binnenklimaat en
energie
Specialisaties:
— Dynamische gebouwsimulaties
— Comfortmetingen
— Draadloze gebouwmonitoring
— Advies, workshops, expertises, second opinion,…
Geert Bellens, zaakvoerder
Zimmerplein 16, Lier
www.bestbuildingconcept.be
2
Dynamische simulaties
Simulatie van temperaturen,
daglicht en energieverbruik
Resultaten, uur per uur, voor elk
type gebouw
Conceptbepaling, varianten-
onderzoek, dimensionering
3
Comfort en binnenklimaatmetingen
Objectivering van comfortklachten met
gekalibreerde meettoestellen
Meting van het werkelijke comfortgevoel
(PMV) en het aantal ontevredenen (PPD)
CO2 en CO metingen.
Registratie verwarming/koeling/ventilatie
4
Binnenklimaatbewaking
Draadloze monitoring met LCD
T°, RV, CO, CO2, UV, Luxwaarde,
druk,…
Data in lokale database
Alarmering via email of lokaal
5
Stookplaatsmonitoring met
comfortbewaking
Draadloze monitoring van alle
kringen (verwarming, koeling,
ventilatie)
Comfortbewaking
Opvolging energieverbruik
Alle data in de cloud
Alarmering via email of SMS
6
Typische problemen
Te warm, te koud, tocht
Koude voeten
Te muf, te vochtig
Hoofdpijn, geïrriteerde ogen, draaierig
Verblinding, zoninval,…
8
Productiviteitswinst
Mensen presteren beter, worden minder vaak ziek
Zijn minder vaak afwezig
Blijven langer in de firma
Total buildingcost
• People 100
• Maintenance 10
• Financing 10
• Energy 1
9
Productiviteitswinst
Gemiddeld 10- 15 % productiviteitsverbetering
Een goed comfort brengt meer op dan
energiebesparing
10
Statische rekenpakketten
EPB, PHPP
— Alle lokalen één temperatuur ( 18°C, 20°C)
— Eén buitentemperatuur per maand
— Oververhitting: gemiddelde voor heel het gebouw
— Geen of amper regeling, geen opsplitsing naar lokalen, geen aparte interne lasten
— Certifiëringstool, geen ontwerptool
Warmteverliesberekening: worst case scenario voor de installaties
12
Dynamische simulatie
Realistische simulatie van de werking van een gebouw — Energieverbruik
— Comfort (daglicht, thermisch comfort, binnenklimaat)
Integratie van gebouw, technieken en regeling — Verwarming, koeling, ventilatie,
— zonwering,
— inertie,
— opengaande ramen, …
Koppeling dossier architect en studiebureau
13
Dynamische simulaties: Gebouwmodel
Opmaak gebouwmodel
inclusief omgeving
— Naburige gebouwen
— Oversteek, balustrade
— Bomen
— …
14
Dynamische simulaties: Gebouwmodel
Gelijkaardig aan EPB
— Veel gedetailleerder
— Alles kan, alles mag…
— Architect overtuigen
15
Dynamische simulaties: Gebouwmodel
Interne lasten per lokaal in
detail
— Lichtvermogen,
lichtsturing
— Personen, metabolisme,
kledij
— Apparatuur
17
Dynamische simulaties: HVAC model
Technische installaties
— Ventilatiegroep(en)
Bypass
warm/koudwaterbatterij
ventilatorenergie
— VAV
— Betonkernactivering
— Koelgroep(en)
— …
18
Dynamische simulaties: Weermodel
Gebaseerd op weerdata op uurbasis — Temperatuur en vochtigheid
— Windsnelheid en –richting
— Regen
— Directe en diffuse zon
Dynamische luchtdichtheid
Natuurlijke ventilatie
Passieve koeling
19
Dynamische simulaties-resultaten
Alle temperaturen t.o.v. de buitentemperatuur
Interne lasten en externe lasten (zon)
Energieverbruik
Daglicht
20
Dynamische simulaties
Eén gebouwmodel
— Realistisch beeld energieverbruik rekening houdend met inertie en regeling
— Comfort per lokaal
— Daglichtfactor per lokaal
— Scenario-onderzoek in ontwerpfase
— Correcte vermogens
Alle info om een gebouw te optimaliseren en te dimensioneren
Absoluut noodzakelijk bij energiezuinig bouwen.
22
Dynamische simulaties: energie
— Passief (Udak 0,1 Umuur 0,15 Uglas 0,8 n50=0,6)
• Stookseizoen korter
• Koelseizoen begint vroeger en duurt langer
27
Dynamische simulaties: energie
— Passief (Udak 0,1 Umuur 0,15 Uglas 0,8 n50=0,6)
• Verbruik verwarming daalt
• Verbruik koeling stijgt
• Energiezuinig bouwen doet de koellast stijgen.
28
Dynamische simulaties
Energiezuinig bouwen — Doet de koellast stijgen. Meer koelen, langer koelen.
— Doet het verwarmingsvermogen dalen,
— Vereist een goede regeling, zeker in het tussenseizoen.
Invloed energie-eisen — Vaak hoge temperatuurskoeling of lage temperatuursverwarming
— Meer en meer geothermie
— Warmtepomp (dimensionering belangrijk)
— Gestuurde ventilatiedebieten (of lagere debieten…)
Het comfort moet tijdens het ontwerp geverifieerd worden.
29
Dynamische simulaties-resultaten
Kantoor met betonkernactivering
Koelen en verwarmen met kleine temperatuursverschillen
31
Dynamische simulaties-resultaten
Overschrijdingsuren — Simulatie voor een volledig jaar
— Overschrijdingen boven 25 (of 26)°C
— Enkel gebruiksuren worden geteld
Gebruiksuren per
jaar Overschrijdingsuren
25° procentueel
balie 2347 758 32,30%
blok B 2348 1135 48,34%
inkomsas 2348 106 4,51%
intern 2347 1004 42,78%
kantoor 2347 359 15,30%
KMO 2347 863 36,77%
landschapskantoor 2347 622 26,50%
manager 2348 300 12,78%
sales1 2347 671 28,59%
sales2 2347 692 29,48%
Kitchenette 2347 2 0,09%
procentueel
2,34%
0,09%
0,51%
4,69%
0,00%
9,03%
0,13%
1,15%
0,13%
0,09%
0,00%
procentueel
2,64%
4,09%
0,30%
14,27%
0,13%
14,74%
0,94%
2,43%
4,05%
7,03%
0,00%
BKA vroeger laten
koelen
Koelbatterij continu
laten koelen
Zonwering
noodzakelijk
32
Wetgeving
Arbeidsplaatsen: KB 4 juni 2012 betreffende de thermische omgevingsfactoren — Koude werkomgeving: Luchttemperatuur meten
— Werken in hitte: Natte boltemperatuur (WBGT) meten
— Gematigde omstandigheden: PMV/PPD methode gebruiken
35
KB betreffende de thermische omgevingsfactoren
Afdeling II.- Risicoanalyse en preventiemaatregelen
Art. 3.- § 1. Overeenkomstig artikel 8 van het koninklijk besluit van 27 maart 1998 betreffende het beleid inzake het welzijn van de werknemers bij de
uitvoering van hun werk voert de werkgever een risicoanalyse uit van de thermische omgevingsfactoren van technologische of kl imatologische aard die
aanwezig zijn op de arbeidsplaats, waarbij hij rekening houdt met de volgende factoren:
1° de luchttemperatuur, uitgedrukt in graden Celsius;
2° de relatieve luchtvochtigheid, uitgedrukt in percentage;
3° de luchtstroomsnelheid, uitgedrukt in meter per seconde;
4° de thermische straling veroorzaakt door de zon of door technologische omstandigheden;
5° de fysieke werkbelasting,
6° de gebruikte werkmethodes en arbeidsmiddelen;
7° de eigenschappen van de werkkledij en van de persoonlijke beschermingsmiddelen;
8° de combinatie van al deze factoren.
§ 2. In het kader van de risicoanalyse, evalueert de werkgever de thermische omgevingsfactoren en, indien nodig, meet hij ze. De in toepassing van
deze paragraaf gebruikte meet- en berekeningsmethodes worden bepaald, na advies van de preventieadviseur-arbeidsgeneesheer of de preventieadviseur-
arbeidshygiëne en na akkoord van het comité.
De in het eerste lid, 2° bedoelde gangbare voorschriften en gebruiken inzake comfort op de arbeidsplaats worden inzonderheid
beschreven in de norm NBN EN ISO 7730 “Ergonomie van de thermische omgeving: analytische bepaling en interpretatie van
thermische behaaglijkheid door berekening van de PMV en PPD waarden en door criteria voor de plaatselijke behaaglijkheid”.
36
PMV/PPD
Predicted Mean Vote (PMV) — Gemiddelde waardering van een groep personen over een willekeurig
klimaat
Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD) — Een voorspelling van het aantal ontevreden personen
NBN EN ISO 7730: (Analytical determination and interpretation of thermal comfort using calculation of the PMV and PPD indices and local thermal comfort criteria)
37
Thermisch comfort PMV-PPD kunnen we meten
1. Luchttemperatuur
2. Stralingstemperatuur
3. Relatieve vochtigheid
4. Luchtsnelheid
5. Kleding
6. Metabolisme
39
PMV voorbeelden: kantoorwerk — Temperatuur 21°C
— Luchtsnelheid 0,15 m/s
— Relatieve vochtigheid 50 %
— Metabolisme: staand (met =1,2)
— Winterkledij kantoor (clo =1)
• PMV -0,23
• PPD 6%
• ‘Neutraal’
42
PMV voorbeelden: kantoorwerk vrouw
— Temperatuur 21°C
— Luchtsnelheid 0,15 m/s
— Relatieve vochtigheid 50 %
— Metabolisme: staand (met =1,2)
— Winterkledij kantoor (clo =0,7)
• PMV -0,78
• PPD 18%
• ‘Iets te fris’
43
PMV voorbeelden: keukenwerk
— Temperatuur 21°C
— Luchtsnelheid 0,15 m/s
— Relatieve vochtigheid 65 %
— Metabolisme: heffen (met =2,1)
— Beschermende kledij (clo =1)
• PMV 0,89
• PPD 22%
• ‘Slightly warm’
44
Conclusie PMV/PPD methode is uitgebreider, maar vollediger
Houdt rekening met kledij, activiteit, luchtsnelheid, gebouwschil,…
PMV en PPD scores kunnen op voorhand gesimuleerd worden
45
Conclusie
Zelf uitrekenen: http://smap.cbe.berkeley.edu/comforttool/
PMV waarden bepalen ‘comfortklasse’
46
Lokaal discomfort
Vloertemperatuur: contacttemperatuur van de vloer
— Kantoor met zwevend gedeelte
— Goed geïsoleerd
— Verwarmd naar 21°C
— Goede luchtdichtheid
49
Lokaal discomfort
Vloertemperatuur: contacttemperatuur van de vloer
— Temperatuur: 21°C, ok
— PMV: +- ok
— Vloertemperatuur…?
50
Daglichtfactor
Verhouding tussen de verlichtingssterkte binnen op één punt (meestal het werkvlak) en de verlichtingssterkte buiten
— Niet beïnvloed door uur of dag
— Wel beïnvloed door
structurele zonwering,
luifels,
plaatsing vensters in de muur,
LTA waarde glas
Typische waarden: 2 à 3 %
54
Daglichtfactor: optimalisatie
LTA 80% LTA 80% LTA 80% LTA 80% LTA 80% LTA 80%
Luifel 1m verder Luifel 1m50 verder Luifel 2m verder Luifel 2m20 verder Luifel 2m40 verder Geen luifel
A0.02 1,7 1,93 2,11 2,15 2,25 3,01
A0.05 1,63 1,88 2,1 2,16 2,27 3,18
A0.08 1,94 1,94 1,98 1,99 2 2,17
A0.06 1,72 1,98 2,21 2,28 2,32 3
LTA 70% LTA 70% LTA 70% LTA 70%
Luifel 2m verder Luifel 2m20 verder Luifel 2m40 verder Geen luifel
A0.02 1,83 1,88 1,94 2,63
A0.05 1,82 1,87 1,94 2,76
A0.08 1,71 1,72 1,73 1,88
A0.06 1,91 1,96 2,01 2,59
57
De zon weren
Tot 850 Watt per m² geveloppervlakte
Ook grotendeels diffuus
Soms meer zon op O/W dan op Z
59
De zon weren
Structurele zonwering
— Geen onderhoud
— Geen sturing
— Enkel op het zuiden effectief!
60
Natuurlijke ventilatie
Natuurlijke ventilatie
— Free cooling overdag (opengaande ramen)
— Nachtkoeling
66
Natuurlijke nachtventilatie
Natuurlijke ventilatie
— Free cooling overdag
— Nachtkoeling (5 à 10 vol/h nodig)
67
Natuurlijke nachtventilatie
Natuurlijke ventilatie
— Neutrale drukvlak
— Insecten, inbraak, regen,…
— Voldoende raamopeningen
68
Nachtventilatie
‘s Nachts in principe ideale omstandigheden
Inertie voorzien ! Batterijwerking,
Klimaatopwarming?
— Aantal warme dagen (>25°C) stijgt.
“urban heat island effect”
— Stad 4 tot 7 graden warmer
69
Mechanische nachtventilatie
Mechanisch ventileren gedurende de nacht?
— Meestal te laag debiet (1 à 2 vol/h)
— Beperkte afkoeling van de inerte delen
— Ventilatorenergie stijgt aanzienlijk.
70
Scenario-onderzoek
Optimalisatie
1. Passief ontwerp
2. Aangepast LE ontwerp
3. Aangepast passiefontwerp
74
Scenario-onderzoek
Energieverbruik
1. Passief ontwerp
2. Aangepast LE ontwerp
3. Aangepast passiefontwerp
Apparatuur Licht Ventilatoren Verwarming Koeling
Eerste ontwerp 5322 1381 2364 1274 483 10824
Optimalisatie ontwerp 5322 1381 2364 1915 476 11458
Definitief ontwerp 5322 1082 1627 1110 563 9704
0
2000
4000
6000
8000
10000
12000
14000
EU
RO
PER J
AAR
ENERGIEVERBRUIK PER JAAR
75
Scenario-onderzoek Eerste ontwerp Gebruiksuren per jaar Overschrijdingsuren 26° procentueel Overschrijdingsuren 28° procentueel
Buro 1535 192 12,51% 41 2,67%
Labo's 2682 179 6,67% 0 0,00%
Onthaal 2555 22 0,86% 0 0,00%
Ortho 1-3 1536 132 8,59% 0 0,00%
Unit 1-3 1537 113 7,35% 1 0,07%
Unit 4 1535 476 31,01% 68 4,43%
Unit 5 922 21 2,28% 0 0,00%
Unit 6 2147 155 7,22% 0 0,00%
Unit 7-8 1642 97 5,91% 0 0,00%
Unit 9 1234 43 3,48% 0 0,00%
Wachtruimte 2556 17 0,67% 0 0,00%
Optimalisatie
ontwerp Gebruiksuren per jaar Overschrijdingsuren 26° procentueel Overschrijdingsuren 28° procentueel
Buro 1535 42 2,74% 4 0,26%
Labo's 2682 111 4,14% 0 0,00%
Onthaal 2555 0 0,00% 0 0,00%
Ortho 1-3 1536 39 2,54% 0 0,00%
Unit 1-3 1537 24 1,56% 0 0,00%
Unit 4 1535 94 6,12% 0 0,00%
Unit 5 922 5 0,54% 0 0,00%
Unit 6 2147 44 2,05% 0 0,00%
Unit 7-8 1642 43 2,62% 0 0,00%
Unit 9 1234 11 0,89% 0 0,00%
Wachtruimte 2556 0 0,00% 0 0,00%
76
Scenario-onderzoek
Definitief ontwerp Gebruiksuren per jaar Overschrijdingsuren 26° procentueel Overschrijdingsuren 28° procentueel
Buro 1535 0 0,00% 0 0,00%
Labo's 2682 0 0,00% 0 0,00%
Onthaal 2555 0 0,00% 0 0,00%
Ortho 1-3 1536 0 0,00% 0 0,00%
Unit 1-3 1537 0 0,00% 0 0,00%
Unit 4 1535 0 0,00% 1 0,07%
Unit 5 922 0 0,00% 0 0,00%
Unit 6 2147 0 0,00% 0 0,00%
Unit 7-8 1642 0 0,00% 0 0,00%
Unit 9 1234 0 0,00% 0 0,00%
Wachtruimte 2556 0 0,00% 0 0,00%
Balans comfort <> energie
1. Laag energieverbruik
2. Comfort verzekerd
3. Correcte vermogens
77
Realistische vermogens
Bepaling verwarmingsvermogen
— Klassiek: koudste dag, worst case
Overdimensionering (2x, 3x,..)
Laag rendement
Pendelgedrag
Geothermie
— Realiteit: sterk afhankelijk van
Regeling !
Inertie
Interne lasten,…
— Simulatie geeft je een realistisch beeld
79
Realistische vermogens
Voorbeeld tandartspraktijk
— Eerste ontwerp met vloerverwarming: 18 kW
— Definitief ontwerp met convectoren: 32 kW (25 kW in gebruik)
80
Dynamische simulaties
Eén gebouwmodel — Realistisch beeld energieverbruik rekening houdend met inertie en regeling
— Comfort per lokaal
— Daglichtfactor per lokaal
— Scenario-onderzoek in ontwerpfase
— Correcte vermogens
Alle info om een gebouw te optimaliseren en te dimensioneren
Absoluut noodzakelijk bij energiezuinig bouwen.
Een slecht comfort kost u veel meer dan uw energieverbruik.
BESTBUILDINGCONCEPT BVBA
Geert Bellens, zaakvoerder
Zimmerplein 16, Lier
www.bestbuildingconcept.be
81
Top Related