opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015. 9. 28. · (nbn en 12831) g) berekening van...

Leefmilieu Brussel

Opleiding Duurzaam Gebouw:

Verwarming en sanitair warm water: ontwerp en regeling

BEHOEFTEN EN EISEN VOOR DIMENSIONERING VAN EEN

VERWARMINGSINSTALLATIE

Jonathan FRONHOFFS

CENERGIE

2

Doelstellingen van de presentatie

● Uitleggen welke factoren in aanmerking moeten

worden genomen bij de dimensionering van een

verwarmingsinstallatie

● Aantonen wat belangrijk is bij het ontwerp van de

installatie

3

● Definitie van de behoeften en eisen voor de

dimensionering van een verwarmingsinstallatie

● De verschillende dimensioneringsmethoden

● Berekening van de warmteverliezen (Norm NBN

EN 12831)

● Concreet voorbeeld

● Belang van het opwarmvermogen

Plan van de uiteenzetting

4

Definitie van behoeften en vereisten

● Behoeften

► Vaststelling van het vermogen van de installatie

► Vaststelling van het vermogen van de

warmteafgiftesystemen

► Definitie van het type van systeem

› Eindgebruik

› Kostprijs

› Flexibiliteit

► Definitie van een regelprincipe

› Eindgebruiker

› Inertie

› Inschakeling

› Indeling in zones

5

Definitie van behoeften en vereisten

● Vereisten

► EPB-eisen voor werken

› PEV beïnvloed door de keuze van systeem, de regeling, enz.

► EPB-eisen voor verwarming

› Oplevering EPB

► Ecodesign

› Keuze van product

► Na te leven normen

› Verliezen

› Warmteafgiftesystemen

6





EN 12831)




7

Dimensioneringsmethoden

● Bestaand gebouw

► Vermogen per m² (of per m³)

Orde van grootte:

› Bestaand gebouw (voor EPB) = 120 tot 180 W/m²

› Gebouw EPB 2008 = 60 tot 80 W/m²

› ZLE-gebouw – EPB 2015 = 20 tot 40 W/m²

› Passiefgebouw = 10 tot 30 W/m²

► Definitie van de bedrijfsuren (warmtemonotoon)

► Verbruik/vermogen ≈ 1.500 uur bij vol regime

► Berekening van de warmteverliezen

► Dynamische simulatie (op basis van ASHRAE)

8

Dimensioneringsmethoden

● Nieuw gebouw

► Berekening van de warmteverliezen

› Voor juni 2015: NBN B 62-003

› Sinds juni 2015: NBN EN 12831 (2003) + nationale bijlage

► Belangrijkste wijzigingen

› Gedetailleerdere berekening van de warmteverliezen door

transmissie door de grond

› Gedetailleerdere berekening van de warmteverliezen door

ventilatie en rekening houden met de luchtdichtheid van de

gebouwen

› Systematische berekening van het opwarmvermogen

► Dynamische simulatie (op basis van ASHRAE)

9

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) Inleiding

Stap Te volgen procedure

a) Bepaling van de basisgegevens

b) Definitie van elke ruimte in het gebouw

c) Vaststelling van de kenmerken van de wanden voor elke ruimte

d) Berekening van de warmteverliezen door transmissie FT

e) Berekening van de warmteverliezen door ventilatie FV

f) Berekening van de totale warmteverliezen = FT + FV

g) Berekening van het opwarmvermogen FRH

h) Berekening van totaal nodig verwarmingsvermogen: FHL = FT + FV + FRH

10

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) Inleiding

Verliezen door transmissie

+ Verliezen door luchtlekken (in/exfiltratie)

+ Verliezen door ventilatie

Zonaanvoer

Interne aanvoer

Netto-energiebehoefte voor

verwarming

11

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831)









h) Berekening van totaal nodig verwarmingsvermogen : FHL = FT + FV + FRH

12

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) a) Bepaling van de basisgegevens

► Basisbuitentemperatuur e

► Jaarlijkse gemiddelde buitentemperatuur m,e

Gegevens uit de Belgische bijlage (tabellen)

13











14

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) b) Definitie van elke ruimte in het gebouw

► Bepaling van het beschermde volume (BV) van het gebouw

► Specificatie van het statuut van elke ruimte (al dan niet

verwarmd) binnen en buiten het BV

► Berekening van de oppervlakte en het volume van elk vertrek

► Bepaling van de basisbinnentemperatuur voor elke ruimte

› Gegevens uit de Belgische bijlage (tabellen)

Type van vertrek of ruimte int,i [°C]

Slaapkamer 18

Woonkamer, keuken, werkkamer, enz. 20

Badkamer 24

Turnzaal 16

Kamers van een aangrenzend appartement (zelfde BV) 15

Kamers van een aangrenzend appartement (ander BV) 10

Vorstvrije vertrekken 5

Enz. …

15











16

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) c) Vaststelling van de kenmerken van de wanden

voor elke ruimte

► Oppervlakte van elke wand

► U-waarde van de wanden en eventuele koudebruggen

► Volgens de Europese normen EN ISO 6946, 10077-1, 10077-2 en 673

› U-waarde opake wand = 1/ RT

RT = Rsi + R1 + (R2) + (R...) + (Ra) + Rse

Bron: Energie+

Weinig of niet

geventileerde lucht

17


voor elke ruimte

› U-waarde venster:

Ug = de warmtedoorgangscoëfficiënt van de beglazing

Ag = de glasoppervlakte

Uf = de warmtedoorgangscoëfficiënt van de lijst

Af = de oppervlakte van de lijst

Up = de warmtedoorgangscoëfficiënt van het paneel

Ap = de oppervlakte van het paneel

Ur = de warmtedoorgangscoëfficiënt van het ventilatierooster

Ar = de oppervlakte van het ventilatierooster

ψg = de warmtedoorgangscoëfficiënt per lengte-eenheid van de afstandhouder rond het glaswerk

lg = de zichtbare perimeter van het glaswerk

ψp = de warmtedoorgangscoëfficiënt per lengte-eenheid rond het paneel

lp = de zichtbare perimeter van het paneel

18


voor elke ruimte

› Koudebruggen:

– Catalogi

– Software

Bron: Energie+

19











20

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) d) Berekening van de warmteverliezen door

transmissie FT

► Naar buiten toe

Bron: EPB-gids WG

Directe verliezen naar de

buitenomgeving

Beschermd

volume

21


transmissie FT

► Naar een aangrenzende onverwarmde ruimte (AOR)

Bron: Energie+

AOR

Verwarmd volume

22


transmissie FT

► Naar de grond

Bron: Energie+

Grond

23


transmissie FT

► Naar aangrenzende verwarmde ruimten met een andere T°

› Verschillende comforttemperaturen

› Eventuele indeling in zones

AOR

BV

24











25

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) e) Berekening van de warmteverliezen door ventilatie

FV

► 2 methodes om deze verliezen vast te stellen:

met of zonder ventilatiesysteem

26


FV

► Verliezen door infiltratie

Bron: WTCB

27


FV

► Verliezen via het ventilatiesysteem

Bron: Energie+

Vervuilde lucht

Verse lucht

28


FV

► Warmteverliezen door onderdruk

29











30

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) f) Berekening van de totale warmteverliezen

Ftotaal = FT + FV

= Warmteverliezen door transmissie + warmteverliezen

door ventilatie

31











32

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) g) Berekening van het opwarmvermogen

► De intermitterend verwarmde ruimten vereisen een

opwarmvermogen om na een periode van

verwarmingsonderbreking de gewenste nominale

binnentemperatuur te bereiken binnen een bepaalde tijd.

► Dit vermogen is afhankelijk van de volgende factoren:

› het niveau van isolatie van het gebouw

› het luchtinfiltratiedebiet tijdens de verlaging of onderbreking

van de verwarming en tijdens de opwarmperiode;

› de warmtecapaciteit (thermische inertie);

› de vermoedelijke opwarmtijd;

› de temperatuurdaling tijdens de verlaging (onderbreking) van

de verwarming, en de toegepaste opwarmtijd;

› de kenmerken van het regelsysteem.

33


► Een opwarmvermogen is niet altijd nodig, bijvoorbeeld

indien:

› het regelsysteem de onderbreking kan uitschakelen op de

koudste dagen;

› de warmteverliezen (ventilatieverliezen) kunnen worden

beperkt tijdens de onderbreking.

► Het opwarmvermogen moet worden overeengekomen met

de klant.

► Het opwarmvermogen kan in detail worden bepaald aan

de hand van dynamische rekenmethoden.

Keuze van de ontwerper en van de bouwheer!

34


► Onder de volgende voorwaarden is een vereenvoudigde

rekenmethode mogelijk.

► Voor residentiële gebouwen:

› De periode van onderbreking (nachtverlaging) is korter dan

dan 8 uur.

› Het gebouw is geen lichte constructie (zoals

houtskeletbouw).

► Voor niet-residentiële gebouwen:

› De periode van onderbreking (weekendverlaging) is korter

dan 48 uur.

› De bezettingsperiode op werkdagen is langer dan 8 uur per

dag.

› De nominale binnentemperatuur ligt tussen 20°C en 22°C.

35


►

► Hangt af van de gebouwmassa:

› Zware gebouwmassa= vloeren en plafonds in beton, muren

in baksteen of beton

› Gemiddelde gebouwmassa = vloeren en plafonds in beton,

lichte binnenmuren

› Lichte gebouwmassa = zwevende plafonds en vloeren, lichte

binnenmuren

36


►

► Niet-residentiële gebouwen:

Op-

warm-

tijd [u]

fRH

W/m²

Aangenomen temperatuurval tijdens verwarmingsonderbreking (*)

2 K 3 K 4 K

Gebouwmassa Gebouwmassa Gebouwmassa

laag gemiddeld hoog laag gemiddeld hoog laag gemiddeld hoog

(*) In goed geïsoleerde en luchtdichte gebouwen is een aangenomen binnentemperatuurval tijdens de verwarmingsonderbreking van

meer dan 2 K tot 3 K niet echt waarschijnlijk. Dit hangt af van het buitenklimaat en de thermische massa van het gebouw.

37


►

► Residentiële gebouwen:

Op-

warm-

tijd

[u]

fRH

W/m²


2 K 3 K 4 K



38


►

► Te berekenen voor elk vertrek

› Om de warmteafgiftesystemen te dimensioneren

› Om de warmteopwekking te dimensioneren

39











40

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) h) Berekening van het totaal verwarmingsvermogen

FHL = FT + FV + FRH

= Verliezen door transmissie + Verliezen door ventilatie +

Opwarmvermogen

41

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) ● Vaststelling van het aantal generatoren

► NBN D 30-001

Ketel 1 Ketel 2 Ketel 3

(*) Voor de eenvormigheid kunnen ook 3 identieke ketels van 0,39 x P worden geplaatst.

42

Berekening van de warmteverliezen (NBN EN 12831) ● Uitzondering op deze methode

► Deze methode is alleen van toepassing op lokalen met

een plafondhoogte van 5 m of minder

► Zie bijlage B voor aanpassing van deze methode aan

specifieke configuraties

Verwarmingstype en type of plaatsing van

het warmteafgiftesysteem

fh,i

Hoogte van de verwarmde ruimte

5 tot 10 m 10 tot 15 m

HOOFDZAKELIJK STRALING

Vloerverwarming

Plafondverwarming (temperatuur < 40°C)

Neerwaartse stralingsverwarming op hoge en

middelhoge temperatuur

1

1,15

1

1

niet van toepassing

1,15

HOOFDZAKELIJK CONVECTIE

Natuurlijke warmeluchtverwarming

WARMELUCHTVERWARMING

Dwarsstroom op laag niveau

Neerwaarts vanuit hoog niveau

Dwarsstroom op middelhoog niveau en

(middel)hoge temperatuur

1,15

1,30

1,21

1,15

niet van toepassing

1,60

1,45

1,30

43





EN 12831)




44

Concreet voorbeeld

a) Basisgegevens

► Type van gebouw:

› School met 4 gevels, GLV + 1

› Gelijkvloerse verdieping op grondniveau (geen kelder)

› Plat dak

› Conform EPB Vlaanderen 2015

› Grondwaterspiegel op meer dan 1 meter diepte

► Situatie:

› Klimaatzone met e = - 8°C

› Jaargemiddelde buitentemperatuur: m,e = + 10°C

► Gascondensatieketel is voorzien

► Verwarming door radiatoren

► Ventilatiesysteem type C

► Beoogde dichtheid: n50 = 2,5 u-1

45

Concreet voorbeeld

b) Identificatie van de ruimte

► Plan bestudeerd gebouw (gelijkvloers):

46

Concreet voorbeeld


► Bestudeerd klaslokaal (gelijkvloers):

47

Concreet voorbeeld


► Bestudeerd klaslokaal (gelijkvloers):

20°C 20°C 20°C

-8°C

48

Concreet voorbeeld

c) Identificatie van de wanden

► U-waarde:

› Vloer op grond– U = 0,25 W/m²K

› Buitenmuur – U = 0,23 W/m²K

› Binnenmuur – U = 1,64 W/m²K

› Tussenvloer (opgaande stroom) – U = 2,57 W/m²K

› Tussenvloer (neergaande stroom) – U = 1,89 W/m²K

› Binnendeuren – U = 2,34 W/m²K

› Vensters – U = 1,3 W/m²K

► Koudebruggen:

› Vensterbank – Ψ = 0,40 W/mK

49

Concreet voorbeeld

c) Identificatie van de wanden

► Oppervlakken:

› Vloer op grond = 66 m²

› Buitenmuur = 32 – 16,7 = 15,3 m²

› Binnenmuren naar ruimten met andere T° = 14 m²

› Binnendeuren = 3,6 m²

› Vensters = 16,7 m²

► Koudebruggen:

› Vensterbank = 6,4 m

50

Concreet voorbeeld

d) Berekening van de warmteverliezen door

transmissie FT

Buiten

Aangrenzende

onverwarmde

ruimten (AOR) Grond

Aangrenzende verwarmde

ruimten met een andere T°

T° binnen

T° buiten

BV Buiten

BV

51

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar buiten toe

HT,ie = 15,3 . 0,23 + 16,7 . 1,3 + 6,4 . 0,40 = 28 W/K

1 1

Buitenmuur Venster Dorpel

52

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar een AOR

HT,iue = 0

53

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar de grond

1,45 1

fg2 = (20 – 10) / (20 + 8) = 0,36

54

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar de grond

1,45 1

Uequiv,k gegeven door de norm

Afhankelijk van B’ = Ag / (0,5 . P)

U-waarde vloer = 0,25 < 0,50 W/m²K

B’ voor het hele gebouw OK

55

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar de grond

Ag = 1.160 m²

P = 173 m

B’ = 13,4

56

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar de grond

57

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar de grond

Met U vloer = 0,25 W/m²K

B’ = 13,4

Uequiv,k ≈ 0,14 W/m²K

Geen isolatie

(voor z = 0 meter)

58

Concreet voorbeeld


transmissie FT

► Naar de grond

1,45 1

HT,ig = 1,45 . 0,36 . (66 . 0,14) . 1 = 5 W/K

59

Concreet voorbeeld

d) Berekening van de warmteverliezen door transmissie

FT


20°C

Warmteuitwisseling tussen verwarmde ruimte (i) en: θaangrenzende ruimte

°C

Aangrenzend vertrek in hetzelfde gebouwdeel θaangrenzende ruimte moet gespecificeerd zijn

Vertrek in een aangrenzend gebouwdeel θm,e + θint, i)/2

Vertrek in een aangrenzend gebouw

- Bewoond gebouw

- Onbewoond gebouw: normaal geïsoleerd en niet of weinig

verlucht

- Onbewoond gebouw: niet geïsoleerd of sterk verlucht

θm,e

0

θe

60

Concreet voorbeeld


FT


aangrenzende ruimte

61

Concreet voorbeeld


FT


fij = (20 – 16) / (20 + 8) = 0,14

HT,ij = (0,14 . 14 . 1,64) + (0,14 . 3,6 . 2,34) = 4,4 W/K

Muren Deuren

62

Concreet voorbeeld


transmissie FT

FT,i = (28 + 0 + 5 + 4,4) . (20 + 8) = 1.047,2 W

63

Concreet voorbeeld

e) Berekening van de warmteverliezen door ventilatie

FV

V̇i (m³/h) : met ventilatiesysteem

64

Concreet voorbeeld


FV

► Met ventilatiesysteem

2,5

0,1 1

V̇inf,i = 2 . 57 . 2,5 . 0,1 . 1 = 28,5 m³/h

65

Concreet voorbeeld


FV


→ Debiet bepaald door de ontwerper

→ V̇su,i = 572 m³/u

66

Concreet voorbeeld


FV


→ houdt rekening met de

warmterecuperator

→ Systeem C : fv,i = 1

67

Concreet voorbeeld


FV


→

→ Alleen indien gebouw in onderdruk

→ Gebouw met evenwicht: V̇mech,inf,i = 0

68

Concreet voorbeeld


FV


V̇i = 28,5 + 572 . 1 + 0 = 600,5 m³/h

69

Concreet voorbeeld


FV

Hv,i = 0,34 . 600,5 = 204,2 W/K

FV,i = 204,2 . (20 + 8) = 5.716,8 W

70

Concreet voorbeeld

f) Berekening van de totale warmteverliezen

Ftotaal = FT + FV

Ftotaal = 1.047,2 + 5.716,8 = 6.764 W

71

Concreet voorbeeld

g) Berekening van het opwarmvermogen

►

► Niet-residentieel gebouw:

► FRH,i = 66 . 25 = 1.650 W

Op-

warm-

tijd

[u]

fRH

W/m²


2 K 3 K 4 K

Gebouwmassa Gebouwmassa Gebouwmassa

laag gemiddeld hoog laag gemiddeld hoog laag gemiddeld hoog



72

Concreet voorbeeld

h) Berekening van het totale verwarmingsvermogen

FHL = FT + FV + FRH

FHL = 1.047,2 + 5.716,8 + 990 = 7.754 W

De warmteafgiftesystemen moeten gedimensioneerd zijn

voor een vermogen van 7.754 W

Deze berekening moet worden uitgevoerd voor alle

lokalen van het gebouw om de warmteproductie te

dimensioneren

73





EN 12831)




74

Belang van het opwarmvermogen

● Bestudeerd voorbeeld

► Verliesvermogen = 103 W/m²

► Opwarmvermogen = 25 W/m² ≈ 25 % totaal vermogen

► Laag vermogen relatief gezien want ventilatiesysteem C

en standaard gebouwschil

75


● In sommige performante gebouwen

► Fverliezen < Fopwarming

► Grafiek

Bron: Energie+

Verlies

Opwarming

Ventilatie

Weergave van de prestatie van de gebouwschil

Dim

en

sio

neri

ng

sve

rmo

ge

n (

kW

)

Ventilatie Opwarming Verlies

76


● Heeft een verbetering van de gebouwschil gevolgen

op het vlak van het vermogen?

► Zeker!

► Op zichzelf gesproken neemt het opwarmvermogen af:

› Minder sterke temperatuurval tijdens onderbreking

› Zelfde opwarmduur

= Minder hoog vermogen

Bron: Energie+

Goed geïsoleerd gebouw

Weinig geïsoleerd gebouw

Uren

Te

mp

era

tuu

r (°

C)

Energieverbruik

Buiten-

temperatuur

77


● Hoe kan het opwarmvermogen worden vermeden?

► Plaatsing van een optimizer

› Op basis van de buitentemperatuur

› Op basis van de buitentemperatuur en de binnentemperatuur

› Auto-aanpassing

Bron: Energie+

Uren

Te

mp

era

tuu

r (°

C)

Optimizer

Daling van de

watertemperatuur

Uit- en

inschakeling

op vast uur

78



► Plaatsing van een optimizer

› Auto-aanpassing: voorbeeld

– Basisrichtwaarde = 20°C op 8 uur

› Hetzelfde voor het moment van uitschakeling

Dag Richtwaarde

Dag 1 T°buiten + T°binnen

Dag 2 Fout vorige dag + T°

Dag 3 Fout vorige dag + T°

Dag 4 Optimale regeling

79



► Zet het ventilatiesysteem uit (minimum)

› Zo kunnen de warmteverliezen door ventilatie tot een minimum

worden beperkt in de periode waarin het gebouw niet bezet is

› Volgens norm NBN EN 15251 :

– Minimum 2 vol/u voor bezetting

– 0,1 tot 0,2 l/s.m² continu

› Het is ook mogelijk te verwarmen op lucht met een recyclageklep

tijdens de opwarming

80


● Dit vermogen mag niet over het hoofd worden

gezien:

► Gebruikelijke praktijk in bestaande gebouwen

► Maar mag niet worden vergeten in passiefgebouwen, ZLE-

gebouwen, enz.

81

● http://www.leefmilieu.brussels/themas/gebouwen/de-epb/de-

technische-installaties-chauffage-en-klimaatregeling/epb-

reglementering-1

● EPB-eisen voor verwarming

● www.nbn.be

► Normen tegen betaling

● www.energieplus-lesite.be

► Berekening van de U-waarden

► Allerhande informatie over de verwarmingsinstallaties

● www.wtcb.be

► Abonnement tegen betaling of gratis toegang tot de normen voor ondernemers

► Praktische gids voor berekening van warmteverliezen

► Excel-blad voor berekening van warmteverliezen (gratis):

http://www.WTCB.be/index.cfm?dtype=na_energy&doc=EN%2012831_2015%20Exc

el%20NL.zip&lang=nl

Interessante tools, websites, enz.:

http://www.leefmilieu.brussels/themas/gebouwen/de-epb/de-technische-installaties-chauffage-en-klimaatregeling/epb-reglementering-1

















http://www.nbn.be/

http://www.nbn.be/

http://www.energieplus-lesite.be/



http://www.cstc.be/

http://www.cstc.be/index.cfm?dtype=na_energy&doc=EN 12831_2015 Excel NL.zip&lang=nl










82

Referenties Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen:

● Gids duurzame gebouwen: http://www.gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be

● Fiche G_ENE10

http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be/fr/accueil?IDC=3

http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be/nl/index.html?IDC=3

http://gidsduurzamegebouwen.leefmilieubrussel.be/nl/index.html?IDC=3

83

Te onthouden uit de uiteenzetting

● Een balans van de warmteverliezen is van het

grootste belang voor de dimensionering van de

verwarmingsinstallatie, zowel bij renovatie- als bij

nieuwbouwprojecten

● Uitgevoerd volgens norm NBN EN 12831

● Het opwarmvermogen moet in aanmerking

worden genomen

84

Contact

Jonathan FRONHOFFS

Projectleider

Gegevens

: +32 485 702 878

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015. 9. 28. · (nbn en 12831) g) berekening van...

Documents