Comfortstudie PASSIEF SCHOOL LOZEN BOCHOLT Dynamische simulatie Zomercomfort_Passiefschool Lozen Bocholt

Comfortstudie PASSIEF SCHOOL LOZEN BOCHOLT 29-05-2009

Dynamische simulatie Zomercomfort_Passiefschool Lozen Bocholt.doc Cenergie

1/28

INHOUDSOPGAVE INHOUDSOPGAVE...................................................................................................2 1.

PROJECTGEGEVENS.........................................................................................3

2.

INLEIDING ......................................................................................................4

3.

DYNAMISCHE SIMULATIE: OPBOUW MODEL.....................................................5 3.1. Interface en EnergyPlus ............................................................................5 3.2. Gebouwparameters en hypotheses ............................................................9 3.2.1. Gebouwschil ........................................................................................................................ 9 3.2.2. HVAC................................................................................................................................. 10 3.2.3. Gebruikspatroon................................................................................................................. 10 3.2.4. Interne lasten .................................................................................................................... 12 3.2.5. Verlichting ......................................................................................................................... 12

4.

DYNAMISCHE SIMULATIE: ZOMERCOMFORT ..................................................13 4.1. Scenario’s ..............................................................................................13 4.2. Typelokalen............................................................................................14 4.3. Comforteisen..........................................................................................14 4.4. Resultaten zomercomfort : Referentie ......................................................14 4.4.1. Overschrijdingsuren............................................................................................................ 14 4.4.2. Zomerweek........................................................................................................................ 15

4.5. Resultaten zomercomfort : Scenario 1......................................................19 4.5.1. Overschrijdingsuren............................................................................................................ 19 4.5.2. Zomerweek........................................................................................................................ 20

4.6. Resultaten zomercomfort : Scenario 2 – Klas : nachtventilatie + aangepaste ventilatietijdschema ..............................................................22 4.6.1. Overschrijdingsuren............................................................................................................ 22 4.6.2. Zomerweek........................................................................................................................ 23

4.7. Resultaten zomer comfort : Scenario 2 – PC klas: nachtventilatie + aangepaste ventilatietijdschema ..............................................................25 4.7.1. Overschrijdingsuren............................................................................................................ 25 4.7.2. Zomerweek........................................................................................................................ 26

4.8. Besluit ...................................................................................................28


2/28

1.

PROJECTGEGEVENS Object

Bouwheer

Gesub. Vrije Basisschool van Lozen Bocholt

Gesub. Vrije Basisschool van Lozen Bocholt

Hamonterweg 136-138 3950 Bocholt

Hamonterweg 136-138 3950 Bocholt

Architect

Opdrachtgever

lava architecten cvba

Infrax

Parijsstraat 74 3000 Leuven t: 016 / 23 01 41 f: 016 / 22 13 91

Gouverneur Verwilghensingel 32 3500 Hasselt t: 011 / 72 21 08 f: 011 / 72 29 07

Contactpersoon: Thomas Delauré e-mail: [email protected]

Contactpersoon REG: Ronny Thevis E-mail: [email protected]

Energieadvies Cenergie cvba Gitschotellei 138 2600 Berchem t: 03 / 271 19 39 f: 03 / 271 03 59 e-mail: [email protected] Samensteller: Hans Driesen, Anne-Laure Maerckx e-mail: [email protected]; [email protected]


3/28

2.

INLEIDING

Voor het project de Vrije Basisschool van Lozen Bocholt is bij Infrax een gratis dynamische thermische simulatie aangevraagd. De uitvoering gebeurt door Cenergie, een multidisciplinair ingenieursbureau, gespecialiseerd in energie-efficiëntie en duurzaam bouwen. Het initiële concept voor het gebouw wordt doorgerekend om het zomercomfort te kunnen evalueren. Vervolgens worden een aantal verbeterscenario’s vergeleken met het referentiegebouw. Van alle maatregelen wordt op dynamische wijze de performantie op comfortvlak gesimuleerd. In dit rapport wordt vooral de impact van aanpassingen aan de ventilatiestrategie op het (zomer)comfort besproken. Vooral de haalbaarheid van nachtventilatie wordt verder uitgewerkt om aan de comforteisen te kunnen voldoen.


4/28

3.

DYNAMISCHE SIMULATIE: OPBOUW MODEL De bepaling van het zomercomfort wordt gedaan a.d.h.v. een dynamische gebouwsimulatie. Hiertoe wordt het softwarepakket EnergyPlus gebruikt. Voor ingave wordt gewerkt met een aparte interface tussen gebruiker en EnergyPlus, het eigenlijke dynamische thermische simulatiepakket. Uitleg over beide berekeningsprogramma’s wordt hierna gegeven. 3.1.

Interface en EnergyPlus

Het simulatiepakket EnergyPlus berekent de temperaturen in een gebouw en comfortaspecten a.d.h.v. reële klimaatgegevens (buitentemperatuur, bezonning). Het gebouw wordt opgedeeld in verschillende zones die elk een uniforme temperatuur hebben. Deze zones komen overeen met de lokalen in het gebouw. Ze zijn via wanden met elkaar verbonden. EnergyPlus is uitgebreid gevalideerd door ANSI/ASHRAE. Warmteoverdracht tussen zones en wanden gebeurt via conductie, convectie en straling. In het simulatiepakket is de thermische capaciteit van wanden, vloeren en daken opgenomen. Er wordt dus rekening gehouden met de thermische inertie van het gebouw. Op dit vlak onderscheidt deze onderzoeksmethode zich van een vereenvoudigde statische of stationaire berekening. De randvoorwaarde voor de simulatie bestaat uit een reëel buitenklimaat. Er wordt dus rekening gehouden met opgemeten buitentemperatuur, de reële stand van de zon, de bewolking, de gemeten directe en indirecte straling, enz. In deze studie wordt gerekend met het referentiejaar te Kleine-Brogel, België. Dit is een globaal gemiddeld jaar voor temperaturen en bezonning, waarin zowel een zeer koude als een zeer warme week zitten. Het buitenklimaat waar in de simulaties is mee gerekend is weergegeven in Figuur 1.

Weerdata De gebruikte weerdata is van het type IWEC (International Weather for Energy Calculations) en speciaal ontwikkeld voor het gebruik in gebouwsimulatiepaketten. De data zijn aangemaakt door ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, ‘s werelds meest toonaangevende organisatie op HVACgebied) die op hun beurt de lokale Belgische gegevens aangeleverd krijgen van het U.S. National Climatic Data Center. Het berekende typejaar is gebaseerd op metingen gedurende een tijdspanne van 18 jaar (1982 tot 1999).


5/28

Figuur 1: weerdata

De simulatie is tijdsafhankelijk (dynamisch) zodat de temperatuur in de zones en wanden in functie van de tijd wordt berekend. Via de interface wordt het gebouw driedimensionaal ingegeven. De grafische interface heeft als belangrijk voordeel dat de geometrie en oriëntatie van het gebouw gemakkelijk kan gecontroleerd worden. De eigenschappen van wanden, daken en ramen, de bezetting, de luchtdichtheid, de installatie, ... worden voor elk element of component ingegeven. Figuur 2 geeft een idee van dit driedimensionale model. De belangrijkste kenmerken van het gebouw zijn hierop duidelijk te zien.


6/28

Figuur 2: 3D-model School Lozen

De thermische berekening zelf gebeurt met EnergyPlus. De belangrijkste resultaten van de berekening bestaan uit comfort (b.v. overschrijdingsuren), temperaturen, en verbruiken per zone. Een voorbeeld van de verschillende zones wordt in Figuur 3 gegeven. Figuur 3: Niveau 2


7/28

Er dient benadrukt te worden dat de simulatie bestaande uit de geometrie, opbouw, technische installaties en regeling van het gebouw een model blijft dat verschilt van de werkelijke situatie. Er zullen steeds verschillen zijn tussen een gesimuleerd zomercomfort en het werkelijke comfort. Het buitenklimaat in een simulatie verschilt immers steeds met een buitenklimaat van een bepaald jaar. Het werkelijke comfort verschilt óók jaar na jaar door ondermeer een buitenklimaat dat jaar na jaar anders is, zoals het werkelijke gebruik (bezetting, regeling, interne lasten, ...) van een gebouw jaar na jaar verschilt. Dit ondermijnt geenszins het nut van de simulatie. Dankzij een dynamische simulatie kan men onderbouwde beslissingen nemen alvorens het gebouw er staat (tijdens de conceptualisering) alsook tijdens de gebruiksfase.


8/28

3.2.

Gebouwparameters en hypotheses

De aannames die in de simulatie werden gedaan, zijn gebaseerd op de eerste verkennende gesprekken en informatie aangeleverd door de verschillende partijen. Wij ontvingen volgende basisgegevens: Omschrijving

Partij

Datum

Plannen en snedes

Lava architecten

11/03/2009

PHPP berekening

Lava architecten

19/03/2009

Checklist dynamische simulatie

Lava architecten

19/05/2009

De hiernavolgende parameters zijn geldig voor de referentiesituatie. Elk ander scenario gebruikt deze gegevens als basis. Alle wijzigingen t.o.v. de basisvariant worden verder in dit document per scenario beschreven.

3.2.1. Gebouwschil De binnenwanden tussen geklimatiseerde ruimtes worden als adiabatisch beschouwd, dit betekent dat er geen onderlinge warmte-uitwisseling is tussen deze ruimtes. De overige wanden hebben de volgende U-waarden1: Constructiedeel

U-waarde (W/m²K)

Buitenmuur

0,11

Binnenmuur

1,92

Glas + schrijnwerk

0,78

Plat dak

0,08

Interne vloer

2,84

De beglazing heeft een g-waarde2 van 0,5 en een LTA3 van 0,6. In het referentiemodel is de volgende zonwering voorzien: een regelbare zonwering op de zuidoostelijke kant met een g-waarde van 0,1 en een zonwering op een transparante structuur op de noordoostelijke kant, tevens met een g-waarde van 0,1. Voor de luchtdichtheid werd een infiltratiedebiet van 0,05 vol/h gehanteerd wat overeenkomt met een n50 waarde van 0,6 vol/h. De binnenvloeren beschikken over een thermische massa die overeenstemt met 25cm halfzwaar beton (ρ = 1800 kg/m³; c = 840 J/kg.K).

1 Het kleine verschil tussen de U-waarden die in de PHPP berekening gegeven worden en de U-waarden die in de simulatie gebruikt worden hebben geen invloed op het zomercomfort. 2

Dit is de zontoetredingsfactor, deze waarde kwantificeert de totale hoeveelheid doorgelaten zonneenergie. Hoe hoger deze waarde, hoe meer warmte er wordt doorgelaten. 3 Dit is de lichttoetredingsfactor, deze waarde kwantificeert de totale hoeveelheid doorgelaten daglicht. Hoe hoger deze waarde, hoe meer daglicht er wordt doorgelaten.


9/28

3.2.2. HVAC In het model werden volgende HVAC-systemen voorzien: Verwarming Zone

Klas– PC klas

Afgiftesysteem Comforttemperatuur verwarming

Niet opgegeven, maar van geen invloed op deze zomercomfortsimulatie 4

20°C

Nachtverlaging verwarming

18°C

Opwekkingssyteem

Condenserende gasketel

Systeemrendement

80%

Ventilatie Zone

Klas – PC klas

Systeem

D

Debiet hygiënisch Warmteterugwinning

2 vol/h Kruisstroom platenwarmtewisselaar: rendement 85 % en met volledige bypass

3.2.3. Gebruikspatroon De simulatieresultaten zijn sterk afhankelijk van de gebruikstijd van het gebouw. De bezetting in volgende ruimtes werd gedetailleerd ingevoerd: klas en PC klas.

Naam ruimte

Maximale bezetting

Detail

personen/m²

m²/persoon

Klas

0,3

3

Figuur 4

PC klas

0,3

3

Figuur 4

Onderstaande figuren geven een overzicht van de gebruikte tijdschema’s. Een bezetting van 100% vertegenwoordigt de maximale bezetting vermeld in bovenstaande tabel.

4 Ook wel operationele temperatuur genoemd, deze temperatuur is het gemiddelde tussen de stralings- en de luchttemperatuur en geeft goed weer hoe de binnentemperatuur wordt ervaren.


10/28

Figuur 4: Bezettingsprofiel


11/28

3.2.4. Interne lasten Om de totale interne warmtewinsten (IWW) te bepalen, brengt men alle aanwezige warmtebronnen in rekening. Hieronder verstaan we personen, verlichting, computers, kantoorapparatuur5,… . Toestellen die expliciet instaan voor verwarming (b.v. radiatoren) behoren niet tot de categorie van IWW. Aan alle warmtebronnen wordt ook telkens een tijdschema gekoppeld. Onderstaande tabel geeft een samenvatting van de gebruikte IWW per zone. Bezetting [W/pers. ]

Computer [W/m²]

Kantoorapparatuur [W/m²]

Verlichting [W/m².10 0 lux]

Lift [W/m²]

Keukenapparatuur [W/m²]

Klas

140

/

/

3,3

/

/

PC klas

140

70

/

3,3

/

/

Zone

3.2.5. Verlichting Naast het geïnstalleerde vermogen is het belangrijk de gewenste luxniveaus en de eventuele lichtsturing per zone te vermelden: Zone

Vermogen [W/m²]

Lichtniveau [lux]

Lichtsturing

Klas

9,9

300

daglichtcompensatie

PC klas

9,9

300

daglichtcompensatie

5

Printer, fax, scanner, kopieerapparaat, …


12/28

4.

DYNAMISCHE SIMULATIE: ZOMERCOMFORT 4.1.

Scenario’s

De invloed van enkele maatregelen wordt geanalyseerd a.d.h.v. dynamische gebouwsimulaties. Er worden 3 simulaties met elkaar vergeleken: het referentiegebouw, scenario 1 en scenario 2. Op die manier is de impact van de ingrepen op comfortvlak stap voor stap te volgen. Hieronder worden de belangrijkste verschillen tussen de scenario’s opgelijst.

Parameter

Referentie

Scenario 1

Scenario 2

Tijdschema ventilatie

Tijdschema bezetting

Continu van 7:00 tot 18:00

Continu van 7:00 tot 18:00

geen

geen

5 vol/h

Nachtventilatie


13/28

4.2.

Typelokalen

Rekening houdend met de inplanting van het gebouw en de indeling van de volumes is, in onderling overleg met architecten, besloten om de klassen gelegen aan zuidoostelijke kant op 2e verdieping en de PC klas op de laatste verdieping te simuleren. Deze zijn naar alle verwachting de gevoeligste lokalen naar oververhitting toe. De warmtewinsten zijn inderdaad de zwaarste in deze lokalen, aangezien hun oriëntatie, het feit dat ze direct onder het dak liggen en wat de PC klas betreft de interne warmte winsten van de computers. Figuur 5 geeft een impressie van deze ruimtes. Alle verder analyses gebeuren op deze lokalen.

Figuur 5: gesimuleerde lokalen: klas, PC klas en circulatie ruimte

4.3.

Comforteisen

Een vaak gebruikt criterium inzake zomercomfort is het procentuele aantal temperatuursoverschrijdingen. Men streeft naar een binnencomfort dat slechts 1% van de gebruikstijd 28°C overschrijdt en waarin maximaal 5% van de gebruikstijd zich boven 26°C bevindt. De overschrijdingsuren gebruiksperiode. −

4.4.

worden

enkel

meegerekend

als

ze

vallen

in

de

Zo zijn de klassen maar 2373 uren per jaar in gebruik, overschrijdingen die buiten deze 2373 uren vallen, tellen niet mee als overschrijdingsuren.

Resultaten zomercomfort : Referentie

De gebouwparameters voor de basisvariant werden in punt 3.2 beschreven. Hieronder volgen de resultaten op comfortgebied. Deze resultaten gelden voor de zone “klas”. Deze zone is degene die de meeste zoninstraling krijgt, omwille van de oriëntatie en het aantal openingen. Om de efficiëntie van de zonwering te kunnen beoordelen, zullen we in eerste instantie deze zone simuleren. De zone “PC klas” is ook gesimuleerd, de resultaten ervan zijn terug te vinden in scenario 2.

4.4.1. Overschrijdingsuren Figuur 6 geeft de jaarlijkse temperatuursverdeling in de klas op 2de verdieping weer. Betreffende het zomercomfort is het onderste rode diagram van belang. Deze grafiek toont de jaarlijkse overschrijdingsuren (verticale as) ten opzichte van de comforttemperatuur (horizontale as). Dynamische simulatie Zomercomfort_Passiefschool Lozen Bocholt.doc Cenergie

14/28

Kijken we bijvoorbeeld voor de klas naar de uren boven 26°C, resulteert dit in 522 (overschrijdings-) uren. De groene middelste grafiek laat het aantal uren op een bepaalde temperatuur zien. Het blauwe bovenste staafdiagram toont het aantal uren onder een bepaalde temperatuur. Deze figuur is per definitie het complement van het onderste diagram. Voor zomercomfort is de bovenste data echter van weinig belang. Figuur 6: Temperatuursverdeling referentie klas, 2de verdieping

Figuur 6 genereert volgend resultaat op het gebied van zomercomfort:

Ruimte

#uren>26°C

%>26°C

#uren>28°C

%>28°C

522u

22%

133u

5,6%

de

Klas, 2 verdieping

Bovenstaande tabel laat zien dat de referentie situatie niet voldoet aan de comforteisen ondanks de zonwering.

4.4.2. Zomerweek In Figuur 7 en Figuur 8 wordt de verwachte operatieve temperatuur in de klas zone afgebeeld. Figuur 7 geeft de data weer in absolute cijfers (kW), terwijl Figuur 8 deze waarde omrekent naar vierkante meter vloeroppervlak (kW/m²). De focus ligt normaal op de warmste week van het testjaar om de “worst case” situatie weer te geven. Aangezien dat deze warmste week in juli plaatsvindt, wanneer het gebouw niet bezet is, wordt de aandacht van deze simulatie op de warme week van 12 tot 19 mei gelegd. De hiernavolgende figuren geven voor het lokaal een gedetailleerd beeld van de comforttemperaturen en de koellast tijdens deze week. De in de figuren gebruikte termen verklaren zich als volgt: Dynamische simulatie Zomercomfort_Passiefschool Lozen Bocholt.doc Cenergie

15/28

−

Air Temperature = luchttemperatuur binnen

−

Radiant Temperature = stralingstemperatuur binnen

−

Operative Temperature = operatieve (of comfort-) temperatuur

−

Outside Dry Bulb Temperature = buitentemperatuur (droge bol)

−

General Lighting = warmtewinst veroorzaakt door verlichting;

−

Computer + Equip = warmtewinst door computers en kantoorapparatuur;

−

Occupancy = voelbare warmtewinst ten gevolge van menselijke bezetting;

−

Solar Gains Exterior Windows = directe en diffuse kortegolf zonstraling door ramen;

−

Zone/Sys Sensible Heating = voelbare warmte binnengebracht door het HVACsysteem (inclusief “free heating” door relatief warme buitenlucht en de temperatuursverhoging door ventilatoren);

−

Zone/Sys Sensible Cooling = voelbaar koeleffect door de via het HVAC-systeem binnengebrachte lucht (inclusief “free cooling” door koudere buitenlucht);

−

Glazing = totale warmtewinsten6 en -verliezen door de beglazing, bestaande uit convectie, conductie en infraroodstraling (maar geen kortegolf straling van de zon);

−

Walls = warmtewinsten en -verliezen door de buitenmuren, inclusief het effect van zonnestraling;

−

Floors (int) = warmtewinsten en -verliezen door interne vloeren;

−

Partitions (int) = warmtewinsten en -verliezen door binnenwanden;

−

Roofs = warmtewinsten en -verliezen door de buitendaken, inclusief het effect van zonnestraling;

−

External infiltration = warmtewinsten en -verliezen door infiltratie;

−

Mech Vent + Nat Vent + Infiltration = het debiet aan verse lucht (uitgedrukt in vol/h) dat binnenkomt door mechanische ventilatie (hier niet van toepassing), natuurlijke ventilatie en infiltratie door kieren en spleten.

6

Indien de waarden in de grafiek negatief zijn, gaat het om warmteverliezen i.p.v. warmtewinsten.


16/28

Figuur 7: simulatiedetail warmtewinsten

referentie

klas,

2de

verdieping:


temperaturen

en

17/28

Figuur 8: simulatiedetail referentie klas, 2de verdieping: temperaturen en warmtewinsten per vloeroppervlak

Uit bovenstaande figuren blijkt dat tijdens de klasuren temperaturen gehaald worden tot 28,5 °C. De grootste warmtewinsten zijn afkomstig van zoninstraling en bezetting. Op piekmomenten komt er, ondanks de zonwering, tot 23 W per m² vloeroppervlakte (ofwel meer dan 2,8 kW voor heel de zone) aan zonnewarmte binnen. De thermische massa van de interne vloer samen met het dak leveren het grootste koelvermogen (tot 25 W/m² samen op 13 mei, rond 9:00); dit is de ochtendzon die door de gebouwmassa wordt geabsorbeerd. De figuur toont ons eveneens dat tijdens de middagpauze, een verlaging van minder dan 0,5°C van de temperaturen verwacht kan worden (geen aanwezigheid tijdens deze periode).


18/28

4.5.

Resultaten zomercomfort : Scenario 1

In dit scenario wordt het tijdschema van de ventilatie aangepast: om lagere binnentemperaturen te krijgen tijdens de dag en om de temperatuurverlaging tijdens de middagpauze groter te maken wordt het tijdschema van de ventilatie veranderd naar een continue ventilatie tussen 7:00 en 18:00 ten opzichte van een op bezetting gebaseerde ventilatie.

4.5.1. Overschrijdingsuren Figuur 9 geeft de jaarlijkse temperatuursverdeling weer. Betreffende het zomercomfort is het onderste rode diagram van belang. Deze grafiek toont de jaarlijkse overschrijdingsuren (verticale as) ten opzichte van de comforttemperatuur (horizontale as). Figuur 9: Temperatuursverdeling scenario 1 klas, 2de verdieping

Figuur 9 genereert volgend resultaat op het gebied van zomercomfort:

Ruimte de

Klas, 2 verdieping

#uren>26°C

%>26°C

#uren>28°C

%>28°C

379u

16%

62u

2,6%

Bovenstaande tabel laat zien dat de aanpassing van het ventilatietijdschema tot een aanzienlijke verlaging van overschrijdingsuren leidt. Maar ondanks deze aanpassing


19/28

wordt de eis inzake zomer comfort (uren van 26 °C of meer < 5%; uren van 28 °C of meer < 1%) niet gehaald voor de klas.

4.5.2. Zomerweek In Figuur 10 en Figuur 11 wordt de verwachte operatieve temperatuur in de geselecteerde zone “klas” afgebeeld wanneer zonwering wordt toegepast. Figuur 10 geeft de data weer in absolute cijfers (kW), terwijl Figuur 11 deze waarde omrekent naar vierkante meter vloeroppervlak (kW/m²). De focus ligt op een warme week van het testjaar, van 12 tot 19 mei. De hiernavolgende figuren geven voor het lokaal een gedetailleerd beeld van de comforttemperaturen en de koellast tijdens deze week. Figuur 10: simulatiedetail scenario 1 klas, 2de verdieping: temperaturen en warmtewinsten


20/28

Figuur 11: simulatiedetail scenario 1 klas, 2de verdieping: temperaturen en warmtewinsten per vloeroppervlak

Bovenstaande figuren tonen een daling van de gemiddelde comforttemperatuur van ongeveer 1°C. Dankzij de hierboven uitgelegde aanpassing aan het ventilatietijdschema, bereikt de verlaging van de binnentemperatuur tijdens de middagpauze ook meestal 1°C. De figuur toont het effect van de freecooling: overdag wordt tot meer dan 20 W/m² mee gekoeld. Om deze verlaging te kunnen behouden is het belangrijk om de ventilatie continu tussen 7:00 en 18:00 te laten draaien, er moet namelijk geen CO2-sturing gebruikt worden tijdens de warmere periodes.


21/28

4.6.

Resultaten zomercomfort : Scenario 2 – Klas : nachtventilatie + aangepaste ventilatietijdschema

Dit scenario bekijkt de impact van nightcooling in de klas zone, met een ventilatietijdschema die continu tussen 7:00 en 18:00 loopt (zie scenario 1). De nachtkoeling wordt verkregen door tussen 22u en 6u het gebouw te doorspoelen à rato van 5 vol/h. Om de nachtkoeling effectief te kunnen uitvoeren is het belangrijk dat de opengaande ramen gemotoriseerd worden en dat de thermische massa van de vloeren en van het dak beschikbaar blijft.

4.6.1. Overschrijdingsuren Figuur 12 geeft de jaarlijkse temperatuursverdeling in de klas weer. Betreffende het zomercomfort is het onderste rode diagram van belang. Deze grafiek toont de jaarlijkse overschrijdingsuren (verticale as) ten opzichte van de comforttemperatuur (horizontale as). Figuur 12: Temperatuursverdeling scenario 2 klas, 2de verdieping

Figuur 12 genereert volgend resultaat op het gebied van zomercomfort: Ruimte de

Klas, 2 verdieping

#uren>26°C

%>26°C

#uren>28°C

%>28°C

26u

1,1 %

0u

0%

Bovenstaande tabel laat zien dat met bijkomende nachtkoeling wordt een uitstekend zomercomfort gehaald.


22/28

4.6.2. Zomerweek In Figuur 13 en Figuur 14 wordt de verwachte operatieve temperatuur in de zone “klas” afgebeeld wanneer nachtkoeling wordt toegepast. Figuur 13 geeft de data weer in absolute cijfers (kW), terwijl Figuur 14 deze waarde omrekent naar vierkante meter vloeroppervlak (kW/m²). De focus ligt op een warme week van het testjaar, van 12 tot 19 mei. De hiernavolgende figuren geven voor het lokaal een gedetailleerd beeld van de comforttemperaturen en de koellast tijdens deze week. Figuur 13: simulatiedetail scenario 2 klas, 2de verdieping: temperaturen en warmtewinsten


23/28


Op de figuren is de werking van de nachtkoeling duidelijk af te leiden, deze werkt enkel wanneer het temperatuursverschil tussen binnen en buiten minstens 2°C bedraagt. De weeksimulatie toont duidelijk het koelvermogen van de nachtventilatiedebieten. ’s Nachts gaat dit koelvermogen tot 20 W/m² om de overdag opgeslagen warmte af te voeren. Tijdens de dag is de thermische massa van de vloer zichtbaar, ze gaat vaak tot meer dan 20W/m². Wanneer deze thermische massa niet gebruikt kan worden (bijvoorbeeld indien de vloer licht uitgevoerd wordt), verliest de nachtventilatie een groot deel aan efficiëntie.


24/28

4.7. Resultaten zomer comfort : Scenario 2 – PC klas: nachtventilatie + aangepaste ventilatietijdschema Dit scenario bekijkt de impact van nightcooling in de PC klas, met een ventilatietijdschema die continu tussen 7:00 en 18:00 loopt. De nachtkoeling wordt verkregen door tussen 22u en 6u het gebouw te doorspoelen à rato van 5 vol/h. Om de nachtkoeling effectief te kunnen uitvoeren is het belangrijk dat de opengaande ramen gemotoriseerd worden en dat de thermische massa van de vloer en van het dak beschikbaar blijft.

4.7.1. Overschrijdingsuren Figuur 12 geeft de jaarlijkse temperatuursverdeling in de klas weer. Betreffende het zomercomfort is het onderste rode diagram van belang. Deze grafiek toont de jaarlijkse overschrijdingsuren (verticale as) ten opzichte van de comforttemperatuur (horizontale as). Figuur 15: Temperatuursverdeling scenario 2 PC klas, 2de verdieping

Figuur 12 genereert volgend resultaat op het gebied van zomercomfort: Ruimte PC klas, 2de verdieping

#uren>26°C

%>26°C

#uren>28°C

%>28°C

53u

2,2 %

0u

0%


25/28

Bovenstaande tabel laat zien dat met nachtkoeling wel aan de comforteisen voldaan wordt. Het was te verwachten dat het aantal overschrijdingsuren in de PC klas groter dan in de klas zou zijn, aangezien de zware interne warmte winsten van dit lokaal.

4.7.2. Zomerweek In Figuur 13 en Figuur 14 wordt de verwachte operatieve temperatuur in de klas zone afgebeeld wanneer nachtkoeling wordt toegepast. Figuur 13 geeft de data weer in absolute cijfers (kW), terwijl Figuur 14 deze waarde omrekent naar vierkante meter vloeroppervlak (kW/m²). De focus ligt op een warme week van het testjaar, van 12 tot 19 mei. De hiernavolgende figuren geven voor het lokaal een gedetailleerd beeld van de comforttemperaturen en de koellast tijdens deze week. Figuur 16: simulatiedetail scenario 2 PC klas, 2de verdieping: temperaturen en warmtewinsten


26/28


Op de figuren is de werking van de nachtkoeling duidelijk af te leiden, deze werkt enkel wanneer het temperatuursverschil tussen binnen en buiten minstens 2°C bedraagt. De figuur toont dat de warmte winsten vooral uit de bezetting, de computers en de zonnewarmte komen. Op piekmomenten komt er tot 47 W per m² oppervlakte aan deze winsten binnen. De bezetting in de PC klas is hetzelfde als in de klas, om de “worst case” situatie te kunnen beoordelen. ’s Nachts gaat het koelvermogen van nachtventilatie tot 20 W/m² om de overdag opgeslagen warmte af te voeren. Het koelvermogen wordt overdag meestal door ventilatie en thermische massa van de vloer en het dak aangebracht, samen tot aan 46 W/m². Wanneer deze thermische massa niet gebruikt kan worden (bijvoorbeeld indien de vloer licht uitgevoerd wordt), verliest de nachtventilatie een groot deel aan efficiëntie. Het is hier belangrijk om de ventilatie continu tussen 7:00 en 18:00 te laten draaien, er moet namelijk geen CO2-sturing gebruikt worden tijdens de warmere periodes, zodat het lokaal continu afgekoeld kan worden.


27/28

4.8.

Besluit

Figuur 18 vat de resultaten van de comfortsimulaties voor de verschillende scenario’s samen. De overschrijdingsuren worden hier op procentuele basis vergeleken.

Figuur 18: Vergelijking zomercomfort

Overschrijdingsuren procentueel 40% 35% 30% 25%

>26°C >28°C

22%

20% 16% 15% 10% 6% 5%

3%

0% Referentie Klas

Scenario 1 Klas

1%

2% 0%

Scenario 2 Klas

0% Scenario 2 PC Klas

Met enkel zonwering zullen de comforteisen niet gehaald worden. De combinatie van de zonwering, aanpassingen aan het ventilatietijdschema en nachtventilatie (passieve koeling) leidt tot een goed comfort voor de klas en voor de PC klas.


28/28

Comfortstudie PASSIEF SCHOOL LOZEN BOCHOLT Dynamische simulatie Zomercomfort_Passiefschool Lozen Bocholt

Recommend Documents