1
Introductie In een huishouden is ventilatie nodig om ervoor te zorgen dat het huis van schone en gezonde lucht is voorzien. Hierin wordt onderscheid gemaakt tussen natuurlijke ventilatie (type A), en mechanische ventilatie1 (types B, C en D). Bij de meeste huishoudens gebeurt dit door natuurlijke ventilatie: met behulp van roosters, klepraampjes, naden en kieren in huis en door het huis te luchten kan vervuilde lucht afgevoerd worden. Maar dit is soms niet genoeg om de binnenlucht gezond te houden en de aanwezige fijnstof in de lucht weg te voeren. Daarnaast zorgt natuurlijke ventilatie voor warmteverlies in het huis, wat een negatieve invloed heeft op het energieverbruik. Sinds de jaren ‘70 maken ongeveer 30% van de Nederlandse huishoudens gebruik van mechanische ventilatie. Het gaat hier om mechanische ventilatie type C: met behulp van ventilatoren wordt vervuilde lucht via afvoerroosters afgezogen. Door de mechanische ventilatie wordt er een onderdruk gecreëerd in huis, hierdoor stroomt schone lucht via roosters boven ramen automatisch het huis binnen en wordt het warmteverlies tot een minimum beperkt. Het nadeel van mechanische ventilatie is dat het systeem zorgt voor geluidsoverlast en, door slecht te onderhouden, kan zorgen voor een hoog elektriciteitsverbruik. Met het gegeven dat een dergelijk ventilatiesysteem geen uit-knop heeft, trekken gebruikers daarom vaak de stekker eruit, wat leidt tot een ophoping van fijnstof en een vervuild en vochtig binnenklimaat. Daarnaast wordt verondersteld dat doordat de binnenlucht vochtiger is, er meer energie nodig is om deze lucht te verwarmen. Deze problemen hebben gezorgd voor een grote vraag naar een beter te onderhouden, stiller en energiezuiniger ventilatiesysteem. Veel van de producenten hebben inmiddels innovatieve mechanische ventilatie ontwerpen op de markt gebracht die de behoeftes van gebruikers tegemoet komen. Hiermee is de nieuwe standaard op het gebied van mechanische ventilatie tot stand gekomen. Al hoewel de verschillen in geluidsproductie en elektriciteitsverbruik tussen de nieuwe en de oude systemen enorm zijn, zijn in veel huishoudens nog steeds verouderde systemen geïnstalleerd die veel elektriciteit verbruiken of zijn uitgeschakeld. In dit onderzoek zal een overzicht worden gegeven van het elektriciteitsverbruik van de ventilatieboxen die veel door huishoudens gebruikt worden, en zal een vergelijking worden gemaakt tussen het energiegebruik van de oude en nieuwe ventilatieboxen, om daarmee het besparingspotentieel voor een gemiddeld huishouden te berekenen. Tenslotte zal worden berekend of het uitzetten van de ventilatiebox en daardoor ontstane vochtige lucht daadwerkelijk meer energie kost om op te warmen.
Bij mechanische ventilatie worden drie types onderscheiden: bij type B vindt toevoer van verse lucht via ventilatoren plaats, dit is een verouderde vorm van mechanische ventilatie die niet meer wordt toegepast. Bij type C zuigen de ventilatoren de vervuilde lucht alleen af en stroomt verse lucht automatisch naar binnen door ventilatiegaten, dit kan automatisch geregeld zijn door bijvoorbeeld een CO2 meter of continue, met een afstandsbediening, zijn. Bij type D wordt zowel verse lucht aangevoerd als vervuilde lucht mechanisch afgevoerd, dit heet balansventilatie. 1
2
Huidige situatie Nu er is aangetoond dat er belang is bij goede en energiezuinige ventilatie is het eerst van belang om de huidige situatie in kaart te brengen. Om een goed en realistisch inzicht te krijgen is er met 8 installateurs telefonisch contact gezocht om te inventariseren wat zij 1) in de huizen tegen komen aan geïnstalleerde ventilatieboxen en 2) zelf installeren als vervangende nieuwe ventilatiebox. Daarna is via internet onderzoek gedaan naar het verbruik van de verschillende ventilatieboxen. De mechanische ventilatie type C is in te delen in twee stromingen die nog in de huidige huizen aanwezig zijn:
Wisselstroom, dit is het oudere type ventilatiebox die tussen de jaren ’70 – ’00 de standaard was. Ondanks dat de systemen bewezen inefficiënt zijn worden ze nog steeds door sommige fabrikanten geproduceerd. Volgens de installateurs zijn, door de lange levensduur, in 95% van de huishoudens dit soort systemen nog aanwezig, ook al worden ze bijna niet meer geleverd. De wisselstroom boxen hebben een hoger vermogen op alle standen van een ventilatiebox (laag, gemiddeld en hoog), hierdoor verbruiken deze boxen ook meer energie dan de nieuwere systemen; Gelijkstroom, deze boxen hebben een lager vermogen bij vergelijkbare hoeveelheid afgevoerde lucht en gebruiken daardoor minder energie op jaarbasis. De gelijkstroom ventilatieboxen zijn begin 2000 op de markt gekomen en zijn nu de standaard mocht een huishouden kiezen voor het vervangen van de oude ventilatiebox.
In het telefonisch onderzoek gaven de installateurs aan dat ze veel verschillende soorten boxen in huizen aantreffen, hierdoor is het niet mogelijk om te zeggen welk type het meest voorkomt. Wat we wel weten is dat de merken Stork, Itho en Vasco veel voorkomen en dat er van deze soorten een energieprofielschets gemaakt kan worden. Op basis van onderzoek naar verschillende ventilatieboxen met wisselstroom zijn we in staat het gemiddelde vermogen te berekenen van de huidige geïnstalleerde boxen, zoals te zien in tabel 1: Stand Energieverbruik (W) 1: Laag 25 2: Gemiddeld 44 3: Hoog 70 Tabel 1: Het gemiddelde energieverbruik van de huidige geïnstalleerde boxen.
3
Deze vermogens worden op basis van een gebruiksprofiel vertaald naar het energieverbruik per jaar. Een ventilatiebox staat op laag vermogen (stand 1) wanneer het huishouden niet of nauwelijks aanwezig is, dit is op het moment dat iedereen werkt 8 uur per dag. Op het moment dat er meer dan 1 persoon aanwezig is in een huishouden zou de ventilatiebox naar gemiddeld vermogen geschakeld moeten worden (stand 2), en tijdens koken en douchen of andere vocht en CO2 stimulerende activiteiten wordt de box op hoog vermogen (stand 3) gezet, gemiddeld gezien is dit 2 uur per dag. Een zuinig gebruik houdt in dat stand 2 nooit aanstaat en alleen tijdens hoog gebruik naar stand 3 geschakeld wordt. Dit resulteert in het volgende aantal uren per dag per stand, te zien in tabel 2: Stand Normaal gebruik (uur/dag) Zuinig gebruik (uur/dag) 1: Laag 8 22 2: Gemiddeld 14 0 3: Hoog 2 2 Tabel 2: Het aantal uren in een dag per stand voor normaal en zuinig verbruik.(Bron: Outdoor Energy Solutions; Ithodaalderop) Gecombineerd met de gemiddelde waarde voor een wisselstroom ventilatiebox zorgt dit voor een energieverbruik van 349 kWh per jaar en 252 kWh per jaar voor respectievelijk normaal en zuinig gebruik.
4
Mogelijke besparing bij installeren nieuwe ventilatiebox Om te kijken wat een huishouden kan besparen als overgestapt wordt van een ventilatiebox met wisselstroom naar een ventilatiebox met gelijkstroom wordt zowel het energieverbruik onder normaal als onder zuinig gebruik vergeleken. Om de boxen eerlijk te kunnen vergelijken wordt er gekeken wat het energieverbruik is in een laag, gemiddeld en hoog vermogen. Deze standen zijn respectievelijk het energieverbruik bij een capaciteit van 75, 150 en 300 m³ afgezogen lucht per uur. Uit het telefonisch onderzoek is naar voren gekomen dat de merken Itho, Stork, Orcon, Duco en Vasco het meest geïnstalleerd worden. Bij sommige merken worden meerdere uitvoeringen van ventilatieboxen geproduceerd, in dat geval zijn alle uitvoeringen in het onderzoek meegenomen. Dit resulteert uiteindelijk in de volgende figuren voor normaal gebruik (figuur 1) en zuinig gebruik (figuur 2). Wat opvallend is dat zelfs voor de minst zuinige gelijkstroom ventilatiebox een besparing van minstens 60% gerealiseerd kan worden. Met de zuinigste ventilatiebox kan zelfs een besparing tot 90% gerealiseerd worden. De besparingen bij zuinig gebruik zijn in absolute zin kleiner dan bij normaal gebruik, echter blijven de relatieve besparingen vrijwel gelijk. Enkel de Orcon MVS-10 heeft een kleinere besparing door het relatief hoge verbruik in de laagste stand. Toch kan zelfs dan nog een besparing van 60% gerealiseerd worden. Zowel bij normaal als zuinig gebruik komt de Vasco C400 als zuinigste ventilatiebox uit het onderzoek naar voren.
Verbruik (kWh / jaar)
400.0
Verbruik ventilatieboxen bij normaal gebruik
350.0 300.0 250.0 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0
Verbruik (kWh)
Vasco C400
Itho CVE ECO-fan 2H
Itho CVE ECO RFT
Zehnder ComfoFan S
Orcon MVS-15
Orcon MVS-10
Ducobox Silent/Focus
Gemiddeld wisselspan ning
33.6
57.0
59.6
76.8
69.4
101.5
113.7
334.3
Figuur 1: Verbruik ventilatieboxen bij normaal gebruik.
5
Verbruik (kWh / jaar)
250.0
Verbruik ventilatieboxen bij zuinig gebruik
200.0 150.0 100.0
50.0 0.0
Verbruik (kWh)
Vasco C400
Itho CVE ECO-fan 2H
Itho CVE ECO RFT
Zehnder ComfoFan S
23.4
26.9
34.1
52.7
Orcon MVS- Orcon MVS15 10 48.9
81.0
Gemiddeld Ducobox wisselspanni Silent/Focus ng 48.3
211.7
Figuur 2: Verbruik ventilatieboxen bij zuinig gebruik.
Assumpties Er zijn een aantal belangrijke punten die men in acht moet nemen bij het bekijken van deze data: De besparing kan alleen zo groot gerealiseerd worden als het huishouden nog een ventilatiebox met wisselstroom heeft geïnstalleerd. Dit onderzoek maakt gebruik van een gemiddelde op basis van de drie meest genoemde bestaande wisselstroom ventilatieboxen. Als een huishouden over een box beschikt die minder energie verbruikt dan dit gemiddelde zal de besparing ook lager uit kunnen vallen. De ventilatieboxen zijn vergeleken op basis van energieverbruik met een vast aantal uren in de standen 1, 2 en 3. Slimme meters als de CO2-meter kunnen zorgen voor een betere aansluiting op de ventilatiebehoefte en kunnen resulteren in een zuiniger gebruik dan wat hier is berekend. Het is van belang om het systeem regelmatig schoon te maken om te zorgen dat het energieverbruik gedurende de jaren niet zal oplopen.
6
Luchtvochtigheid potentiële verwarmingsbesparing Het uitschakelen van de ventilatiebox is ondanks de potentiële gezondheidsgevaren toch veel voorkomend onder consumenten. Dit heeft meestal als reden dat de box veel herrie maakt. Echter is een veel gehoord nadeel van het uitschakelen van de box dat de lucht vochtiger wordt en dit resulteert in hogere verwarmingskosten. De hypothese is dat hogere luchtvochtigheid zorgt voor een hogere energetische waarde van de lucht, met als gevolg dat het opwarmen van de vochtige lucht meer energie kost. Het aanzetten van de box zou dus naast gezondheidsvoordelen ook een extra besparingspotentieel kunnen hebben, dit wordt met behulp van een aantal berekeningen toegelicht. Allereerst zijn er een aantal gegevens over lucht nodig: Het opwarmen van een ruimte gaat via de soortelijke warmte van de lucht in die ruimte. Op kamertemperatuur heeft lucht een soortelijke warmte van 1000 J/kg/K. Dit betekent: om 1 kg lucht met 1 graad op te warmen is 1000 Joules nodig. De soortelijke warmte van waterdamp is 1800 J/kg/K. De dichtheid van lucht is 1,29 kg/m³. Bij een gezond geventileerd klimaat geldt een luchtvochtigheid van 60%, bij een vochtige niet geventileerde lucht wordt een luchtvochtigheid van 90% aangenomen. Wat verder belangrijk is om in het achterhoofd te houden bij deze berekening is het feit dat 90% luchtvochtigheid niet betekent dat 90% van de lucht vocht is. Bij kamertemperatuur (20 °C) en een luchtvochtigheid van 90% zit in 1 m³ lucht 15 gram waterdamp, bij 60% is dit ongeveer 10 gram waterdamp. Om 1 m³ lucht 1 graad op te warmen met 60% en 90% luchtvochtigheid krijg je dan het volgende: 60% = 1000 J/kg/K · 1,29 kg + 1800 J/kg/K · 0,010 kg = 1300 + 18 = 1308 J 90% = 1000 J/kg/K · 1,29 kg + 1800 J/kg/K · 0,015 kg = 1300 + 27 = 1317 J Dit is een dusdanig klein verschil (0,7%) dat het energieverlies door het opwarmen van vochtige lucht verwaarloosd kan worden. Daarbij komt dat het opwarmen van een kamer veel meer bepaald wordt door het energieverlies via ramen, muren en vloeren, en vrijwel niet door de soortelijke warmte van lucht, waardoor dit relatieve verschil in werkelijkheid nog kleiner zal zijn. In conclusie kan dus gezegd worden dat de vochtige lucht niet zorgt voor hogere kosten voor verwarming en dat het afzuigen van de lucht vooral belangrijk is voor de gezondheid.
7
Disclaimer Dit rapport is voortgekomen uit een onderzoek uitgevoerd door consultants van Shift Innovatie in opdracht van HIER klimaatbureau. Aan dit rapport kunnen geen rechten worden ontleend. De auteurs zijn niet verantwoordelijk voor eventuele fouten of consequenties voortgekomen uit het onderzoek. Mocht u bij het lezen onverhoopt een fout tegenkomen vernemen wij dit graag via:
[email protected].
8
