F. LIGTHART C. ZIJDEVELD
BRUIKBARE ENERGIEPRESTATIENORM VOOR DE UTILITEITSBOUW auteurs:
Ing. F. Ligthart Ir.
C. Zijdeveld
Ing. F. Ligthart werkt bij het Energieonderzoek Centrum Nederland ECN in
Petten.
In
de
unit
Duurzame
Energie
doet
hij
onderzoek
aan
energieoptimalisatie in de gebouwde omgeving. Ir. C. Zijdeveld is als adviseur aan deze unit verbonden.
Uitstekend middel Op
15
december
1995
is
de
Energieprestatienorm
voor
utiliteits-
gebouwen van kracht geworden. Deze stelt gemeentelijke overheden in staat om door middel van milieuvergunningen het energiegebruik van een
nieuw
te
bouwen
of
grondig
te
renoveren
utiliteitsgebouw
aan
banden te leggen. Echter, er is een grote verscheidenheid in soorten utiliteits-gebouwen,
het
gebruik
ervan
en
de
installaties
die
in
die
gebouwen worden toegepast. Dit maakt de onderlinge vergelijkbaarheid van
utiliteitsgebouwen
en
de
toetsing
aan
energieparameters
niet
eenvoudig. De energieprestatienorm, die eind 1995 door de minister van VROM
werd
ingevoerd,
geeft
een
getalswaarde
aan
elk
van
de
energievariabelen van een gebouw; zodoende wordt het mogelijk ze met elkaar te vergelijken en bij elkaar op te tellen. Het eindresultaat van de normberekening coëfficiënt eigenaren
voor
een
gebouw
De
norm
genoemd. in
principe
een
is
is
een
voor
uitstekend
cijfer,
de
energieprestatie-
ontwerpers,
hulpmiddel
beheerders
om
de
en
energie-
efficiëntie van een gebouw te kunnen beoordelen. Dit is nodig omdat de gemeentelijke overheden de wettelijk voorgeschreven maximum waarde van de energieprestatiecoëfficiënt van gebouwen kunnen opleggen. In
de
bepaling
van
allerlei
energiegebruik
is
de
normberekenening
redelijk uitgebreid en verfijnd. Zo wordt onder andere per maand een optelling gemaakt van de ingaande en uitgaande energiestromen van warmtetransmissie, ventilatie, zoninstraling, interne warmtebronnen, etc. Ook de warmteopslag in de massa van het gebouw wordt in zekere mate in de berekening betrokken. Het belang van de verlichtingsenergie komt duidelijk naar voren bij het indelen in daglicht- en kunstlichtzones. In de norm is ook schematisch weergegeven hoe de berekeningen in grote lijnen verlopen. Het komt erop neer dat bij verwarmen eerst gekeken wordt
naar
de
"afval"-warmte
die
wordt
afgegeven
door
elektrische
apparatuur die toch al aanwezig is en de warmte die wordt toegevoerd door de zon en dat daarna de netto warmtebehoefte wordt bepaald. De tak van de koelenergie in het schema werkt dan andersom: eerst kijken naar de natuurlijke warmteafvoer zoals door toedoen van ventilatie en daarna de koelbehoefte bepalen. Apparatuur die positief
gewaardeerde
warmte
afgeeft
kan
in
dus
het
stookseizoen
`s
zomers
een
koelprobleem veroorzaken. Het schema geeft heel duidelijk aan wat in de praktijk de valkuilen zijn die op dit pad liggen. Bij een verkeerde afweging kunnen koeling- en verwarmingsinstallaties elkaar behoorlijk tegenwerken ten koste van veel energie.
Minpunten Na
een
gedetailleerde
energiegebruiksbepaling
worden
afwijkende
bouwvormen en -afmetingen in de eindbeoordeling gecompenseerd door een aantal correctiefaktoren toe te passen. Er wordt ook -en hier wringt de
schoen-
een
koelenergie.
correctie
Bij
een
toegepast
gebouw
ten
met
gunste
een
van
de
benodigde
koelinstallatie
is
het
energiegebruik beduidend hoger dan bij eenzelfde gebouw zonder een dergelijke voorziening. Deze energie wordt in de energieprestatienorm slechts voor een klein deel meegerekend. De reden hiervoor is dat bij een
volledige
koelinstallaties
meerekening kunnen
energieprestatie-waarde.
van
de
koelenergie
worden
toegepast
Volgens
de
nog
vanwege
opstellers
van
nauwelijks
een
de
te
norm
hoge
zou
het
toepassen van koelinstallaties in veel gevallen nodig zijn om te kunnen voldoen aan comforteisen. ECN zet hierbij enige vraagtekens. Het is wel zo dat het vermijden van toepassing van manier
van
denken
vereist
bij
het
koelinstallaties
ontwerpen
van
een
een
andere
gebouw.
Een
voorbeeld van een dergelijke aanpak is een nieuw ECN-gebouw met een goed comfort, maar zonder koelinstallatie. In het navolgende wordt op dit voorbeeld nader ingegaan.
De andere benadering In het unit
programma van eisen van het nieuwe kantoorgebouw voor de
Duurzame
Energie
(DE)
van
ECN
stond
het
energie-efficiënt
ontwerp met optimaal comfort voor de gebruikers op de eerste plaats. De eisen met betrekking tot laag warmteverlies door compact bouwen, goede
isolatie
en
warmteterugwinning
kostten
de
ontwerpers
relatief
weinig inspanning. Het vermijden van het gebruik van een koelinstallatie zonder in te leveren op hoge comforteisen was beduidend lastiger. Het aantal pc`s per kantoor is bij ECN door de aard van het instituut
nogal
hoog en samen met de goede isolatie zou dit volgens de berekeningen resulteren
in
een
frequente
overschrijding
van
de
aanvaardbare
binnentemperatuur. Twee dingen werden nu heel belangrijk:
• •
zonwering koeling
De ervaringen met buitenzonwering bij het ECN zo dicht bij zee (veel wind,
zand
en
zout)
zijn
goed
als
het
gaat
om
individuele
comfort-
beïnvloeding maar slecht als het gaat om onderhoud en storingen. Om problemen te voorkomen is gekozen voor instelbare en in een aantal gevallen op te trekken horizontale lamellen tussen dubbel glas op zuiden west-gevels. Deze zonwering zorgt ervoor dat weinig zonnestralingsenergie doordringt tot het binnenmilieu terwijl het glasoppervlak aan de binnenzijde relatief koel blijft. In het trappenhuis op de zuidgevel, waar de kleur van het licht van minder belang is, werd gebruik gemaakt van sterk zonwerend glas. Echter het buitensluiten van de zon in de zomer was op zichzelf nog niet voldoende om de binnentemperatuur binnen de gewenste marges te krijgen. Daarom werd gekeken naar een vorm van "passieve
koeling",
d.w.z.
koeling
zonder
gebruikmaking
van
een
koelmachine. Door het toepassen van passieve koeling vermijden we gedurende de levensduur van het gebouw:
• • • •
het gebruik van compressorenergie onderhoud en vervanging compressoren het gebruik van koelmiddelen het risico van een extra hoog energiegebruik door storingen
•
kans op tocht door kleine temperatuurverschillen
Passieve koeling Passieve koeling werkt als volgt.
Bij
de
constructie
van
het
gebouw
wordt gekozen voor een grote massa. Dit kan worden bereikt door het gebruik van beton in plaats van staal voor draagconstructies. Vanwege de flexibiliteit van de indeling is voor de kantoorruimte gekozen voor verplaatsbare
(lichte)
binnen-wanden
zijn
kantoorscheidende
steenachtig
wanden,
uitgevoerd.
De
maar
extra
de
vaste
massa
wordt
gebruikt voor korte termijn warmte- en koudeopslag. In de zomernacht wordt de massa van het gebouw afgekoeld door gedwongen ventilatie zodat
overdag
het
gebouw
koeler
aanvoelt.
Uiteraard
moet
warmteuitwissseling tussen beton en lucht kunnen plaats vinden; hieraan is in het ontwerp extra aandacht gegeven.
Hoewel het steeds minder voorkomt zijn er in de kantooromgeving nog altijd apparaten die een zeer hoog energiegebruik hebben en dus een grote warmteafgifte (bijvoorbeeld servers of grafische systemen die 24 uur per dag aan staan). In dergelijke situaties is het onmogelijk om met passieve
koeling
een
goed
binnenklimaat
te
creëren.
Om
die
reden
voldoen enkele kamers in het DE-gebouw niet aan de comfort-eisen. Het
is
raadzaam
om
kantoormachines,
die
een
dergelijke
hoge
warmteafgifte hebben, apart te zetten en te voorzien van een aparte luchttoevoer
en
-afvoer
buiten
het
comfortsysteem
om
(zg.
free-air
koeling).
Maatregelen voor nog betere energieprestatie Het vermijden van een koelinstallatie is een zeer effektieve manier om het energiegebruik van een kantoorgebouw te beperken. Maar de meer voor de hand liggende zaken mogen niet uit het oog worden verloren: Een hr-ketel zorgt voor de warmtevoorziening en een vr-ketel springt bij als er pieken zijn in de warmtevraag. Het temperatuurtraject van de radiatoren is lager gekozen om de condensatie in de ketel te bevorderen en eventuele aansluiting op een zonneboiler- of warmtepompsysteem in de
toekomst
makkelijker
te
maken.
Zowel
de
verwarming
ventilatie worden optimaal bestuurd en bewaakt vanuit een
als
de
gebouw-
beheersysteem dat ook alle andere ECN-gebouwen bedient. De warmteterugwinning uit de ventilatielucht is optimaal uitgevoerd: de ventilatoren bevinden zich in de luchtstroom en vóór de warmteterugwin-installatie zodat alle elektrische energie ten goede komt aan de luchtverwarming (in
de
zomer
is
dit
een
nadeel).
Alle
armaturen
zijn
energiezuinig
(hoogfrequent, spiegelobjectief). In de kantoren kan de verlichting in twee
stappen
worden
bediend.
Op
de
gang
wordt
de
verlichting
afhankelijk van daglicht geschakeld. Op de hierboven beschreven wijze werd een gebouw gerealiseerd met een
goed
comfort
en
een
lage
energieprestatiecoefficient:
1,4.
Maar
hiermee is de strijd tegen een hoog energiegebruik nog niet gestreden.
primair energiegebruik ECN-DE-gebouw in 1994
pc's + monitor verwarming
kopieerapp.
10%
9%
22%
printers 4% koffieautomaten 3%
verlichting 14%
In
de
pomp./vent.
lift
9%
3%
grafiek
is
duidelijk
te
gebruikersapp. 26%
zien
dat
het
electriciteitsverbruik
in
het
kantoor relatief veel energie kost. Voor het verder terugdringen van dit elektriciteitsverbruik zijn nog vele mogelijkheden beschikbaar, zoals de zg.
groene
pc`s.
Deze
apparaten
gaan
na
een
inaktieve
periode,
waarvan de duur tevoren is ingesteld, over op een soort sluimerstand en gebruiken daardoor ongeveer 70 % minder energie. Hetzelfde is mogelijk bij copiers, koffieautomaten etc.
Conclusies
•
De
energieprestatienorm
middel
om
de
voor
utiliteitsgebouwen
energie-efficiëntie
van
een
is
een
gebouw
uitstekend te
kunnen
beoordelen.
•
De toelaatbare energieprestatiecoëfficiënt vastgesteld
op
1,9.
ECN
heeft
met
voor kantoorgebouwen is
het
bovenomschreven
project
bewezen dat een coëfficiënt van 1,4 haalbaar is zonder meerkosten. Het gebouw behoort daarmee in Nederland tot de allerbeste*.
•
De ervaring met het gebouw toont aan dat een correctiefactor voor koelenergie,
zoals
koelinstallaties regelgeving
de
EPN
bevoordeelt.
die
kent,
ten
Daardoor
utiliteitsgebouwen
tot
onrechte
kunnen
stand
gebouwen
onder
komen
met
de
met
huidige
een
hoger
energiegebruik dan noodzakelijk is.
•
Om
het
gebruik
van
koelinstallaties
te
kunnen
vermijden
is
een
andere denkwijze noodzakelijk bij opdrachtgever en architect. Een glazen
pui
op
het
zuiden
uit
statusoverwegingen
zal
niet
meer
wenselijk zijn want dergelijke constructies zijn niet leefbaar zonder airco.
____________
* Een aparte publicatie met meer gegevens en informatie over het ECN-DEgebouw is in voorbereiding.
