Energetische waarde van planten in de bebouwde omgeving

Energetische waarde van planten in de bebouwde omgeving Energiebesparingberekeningen

In opdracht ES-consulting maart 2003

auteur dr. Edward Prendergast

Diederichslaan 2 × 3971 PC Driebergen-Rijsenburg Telefoon: 0343 512886 × Fax: 0343 520881 E-mail: [email protected]

Energetische waarde van planten in de bebouwde omgeving energiebesparingberekeningen

Inhoud 1

Inleiding

3

2

Het microklimaat

4

3

De woningtypes

5

4

Ventilatie en infiltratie 4.1 Temperatuureffect

6 7

4.2 4.3 5

6

Windeffect Gecombineerde effect

8 10

Transmissie 5.1 Temperatuureffect

11 12

5.2 5.3

12 14

Windeffect Gecombineerd effect

Resultaten 6.1 Energiebesparing en CO2-reductie

15 15

6.2

16

Opmerkingen

Bijlagen 1

Bepaling temperatuurverschil

2

Woningtypes

3

Gemiddelde winddruk

4

Beperking transmissieverliezen door temperatuurverschil

5

Beperking transmissieverliezen door windreductie

6

Beperking transmissieverliezen gecombineerd

1466.1

pagina ∙ 2 ∙ van 16


1

Inleiding Dit onderzoek maakt deel uit van het onderzoek van ES-consulting naar de effecten die beplanting kan hebben op het energiegebruik in de gebouwde omgeving. Literatuuronderzoek van ES-consulting wijst uit dat hagen van planten onder bepaalde voorwaarden een microklimaat creëren in de omgeving achter, of omsloten door de beplanting. In het gebied van het microklimaat heersen lagere windsnelheden en hogere temperaturen dan in de omgeving buiten de plantenhaag. In dit onderzoek wordt ingegaan op het energiebesparend effect in verschillende woningen van een dergelijk microklimaat. Op verzoek van de opdrachtgever wordt het energiebesparend effect doorgerekend voor twee zones in het microklimaat en voor twee soorten woningen. De verschillende klimaatzones worden nader besproken in hoofdstuk 2. Voor elk klimaattype wordt de energiebesparing uitgerekend op een nieuwbouwwoning met zowel gebalanceerde als met natuurlijke ventilatie en op een bestaande, gedeeltelijk nageïsoleerde jaren woning uit de jaren 30. Verdere uitwerking van het woningtype staat weergegeven in hoofdstuk 3. De volgende effecten zullen worden doorgerekend: 1. 2.

energiebesparing door verminderde verliezen op ventilatie en infiltratie energiebesparing door verminderde transmissieverliezen door een verlaagde

overgangsweerstand (windreductie) en door een kleiner temperatuurverschil De effecten door de windreductie en door de temperatuursverhoging zullen apart worden doorgerekend. Voor het berekenen van de effecten wordt uitgegaan van de rekenmethoden, die gebruikelijk zijn in de bouw. Deze rekenmethoden zijn vastgelegd in de volgende NENnormen: · NEN 1086 · ·

NEN 2682 NEN 2687

·

NEN 5128

1466.1



2

Het microklimaat Het effect van een goed aangelegde plantenhaag op het microklimaat is door ES-consulting middels literatuuronderzoek bepaald. Uit de literatuur zijn twee effecten bekend: windreductie en temperatuursverhoging. De literatuur laat zien dat in een bepaalde zone direct achter de haag een windreductie van 70% geldt. In een zone verder van de haag gesitueerd geldt een reductie van 50%. Het temperatuurseffect van de plantenhaag blijkt een minder eenvoudig te definiëren effect. Voor de verschillende maanden in het stookseizoen zijn temperatuureffecten gemeten, van 1 o o C tot 2 C temperatuurverhoging op een zonnige dag. Verder blijkt dat er een effect optreedt als na een zonnige dag een bewolkte nacht voorkomt. Dit geeft een gemiddelde o temperatuursverhoging van 1 C. Met deze gegevens en de klimaatgegevens van het KNMI is middels de tabel in bijlage 1 een gemiddeld effect over het gehele stookseizoen bepaald. De aannames die bij deze bepaling zijn gehanteerd zijn tevens in bijlage 1 vermeldt. Met deze randvoorwaarden heeft de beplanting een gemiddelde temperatuursverhoging van o

0,26 C tot gevolg. In het vervolg wordt gerekend met de volgende twee typen microklimaat (in het stookseizoen): 1. 2.

o

50% windreductie en 0,26 C temperatuurverhoging o 70% windreductie en 0,26 C temperatuurverhoging

1466.1



3

De woningtypes Voor elk microklimaat worden twee woningtypen doorgerekend. Een nieuwbouwwoning en een woning uit de bestaande bouw. In tabel 1 staan de kenmerken van beide woningen in het kort weergegeven. Voor de nieuwbouw gaat het om een standaard referentiewoning, zoals gedefinieerd in de Novemuitgave referentiewoningen 98 (DV1.2.17199.02). De numerieke waarden behorende bij de nieuwbouwwoning en de installatietechnische eigenschappen zijn gehaald uit de 1

voorbeeldwoning, zoals deze in de EPC-software is gedefinieerd . Voor de oudbouw is de genoemde woning aangepast, zodat de waarden overeenkomen met een nageïsoleerde woning uit de jaren 30. De numerieke waarden behorende bij deze woning zijn afkomstig uit de Novemuitgave referentiewoningen bestaande bouw (1DUWO01.01). Tabel 1: Woningkenmerken in het kort Nieuwbouwwoning

Woning bestaande bouw

2-onder-1-kap

2-onder-1-kap

130 m2 gebruikersoppervlak

130 m2 gebruikersoppervlak

EPC=1

gedeeltelijk nageïsoleerd (o.a. de zolder)

geïsoleerde spouwmuur

ongeïsoleerde spouwmuur

HR++-glas

dubbel glas op de benedenverdieping enkel glas boven

HR-107 ketel variant a

HR-100 ketel gebalanceerde ventilatie met

natuurlijke ventilatie

warmteterugwinning variant b

natuurlijke ventilatie

Het nieuwbouwwoningtype is dermate geïsoleerd van de weersomstandigheden dat hiermee een ondergrens van het energiebesparend effect van de beplanting wordt bepaald. Het tweede type is een woningtype dat in Nederland nog veel voorkomt. Veel bestaande woningen zullen een betere isolatie hebben dan deze, maar een aanzienlijk deel van de woningvoorraad is slechter geïsoleerd. Als zodanig geeft dit type een maximaal effect weer, in niet extreme situaties. De EPC-berekeningen kunnen niet de effecten van veranderingen in het buitenklimaat meenemen. Er kon dus ook niet gebruik worden gemaakt van deze software om de energiebesparing uit te rekenen. Voor het uitrekenen van de energiebesparing is teruggegrepen op de (onderliggende) NEN-normen.

1

De woning in de genoemde referentie heeft een EPC van 1,2. In de software is de EPC van de woning 1,0

1466.1



4

Ventilatie en infiltratie In elke woning vindt luchtcirculatie plaats, waardoor warme binnenlucht wordt vervangen door koude buitenlucht. Gedeeltelijk vindt deze circulatie door controleerbare openingen plaats (ventilatie) en gedeeltelijk door openingen in de constructie van de woning (infiltratie). Het microklimaat heeft op twee manieren een energiebesparend effect op de ventilatie en infiltratie: o 1. Het temperatuureffect: doordat de buitenlucht 0,26 C minder hoeft te worden 2.

opgewarmd wordt energie bespaard. Het windeffect: doordat de winddruk op de gevel lager is vindt minder infiltratie (van

koude buitenlucht) plaats. De twee effecten worden afzonderlijk uitgerekend. Tevens wordt het gecombineerde effect uitgerekend. Omdat de resultaten gecorreleerd zijn, is het gecombineerde effect niet de som van de twee afzonderlijke effecten. De berekeningen voor ventilatie en infiltratie zijn vastgelegd in de NEN 5128, paragraaf 6.8. De hoeveelheid ventilatie- en infiltratielucht in een woning wordt middels deze berekening bepaald op: (1)

3

qv,i = 0,47*Ag + 0,13*qv,10,kar [dm /s] Ag = gebruiksoppervlak in [m] 3 qv,10,kar = karakteristieke luchtdoorlatendheid van de woning bij 10 Pa in [dm /s]

De eerste term van vergelijking (1) geeft het luchtdebiet door ventilatie weer. De tweede term is het debiet door de infiltratie. Naast formule 1, zijn onderwaarden gedefinieerd om te voorkomen dat gerekend wordt met waarden zodat de luchtverversing voldoet aan de wettelijke eisen. Deze ondergrenzen zijn: 3

(2)

qv,i = 0,6*Ag [dm /s]

(3)

qv,i = 0,52*Ag [dm /s]

bij natuurlijke ventilatie

3

bij mechanische ventilatie

Bij het toepassen van gebalanceerde ventilatie wordt bovendien een factor toegevoegd die compenseert voor het rendement van de warmteterugwinning. Er wordt van uitgegaan dat slechts een deel van de ventilatiestromen via het warmteterugwinsysteem wordt gevoerd. Deze fractie wordt bepaald door formule (4): (4)

3

qv,max mech = 0,36*Ag [dm /s]

Voor deze factor geldt een eventueel warmteterugwinrendement.

1466.1



4.1

Temperatuureffect o

Door een verhoogde temperatuur gedurende het stookseizoen van 0,26 C, zal er een energiebesparing optreden voor het opwarmen van de ventilatielucht. Hiervoor geldt: (5)

DQventilatie, DT = rl * cl * (qv,i - hcor * qv max mech,) * DT * 1/hverw [W] rl = soortelijke dichtheid lucht [kg/m ] cl = warmtecapaciteit lucht [J/kg] 3

hcor = correctie voor warmteterugwinning o DT = temperatuurverschil [ C] hverw = rendement van de ruimteverwarming Voor nieuwbouwwoningen wordt uitgegaan van een luchtdoorlatendheid van (zie bijlage 2): (6)

3

qv,10,= 0,625 * Ag [dm /s]

Er geldt dan: (7)

DQventilatie, DT= 1,2 (0,47*133+0,13*0,625*133 – 0,75 * 0,36 * 133) * 0,26 * 1/0,95 DQventilatie, DT= 13 W

Voor natuurlijk geventileerde nieuwbouwwoningen ligt de waarde uitgerekend met formule (1) onder de grenswaarde van formule (2). In dat geval moet gerekend worden met de grenswaarde, om te zorgen dat deze woning voldoet aan de wettelijke ventilatie-eisen: (8)

DQventilatie, DT= 1,2 (0,6*133) * 0,26 1/0,95 DQventilatie, DT= 26 W

Voor bestaande bouw, waarin geen maatregelen tegen naad- en kierdichting zijn genomen, 2 is de waarde van de luchtdoorlatendheid gesteld op: (9)

3

qv,10,= 3,4 * Ag [dm /s]

Waardoor de energiebesparing bepaald wordt met: (10)

DQventilatie, DT= 1,2 (0,47*133+0,13*3,4*133) * 0,26 * 1/0,9 DQventilatie, DT= 42 W

2

Referentiewoningen bestaande bouw, Novem 2001, 1DUWO01.01

1466.1



4.2

Windeffect

De infiltratie in een woning vindt plaats onder invloed van de winddruk op de gevel. In de berekeningen wordt er vanuit gegaan dat deze druk gemiddeld 10 Pa bedraagt. Bij windreductie zal de winddruk eveneens afnemen. De gemiddelde winddruk kan bepaald 3 worden met:

(11)

Dpgem

é ( 1 r v 2 × 0,25 + Dp ) 11, 6 ´ f ù 2 l i th i ú = êå 100 ê i ú ë û

1, 6

[Pa]

rl = soortelijke dichtheid van lucht [kg/m ] vi = de luchtsnelheid [m/s] 3

fi = de frequentie waarmee de snelheid voorkomt [1/s] Dpth = gemiddelde drukverschil door temperatuurverschil binnen en buiten [Pa] De berekeningen om het gemiddelde drukverschil te bepalen voor 50% en 70% windreductie staan weergeven in bijlage 3. Uit de berekeningen volgt dat in de situatie zonder de speciale beplanting een gemiddeld drukverschil van 8,0 Pa heerst. Bij een reductie in windsnelheid van 50% wordt dit 3,6 Pa en bij een reductie van 70% 2,6 Pa. Omdat de waarde 8 is afgerond op 10, worden de nieuwe 4 waarden op respectievelijk 4 en 3 afgerond. De bepaling van de luchtdoorlatendheid bij verschillende waarden van de luchtdruk is alleen middels een praktijkmeting te bepalen. Dit omdat de karakteristiek voor ieder gebouw verschilt. Over het algemeen geldt echter: · ·

Er bestaat een logaritmisch verband tussen druk en luchtdoorlatendheid. 5 De logaritmische factor (n) heeft een waarde die rond de 1,6 ligt.

Onder deze aannames kan het verschil in luchtdoorlatendheid bepaald worden voor verschillende waarden van de gemiddelde winddruk: (12)

log q1 = log qv,10 – (log 10 - log p 1)/1,6

(13)

qv,4, 0,625 = 0,35 dm /s

(14)

qv,3, 0,625 = 0,29 dm /s

(15)

qv,4, 3.4 = 1,9 dm /s

3 4

3

3

3

volgens NEN 2687

In de norm wordt niet duidelijk op welke gronden de afronding van 8 Pa naar 10 Pa is toegepast. De

hier uitgevoerde afronding naar 4 Pa en naar 3 Pa zijn percentueel minder, hierdoor wordt de energiebesparing enigszins overschat. 5

(1) NEN 2682 Bijlage A & B / (2) Bouwfysica, van der Linden 2000 / (3) Bouwkunde 7b, Jellema, 1986

1466.1



(16)

3

qv,3, 3.4 = 1,6 dm /s

Met deze waarden kan vervolgens de energiebesparing worden uitgerekend door de verminderde winddruk: Als de waarde van de qv,10 in formule (1) wordt vervangen door de waarde van de qv,3 of de qv,4 komt de waarde van het luchtdebiet onder de grenswaarde gedefinieerd in formule (3). Volgens de norm moet dan met deze grenswaarde gerekend worden: (17)

DQventilatie, DP= 1,2 (0,47*133+0,13*0,625*133 – 0,75 * 0,36 * 133) * 1/0,95 – 1,2 (0,52*133 – 0,75 * 0,36 * 133) * 1/0,95 DQventilatie, DP= 5,3 W

Deze waarde geldt voor zowel 50% als 70% windreductie. Voor natuurlijk geventileerde nieuwbouwwoningen wordt bij de standaardwinddruk al gerekend met de grenswaarde van formule (2). Omdat bij toepassing van de qv,3 of de qv,4 het debiet alleen minder wordt, moet ook in dat geval met de grenswaarde gerekend worden. Hierdoor is de berekende energiebesparing gelijk aan 0: (18)

DQventilatie, DP= 0 W

Voor bestaande bouw, waarin geen maatregelen tegen naad- en kierdichting zijn genomen, bedraagt de energiebesparing bij 50% windreductie: (19)

DQventilatie, DP, 50% = 1,2 (0,47*133+0,13*3,4*133) * 1/0,9 1,2 (0,47*133+0,13*1,9*133) * 1/0,9 DQventilatie, DP, 50% = 29 W

en bij 70% windreductie: (20)

DQventilatie, DP, 70% = 1,2 (0,47*133+0,13*3,4*133) * 1/0,9 1,2 (0,47*133+0,13*1,6*133) * 1/0,9 DQventilatie, DP, 70% = 34 W

1466.1



4.3

Gecombineerde effect

Zoals in de inleiding vermeldt, is het gecombineerde effect van verhoogde temperatuur en verminderde winddruk niet de som van de twee afzonderlijke effecten. Hieronder wordt het gecombineerde effect voor de verschillende woningtypen uitgerekend: Nieuwbouw, gebalanceerde ventilatie, 50%-70% windreductie: (21)

DQventilatie, = 1,2 (0,47*133+0,13*0,625*133 – 0,75 * 0,36 * 133) *1 * 1/0,95 – 1,2 (0,52*133 – 0,75 * 0,36 * 133) * 0,74 * 1/0,95 DQventilatie, = 16 W

Nieuwbouw, natuurlijke ventilatie, windreductie niet van invloed: (22)

DQventilatie, = 1,2 (0,6*133) * 0,26 * 1/0,95 DQventilatie, = 26 W

Bestaande bouw, 50% windreductie: (23)

DQventilatie, DP, 50% = 1,2 (0,47*133+0,13*3,4*133)*1 * 1/0,9 – 1,2*(0,47*133+0,13*1,9*133)*0,74* 1/0,9 DQventilatie, DP, 50% = 68 W

Bestaande bouw, 70% windreductie: (24)

DQventilatie, DP, 50% = 1,2 (0,47*133+0,13*3,4*133)*1 1/0,9 – 1,2*(0,47*133+0,13*1,6*133)*0,74 * 1/0,9 DQventilatie, DP, 50% = 73 W

1466.1



5

Transmissie Door een gebouwschil treden warmtestromen op die tot energieverlies binnen de schil leiden. Dit worden transmissieverliezen genoemd. Transmissieverliezen zijn afhankelijk van twee effecten. 1. De transmissie is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen binnen en buiten. Omdat o

het temperatuurverschil tussen binnen en buiten 0,26 C minder is, zullen de transmissieverliezen lager zijn. 2.

De transmissie is afhankelijk van de luchtstromen langs de gevel (binnen en buiten). In de berekeningen wordt uitgegaan van een verminderde windsnelheid van 50% en 70%. Hierdoor zal de lucht minder snel bij de gevel worden afgevoerd, waardoor de afkoeling van een gevel minder snel gaat. Hierdoor zijn de energieverliezen lager.

De twee effecten zullen afzonderlijk uitgerekend worden. Omdat er een correlatie tussen de effecten bestaat, is de combinatie van de twee effecten niet gelijk aan de som van de afzonderlijke effecten. Het gecombineerde effect wordt eveneens uitgerekend. In dit hoofdstuk worden energieverliezen uitgerekend. In eerste instantie wordt daarom geen rekening gehouden met het systeemrendement. Dit wordt pas achteraf meegenomen. De hier aangehouden berekeningen voor transmissieverlies zijn gelijk aan de berekeningen van de EPC. Deze zijn afgeleid van de NEN 5128. De formule voor transmissieverlies wordt gegeven door: I

(25)

DQtr =

å (a

i

* Ai * U i ) *bi * (Ti - Te )

[W]

i =1

ai = weegfactor van de constructie (afhankelijk van ruimte die afgegrensd wordt) Ai = oppervlakte van constructie Ui = warmtedoorgangscoëfficient van constructie bi = correctiefactor voor glasvlakken Ti = gemiddelde binnentemperatuur Te = gemiddelde buitentemperatuur (26)

ai =1 voor : buiten, garage, serre ai =1/(Uvloer + 1) voor : grond, kruipruimte ai =1/(Uconstr/5 + 1) voor : aangrenzende, onverwarmde ruimte (niet serre) ai =0 voor: ruimtes waarvoor wettelijk een opstelplaats voor een stooktoestel is vereist

(27)

bi = 1 voor : constructie niet zijnde glas bi = 1 + (1 – OV) * 0,5*c/(Ti – Te) voor: glasbegrenzing met verwarmde ruimtes bi = 1 + (OV - 1) * 0,5*c/(Ti – Te) voor: glasbegrenzing met onverwarmde ruimtes o

c = temperatuurverschil tussen verwarmde en onverwarmde ruimtes = 3,0 C OV = absolute oppervlakteverhouding tussen verwarmde en onverwarmde ruimtes

1466.1



5.1

Temperatuureffect

Met de bovenstaande formules kan eenvoudig het effect op het energieverlies worden o bepaald van een verlaging in omgevingstemperatuur van 0,26 C. In bijlage 4 staan in twee tabellen de uitwerking voor nieuwbouw en bestaande bouw. De tabellen geven de numerieke waarden die in formule (25) gebruikt moeten worden voor de verschillende onderdelen van de gebouwschil. Vervolgens wordt met formule (25) per gevelonderdeel het warmteverlies in [W/K] bepaald. Deze waarde wordt vermenigvuldigd met het temperatuurverschil wat optreed bij het toepassen van de beplanting. Hieruit volgt het warmteverlies in [W]. Voor nieuwbouw is de waarde voor het warmteverlies 33 W. Met een systeemrendement van 95% komt dit neer op een energiebesparing van: (28) DQtransmissie DT= 33 * 1/0,95 = 35 W Voor bestaande bouw is de waarde voor het warmteverlies 100 W. Bij bestaande bouw is het systeemrendement gelijk aan 90%, zodat dit een energiebesparing oplevert van: (29) DQtransmissie DT= 100 * 1/0,9 = 111 W

5.2

Windeffect

Door hogere of lagere winddruk zal warme lucht sneller of langzamer afgevoerd worden van de transmissievlakken. Een lagere windsnelheid heeft daardoor tot gevolg dat de transmissieverliezen afnemen. Dit wordt in de gebouwde omgeving bepaald door de overgangsweerstand van een bepaalde constructie. De onderstaande afleidingen zijn afgeleid uit Warmte- en vochttransport in bouwconstructies van Tammes & Vos (ISBN 90 201 1710 6) blz. 59-67 en NEN 1086. De totale warmteweerstand (Rtotaal) van een constructie wordt gegeven door: (30)

Rtotaal = 1/Uconstructie - Ri - Re Ri = warmteweerstand van binnen naar de constructie Uconstructie = intrinsieke warmtedoorgangscoëfficiënt van de constructie Re = warmteweerstand van de constructie naar buiten

De warmteweerstanden van de overgangen naar binnen en naar buiten bestaan uit een component convectie en een component straling. De stralingscomponent is voor zowel 2

binnen als buiten ongeveer gelijk aan 5 W/m K. De component convectie is afhankelijk van de snelheid waarmee lucht langs de constructie stroomt. De minimale waarde hiervoor geldt 2

voor binnen en bedraagt 3 W/m K. Normaal gesproken wordt voor buiten een gemiddelde luchtsnelheid van 4 m/s genomen. Dan bedraagt de waarde voor de warmteweerstand 20 2

W/m K. Uit de Tammes & Vos (afbeelding 29) kan afgeleid worden dat de warmteweerstand bij benadering evenredig met de luchtsnelheid kan worden genomen. Dit komt neer op een

1466.1



2

2

warmteweerstand voor convectie van 12 W/m K bij 50% windreductie en 8 W/m K bij 70% windreductie. De gevolgen voor de overgangsweerstanden zijn weergegeven in tabel 2. Tabel 2: Overgangsweerstenden bij verschillende waarden voor de windsnelheid eenheid

aconvec tie

W/m 2 K

buiten 50%

buiten 70%

windreductie

windreductie

20

12

8

2

5

5

5

5

2

8

25

17

13

0,13

0,04

0,06

0,08

W/m K

atotaal

W/m K

Rto taal

buiten normaal

3

astral ing

2

binnen

m K/W

In bijlage 5 is een tabel opgenomen, waarin de U-waarden voor de verschillende constructieonderdelen zijn opgenomen bij de verschillende windsnelheden. De verandering van de overgangsweerstanden is van invloed op de transmissieverliezen voor constructies grenzend aan de buitenlucht. In bijlage 5 staan de berekeningen hierover weergegeven. Zowel de standaardsituatie als de situatie met windreductie worden uitgerekend, analoog aan bijlage 4. In de berekeningen is, analoog aan de EPC-berekeningen, aangenomen dat er gedurende het stookseizoen een gemiddeld temperatuurverschil tussen o binnen en buiten van 13 C bestaat. In de tabel 3 staan de verminderde transmissieverliezen als gevolg van de veranderde U-waarden weergegeven. Tabel 3: Verminderde transmissieverliezen door windreductie 50% windreductie

70% windreductie

nieuwbouw

38 W

72 W

bestaande bouw

225 W

423 W

Om de energiebesparing uit te rekenen, moet het systeemrendement van de verwarming worden meegenomen. Voor nieuwbouw is dit rendement 95%, voor de bestaande bouw is dit 90%. In tabel 4 staat de energiebesparing voor de verschillende situaties. Tabel 4: Energiebesparing door verminderde transmissieverliezen door windreductie 50% windreductie

70% windreductie

nieuwbouw

40 W

76 W

bestaande bouw

250 W

470 W

1466.1



5.3

Gecombineerd effect

De berekeningen van het gecombineerde effect van de temperatuursverlaging en de windreductie op de beperking van de transmissieverliezen staan weergegeven in bijlage 6. Het resultaat van de combinatie van de twee effecten is niet gelijk aan de som van de twee effecten omdat er een correlatie tussen de effecten bestaat. In bijlage 6 wordt uitgerekend wat het verschil in energieverlies is tussen de originele situatie o

met de originele U-waarden en een temperatuurverschil van 13 C en de situatie met de o aangepaste U-waarden en een temperatuurverschil van 12,74 C. In tabel 5 zijn de resultaten van de berekeningen weergegeven. Tabel 5: Verminderde transmissieverliezen door temperatuureffect en windreductie 50% windreductie

70% windreductie

nieuwbouw

70 W

104 W

bestaande bouw

320 W

514 W

Om de totale energiebesparing uit te rekenen, moet het systeemrendement van de verwarming worden meegenomen. Voor nieuwbouw is dit 95% en voor bestaande bouw 90%. In tabel 6 staat de totale energiebesparing voor het gecombineerde effect weergegeven. Tabel 6: Energiebesparing door verminderde transmissieverliezen door temperatuureffect en windreductie 50% windreductie

70% windreductie

nieuwbouw

74 W

109 W

bestaande bouw

356 W

571 W

1466.1



6

Resultaten

6.1

Energiebesparing en CO2-reductie

De resultaten zoals uitgerekend in de voorgaande hoofdstukken staan weergegeven in tabel 7. De effecten van het temperatuurverschil en de windreductie zijn apart weergegeven. De combinatie van de twee effecten is eveneens weergegeven, maar is niet gelijk aan de som van de waarden van de effecten. De reden hiervoor is, dat de twee effecten gecorreleerd zijn. Tabel 7: Energiebesparing gedurende het stookseizoen door de beplanting, uitgesplitst per onderdeel. nieuwbouw

nieuwbouw nat. vent

bestaande bouw

Ventilatie en infiltratie temperatuurverschil windreductie

temp + wind

13 W

26 W

42 W

50%

5W

0W

26 W

70%

5W

50%

0W 16 W

70%

31 W 26 W

68 W

16 W

26 W

73 W

Transmissie temperatuurverschil windreductie

temp + wind

35 W

35 W

111 W

50%

40 W

40 W

250 W

70%

76 W

50%

76 W 74 W

70% totaal

470 W 74 W

109 W

50% windred.

109 W

90 W

70% windred.

356 W 571 W

100 W 125 W

424 W 135 W

644 W

Uitgaande van een stookseizoen van 212 dagen, kan de energiebesparing omgerekend worden naar de jaarlijkse waarde per woning. Deze waarden zijn weergegeven in tabel 8. Tabel 8: Energiebesparing per jaar per woning. nieuwbouw

nieuwbouw nat. vent.

bestaande bouw

50% windreductie

1.647 MJ

1.830 MJ

7.759 MJ

70% windreductie

2.288 MJ

2.471 MJ

11.785 MJ

Voor alle onderzochte woningtypen is de energiebesparing op ruimteverwarming rond de 7,5% bij 50% windreductie en 10% bij 70% windreductie. Voor het uitrekenen van de CO2-reductie is gebruikt dat gas een verbrandingsenergie heeft 3

3

van 35,17 MJm gas en een CO2-uitstoot van 1,78 kgCO2/m gas. Dit komt neer op een waarde van 0,051 kgCO2/MJ. De waarden per woning staan weergegeven in tabel 9.

1466.1



Tabel 9: CO2-reductie per jaar per woning nieuwbouw

nieuwbouw nat. vent.

bestaande bouw

50% windreductie

84 kgCO2

93 kgCO2

396 kgCO2

70% windreductie

117 kgCO2

126 kgCO2

601 kgCO2

Ter vergelijking: 1.

Het installeren van een warmteterugwininstallatie komt overeen met een besparing van ongeveer 500 kgCO2 (bron: stromen 5, 14 maart 2003).

2.

Een zonneboiler heeft bij een huishouden van vier personen een gemiddelde CO2reductie van 360 kg tot gevolg (bron: stromen 6, 28 maart 2003).

3.

De EPA-campagne van VROM gaat uit van een gemiddelde besparing van 1 ton CO2 per uitgebrachte EPA (bron: Novem).

6.2

Opmerkingen

De berekeningen uitgevoerd in dit rapport zijn gebaseerd op de standaardberekeningen die gebruikt worden in de woningbouw. Deze zijn vastgelegd in de NEN-normen. Er zijn soms vraagtekens te plaatsen bij de onderbouwing van bepaalde rekenmethoden. Het is echter de beste manier om, op beperkte wijze, de energiebesparing theoretisch te bepalen. Een aantal punten verdienen nog verdere aandacht: ·

In nieuwbouwwoningen met natuurlijke ventilatie is voor ventilatie en infiltratie het theoretisch effect van de windreductie op de energiebesparing gelijk aan nul. De reden hiervoor is, dat reeds in de standaardsituatie met de grenswaarde moet worden gerekend (volgens de norm). In de praktijk zal er zeker energiebesparing optreden in deze situatie. Wel zal aandacht besteed moeten worden aan de eisen voor ventilatie, die bij verminderde windruk onder het wettelijke minimum kan komen te liggen.

·

In hoofdstuk 4.2 wordt de gemiddelde winddruk uitgerekend bij lagere windsnelheden. De standaardwaarde voor de gemiddelde winddruk is 10 Pa. De berekeningen laten echter zien dat de werkelijke waarde 8 Pa is. In NEN 2687, bijlage A staat uitgelegd: “Gekozen wordt voor een mooi getal en wel 10 Pa”. Het is moeilijk om deze ongegronde afronding door te voeren naar de waarden die uit de berekeningen voor 50% en 70% windreductie komen. Gekozen is om de afronding te doen naar een geheel getal, waarbij de waardevermeerdering zo dicht mogelijk de waardevermeerdering van 8 naar 10 benadert. De afronding naar respectievelijk 3 Pa en 4 Pa zijn beiden echter minder dan de

·

afronding naar 10 Pa. Hierdoor valt de energiebesparing licht hoger uit. Het is bekend dat binnen de bebouwde omgeving de temperatuur hoger is dan in het vrije veld. Dit komt door de warmteproductie in de bebouwing. Door de lagere windsnelheden is het zeer waarschijnlijk dat deze warmte langduriger wordt vastgehouden. Hierdoor zal het microklimaat een (aanzienlijk) grotere temperatuursverhoging tot gevolg hebben. De waarden waarmee de temperatuursverhoging is uitgerekend gelden voor het vrije veld, waar geen warmteproductie plaats vindt.

1466.1


Bijlage

1

Bepaling temperatuurverschil

maand

tempera-

tempera-

gemiddelde aantal

tuurverschil tuurverschil temperamet zon in bewolkte tuur

zonne-uren

aantal

mogelijke

dagen

uren zon

dagen zon fractie bewolkt

’s nacht

gemiddeld gemiddeld gemiddeld

bewolkt na temperatemperatemperadag zon tuurverschil tuurverschil tuurverschil

nacht na zon

per dag

per nacht

okt

2

1

10,5

103

31

11

9,4

0,7

6,5

0,6

0,2

0,4

nov

1

1

5,9

55

30

9

6,1

0,8

4,9

0,2

0,2

0,2

dec jan

1 1

1 1

3,2 2,2

43 47

31 31

8 8

5,4 5,9

0,8 0,8

4,4 4,8

0,2 0,2

0,1 0,2

0,2 0,2

feb mrt

1 2

1 1

2,5 5

73 107

28 31

9 11

8,1 9,7

0,7 0,7

5,8 6,7

0,3 0,6

0,2 0,2

0,2 0,4

apr

2

1

8

153

30

14

10,9

0,6

6,9

0,7

0,2

0,5

gemiddelde

0,26

temperatuurverschil de volgende aannames zijn gehanteerd: · ·

een dag zon wordt gedefinieerd door het aantal zonne-uren gedeeld door het aantal mogelijke zonne-uren op een dag de fractie bewolkt is het aantal dagen zonder zon, gedeeld door het aantal dagen

· ·

het aantal dagen dat het bewolkt is na een zonnige dag is het aantal dagen zon maal de fractie bewolking er is alleen een temperatuureffect bij zonnige dagen en bij bewolkte nachten na een zonnige dag

·

het gemiddelde effect over de dag en de nacht is het gemiddelde van de dag en nacht waarde (dat wil zeggen dat de dag en de nacht beiden 12 uur duren)

· ·

het stookseizoen loopt van 1 oktober tot en met 30 april (212 dagen) het gemiddelde stookgedrag is uniform over de dag en de nacht

Bijlage

2

Woningtypes

Bijlage

3

Gemiddelde winddruk

bepaling gemiddelde winddruk rho= deltaPth=

1,2 2

normaal v (m/s) 1

f (%) 4,4

0,5*rho*v^2*0,25+deltaPth 2,15

x^(1/1,6)*f 7,10

3 5

23,4 28

3,35 5,75

49,82 83,55

7 9

21,8 12,9

9,35 14,15

88,15 67,58

11 14,5

6,1 3,4

20,15 33,54

39,86 30,54

100

som=

366,60

deltaP 7,99 10,00

50% reductie v (m/s)

f (%)

0,5*rho*v^2*0,25+deltaPth

x^(1/1,6)*f

0,5 1,5

4,4 23,4

2,04 2,34

6,86 39,78

2,5 3,5

28 21,8

2,94 3,84

54,91 50,52

4,5 5,5

12,9 6,1

5,04 6,54

35,44 19,72

7,25

3,4 100

9,88 som=

14,23 221,47

deltaP 3,57 4,00

70% reductie v (m/s) 0,3

f (%) 4,4

0,5*rho*v^2*0,25+deltaPth 2,01

x^(1/1,6)*f 6,81

0,9 1,5

23,4 28

2,12 2,34

37,44 47,60

2,1 2,7

21,8 12,9

2,66 3,09

40,19 26,13

3,3 4,35

6,1 3,4

3,63 4,84

13,66 9,11

100

som=

180,95

deltaP 2,58 3,00

Bijlage

4

Beperking transmissieverliezen door temperatuurverschil

Beperking transmissieverliezen vanwege temperatuurverschil van 0,26 graden NIEUWBOUW vloer gevel

dak ramen beneden

ramen boven

dakraam deuren

oppervlakte

U-waarde

a

b

Q (W/K)

Q (W)

52,7 9,6

0,307 0,315

0,77 1,00

1,00 1,00

12,38 3,02

3,22

9,2 21,3

0,315 0,315

1,00 1,00

1,00 1,00

2,90 6,71

10,4 10,4

0,315 0,315

1,00 1,00

1,00 1,00

3,28 3,28

24,5 16,9

0,315 0,315

1,00 1,00

1,00 1,00

7,72 5,32

1,9 1,4

3,4 3,4

1,00 1,00

1,00 1,00

6,46 4,76

2,2 107,8

3,4

1,00

1,00

7,48 50,92

67,3 5,9

0,315 1,7

1,00 1,00

1,00 1,00

21,20 10,03

2,2 0,5

1,7 1,7

1,00 1,00

1,00 1,00

3,74 0,85

5,1 5,1

1,7 1,7

1,00 1,00

1,00 1,00

8,67 8,67

1,7 0,7

1,7 1,7

1,00 1,00

1,00 1,00

2,89 1,19

2,3 0,8

1,7 1,7

1,00 1,00

1,00 1,00

3,91 1,36

24,3 totaal

41,31

13,24 5,51

10,74 32,71

Beperking transmissieverliezen vanwege temperatuurverschil van 0,26 graden BESTAANDE BOUW oppervlakte vloer gevel

dak ramen beneden

ramen boven

dakraam deuren

U-waarde

a

b

Q (W/K)

Q (W)

52,7 9,6

2,51 1,852

0,28 1,00

1,00 1,00

37,69 17,78

9,80

9,2 21,3

1,852 1,852

1,00 1,00

1,00 1,00

17,04 39,45

10,4 10,4

1,852 1,852

1,00 1,00

1,00 1,00

19,26 19,26

24,5 16,9

1,852 1,852

1,00 1,00

1,00 1,00

45,37 31,30

1,9 1,4

3,4 3,4

1,00 1,00

1,00 1,00

6,46 4,76

2,2 107,8

3,4

1,00

1,00

7,48 208,16

67,3 5,9

0,441 3,2

1,00 1,00

1,00 1,00

29,68 18,88

2,2 0,5

3,2 3,2

1,00 1,00

1,00 1,00

7,04 1,60

5,1 5,1

5,1 5,1

1,00 1,00

1,00 1,00

26,01 26,01

1,7 0,7

5,1 5,1

1,00 1,00

1,00 1,00

8,67 3,57

2,3 0,8

5,1 5,1

1,00 1,00

1,00 1,00

11,73 4,08

24,3 totaal

107,59

54,12 7,72

27,97 99,61

Bijlage

5

Beperking transmissieverliezen door windreductie

U-waarden bij verschillende windsnelheden Cconstructie

Unormaal

U50% windreductie

U70% windreductie

0,333

0,315

0,313

0,311

8,057

3,400

3,184

2,993

2,391

1,700

1,644

1,592

2,703

1,852

1,786

1,724

0,477

0,441

0,437

0,433

7,018

3,200

3,008

2,837

38,346

5,100

4,628

4,236

Beperking transmissieverliezen door lagere windsnelheden NIEUWBOUW vloer gevel

dak ramen beneden

ramen boven

dakraam deuren

totaal

standaard oppervlakte U-waarde 52,7 0,307

50% windreductie Q (W/K) 12,38

Q (W) U-waarde 160,92 0,307

Q (W/K) 12,38

70% windreductie Q (W) 160,92

Verschil U-waarde 0,00 0,307

Q (W/K) 12,38

9,6 9,2

0,315 0,315

3,02 2,90

0,313 0,313

3,00 2,88

0,311 0,311

2,99 2,86

21,3 10,4

0,315 0,315

6,71 3,28

0,313 0,313

6,67 3,26

0,311 0,311

6,62 3,23

10,4 24,5

0,315 0,315

3,28 7,72

0,313 0,313

3,26 7,67

0,311 0,311

3,23 7,62

16,9 1,9

0,315 3,4

5,32 6,46

0,313 3,184

5,29 6,05

0,311 2,99

5,26 5,68

1,4 2,2

3,4 3,4

4,76 7,48

3,184 3,184

4,46 7,00

2,99 2,99

4,19 6,58

107,8 67,3

0,315

50,92 21,20

0,313

49,53 21,06

0,311

48,26 20,93

5,9 2,2

1,7 1,7

10,03 3,74

1,644 1,644

9,70 3,62

1,592 1,592

9,39 3,50

0,5 5,1

1,7 1,7

0,85 8,67

1,644 1,644

0,82 8,38

1,592 1,592

0,80 8,12

5,1 1,7

1,7 1,7

8,67 2,89

1,644 1,644

8,38 2,79

1,592 1,592

8,12 2,71

0,7 2,3

1,7 1,7

1,19 3,91

1,644 1,644

1,15 3,78

1,592 1,592

1,11 3,66

0,8 24,3

1,7

1,36 41,31

1,644

1,32 39,95

1,592

1,27 38,69

662,02 275,59

537,03 1635,56

643,91 273,84

18,10 1,75

519,34

17,69

1598,02

37,54

Q (W) 160,92

Verschil 0,00

627,38 272,09

34,63 3,50

502,91

34,12

1563,31

72,25

Beperking transmissieverliezen door lagere windsnelheden BESTAANDE BOUW vloer gevel

dak ramen beneden

ramen boven

dakraam deuren

totaal

standaard

oppervlakte U-waarde 52,7 2,51


Q (W) U-waarde 489,91 2,51

Q (W/K) 37,69


0,00

U-waarde 2,51

Q (W/K) 37,69

9,6 9,2

1,852 1,852

17,78 17,04

1,786 1,786

17,15 16,43

1,724 1,724

16,55 15,86

21,3 10,4

1,852 1,852

39,45 19,26

1,786 1,786

38,04 18,57

1,724 1,724

36,72 17,93

10,4 24,5

1,852 1,852

19,26 45,37

1,786 1,786

18,57 43,76

1,724 1,724

17,93 42,24

16,9 1,9

1,852 3,4

31,30 6,46

1,786 3,184

30,18 6,05

1,724 2,993

29,14 5,69

1,4 2,2

3,4 3,4

4,76 7,48

3,184 3,184

4,46 7,00

2,993 2,993

4,19 6,58

107,8 67,3

0,441

208,16 29,68

0,437

200,22 29,41

0,433

192,83 29,14

5,9 2,2

3,2 3,2

18,88 7,04

3,008 3,008

17,75 6,62

2,837 2,837

16,74 6,24

0,5 5,1

3,2 5,1

1,60 26,01

3,008 4,628

1,50 23,60

2,837 4,236

1,42 21,60

5,1 1,7

5,1 5,1

26,01 8,67

4,628 4,628

23,60 7,87

4,236 4,236

21,60 7,20

0,7 2,3

5,1 5,1

3,57 11,73

4,628 4,628

3,24 10,64

4,236 4,236

2,97 9,74

0,8 24,3

5,1

4,08 107,59

4,628

3,70 98,53

4,236

3,39 90,90

2706,07 385,83

1398,67 4980,49

2602,86 382,33

103,22 3,50

1280,87

117,80

4755,97

224,52

Q (W) 489,91

0,00

2506,75 378,83

199,33 7,00

1181,74

216,93

4557,24

423,25

Bijlage

6

Beperking transmissieverliezen gecombineerd

Beperking transmissieverliezen door temperatuursverhoging en windreductie NIEUWBOUW vloer gevel

dak ramen beneden

ramen boven

dakraam deuren

totaal

standaard oppervlakte U-waarde 52,7 0,307


Q (W) 160,92

U-waarde 0,307

Q (W/K) 12,38


Verschil 3,22

U-waarde 0,307

Q (W/K) 12,38

9,6 9,2

0,315 0,315

3,02 2,90

0,313 0,313

3,00 2,88

0,311 0,311

2,99 2,86

21,3 10,4

0,315 0,315

6,71 3,28

0,313 0,313

6,67 3,26

0,311 0,311

6,62 3,23

10,4 24,5

0,315 0,315

3,28 7,72

0,313 0,313

3,26 7,67

0,311 0,311

3,23 7,62

16,9 1,9

0,315 3,4

5,32 6,46

0,313 3,184

5,29 6,05

0,311 2,99

5,26 5,68

1,4 2,2

3,4 3,4

4,76 7,48

3,184 3,184

4,46 7,00

2,99 2,99

4,19 6,58

107,8 67,3

0,315

50,92 21,20

0,313

49,53 21,06

0,311

48,26 20,93

5,9 2,2

1,7 1,7

10,03 3,74

1,644 1,644

9,70 3,62

1,592 1,592

9,39 3,50

0,5 5,1

1,7 1,7

0,85 8,67

1,644 1,644

0,82 8,38

1,592 1,592

0,80 8,12

5,1 1,7

1,7 1,7

8,67 2,89

1,644 1,644

8,38 2,79

1,592 1,592

8,12 2,71

0,7 2,3

1,7 1,7

1,19 3,91

1,644 1,644

1,15 3,78

1,592 1,592

1,11 3,66

0,8 24,3

1,7

1,36 41,31

1,644

1,32 39,95

1,592

1,27 38,69

662,02 275,59

537,03 1635,56

631,04 268,37

30,98 7,23

508,95

28,08

1566,06

69,50

Q (W) 157,70

Verschil 3,22

614,84 266,65

47,18 8,94

492,85

44,18

1532,05

103,52

Beperking transmissieverliezen door temperatuursverhoging en windreductie BESTAANDE BOUW vloer gevel

dak ramen beneden

ramen boven

dakraam deuren

totaal

standaard

oppervlakte U-waarde 52,7 2,51


Q (W) 489,91

U-waarde 2,51

Q (W/K) 37,69


Verschil 9,80

U-waarde 2,51

Q (W/K) 37,69

9,6 9,2

1,852 1,852

17,78 17,04

1,786 1,786

17,15 16,43

1,724 1,724

16,55 15,86

21,3 10,4

1,852 1,852

39,45 19,26

1,786 1,786

38,04 18,57

1,724 1,724

36,72 17,93

10,4 24,5

1,852 1,852

19,26 45,37

1,786 1,786

18,57 43,76

1,724 1,724

17,93 42,24

16,9 1,9

1,852 3,4

31,30 6,46

1,786 3,184

30,18 6,05

1,724 2,993

29,14 5,69

1,4 2,2

3,4 3,4

4,76 7,48

3,184 3,184

4,46 7,00

2,993 2,993

4,19 6,58

107,8 67,3

0,441

208,16 29,68

0,437

200,22 29,41

0,433

192,83 29,14

5,9 2,2

3,2 3,2

18,88 7,04

3,008 3,008

17,75 6,62

2,837 2,837

16,74 6,24

0,5 5,1

3,2 5,1

1,60 26,01

3,008 4,628

1,50 23,60

2,837 4,236

1,42 21,60

5,1 1,7

5,1 5,1

26,01 8,67

4,628 4,628

23,60 7,87

4,236 4,236

21,60 7,20

0,7 2,3

5,1 5,1

3,57 11,73

4,628 4,628

3,24 10,64

4,236 4,236

2,97 9,74

0,8 24,3

5,1

4,08 107,59

4,628

3,70 98,53

4,236

3,39 90,90

2706,07 385,83

1398,67 4980,49

2550,80 374,68

155,27 11,15

1255,25

143,42

4660,85

319,64

Q (W) 480,12

9,80

2456,61 371,26

249,46 14,58

1158,11

240,56

4466,09

514,40

Energetische waarde van planten in de bebouwde omgeving

Recommend Documents