Gelijkwaardigheidsbeginsel voor ventilatiesystemen

energieprestatie

ir. E.M.M. Willems, ing. A. van der Aa

Belangrijke motor voor innovatie van ventilatiesystemen

Gelijkwaardigheidsbeginsel voor ventilatiesystemen

De ontwikkeling van woonhuisventilatiesystemen is een goed voorbeeld van hoe het gelijkwaardigheidsbeginsel van het Bouwbesluit de markt kan stimuleren tot innovatie. De aanscherping van de EPC-eisen heeft de toeleverende industrie aangezet energiezuinigere systemen te ontwikkelen, waarbij tegelijkertijd de luchtkwaliteit en het comfortniveau op hetzelfde niveau blijven of zelfs verbeteren. Het voornaamste doel van de regelgeving is het waarborgen van een minimale kwaliteit. De Woningwet is ingevoerd in 1901 met als doel om bewoning van slechte woningen onmogelijk te maken en de bouw van goede woningen te bevorderen. De bouwregelgeving (waaronder het Bouwbesluit [1]) is opgesteld om een veilige en gezonde gebouwde omgeving te waarborgen. Bouwwerken moeten immers niet alleen voldoen aan de wensen en behoeften van de eerste bewoners/gebruikers, maar mogen ook geen gevaar opleveren voor de veiligheid en gezondheid van anderen. De bouwregelgeving zorgt voor een minimumniveau; een hogere kwaliteit bouwen mag natuurlijk altijd. Daarnaast draagt de bouwregelgeving bij aan energiebesparing.

GELIJKWAARDIGHEID

218

1. Met de gelijkwaardigheidsbepaling in het Bouwbesluit kunnen innovatieve

ventilatiemethodieken worden gewaardeerd.

maart 2006

vv+

Het opstellen en wijzigen van de bouwregelgeving vergt meestal een jarenlange doorlooptijd. Innovatie en marktontwikkelingen kunnen hierdoor niet worden gevolgd en ingebed, waarmee de regelgeving doorgaans achter loopt bij de laatste stand van de techniek. Toch mag innovatie niet worden belemmerd, als nieuwe technieken en ontwikkelingen niet positief worden gewaardeerd, zullen ze ook niet door de markt commercieel worden ontwikkeld. Het gelijkwaardigheidsbeginsel is hiermee een stimulans tot innovatie. Het kunnen aantonen van gelijkwaardige oplossingen geven innovatieve ontwikkelingen wel de mogelijkheid zich te onderscheiden van de minimale kwaliteitsniveaus. De bepalingsmethoden voor de gangbare ventilatiesystemen staan beschreven in NEN 1087. Hierop zijn ook de rekenregels in de EPN (Energieprestatie norm) NEN 5128 [4] op afgestemd. Ventilatiesystemen die niet passen binnen deze gestelde normen, kunnen zich alleen met een gelijkwaardigheidsverklaring onderscheiden op het gebied van energiezuinigheid. De volgende innovaties in ventilatiesystemen die veelvuldig in de praktijk worden toegepast, worden niet direct gewaardeerd: • zelfregelende kleppen in ventilatieroosters (ZR-kleppen); • vraaggestuurde of behoeftegestuurde ventilatie. Vraagsturing kan onder andere worden gerealiseerd door een

BEPALINGSMETHODEN

Het Bouwbesluit is uitsluitend gericht op het stellen van prestatie-eisen, waarvoor specifieke functionele omschrijvingen en bijbehorende bepalingsmethoden zijn gegeven. Bepalingsmethoden zijn veelal vastgelegd in NEN-normen en NPR’s. Deze wijze van formuleren geeft de mogelijkheid ook met een gelijkwaardige oplossing aan te tonen dat aan de prestatie-eis wordt voldaan. Daartoe is in paragraaf 1.3 van het Bouwbesluit de zogenoemde gelijkwaardigheidsbepaling opgenomen. Als bij de bouw van een bouwwerk een innovatieve toepassing wordt toegepast, moet de aanvrager van een bouwvergunning aan de burgemeester en wethouders aantonen dat zijn bouwplan voldoet aan de doelstelling en het niveau van de prestatie-eis(en). De aanvrager moet de gelijkwaardigheid van de oplossing ten opzichte van de bepalingen uit het Bouwbesluit aantonen. Dit betekent dat hij in zijn aanvraag om een bouwvergunning kenbaar moet maken waar zijn bouwplan afwijkt van de voorgeschreven bepalingsmethode.Verder moet hij onderbouwen waarom zijn bouwplan op het punt van die afwijking naar zijn oordeel toch voldoet aan de gestelde prestatie-eisen uit het Bouwbesluit.

Beoordeling luchtkwaliteit Uit een histogram van de genormeerde effectieve ventilatie qen kan de

lvi worden afgeleid. De genormeerde effectieve ventilatie (qen) is gedefi-

nieerd als verhouding tussen de grensconcentratie (Cgrens) en de momentaan optredende verontreinigingsconcentratie (Ct):

Qen = Cgrens / Ct De genormeerde effectieve ventilatie is zodanig geschaald dat bij een

waarde van 1 juist de grenswaarde voor de betreffende verontreiniging

wordt bereik. Is qen lager dan 1 dan wordt de grensconcentratie overschre-

den; is de qen groter dan 1 dan is de concentratie lager dan de grensconcentratie.

In woningen is de grenswaarde voor de CO2-concentratie (Cgrens) gesteld op

1200 ppm. Er wordt van uitgegaan dat de CO2-concentratie niet hoger dan

800 ppm boven de buitenluchtconcentratie (circa 400 ppm) mag uitkomen. In afbeelding 2 is een cumulatief histogram [4] weergegeven waarin qen en de tijdsduur tegen elkaar staan uitgezet. De lvi is de oppervlakte onder de

curve voor een genormeerde effectieve ventilatie lager dan 1. De lvi be-

draagt in deze afbeelding 0,5x0,5x0,02 = 0,005 (gearceerde oppervlakte van de driehoek waarvoor geldt qen < 1).

10 percentage van de tijd (%)

klokgestuurde regeling, aanwezigheidssensoren en CO2sensoren; • luchtdichtheid van de gebouwschil in combinatie met natuurlijke toevoer en mechanische afvoer; • grondbuisventilatie waarmee ventilatielucht in de winter wordt voorverwarmd en in de zomer voorgekoeld; • hr-warmteterugwinning; • lokale ventilatiesystemen waarbij per vertrek de ventilatiebehoefte kan worden geregeld. In het Bouwbesluit begint elke afdeling met een prestatie-eis (lid 1), gevolgd door lid 2 de functionele omschrijving, die aangeeft dat als aan de voorgeschreven artikelen en grenswaarden wordt voldaan, ook wordt voldaan aan de prestatie-eis. Nu kan ook met het gelijkwaardigheidsartikel, als niet aan de functionele omschrijving is voldaan, met een gelijkwaardheidsverklaring worden aangetoond dat alsnog aan de prestatie-eis (lid 1) wordt voldaan. Er is sprake van gelijkwaardigheid als een concrete oplossing afwijkt van een concrete oplossing uit het Bouwbesluit over de grenswaarde, de bepalingsmethode of de functionele eis. Afwijking van de functionele eisen kan wenselijk of zelfs noodzakelijk zijn in verband met bijvoorbeeld de aard van het betreffende bouwwerk of de plaatselijke omstandigheden, of in verband met de toepassing van innovatieve systemen, materialen en/of constructies.

8 6 lvi = 0,005 4 (1 - 0,5) 2 2% 0

0

0,5

1

1,5

2

genormeerde effectieve ventilatie (qen)

2. Voorbeeld van een cumulatief histogram van de genomaliseerde effectieve ventilatie ter bepaling van de lvi .

De grenswaarde voor de lvi voor de aanwezige bewoners op basis van

blootstelling aan CO2-concentratie die wordt geproduceerd door de bewo-

ners zelf, bedraagt gemiddeld 0,005. De CO2-concentratie wordt dus be-

paald door de totale luchtvolumestroom van ventilatie (ventilatiesysteem) en infiltratie (door kieren, naden en dergelijke).

maart vv+

2006

219

product

Vergelijking 24c,d

η

indicatie

0,41 x Ag;i – qv;verw;mech;i + 0,12 x qv;10;kar ;i

0,36 x Ag;i

n.v.t.

0,08

(indicatief)*

ZR-ventilatieroosters

vraaggestuurde ventilatie-roosters met klokregeling vraaggestuurde ventilatie-roosters op CO2-concentratie

gebalanceerde ventilatie met hr-wtw lokaal vraaggestuurde ventilatie op CO2-concentratie met wtw *

vergelijking 24a

(indicatief)*

EPC-winst**

wtw

0,33 x Ag;i – qv;verw;mech;i + 0,13 x qv;10;kar ;i

0,26 x Ag;i

n.v.t

0,15

0,28 x Ag;i – qv;verw;mech;i + 0,10 x qv;10;kar ;i

0,23 x Ag;I – 0,02 x qv;10;kar ;i

n.v.t.

0,20

0,47 x Ag;i – qv;verw;mech;i + 0,13 x qv;10;kar ;i

0,36 x Ag;i

95 %

0,22

0,30 x Ag;i – qv;verw;mech;i + 0,09 x qv;10;kar ;i

0,25 x Ag;i – 0,02 x qv;10;kar ;i

85 %

0,30

coëfficiënten kunnen per leverancier gering afwijken van deze indicatieve waarden

** ten opzichte van natuurlijke toevoer, mechanische afvoer, wisselstroomventilatoren, t.o.v. EPC 1,0 omschrijving

ZR-ventilatieroosters

passieve kleppen in gevelventilatierooster voorkomen overventilatie bij windaanval op de gevel

vraaggestuurde ventilatie-roosters met klokregeling

vraaggestuurde ventilatie-roosters op CO2-concentratie

gebalanceerde ventilatie met hr-wtw lokaal vraaggestuurde ventilatie op

bewoner programmeert een dagprogramma voor ventilatiehoeveelheid per ruimte; de roosters ver-

gelijken de luchtvolumestroom met de ingestelde waarde en sturen de afvoerventilator aan (gebalanceerd ventileren)

per vertrek bepaalt een CO2-sensor de ventilatiehoeveelheid; de debietmeters in de ventilatieroosters sturen de afvoerventilator (gebalanceerd ventileren)

centrale ventilatie-unit voor ventilatielucht via luchttoevoer- en luchtafvoerkanalen; in de unit wordt warmte uit de afvoerlucht afgegeven aan de koudere toevoerlucht heeft in de unit warmteterugwinning plaats

Tabel 1. Voorbeelden van innovatieve ventilatiesystemen met bijbehorende gelijkwaardigheidverklaring voor bepalingsmethode (bron: www.senternovem.nl/epn)

luchtdoorlatendheid van de woning (c-waarde)

Cp

windrichting windsnelheid buitentemperatuur

binnentemperatuur

Cp

Cp

3. Schematische weergave van het meerzone-ventilatiemodel met de belangrijkste fysische grootheden.

woonkamer keuken slaapkamer 1 slaapkamer 2 slaapkamer 3 zolderkamer badkamer trap, overl, gang serre* afwezig 0

2

4

6

8

10 12 14 tijd (in uren)

16

18 20 22

24

4. Voorbeeld van het bezettingpatroon van een persoon, werkende partner, in de referentiewoning. De bezetting hangt samen met het gebruik van ventilatievoorzieningen en de plaats van de CO2-productie [5].

maart 2006

vv+

NEN 5128:2004, die

Duco / Buva Duco / Innosource / Alusta

Alusta / Innosource J.E.StorkAir / Brink / Itho / Orcon ClimaRad

voldoen aan lvi < 0,005.

Rekenregels NEN 1087 geeft methoden voor de dimensionering van ventilatievoorzieningen, waarbij er vanuit mag worden gegaan dat de lage-ventilatie-index (lvi) voldoende laag is (zie kader). De bepalingsmethoden in NEN 1087 hebben uiteindelijk de luchtkwaliteit als beoordelingscriterium. De gehanteerde lvi is beschreven in onderbouwende documenten die ten grondslag liggen aan de ventilatieregelgeving van het Bouwbesluit. Innovatieve ventilatiesystemen die afwijken van de bepalingsmethoden uit NEN 1087, moeten daarom eerst worden getoetst op het realiseren van voldoende luchtkwaliteit en een voldoende lage lvi. Daarnaast worden in NEN 5128 de ventilatieystemen beoordeeld op energetische prestatie. Dit gebeurt aan de hand van de rekenregels voor ventilatie- en ventilatiewarmteverliezen, zoals opgenomen in NEN 5128 [4] en beschreven in een TNO-rapport [5].

ENERGIEZUINIGHEID

* indien aanwezig

leveranciers

per vertrek wordt gebalanceerd geventileerd op basis van de heersende CO2-concentratie; tevens

CO2-concentratie met wtw

220

enkele

product

Gelijkwaardigheidsverklaringen van innovatieve ventilatiesystemen doen een beroep op een gelijkwaardige oplossing in de bepalingsmethode voor de energiezuinigheid, NEN 5128:2004. Hierin worden vergelijkingen gegeven voor ventilatie voor de genoemde ventilatiesystemen uit NEN 1087. In bijlage E verwijst NEN 5128 voor het gelijkwaardigheidsbeginsel naar een TNO-rapport ‘Herziening NEN 5128 - Formules voor berekening warmteverlies door ventilatie en infiltratie’ [5]. De gelijkwaardigheidsverkaringen van ventilatieproduc-

GELIJKWAARDIGHEID VOOR VENTILATIE IN DE EPN

In NEN 5128 worden de warmteverliezen door ventilatie en infiltratie berekend over een stookseizoen. De onderbouwing voor de aangehouden rekenwaarde voor warmteverliezen door ventilatie en infiltratie uit NEN 5128 zijn gegeven in rapport 98-BBI-R0386 van TNO Bouw [5]. Vergelijking 24a uit NEN 5128 geeft de rekenwaarde voor de luchtvolumestroom voor ventilatie en infiltratie voor de systemen A, B, C en D uit NEN 1087:

lvi van de werkende partner 10 8 6 4 2 0

qv;verw;nat;i = 0,47 x Ag;i – qv;verw;mech;i + 0,13 x qv;10;kar ;i 0

0,5

1 qen

1,5

5. Voorbeeld van de berekeningresultaten van de lvi (gearceerde oppervlakte) voor een persoon in de referentiewoning.

ten die op dit rapport zijn gebaseerd, en tonen aan dat de vereiste luchtkwaliteit, zoals door het Bouwbesluit, artikel 4.46, is aangegeven, wordt gerealiseerd, met dien verstande dat een grotere energiezuinigheid wordt bereikt. Om goed inzicht te krijgen in de, over een stookseizoen optredende, ventilatie- en infiltratiestromen moet een modelonderzoek worden uitgevoerd. Aan de hand van een referentiewoning (afbeelding 3) kunnen in een dynamisch meerzone-ventilatiemodel de luchtstromingen worden berekend. Een internationaal geaccepteerd model is Comis [10]. Hierbij wordt onderscheid gemaakt in ventilatie, infiltratie en luchtstroming binnen de woning. Voor ventilatieopeningen en voor kieren en naden zijn c-waarden gedefinieerd en onder andere vastgelegd in SBR-publicatie 200 [7]. Hiermee kan een totale c-waarde voor gevel en dak worden berekend en ook de daarmee samenhangende luchtdoorlatendheid van de gevel, uitgedrukt in een qv10-waarde. CO2-bronnen en -concentratie Uit de resultaten van de luchtvolumestromen en de tijd en plaats van de CO2-bronnen kan per uur de CO2-concentratie worden berekend. In afbeelding 4 is een voorbeeld gegeven van een aanwezigheidschema van een persoon (CO2-bron in diverse vertrekken) [5]. In combinatie met de berekende ventilatiestromen kan de CO2-concentratie worden uitgerekend. De beoordeling van de luchtkwaliteit heeft plaats door voor een geheel stookseizoen voor elke persoon de lvi te berekenen en te toetsen of deze lager is dan 0,005. In afbeelding 5 is grafisch een voorbeeld van een berekeningsresultaat gegeven waaruit de lvi kan worden afgeleid.

2

waarin: • Ag;i de gebruiksoppervlakte van verwarmde zone i in m2 • qv;10;kar ;i de karakteristieke luchtdoorlatendheid van zone i in dm3/s. Vergelijking 24c,d uit NEN 5128 geeft de rekenwaarde voor de luchtvolumestroom die uitsluitend door het ventilatiesysteem in stand wordt gehouden: qv;verw;mech;i = 0,36 x Ag;i In deze onderbouwing van de vergelijkingen is tevens de luchtkwaliteit getoetst aan de eisen uit het Bouwbesluit. Voor verschillende innovatieve ventilatiesystemen kunnen volgens de vastgestelde bepalingsmethode nieuwe coëfficiënten en/of vergelijkingen worden afgeleid, mits is voldaan aan de prestatie-eis lvi < 0,005 (tabel 1). Verbetering methode Het gebruikersgedrag zit door de aanwezigheidsschema’s rigide in het rekenmodel ingebouwd. In de praktijk zal gebruikersgedrag een grote mate van variatie op dit vaste patroon kennen. Door introductie van statistische rekenmethoden waarin kansverdelingen zijn opgenomen die een bepaalde spreiding in gebruikersgedrag aangeven, kan de gelijkwaardigheidmethode worden verfijnd. In het EU-Reshyvent project (www.reshyvent.com) is deze zogenoemde probalistische rekenmethode voor ventilatie ontwikkeld [11] en zal op termijn binnen de Europese en nationale regelgeving zijn intrede doen. Tot die tijd bewijst de huidige methode zijn waarde om de mate van energiebesparing en de luchtkwaliteit te beoordelen.

GELIJKWAARDIGHEIDSVERKLARING

IN PRAKTIJK

Het kunnen toepassen van scherpere waarden dan de (te) behoudende forfaitaire waarden stimuleert de industrie tot

maart vv+

2006

221

voortdurende verbetering van de energetische kwaliteit van producten. Op de meeste invulvelden geeft de NPR zelf de mogelijkheid dergelijke onderbouwde getallen uit kwaliteitsverklaringen in te voeren. Daar waar het NPR-softwareprogramma deze mogelijkheid niet biedt kan met een aanvullend rekenprogrammaatje of Excel-blad deze gelijkwaardige berekening van de EPC worden uitgevoerd. Volgens het gelijkwaardigheidsbeginsel van het Bouwbesluit staat het iedereen vrij gelijkwaardige bepalingsmethoden aan te reiken, waarmee aan de gestelde prestatie-eisen uit het Bouwbeleid kan worden voldaan. De bepalingsmethode NEN 5128:2004 wordt ondersteund door een computerprogramma Nationale PraktijkRichtlijn NPR 5129:2005. Deze NPR 5129:2005 geeft voor veel bouwfysische en installatietechnische maatregelen vooringevulde of forfaitaire waarden. Dit zijn zeer behoudende waarden. De in de NEN 5128 vooringevulde waarden staan geen enkele gelijkwaardige getallen in de weg en scherpere waarden kunnen alleen met onderbouwing van een gelijkwaardigheidsverklaring worden toegepast. Iedereen kan een gelijkwaardigheidsverklaring ter beoordeling indienen bij Bouw en Woningtoezicht. Echter, in de praktijk vergt een gelijkwaardigheidsonderzoek kennis en deskundigheid en wordt daarom vaak door specialisten opgesteld. Bij een aantal toepassingen kunnen ook (laboratorium)metingen onderdeel uitmaken van het onderzoek. De laagste waarde van de EPC wordt bereikt door toepassing van de cijfers uit de specifieke gelijkwaardigheidsverkaring, die voor een bepaald product of systeem uitsluitend in opdracht van een leverancier of producent is opgesteld. De getallen die in diverse literatuur [8], [9] zijn gegeven, zijn slechts richtinggevend en ontlenen aan het Bouwbesluit geen status.

ter bevordering van innovatie en vernieuwing in de bouw. In de toekomst zal door statistische rekenmethoden het gebruikersgedrag en de bediening van een ventilatie-installatie realistischer kunnen worden gesimuleerd. Referenties

[1] Bouwbesluit 200.

[2] Willems, ir. E.M.M., ir. Y.K. Wertwijn, Innovatieve ventilatieconcepten in de EPN, Verwarming & Ventilatie, maart 2003.

[3] Op ‘t Veld ir. P.J.M., ing. W.F. de Gids, Techniekinventarisatie ventilatie [4]

iov Novem Verwarming & Ventilatie 69-79, januari 2000. NEN

5128, Energieprestatie van woonfuncties en woongebouwen –

Bepalingsmethode, Nederlands Normalisatie Instituut, Delft, april 2004.

[5] Kornaat. ing. W. ing. W.F. de Gids, Herziening

NEN

5128, Formules

voor berekening warmteverlies door ventilatie en infiltratie, 98-BBI-

[6]

[7]

R0386, TNO-Bouw NPR

Delft, 1998.

5129, Energieprestatie van woonfuncties en woongebouwen –

Rekenprogramma (EPW) met handboek, Nederlands Normalisatie

Instituut, Delft, 2005. SBR-publicatie

200 Bouwtechnische details voor energie-efficiënte

woningbouw; SBR - Novem Rotterdam - Sittard, 1994.

[8] Vereniging Stadswerk Nederland, Gelijkwaardige oplossingen, [9]

G2005-001, september NEN

2005.

Praktijkgids Bouwbesluit ventilatie 2005 ISBN: 905254 111 6.

[10] Comis, Commercial version - Comis 3.2 http://software.cstb.fr/ Comis 3.2 is ontwikkeld uit een samenwerking tussen serland) en

CSTB

(zwit-

EMPA

(Frankrijk) en wordt onderhouden door deze twee

organisaties. Het is gebaseerd op het resultaat van International Energy Agencies (IEA) Annex 23.

[11] Heijmans, N, EU-Reshyvent WP4, BBRI 2006.

CONCLUSIE

Voor ventilatie wordt in een gelijkwaardigheidsonderzoek aangetoond dat minimaal de prestatie-eis voor de luchtkwaliteit wordt gehaald bij geringere ventilatieverliezen. Om de verlaging van de EPC te berekenen is door de meeste leveranciers een handig rekenprogramma opgesteld als aanvulling op NPR 5129:2005. De vermelding van forfaitaire getallen in NEN 5128:2004 en NPR 5129:2005, voor welke situatie, toepassing of uitgangspunt dan ook, geeft geen enkele aanleiding om scherpere gelijkwaardige getallen te weren, mits deze op de juiste wijze zijn onderbouwd. Het Bouwbesluit stimuleert juist de toepassing van gelijkwaardige oplossingen die verder gaan dan de regelgeving,

Auteurs

Ir. E.M.M. Willems, ing. A. van der Aa,

Cauberg-Huygen Raadgevende Ingenieurs, Rotterdam.

maart vv+

2006

223