In situ testen van vraaggestuurde ventilatiesystemen in woningen Joani Taelman
Promotor: prof. dr. ir. Arnold Janssens Begeleider: Jelle Laverge Masterproef ingediend tot het behalen van de academische graad van Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur
Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Pieter Uyttenhove Faculteit Ingenieurswetenschappen en Architectuur Academiejaar 2010-2011
V OORWOORD We leven in een tijd waar we continu geconfronteerd worden met het energievraagstuk en de milieuproblematiek. Het leek mij dan ook interessant om een eindwerk te maken in het vakgebied van de bouwfysica gerelateerd aan energiezuinigheid. De alsmaar strenger wordende normering dwingt de markt om op het gebied van residentiële ventilatie op zoek te gaan naar innovatieve en energiearme oplossingen. In België is vraaggestuurde ventilatie in woningbouw nog een relatief nieuwe ontwikkeling. Het onderzoek naar systemen in werking is daarom een ideale manier om de mogelijkheden en beperkingen ervan in kaart te brengen. Vooreerst wens ik alle mensen te bedanken die hebben meegeholpen met het tot stand brengen van deze masterproef. In de eerste plaats zijn dit mijn ouders. Zonder hen had ik nooit de kans gehad deze universitaire studies aan te vatten. Daarenboven leverden zij elk een bijdrage tot het effectief tot stand komen van deze scriptie, dit onder de vorm van het nalezen van de teksten. Vervolgens verdienen mijn promotor prof. dr. ir. Arnold Janssens en mijn thesisbegeleider ir. arch. Jelle Laverge een speciaal woord van dank voor het mogelijk maken van deze thesis en voor de kennis die zij mij tijdens deze onderzoekscampagne hebben bijgebracht. Zij hebben veel tijd voor mij vrijgemaakt om goede raad en professionele hulp te geven zowel van technische als praktische aard. Ik wil ook de vakgroep architectuur en stedenbouw bedanken voor het ter beschikking stellen van de nodige meetapparatuur. Mijn appreciatie gaat eveneens uit naar de mensen die zo bereidwillig waren hun woning als proefopstelling te laten fungeren en de moeite hebben gedaan om mij telkens toe te laten de meetopstelling te installeren en op verschillende tijdstippen de resultaten uit te lezen. Alsook voor het bezorgen van de nodige gegevens. Een bijzondere vermelding gaat ook uit naar de firma’s Renson, Duco en Codumé die toestemming hebben gegeven om metingen uit te voeren en voor het bezorgen van de nodige informatie over de verschillende ventilatiesystemen. Mijn vriend Joeri Dedulle mag zeker in dit dankwoord niet ontbreken voor alle steun en motivatie. Ondanks zijn eigen verplichtingen wist hij op meer dan één manier bijdrage te leveren aan deze thesis. Ik wil ook al mijn vrienden en medestudenten bedanken voor de vele bemoedigende woorden en steun gedurende de voorbije vijf jaar. Tenslotte gaat een woord van dank uit naar alle personen die ik hier onbewust ben vergeten te vernoemen en die op één of andere wijze hebben bijgedragen tot de verwezenlijking van deze masterproef. Joani Taelman, 6 juni 2011
VOORWOORD
i
T OELATING TOT BRUIKLEEN “ De auteur geeft de toelating deze scriptie voor consultatie beschikbaar te stellen en delen van de scriptie te kopiëren voor persoonlijk gebruik. Elk ander gebruik valt onder de beperkingen van het auteursrecht, in het bijzonder met betrekking tot de verplichting de bron uitdrukkelijk te vermelden bij het aanhalen van resultaten uit deze scriptie.” Joani Taelman, 6 juni 2011
TOELATING TOT BRUIKLEEN
ii
I N SITU TESTEN VAN VRAAGGESTUURDE VENTILATIESYSTEMEN IN WONINGEN door Joani Taelman Promotor: prof. dr. ir. Arnold Janssens Begeleider: Jelle Laverge Scriptie tot het behalen van de graad van Master in de ingenieurswetenschappen: architectuur Vakgroep Architectuur en Stedenbouw Voorzitter: prof. dr. Bart Verschaffel Faculteit Ingenieurswetenschappen Universiteit Gent Academiejaar 2010-2011
S AMENVATTING Een vraaggestuurd ventilatiesysteem in België is een vrij nieuw concept, maar wint steeds meer aan belang in het kader van energiezuinig bouwen. Om dit concept toegankelijk te maken voor een breed publiek, is een beoordeling van de prestaties van dergelijke systemen heel belangrijk. Het doel van een vraaggestuurd ventilatiesysteem is het verlagen van het energieverbruik en het verzekeren van een goede binnenluchtkwaliteit. Deze scriptie beschrijft de resultaten van een onderzoek naar de werking in situ van vraaggestuurde ventilatiesystemen in residentiële toepassingen. Er worden vier cases met telkens een ander vraaggestuurd ventilatiesysteem geanalyseerd en kritisch besproken voor wat betreft binnenluchtkwaliteit, energieverbruik van de ventilator en warmteverliezen door bewuste ventilatie. Hiervoor werden de systemen gedurende drie opeenvolgende perioden van telkens twee weken anders ingesteld. De CO2concentratie en de relatieve vochtigheid werden gemeten in verschillende ruimtes gedurende de verschillende meetperioden en na afloop werden deze met elkaar vergeleken. Eerst werd het systeem getest wanneer het automatisch werkte, vervolgens werd het referentiesysteem C opgemeten en tenslotte mochten de bewoners het systeem eigenhandig regelen met behulp van de standenschakelaar. De analyses zijn voornamelijk gebaseerd op de metingen in situ en werden aangevuld met verder onderzoek aan de hand van computersimulaties. De simulaties werden uitgevoerd in het meerzonemodel CONTAM. Nadien werd de geldigheid van de simulaties geverifieerd aan de hand van de metingen. De warmteverliezen door bewuste ventilatie werden afgeleid uit de simulaties. Er werden ook onderzoeken gedaan met een verbeterde luchtdichtheid en andere randvoorwaarden. De vraaggestuurde ventilatiesystemen die in dit onderzoek getest werden, zijn: Xtravent van Renson, Healthbox van Renson, Duco Tronic van Duco en DemandFlow van Codumé. De systemen Xtravent en Healthbox regelen het afvoerdebiet op basis van relatieve vochtigheid.
OVERZICHT
iii
Bij het systeem Duco Tronic wordt de afvoer geregeld op basis van relatieve vochtigheid en de toevoerroosters worden gestuurd op basis van de gemeten CO2-waarde. Het DemandFlow systeem regelt de afvoerdebieten met behulp van de gemeten CO2-waarde en de relatieve vochtigheid. Deze regelstrategieën worden momenteel het meest gebruikt in België in residentiële toepassingen. Uit de metingen en de simulaties kunnen we concluderen dat bepaalde randvoorwaarden zoals de luchtdichtheid en het bezettingspatroon van de woning zeer bepalend zijn voor de prestaties van het ventilatiesysteem. Algemeen werden de beste resultaten op gebied van binnenluchtkwaliteit behaald met het systeem C. De slechtste resultaten werden opgemeten wanneer de bewoners het systeem zelf mochten regelen. De vraaggestuurde systemen realiseerden een besparing van 21 % tot 60 % op het energieverbruik ten opzichte van de referentiesystemen C. Deze variatie is afhankelijk van de regelstrategie en andere randvoorwaarden. Met behulp van de vraaggestuurde ventilatiesystemen ontstaat er dus een betere trade-off tussen het energieverbruik en de binnenluchtkwaliteit. Er is nog ruimte voor verbetering om het energieverbruik te verlagen zonder in te boeten aan kwaliteit van de binnenlucht.
T REFWOORDEN Vraagsturing, in situ metingen, simulatie, regeling, binnenluchtkwaliteit, energieverbruik
OVERZICHT
iv
In situ testing of demand controlled ventilation in residential buildings Joani Taelman Supervisor(s): Arnold Janssens, Jelle Laverge Abstract Because of several reasons, such as the environmental problems, contemporary building practice is searching for technological innovations that will allow to maintain the comfort level in housings and reduce energy consumption. This paper presents the results of four in situ measurements of demand controlled ventilation (DCV) systems in residential buildings. The systems are evaluated based on several assessment criteria, namely: indoor air quality (IAQ) and total primary energy consumption. Per system, three control strategies are tested and compared to each other. First the system works demand controlled, secondly the system is set to exhaust only. Last, the occupants can control the ventilation system them selves. Additionally, a computer simulation is made of each system and the three control strategies using the multizone airflow model CONTAM. The validation of the simulations are verified using the testing’s. Then the simulations allow us to do further research into the influences of boundary conditions and parameters. Results show that DCV systems create a better trade-off between IAQ en energy use. There is still room for improvement to further reduce energy use without decreasing IAQ. Keywords Demand controlled ventilation, in situ testing, simulation, control strategy, IAQ, energy use
I. INTRODUCTION DCV is a relatively new concept in Belgium, but it is becoming more important in connection with reducing energy consumption. To make this concept accessible for the general public it is important to review the results of these systems. DCV aims to reduce energy consumption and maintain a good indoor air quality (IAQ). This study shows the result of in situ testing’s of four different demand controlled ventilation systems in residential buildings. The systems are evaluated based on two assessment criteria, namely: total primary energy consumption and IAQ. In different rooms of the house the CO2-concentration and the relative humidity are measured. The total primary energy consumption consists of the heat losses due to the ventilation system and the energy consumption of the fan. Per system, three control strategies are tested during two weeks and compared to each other. The first two weeks the system works demand controlled. Then the system is set to continuous flow exhaust only. Last,
EXTENDED ABSTRACT
the occupants control the ventilation system them selves. They can put the system in (1) high, (2) moderate, (3) low. Additionally, a computer simulation is made of each system and each control strategy using the multizone airflow model CONTAM. All simulations were ran over the heating season only. In CONTAM the third control strategy is simulated as a system that constantly delivers a minimal flow. The minimal flow is determined by the European standard and is minimum 10 % of the nominal flow [9]. This assumption is based on the results of the testing’s. The validation of the simulations is verified using the testing’s. Then the simulations allow us to do further research into the influences of boundary conditions and parameters. In this study four different types of DCV systems are tested, that is: Xtravent (Renson); Healthbox (Renson); Duco Tronic (Duco); DemandFlow (Codumé). The chosen systems represent the different types of systems currently available on the Belgian market for residential applications. Design flow rates are implemented according to the requirements of the Belgian residential ventilation standard [8]. Supply grilles are sized to deliver the design flow rate at 2 Pa pressure difference The airtightness of each house is determined carrying out a blowerdoortest. This term is expressed by the n50-value: the number of air changes per hour while there is an indoor-outdoor pressure difference of 50 Pa [1]. Table 1 lists a summary of al the strategies. II. DEMAND-CONTROLLED VENTILATIONSYSTEMS A. Xtravent – Renson [6] This system varies the extraction flow rate according to the measured relative humidity (RH) and presence detection in the activity rooms. There are motion and RH detectors installed in the bathroom, toilet and kitchen. The laundry room is equipped with RH detection. Whenever presence is detected the nominal rate will be extracted, otherwise humidity sensors control the extraction rate. The control signals only act on the extraction points, and not on the fan.
v
The n50-value measured in this house is 9,3 h-1, which is relatively high. B. Healthbox – Renson [5] The Healthbox also varies the extraction flow rate according to the measured relative humidity and presence detection in the activity rooms. Motion and RH detectors are installed in the bathroom, toilet and kitchen. Whenever presence is detected the nominal rate will be extracted, otherwise humidity sensors control the extraction rate. The laundry room is equipped with RH detection. The n50-value determined in this house is 10 h-1. This is a relatively high value. C. Duco Tronic – Duco [4] The Duco Tronic system interacts with the trickle ventilators in the low pollution rooms, and reduces their size according to the CO2-concentration in the room. The vent holes in the activity rooms and the exhaust ventilator are manipulated according to the measured RH and presence. The n50-value measured in this house is 13 h-1, which is a high value and implies a poor airtightness. D. DemandFlow – Codumé [3] This system varies the extraction flow rate according to the measured CO2-concentration in every room except in the bathroom and the toilet. The toilet is equipped with presence detection and the extraction flow in the bathroom changes according to the measured RH. This house has the best airtightness. The n50-value measured here is 2,8 h-1. Table 1 selected demand-controlled ventilation systems
Xtravent Healthbox Duco Tronic DemandFlow
Strategy RH + presence RH + presence RH + CO2 + presence RH + CO2 + presence III. RESULTS
A. Indoor air quality The indoor air quality achieved by each system is determined by the measured CO2-concentration and relative humidity. CO2-concentration is now widely accepted as a comfort indicator for indoor air quality especially if the main pollution sources are related to the human metabolism [2][7]. The indoor air is divided into IDA-classes, which indicate the quality of the air [7]. Relative humidity is a second criteria. When the RH is higher than 70 %, there is an increased risk of mould on could surfaces [7]. The results of the testing’s and the simulations show us that the airtightness of the house has great
EXTENDED ABSTRACT
influence on the IAQ. The houses with a poor airtightness show little difference between the different control strategies. In these houses, the selected control strategy has little effect on the IAQ. This is not the case in the house with the DemandFlow system, which has a good airtightness. If we simulated each residence with a better airtightness the IAQ deteriorates and becomes more dependent of the chosen control strategy. The influence of the airtightness on the IAQ is shown in Figure 1.
Figure 1 IDA-classes living room at a different airtightness.
The occupancy of the houses also has great influence on the IAQ. Generally, the best air quality was measured when the system was set to exhaust only, and the worst quality was measured when occupants controlled the ventilation system them selves. Measurements showed that for this last strategy the system almost constantly was set to minimum. DCV systems based on RH only, like Xtravent and Healthbox, were least suited to maintain a good air quality. B. Energy saving potential DCV systems perform better in terms of total heat losses compared to the exhaust only ventilation systems. Total heat losses include heat losses caused by the ventilation system and heat losses due to air infiltration. The demand control strategies rendered a energy saving potential that ranged from 21 % to 60 % compared to exhaust only ventilation. This saving potential consists of the heat losses caused by the system and the energy consumption of the fan. The heat losses represent the larger part of the total primary energy consumption. The large variation in energy saving potential is mainly due to the delivered flow rate of each system and each control strategy. The third control strategy led to the least energy consumption because the fan was constantly set to minimum. The automation of demand controlled ventilation systems is considered a great advantage compared to the third control strategy.
vi
[8]
IV. CONCLUSION In figure 2 the average measured CO2-concentration in the houses is plotted as a function of the total primary energy consumption for each system and each control strategy. The same is done based on the houses simulated with a good airtightness. The average value of each control strategy is marked with an ‘x’. Generally we can conclude, based on the testing’s and simulations, that when using a DCV system a better trade-off is created between energy consumption and IAQ. There is still room for improvement as energy consumption is still relatively high. More research is needed to further reduce energy consumption without affecting indoor air quality.
[9]
NBN D50-001, Ventilatievoorzieningen in woongebouwen, BIN, 1991 prEN 15251, Draft 2005. Criteria for the Indoor Environment including thermal, indoor air quality, light and noise
Figure 2 Synthesis testing’s.
Figure 3 Synthesis airtightness.
simulation
with
improved
REFERENCES [1]
[2] [3]
[4] [5] [6] [7]
De Brauwere, T., Van de Velde, S., Meting van luchtdichtheid en binnenluchtkwaliteit in nieuwbouwwoningen (bouwjaar 2006-2009), Vakgroep Architectuur & Stedenbouw, Faculteit ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent, 2010 De Gids, W.F., Wouters, P., CO2 as indicator for the indoor air quality – General principles, AIVC, V.I.P., 33, 2010 EPB, Innoverende bouwconcepten : Codumé DemandFlow,, VEA, 2011, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid EPB, Innoverende bouwconcepten : Duco Tronic System, VEA, 2010, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid EPB, Innoverende bouwconcepten : Renson C+ EVO, VEA, 2010, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid EPB, Innoverende bouwconcepten : ventilatiesysteem C+, VEA, 2008, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid Liddament, M.W., A guide to energy efficient ventilation, Annex V, AIVC, IEA, 1996
EXTENDED ABSTRACT
vii
I NHOUDSTAFEL Voorwoord...................................................................................................................................................................................... i Toelating tot bruikleen.............................................................................................................................................................ii Overzicht .......................................................................................................................................................................................iii Extended abstract ...................................................................................................................................................................... v Inhoudstafel .............................................................................................................................................................................. viii Nomenclatuur..............................................................................................................................................................................xi
1. Algemene inleiding ....................................................................................................................... 1 1.1. Context en doelstelling..........................................................................................................................................2 1.2. Overzicht .....................................................................................................................................................................2
2. Ventilatie .......................................................................................................................................... 4 2.1. Inleiding.......................................................................................................................................................................5 2.2. Natuurlijke ventilatie ............................................................................................................................................5 2.2.1. Wind...............................................................................................................................................................6 2.2.2. Temperatuur ..............................................................................................................................................7 2.2.3. Totale druk..................................................................................................................................................8 2.2.4. Luchtstroom door openingen.............................................................................................................9 2.3. Mechanische ventilatie ...................................................................................................................................... 10 2.4. Luchtdichtheid....................................................................................................................................................... 11 2.5. Ventilatiesystemen .............................................................................................................................................. 14 2.5.1. Systeem A: natuurlijke toevoer en afvoer .................................................................................. 14 2.5.2. Systeem B: mechanische toevoer en vrije afvoer ................................................................... 15 2.5.3. Systeem C: vrije toevoer en mechanische afvoer.................................................................... 15 2.5.4. Systeem D: mechanische toe- en afvoer...................................................................................... 16
3. Literatuurstudie...........................................................................................................................18 3.1. State-of-the-art: vraaggestuurde ventilatie .............................................................................................. 19 3.2. Inleiding.................................................................................................................................................................... 19 3.3. Achtergrond............................................................................................................................................................ 19 3.4. De energie-impact van ventileren en vraaggestuurd ventileren .................................................... 20 3.5. Gelijkwaardigheid ................................................................................................................................................ 21 3.5.1. Inleiding .................................................................................................................................................... 21 3.5.2. Systeemvereisten .................................................................................................................................. 22 3.5.3. Beoordelingswijze ................................................................................................................................ 23 3.6. Sensoren en regelparameters......................................................................................................................... 26 3.6.1. Inleiding .................................................................................................................................................... 26 3.6.2. CO2 ............................................................................................................................................................... 27 3.6.3. CO2-sensoren........................................................................................................................................... 28 3.6.4. CO2 en binnenluchtkwaliteit ............................................................................................................ 29 3.6.5. Relatieve vochtigheid .......................................................................................................................... 30
INHOUDSTAFEL
viii
3.6.6. Relatieve vochtigheidsensoren....................................................................................................... 32 3.7. Simulaties................................................................................................................................................................. 33 3.8. In situ metingen .................................................................................................................................................... 38
4. Voorbereidende onderzoeken................................................................................................44 4.1. CO2-sensoren.......................................................................................................................................................... 45 4.2. VOC-sensoren......................................................................................................................................................... 46 4.2.1. Meetopstelling 1 .................................................................................................................................... 47 4.2.2. Meetopstelling 2 .................................................................................................................................... 48 4.2.3. Meetopstelling 3 .................................................................................................................................... 49 4.2.4. Besluit......................................................................................................................................................... 50
5. Metingen .........................................................................................................................................51 5.1. Methodologie.......................................................................................................................................................... 52 5.2. Simulatie................................................................................................................................................................... 53 5.3. Algemeen.................................................................................................................................................................. 55 5.4. Casestudy 1: Xtravent - Renson ..................................................................................................................... 59 5.4.1. Gebouwfiche............................................................................................................................................ 59 5.4.2. Systeemspecificaties............................................................................................................................ 59 5.4.3. Meetopstelling ........................................................................................................................................ 61 5.4.4. Resultaten................................................................................................................................................. 62 5.5. Casestudy 2: Healthbox – Renson ................................................................................................................. 71 5.5.1. Gebouwfiche............................................................................................................................................ 71 5.5.2. Systeemspecificaties............................................................................................................................ 71 5.5.3. Meetopstelling ........................................................................................................................................ 74 5.5.4. Resultaten................................................................................................................................................. 74 5.6. Casestudy 3: Duco Tronic - Duco................................................................................................................... 82 5.6.1. Gebouwfiche............................................................................................................................................ 82 5.6.2. Systeemspecificaties............................................................................................................................ 82 5.6.3. Meetopstelling ........................................................................................................................................ 83 5.6.4. Resultaten................................................................................................................................................. 84 5.7. Casestudy 4: DemandFlow - Codumé .......................................................................................................... 93 5.7.1. Gebouwfiche............................................................................................................................................ 93 5.7.2. Systeemspecificaties............................................................................................................................ 93 5.7.3. Meetopstelling ........................................................................................................................................ 94 5.7.4. Resultaten................................................................................................................................................. 95
6. Conclusie......................................................................................................................................102 6.1. Gebouweigenschappen ....................................................................................................................................103 6.2. Bezettingspatroon..............................................................................................................................................103 6.3. Ventilatiesysteem...............................................................................................................................................104 6.4. Perspectieven.......................................................................................................................................................107
INHOUDSTAFEL
ix
Bijlage A......................................................................................................................................................................................108 Bijlage B......................................................................................................................................................................................111 Bijlage C......................................................................................................................................................................................113 Bijlage D .....................................................................................................................................................................................116 Referentielijst ..........................................................................................................................................................................118 Figuren........................................................................................................................................................................................121 Tabellen......................................................................................................................................................................................123
INHOUDSTAFEL
x
N OMENCLATUUR A FKORTINGEN ACH
Air Change Rate
AIVC
Air Infiltration and Ventilation Centre
ASHRAE
American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning engineers
ATG
Technische Goedkeuring – Agrément Technique
CONTAM
Multizone CONTAMinant analyse simulatieprogramma
EN
Europese norm
EPB
Energie Prestatie en Binnenklimaat
GJ
Giga Joule
IAQ
Indoor Air Quality
IDA
Binnenluchtklasse (InDoor Air)
IEA
International Energy Agency
INSEE
Institut national de la statistique et des études économiques
NBN
Norme Belge – Belgische norm
NIST
National institute fot Standards and Technology
Pa
Pascal
Ppm
Parts per million
SBS
Sick Building Syndrome
SENVIVV
Studie over de Energieaspecten van Nieuwbouwwoningen in Vlaanderen: Isolatie, Ventilatie, Verwarming
SFP
Specific Fan Power
VOC
Vluchtige Organische Componenten
WTCB
Wetenschappelijk en Technisch Centrum voor het Bouwbedrijf
ZRTO
Zelfzegelende toevoerroosters
kWh
Kilowattuur
S YMBOLEN ρ
kg/m³
Luchtdensiteit bij 18°C (291,15 K)
f
-
Reductiefactor ventilatiesysteem
Cp
-
Winddrukcoëfficient
m
-
Vermenigvuldigingsfactor ventilatiesysteem
NOMENCLATUUR
xi
n50
h-1
Aantal keer dat volume aan lucht in gebouw ververst bij een drukverschil van 50 Pa
Pdyn
Pa
Dynamische druk
Ps
Pa
Druk door schoorsteeneffect
Pwind
Pa
Winddruk
qN
m³/h
Nominaal ventilatiedebiet
RV
%
Relatieve vochtigheid
v50
m³/(h.m²)
Lekdebiet bij 50 Pa (luchtdichtheid)
NOMENCLATUUR
xii
1. Algemene inleiding
1
1.1.
Context en doelstelling
De toepassing van vraaggestuurde ventilatiesystemen is een vrij nieuw concept in België, maar wint steeds meer aan belang in het kader van het energiezuinig bouwen. De evolutie is er gekomen na het invoeren van de energieprestatieregelgeving. De energieprestatieregelgeving (EPB1) is sinds januari 2006 van kracht in Vlaanderen. Deze regelgeving legt minimumeisen op aan de energieprestatie van nieuwe en gerenoveerde gebouwen. Er worden eisen opgelegd aan de thermische isolatie en aan het binnenklimaat. De balans tussen energieverbruik en luchtkwaliteit wordt steeds belangrijker in de huidige normeringen. Sinds 2006 is er een verplichting tot het installeren van een gecontroleerde ventilatie in nieuwbouwwoningen en gerenoveerde gebouwen. De alsmaar strenger wordende normering dwingt de markt om op het gebied van residentiële ventilatie op zoek te gaan naar innovatieve en energiearme oplossingen. Bij de berekening van het algemeen E-peil is er door de wetgever ruimte gelaten voor innovatieve bouwconcepten en –technologieën zoals vraaggestuurde ventilatie. Via een aparte ATG-E aanvraag wordt innovatie aangemoedigd. De voorwaarde is daarbij dat de innovatieve systemen minstens gelijkwaardig zijn aan de traditionele, wettelijk toegestane systemen. Er werd reeds veel onderzoek uitgevoerd naar de optimalisatie van vraaggestuurde ventilatiesystemen en de evaluatie ervan op basis van computersimulaties, maar zelden werden de resultaten geverifieerd of werden testen uitgevoerd op woningen waar de systemen gebruikt worden. Om dit concept toegankelijk te maken voor het grote publiek is een beoordeling van de prestaties van deze systemen in de praktijk heel belangrijk. In het kader van deze scriptie werden metingen uitgevoerd in vier woningen waar een vraaggestuurd ventilatiesysteem geïnstalleerd is. De doelstelling van dit eindwerk is na te gaan hoe goed de ventilatiesystemen presteren in situ op het gebied van binnenluchtkwaliteit en energiebesparing. De in situ resultaten worden vergeleken met de resultaten van de computersimulaties. Op deze manier kan de werkelijke besparing en de behaalde binnenluchtkwaliteit in kaart gebracht worden en elk systeem kritisch besproken worden.
1.2.
Overzicht
In hoofdstuk 1, de algemene inleiding, worden de doelstellingen kort weergegeven en wordt de context van deze studie besproken. In dit hoofdstuk wordt een overzicht gegeven van alle onderdelen van deze scriptie. Hoofdstuk 2 beschrijft enkele essentiële begrippen betreffende ventilatie, als mede hun bouwfysische achtergrond. Deze begrippen komen veelvuldig voor in de overige hoofdstukken van deze onderzoeksthesis. Hierin wordt ook een korte, kwalitatieve analyse gemaakt over de standaard ventilatieconcepten om zo een duidelijk kader te scheppen betreffende vraaggestuurde ventilatie. 1
Energieprestatie en binnenklimaat
ALGEMENE INLEIDING
2
Hoofdstuk 3 omvat de literatuurstudie over de huidige kennis van vraaggestuurde ventilatie, in het bijzonder de gangbare regelparameters en sensoren, evenals reeds gepubliceerde simulaties en in situ metingen die interessant zijn voor mijn onderzoek. Deze literatuurstudie moet mij in staat stellen een doordachte en correcte meetcampagne uit te voeren en de systemen kritisch te analyseren. Hoofdstuk 4 bespreekt enkele voorbereidende en aanvullende studies over verschillende sensoren, waaronder een onderzoek naar de verschillende CO2-sensoren die gebruikt werden in de metingen. Deze studie wordt aangevuld met een onderzoek naar de toepasbaarheid van VOC-sensoren voor vraaggestuurde ventilatie, die in het kader van deze scriptie en in opdracht van de firma Renson werden uitgevoerd. In hoofdstuk 5 wordt een beschrijving gegeven van de meetcampagnes tijdens dit onderzoek. Er werden metingen uitgevoerd in vier woningen met telkens een ander vraaggestuurd ventilatiesysteem. Van elk van de woningen werd een computermodel gemaakt. Dit hoofdstuk beschrijft de werkwijze, de betekenis van de computermodellen, de bevindingen van de metingen in het algemeen en de resultaten van de vier afzonderlijke casestudy’s. Per case wordt een evaluatie gemaakt van de binnenluchtkwaliteit, het energieverbruik van de ventilator en de warmteverliezen. Hoofdstuk 6 geeft een overzicht van de belangrijkste bevindingen van de metingen en simulaties tijdens dit onderzoek en vormt een algemeen besluit over het onderwerp van deze masterproef.
ALGEMENE INLEIDING
3
2. Ventilatie
4
2.1.
Inleiding [21, 29, 38, 39]
Ventilatie is de uitwisseling van binnen- en buitenlucht. Hierbij wordt verse lucht van buitenaf toegevoerd in verschillende ruimtes en vervuilde binnenlucht wordt afgevoerd. Ventilatie kan zowel op natuurlijke als op mechanische, gedwongen, wijze gebeuren. Ventilatie in onze woningen is noodzakelijk omdat levende wezens, mensen en dieren, zuurstof nodig hebben om in leven te blijven. De luchtvolumestroom die nodig is om te overleven, is echter zeer klein in vergelijking met de hoeveelheid lucht die nodig is om polluenten en geuren die door mensen en bouwmaterialen geproduceerd worden, zoals CO2, VOC’s, rookgassen, Radon en vocht, te verlagen tot een aanvaardbaar en comfortabel niveau. Onvoldoende ventilatie kan ernstige gevolgen hebben voor onze gezondheid en onze woning. Het kan leiden tot astma problemen, irritaties van de luchtwegen, de groei van schimmels, vochtschade op de bouwmaterialen, comforthinder en andere ongemakken. Uit onderzoek is ook al gebleken dat een te kleine toevoer van verse lucht het concentratievermogen en de productiviteit van personen sterk verlaagt. Een slechte binnenluchtkwaliteit kan daarbij het ‘sick building syndroom’ (SBS) veroorzaken waarbij personen een onwel gevoel ervaren op het moment dat ze zich in het gebouw bevinden. Lucht moet als fris en aangenaam ervaren worden en ze mag geen negatieve impact hebben op onze gezondheid. De belangrijkste factoren die hierop een invloed hebben, zijn de temperatuur van de lucht, het vochtgehalte, het koolstofdioxidegehalte en nog vele andere chemicaliën die voorkomen in de lucht. Uit hygiënische overwegingen worden dus zwaardere eisen aan ventilatie gesteld dan strikt noodzakelijk is om te overleven. Ventilatie is bijgevolg één van de belangrijkste aspecten in het behalen van een goede luchtkwaliteit in een gebouw. Het moet steeds een doel zijn om polluenten zoveel mogelijk aan de bron te verwijderen, zoals het gebruik van een dampkap in de keuken, en om vermijdbare bronnen van pollutie uit te sluiten. Andere polluenten worden verdund in concentratie. Ventilatie kan ook dienen om overtollige warmte af te voeren ten gevolge van bijvoorbeeld zonbelasting in de zomer. Samengevat zijn er dus een viertal redenen om goed te ventileren in een woning en andere gebouwen: de toevoer van zuurstof, de afvoer van verontreinigde lucht, de afvoer van vocht en de afvoer van warmte. Het algemeen belang van een goede binnenluchtkwaliteit mag zeker niet onderschat worden, aangezien personen gemiddeld 90 % van de tijd ergens in een binnenomgeving verblijven, waarvan het grootste deel van de tijd in de eigen woning.
2.2.
Natuurlijke ventilatie [4, 10, 21, 29, 39]
De drijvende krachten voor natuurlijke ventilatie zijn drukverschillen op de gevel veroorzaakt door wind en temperatuursverschillen tussen binnen en buiten, zonder gebruik te maken van een mechanische ventilator.
VENTILATIE
5
2.2.1. Wind Wind die blaast op een rechthoekig gebouw veroorzaakt een positieve druk (overdruk) op de loefzijde en een negatieve druk (onderdruk) op de lijzijde en in het zog van de zijvlakken. Op het dak ontstaat eveneens een onderdruk door de zuiging van de wind. Het drukverschil dat hierdoor geïnduceerd wordt veroorzaakt een luchtstroom van de zones in overdruk naar die in onderdruk.
Figuur 2.1: Winddrukken op de gebouwschil
De drukverdeling die ontstaat door de winddruk is proportioneel met de heersende windsnelheid en wordt beschreven door de vergelijking van Bernoulli:
Pw =
ρ .C p .ν ² 2
Pw
Winddruk op een bepaald punt
[Pa]
ρ
Luchtdensiteit
[kg/m³]
Cp
Winddrukcoëfficiënt
[-]
v
Lokale windsnelheid op referentiehoogte
[m/s]
Cp is een empirisch afgeleide parameter die voornamelijk voortkomt uit windtunneltesten. Deze parameter wordt verondersteld onafhankelijk te zijn van de windsnelheid maar variabel met de windrichting en de locatie op de gebouwschil. De winddrukcoëfficiënt wordt sterk beïnvloed door de omgeving en obstakels in de omgeving. Het accuraat inschatten van deze waarde is vaak zeer moeilijk in modellen en simulaties. Typische waarden voor Cp vinden we terug in het AIVC-handboek, appendix 2, p.257-260 [29]. De lokale windsnelheid kunnen we bepalen aan de hand van volgende formule:
ν wind , z =ν wind ,met .k.z a ν wind , z ν wind ,met Z k, a
VENTILATIE
Windsnelheid op de gebouwhoogte z
[m/s]
Windsnelheid gemeten op 10m hoogte in open landschap
[m/s]
Gebouwhoogte
[m]
Constanten afhankelijk van de terreinruwheid
[-]
6
Figuur 2.2: Invloed van het windprofiel en de windsnelheid op de lokale windsnelheid
Vorige formule houdt rekening met de terreinruwheid en de gebouwhoogte. Er wordt gebruik gemaakt van een referentieniveau voor de windsnelheid. Hiervoor wordt gewoonlijk de gebouwhoogte genomen. Specifieke winddata zijn doorgaans niet beschikbaar, waardoor meestal informatie van het dichtstbijzijnde lokaal weerstation gebruikt wordt, bv. Ukkel. Die data worden dan gecorrigeerd om het verschil in gebouwhoogte en de terreinruwheid in rekening te brengen. De waarden die gemeten worden in een weerstation gebeuren in een open vlakte zonder gebouwen, hindernissen of topografische verschillen in de omgeving en op een hoogte van 10 meter. De windkracht die een woning omspoelt is meestal lager dan de gemiddelde, opgegeven meteorologische windsnelheden voor een bepaalde regio omdat deze meestal wel omgeven worden door ‘hindernissen’. De meteorologische gegevens overschatten dus de winddrukken op de gebouwschil. De waarden voor de constanten ‘k’ en ‘a’ worden vermeld in het AIVC-handboek, p. 212 [29].
2.2.2. Temperatuur Een tweede drijvende kracht is het temperatuurverschil tussen binnen en buiten en daarmee gepaard gaande een verschillende luchtdensiteit. Hierdoor ontstaat een onevenwicht tussen de drukgradiënten van de luchtmassa’s van de binnen- en buitenlucht. Dit veroorzaakt een verticaal drukverschil, een schoorsteeneffect. Als de buitentemperatuur kouder is dan de binnentemperatuur, dan komt er lucht binnen langs de lager gelegen delen van het gebouw, daar is de temperatuur lager dan luchtlagen die hoger gelegen zijn. Deze lucht warmt op, stijgt en ontsnapt dan door openingen en spleten die hoger gelegen zijn. Dit principe is net omgekeerd als de binnentemperatuur lager is dan de buitentemperatuur. Het vlak waar geen drukverschil is tussen binnen en buiten wordt het neutraal drukvlak genoemd.
VENTILATIE
7
Figuur 2.3: Drukverschillen en luchtstroompatronen door effect van het temperatuurverschil
Het drukverschil door schoorsteeneffect ΔPs tussen twee verticaal gelegen openingen wordt bij toepassing van de ideale gaswetten:
1 1 ∆Ps = − ρ 0 .g.273,15.(h2 − h1 ). − θ e θ i ∆Ps
Drukverschil door het schoorsteeneffect
[Pa]
ρ0
Luchtdensiteit bij 273,15K = 1,29
[kg/m³]
g
Valversnelling = 9,81
[m/s²]
Temperatuur buitenlucht
[K]
Temperatuur binnenlucht
[K]
Hoogte opening 1
[m]
Hoogte opening 2
[m]
θe θi h1 h2
Figuur 2.4: Drukverschil door schoorsteeneffect tussen twee verticaal gelegen openingen
2.2.3. Totale druk De totale luchtdruk die inwerkt op een gebouw wordt verkregen door de winddruk op te tellen bij de druk die geïnduceerd wordt door het schoorsteeneffect.
Ptotaal = Pw + Ps
VENTILATIE
8
2.2.4. Luchtstroom door openingen Doorheen spleten, kieren, leidingen en gaten in een gebouw, maar ook doorheen daarvoor ontworpen openingen, zoals toevoerroosters, ontstaat een natuurlijke luchtstroom door het gebouw. De mate waarin lucht infiltreert door de gebouwschil, zonder gebruik te maken van daarvoor ontworpen openingen, definieert men als de luchtdichtheid van een gebouw. De luchtstroming door een lek, raamaanslag, deuraanslag, opening, rooster, leiding,… wordt beschreven aan de hand van volgende formule:
G a = K a .∆P = a.∆P b
Ga a ∆P b Ka
Massadebiet van de luchtstroom
[kg/s]
Doorlatendheidscoëfficiënt bij 1 Pa
[-]
Drukverschil
[Pa]
Doorlatendheidsexponent
[-]
Luchtdoorlatendheid van een component,
a.∆P
b −1
[-]
Ka kan zowel de luchtdoorlatendheid zijn van een onderdeel zoals een rooster of een pijp, maar het kan ook een waarde zijn per lopende meter, zoals bij een voeg of een spouw, of per oppervlaktemaat zoals bij een muurdeel. Het verband tussen de luchtstroom Q, als volumebalans, door een opening in een gebouwschil en het drukverschil hierover, noemt men de lekkage van die opening en kan men ook met de volgende, meer klassieke vergelijking schrijven:
Q = ς d . A. 2.
∆P
ρ
Q
Luchtdebiet
[m³/s]
ςd
Ontladingscoëfficiënt van de opening
[-]
Oppervlakte van de opening
[m²]
Drukverschil over de opening
[Pa]
Luchtdensiteit = 1,2
[kg/m³]
A ∆P
ρ
De ontladingscoëfficiënt hangt af van de vorm van de opening en het drukverschil. Vorige vergelijking kan ook vereenvoudigd geschreven worden als de krachtwet of de ‘Power-law’:
Q = ς .∆P n Q
Luchtdebiet
[m³/s]
ς
Stromingscoëfficiënt
[m³/(s.Pa^n)]
Drukverschil over de opening
[Pa]
Stromingsexponent, 0,5 (kleine opening) – 1,0 (grote opening)
[-]
∆P n
Men kan natuurlijke ventilatie gebruiken om op een eenvoudige en energetisch voordelige manier lucht toe te voeren en af te voeren in een gebouw. De voor- en nadelen van natuurlijke ventilatie worden nader toegelicht bij de beschrijving van de verschillende vereenvoudigde ventilatiesystemen (§2.5).
VENTILATIE
9
2.3.
Mechanische ventilatie [4, 21, 29, 39, 56]
Een mechanisch ventilatiesysteem is opgebouwd uit verschillende componenten: een ventilator, leidingen, aanzuigroosters, afvoerroosters en eventueel een filter, warmtewiel, klankdemper, … De ventilator is het belangrijkste onderdeel van het systeem en wordt gebruikt om de nodige kracht te leveren voor de mechanische ventilatie. Hiervoor wordt elektrische energie gebruikt. Het energieverbruik van de ventilator vertegenwoordigd een grote kost in het ventilatiesysteem. In een publicatie van BRECSU wordt aangegeven dat het aandeel van het verbruik van de ventilator kan oplopen tot meer dan de helft van het totale energieverbruik van het systeem. De energieconsumptie wordt bepaald door het ventilatiedebiet, het drukverlies over de luchtgroep en de leidingen en de efficiëntie van de ventilator. De energieefficiëntie van de ventilator wordt vervat in de term ‘Specific Fan Power’ (SFP) [W/(m³/h)]. Deze waarde drukt het elektrisch verbruik uit dat nodig is om de ventilator aan te drijven in functie van het luchtdebiet dat gerealiseerd wordt. De SFP is niet constant maar varieert door drukverschillen en veranderingen in het luchtdebiet. Het werkingspunt van de ventilator (3) is het snijpunt tussen de ventilatorkromme (1) en de installatiekarakteristiek (2) die een tweedegraadsfunctie is. De ventilator wordt gekozen zodanig dat het effectief werkingspunt groter is dan het drukverlies en het ontwerpdebiet dat minimaal moet geleverd worden ( zie figuur 2.5).
Figuur 2.5: Effectief werkingspunt van de ventilator
Een ventilator zorgt er voor dat de lucht in beweging wordt gebracht door de lucht op de schoepen te versnellen. In het slakkenhuis wordt deze snelheid omgezet in statische druk. Niet alle snelheid wordt omgezet in statische druk. De overblijvende restsnelheid of uittredesnelheid υ rest bepaalt de dynamische druk:
Pdyn =
2 ρ .ν rest
2
De kanalen en leidingen van een ventilatiesysteem kennen een bepaalde stromingsweerstand die veroorzaakt wordt door wrijving. Hier wordt uitgebreid op ingegaan in ASHRAE Fundamentals Handbook [4]. De wrijvingsverliezen in een sectie van een leiding of een kanaal worden gegeven door volgende formule:
VENTILATIE
10
L ρ .ν 2 ∆Pf = f . . d 2 ∆Pf f L d
ρ ν
Drukverliezen door wrijving in leiding
[Pa]
Wrijvingsfactor
[-]
Lengte van de leiding
[m]
Hydraulische diameter
[m]
Luchtdensiteit = 1,2
[kg/m³]
Snelheid
[m/s]
Naast de stromingsweerstand in de leidingen, is er ook sprake van lokale weerstanden die veroorzaakt worden ten gevolge van aansluitingen, bochten, vertakkingen, kranen, … Deze verliezen worden als volgt beschreven:
∆Pd = ς d .
ςd
ρ .ν 2 2
Dynamische verliescoëfficiënt
[-]
Het totale drukverlies wordt bijgevolg als volgt gegeven:
∆P = ∆Pf + ∑ ∆Pd Hieronder worden nog enkele definities beschreven die van toepassing zijn op een ventilator. Bij een verandering van het toerental van de ventilator, zal het luchtdebiet evenredig veranderen:
toerental1 debiet1 = toerental 2 debiet 2 De ventilatordruk verandert evenredig met het kwadraat van de verandering van het toerental:
toerental1 toerental 2
2
druk1 = druk 2
Het opgenomen vermogen van de ventilator verandert evenredig met de derde macht van de verandering van het toerental: 3
toerental1 vermogen1 = vermogen2 toerental 2
2.4.
Luchtdichtheid [8, 21, 29, 39]
De luchtdichtheid van de gebouwschil van een woning wordt bepaald aan de hand van een luchtdichtheidstest of ‘blowerdoor test’. In de plaats van de inkomdeur of een andere deur of raam komt een tijdelijke deur met daarin een geijkte ventilator die een groot en uniform drukverschil induceert over de gebouwschil. Voor deze procedure dienen alle andere buitendeuren en –ramen en ventilatievoorzieningen afgesloten en alle binnendeuren geopend te worden. De ventilator plaatst het gebouw eenmaal in overdruk, waarbij lucht uit de woning
VENTILATIE
11
ontsnapt door openingen, en eenmaal in onderdruk, waarbij lucht de woning wordt binnengezogen door openingen in de gebouwschil. Telkens bouwt men een drukverschil op tussen binnen en buiten van 0 Pa tot 100 Pa. Per drukstap meten we het ventilatordebiet Ga en het luchtdrukverschil Ga=a.ΔPb. Hierbij is a de luchtdichtheidscoëfficiënt en b de luchtdichtheidsexponent (§2.2.4). Hoe kleiner a, des te luchtdichter de gebouwschil. Als kenmerkende waarde wordt het lekdebiet (V50) bij 50 Pa drukverschil genomen. Als je deze waarde deelt door het gebouwvolume krijgen we het ventilatievoud bij 50 Pa. .
V n50 = 50 Vint De waarde n50 is het aantal keer per uur dat het volume aan lucht in het gebouw ververst wordt bij een drukverschil van 50 Pa [h-1]. Dit wordt ook het Air Change Rate (ACH) genoemd. De ‘blowerdoor test’ is een relatief snelle en goedkope proef. Het karakteriseert de luchtdichtheid van een gebouw zo goed als onafhankelijk van de weersomstandigheden.
Figuur 2.6: Blowerdoor- of luchtdichtheidstest
Hoe luchtdichter de gebouwschil, hoe kleiner de netto behoefte voor verwarming, er gaat echter minder warmte verloren door infiltratie. Een gebrekkige luchtdichtheid heeft veel belangrijke nadelen: (1) oncontroleerbaar energieverbruik; (2) tochtproblemen; (3) slechtere geluidsisolatie; (4) afbraak van de warmte-isolerende kwaliteit en thermische traagheid. Figuur 2.7 geeft een overzicht van veel voorkomende luchtlekken bij een woning.
VENTILATIE
12
Figuur 2.7: Veel voorkomende luchtlekken [52]
Een luchtdichter verliesoppervlak betekent naast minder warmteverliezen door luchtlekken ook dat er minder infiltratie is van verse lucht. Dit impliceert dat er meer aandacht moet gaan naar een goed ontworpen ventilatiesysteem. Zo niet, kan dit leiden tot vervelende problemen in het binnenmilieu op het vlak van comfort, gezondheid en vochthuishouding. De laatste jaren wordt steeds meer aandacht besteed aan luchtdichter bouwen met als gevolg dat er in diverse landen bijkomende eisen aan deze eigenschap worden gesteld. In de tabel 2.1 wordt een overzicht gegeven van de richtlijnen van Hens [21]: n50 [h-1] > 13 8 – 13 5–8
3–5 1–3 <1
Classificatie Te luchtopen Gematigd klimaat Koud klimaat Gematigd klimaat Koud klimaat Gematigd klimaat Koud klimaat Gematigd klimaat Koud klimaat Gematigd klimaat Koud klimaat
Wijze van ventileren Natuurlijke ventilatie via infiltratie Te luchtopen Te luchtdicht voor natuurlijke ventilatie via infiltratie, te luchtopen voor gestuurde ventilatie Te luchtopen Gestuurde natuurlijke ventilatie of afzuigventilatie Afzuigventilatie Gebalanceerde ventilatie Gebalanceerde ventilatie Gebalanceerde ventilatie Gebalanceerde ventilatie
Tabel 2.1: Luchtdichtheid en wijze van ventileren
VENTILATIE
13
2.5.
Ventilatiesystemen [21, 29, 35, 39, 56]
Volgens de NBN D50-001 kunnen we in België vier vereenvoudigde ventilatiesystemen als wettelijk toegestaan beschouwen: systeem A, natuurlijke toe- en afvoer; systeem B mechanische toevoer en natuurlijke afvoer; systeem C, natuurlijke toevoer en mechanische afvoer; systeem D, mechanische toe- en afvoer [35]. Elke systeem heeft zijn voor- en nadelen. Het is dus noodzakelijk elk project apart te bekijken en af te wegen welk het beste ventilatieconcept is. Bij de keuze van een bepaald systeem moet rekening worden gehouden met meerdere criteria en parameters zoals: binnenmilieu, regelgeving, bewonersgedrag, kosten, technische eisen, energieverbruik, constructie, luchtdichtheid, … De keuze voor een bepaald ventilatieconcept wordt ook in belangrijke mate beïnvloed door de lokale klimaatcondities, de buitenluchtkwaliteit en het gebouwtype of specifiek gebruik. Hoe strenger het klimaat hoe crucialer het ventilatieontwerp. Via computational fluid dynamics simulations (CFD) kunnen tegenwoordig de luchtstromen als gevolg van ventilatie en transport van polluenten vrij precies voorspeld en in kaart gebracht worden. Hiermee kan de efficiëntie van een bepaald systeem bepaald worden. Het bespreken van CFD valt buiten het bestek van dit onderzoek. Als men één van de vier voorgenoemde systemen toepast in België voldoet men aan de norm. De systemen die wettelijk toegelaten zijn, gelden als referentiesystemen, en zodoende zal de binnenluchtkwaliteit die men met deze systemen bekomen wordt, gelden als criterium. De Belgische norm kent dus geen specifieke criteria voor binnenluchtkwaliteit. In Nederland en andere buurlanden worden andere principes toegepast. In Nederland en Frankrijk bijvoorbeeld worden specifieke eisen opgelegd aan de binnenluchtkwaliteit, maar is het niet van belang welk systeem geïnstalleerd wordt.
Natuurlijke afvoer Mechanische afvoer
Natuurlijke toevoer
Mechanische toevoer
Systeem A Systeem C
Systeem B Systeem D
Tabel 2.2: Vier vereenvoudigde ventilatiesystemen volgens NBN D50-001
2.5.1. Systeem A: natuurlijke toevoer en afvoer Dit systeem mag zeker niet verward worden met ‘geen’ ventilatie waar enkel sprake is van ongecontroleerde luchtinfiltratie. Er wordt bewust gebruik gemaakt van bouwfysische eigenschappen en klimaatcondities zoals hierboven reeds beschreven bij de natuurlijke ventilatie (§ 2.2). Systeem A bestaat uit regelbare toevoerroosters (RTO) in de gevels die verse lucht voorzien in de ‘droge’ ruimtes. De droge ruimtes bevatten tenminste de slaapkamers, leefruimte, speelkamer of studeerkamer. In België worden alle toevoerroosters zo ontworpen dat het nominale debiet wordt behaald bij een drukverschil van 2 Pa tussen binnen en buiten. Vervolgens wordt de vers toegevoerde lucht doorgevoerd van de ‘droge’ ruimtes via circulatiezones naar ‘vervuilde ruimtes’ via doorstroomopeningen of spleten in bepaalde
VENTILATIE
14
binnenwanden of binnendeuren. Dit moet op een vrije manier geschieden. De ‘vervuilde’ ruimtes worden vaak ook ‘natte’ ruimtes genoemd. Hiertoe behoren tenminste de badkamer, keuken, wasplaats en WC. Afvoer gebeurt in de ‘natte’ ruimtes door voornamelijk verticale afvoerkanalen met regelbare afvoerroosters. De drijvende krachten van natuurlijke ventilatie die werken op de gebouwschil worden veroorzaakt door de wind en door temperatuurgradiënten tussen binnen en buiten, het schoorsteeneffect (§ 2.2). Ideaal voor mild en gematigd klimaat Hoge appreciatie voor opengaande ramen Voordelen Goedkoop en energiezuinig Geen specifieke ruimte nodig Minimaal onderhoud Niet geschikt in streng klimaat Onvoldoende regelbaar Geen constante luchtstromen Nadelen Slecht toepasbaar in sterk vervuild en lawaaierig buitenklimaat Geen filtering mogelijk Warmteterugwinning niet toepasbaar Grote diameters van afvoerkanalen Tabel 2.3: Voor- en nadelen systeem A
2.5.2. Systeem B: mechanische toevoer en vrije afvoer Systeem B wordt gekenmerkt door een permanente mechanische toevoer die tot stand gebracht wordt door een kanalensysteem. Verse buitenlucht met eventueel gerecycleerde lucht worden voorzien in de woonkamer. In de slaapkamer en de studeerkamer of speelkamer wordt enkel buitenlucht en geen gerecycleerde lucht toegelaten. De afvoer in de ‘vervuilde’ ruimtes gebeurt op natuurlijke of vrije wijze door middel van verticale afvoerkanalen met regelbare afvoeropeningen. De doorvoer geschiedt door middel van doorvoeropeningen in binnenwanden of binnendeuren. Systeem B wordt verder niet behandeld omdat deze niet courant wordt toegepast in de Belgische woningbouw.
2.5.3. Systeem C: vrije toevoer en mechanische afvoer Dit systeem bestaat uit regelbare buitenluchttoevoeropeningen in de gevels van tenminste de ‘droge’ ruimtes. De afvoer van lucht gebeurt mechanisch door het gebruik van een kanalensysteem in de ‘vervuilde’ ruimtes. De ventilator vormt de drijvende kracht voor de afvoer van lucht. Door de afvoer van de lucht in de ‘vervuilde’ ruimtes wordt een onderdruk gecreëerd waardoor verse lucht via de toevoerroosters de woning wordt binnengebracht.
VENTILATIE
15
Doorvoer van lucht gebeurt met behulp van doorstroomopeningen in bepaalde binnenwanden en binnendeuren. Gedeeltelijk gecontroleerde luchtstromen Mogelijkheid tot bronextractie Voordelen Warmteterugwinning mogelijk Enkel kanalensysteem voor afvoer Beter binnenklimaat Vaste toevoerroosters Elektrische energie nodig Installatie– en werkingskosten Nadelen Hogere onderhoudskosten Mogelijke geluidsoverlast door de ventilator en fluitende roosters Tocht rond de roosters Tabel 2.4: Voor- en nadelen systeem C
De nadelen die gepaard gaan met de vaste toevoerroosters kunnen opgelost worden door het gebruik van zelfregelende toevoerroosters (ZRTO) of ‘trickle vents’. Deze roosters worden ook wel eens drukgevoelige toevoerroosters genoemd. Onafhankelijk van het drukverschil over de roosters wordt de capaciteit, luchtstroom gelijk gehouden. Dit wil zeggen dat het rooster dicht gestuurd wordt als het drukverschil tussen binnen en buiten groter wordt, bijvoorbeeld bij harder waaien. Het rooster gaat meer open staan als het drukverschil kleiner wordt. Algemeen wordt dus de impact van variabele condities van het buitenklimaat geminimaliseerd, er is minder tocht en er zijn minder ventilatieverliezen. De toevoerroosters worden gekenmerkt door de regelbaarheid van het debiet in functie van het drukverschil over het rooster. Om dit te definiëren zijn er verschillende klassen tussen P0 en P4, waarbij P0 niet zelfregelend is en P4 het best zelfregelend.
2.5.4. Systeem D: mechanische toe- en afvoer De luchttoevoer in de ‘droge’ ruimtes en de luchtafvoer in de ‘natte’ ruimtes gebeurt mechanisch met behulp van een kanalensysteem en een ventilator. Als de toevoer en de afvoer van lucht in balans is, dan spreken we van ‘balansventilatie’. De drijvende krachten voor dit systeem zijn de overdruk door de inblaasventilatoren en de onderdruk door de afzuigventilatoren. Systeem D laat gemakkelijk toe warmteterugwinning toe te passen met behulp van een warmtewisselaar. Een warmtewisselaar werkt in gelijk- , tegen- of kruisstroom en gebruikt de enthalpie van de warme afvoerlucht om de verse, koudere toevoerlucht op te warmen. De toevoer in de slaapkamers en studeerkamer of speelkamer gebeurt volledig met verse lucht. De verse lucht die toegevoerd wordt in de leefkamer mag gecombineerd worden met gerecycleerde lucht. De doorvoer van de lucht gebeurt met behulp van doorvoeropeningen in binnenwanden of binnendeuren. Systeem D is enkel voordelig als de luchtdichtheid van de woning maximaal 1 h-1 bedraagt bij een overdruk van 50 Pa. In een mild klimaat zal het systeem, zelf bij een perfect luchtdicht
VENTILATIE
16
gebouw, meer primaire energie verbruiken door het elektrisch verbruik van de ventilator dan dat er energie kan teruggewonnen worden door een warmtewisselaar. In een gematigd klimaat zoals in België kan dit voordelig zijn. Geregelde en gecontroleerde luchtstromen Warmteterugwinning Voordelen Filtratie van de toevoerlucht Opwarmen van de toevoerlucht Dubbele installatie- en werkingskosten Veel elektrische energie nodig Onderhoudsgevoelig Nadelen Risico op geluidsoverlast door installatie Installatiegekoppelde vervuiling Vaak slecht geïnstalleerd Grote ruimtelijk impact Tabel 2.5: Voor- en nadelen systeem D
De voor– en nadelen die opgesomd zijn bij ieder systeem zijn afhankelijk van de specifieke toepassing. Zo kan een bepaald aspect meer doorwegen en een ander aspect van ondergeschikt belang zijn. Figuur 2.8 geeft een overzicht van de residentiële ventilatiesysteem die toegelaten zijn in België. De voornaamste ontwerpcriteria voor ventilatiesystemen worden in figuur 2.9 nog eens overlopen. In België vinden we voornamelijk systemen C en D terug.
Figuur 2.8: Residentiële ventilatiesystemen [23]
Figuur 2.9: Ontwerpcriteria ventilatiesystemen [29]
VENTILATIE
17
3. Literatuurstudie
18
3.1.
State-of-the-art: vraaggestuurde ventilatie
In deze state-of-the-art wordt een overzicht gegeven van de huidige stand van zaken betreffende het onderzoek naar vraaggestuurde ventilatiesystemen. De verschillende regelparameters en sensoren die gebruikt worden, de evolutie en toepassing ervan en in het bijzonder worden de CO2-sensoren en de relatieve vochtigheidsensoren verder uitgediept. Er wordt een overzicht gegeven van reeds uitgevoerde simulaties en in situ metingen binnen deze materie, die relevant zijn voor mijn onderzoek. Deze gegevens moeten mij in staat stellen om mijn studie scherper te positioneren ten opzichte van vroegere studies en om een goede meetcampagne op te zetten. Er is al heel wat geschreven en gediscussieerd over vraagsturing binnen de vakliteratuur. Het systeem is zeker niet arbitrair, maar maakt deel uit van een groeiende ontwikkeling binnen nieuwe ventilatietechnologieën.
3.2.
Inleiding
In het handboek voor energie-efficiënt ventileren van het AIVC-centrum wordt vraaggestuurde ventilatie als volgt gedefinieerd [29]: ‘Vraaggestuurde ventilatiesystemen voorzien dat het (hygiënisch) ventilatiedebiet automatisch geregeld wordt afhankelijk van de variaties van de binnenluchtkwaliteit. Ventilatie wordt daardoor enkel geleverd waar en wanneer het nodig is. Op andere tijdstippen kan de ventilatie gereduceerd worden om de ruimteverwarming en koelverliezen te minimaliseren.’ Dit betekent dat men efficiënter omspringt met het ventilatiesysteem op het moment dat de bezetting in een ruimte kleiner is dan de maximale bezetting waarvoor het ventilatiesysteem werd ontworpen. Dit leidt tot een reductie van het energieverbruik, zowel de hulpenergie van het systeem als de energie die verloren gaat onder de vorm van warmte door de ventilatie, zonder dat de binnenluchtkwaliteit wordt aangetast. Een ‘sensor’ meet de binnenluchtkwaliteit aan de hand van verschillende parameters en past het ventilatiedebiet aan zodat de luchtkwaliteit niet achteruitgaat. Een vraaggestuurd ventilatiesysteem bestaat traditioneel uit 3 elementen: een sensor, een controlesysteem die de ventilator aanstuurt en een conventionele ventilator. De sensoren worden besproken in paragraaf 3.6. Het controlesysteem geeft de informatie van de meetsensoren door aan de ventilator waardoor deze al dan niet zal geactiveerd worden. De werking van de ventilator werd toegelicht bij de mechanische ventilatie in hoofdstuk 2.3.
3.3.
Achtergrond [21, 29]
Het stijgende belang van ventilatie en vraaggestuurde ventilatie is te wijten aan een aantal factoren. Vroeger werd geen bijzondere aandacht besteed aan luchtdicht bouwen. De ramen waren niet luchtdicht, een kachel zorgde voor thermische trek doorheen de gebouwschil als gevolg van gevellekken, … Men rekende op deze luchtlekken en opende ramen om verse lucht binnen te trekken in de woonst. Zo werden woningen betrekkelijk goed geventileerd, maar dit
LITERATUURSTUDIE
19
gebeurde ongecontroleerd en ging gepaard met grote warmteverliezen. Na WO-II werd de centrale verwarming populair, de kachels met hun schoorstenen als primair verwarmingselement verdwenen hierdoor geleidelijk. Vanaf de jaren ’70, als gevolg van de energiecrisis en het streven naar beter thermisch en akoestisch comfort werd gezocht naar luchtdichtere ramen en gevels. Uit matig en slecht geïsoleerde, maar luchtdichtere woningen kwamen al gauw klachten over reuk, schimmel, oppervlaktecondensatie en allergieën. Hierdoor ontstond stilaan de vraag en noodzaak naar beter ontworpen en uitgewerkte ventilatiesystemen. Sinds 1991 is ventilatie opgenomen in de Belgische normering. In nieuwbouwwoningen en gerenoveerde gebouwen is een gecontroleerde ventilatie sinds 2006 wettelijk verplicht. Samen met het steeds luchtdichter bouwen van nieuwe woningen, daalt ook elk jaar het bewonersaantal per woning. Zo is in Nederland de bezetting met 21 % gedaald tussen 1990 en 2005. Ook in Frankrijk en België kunnen we diezelfde trend vaststellen. Bij wijze van voorbeeld beschrijft onderstaande tabel deze evolutie in Frankrijk [24]: m²/bewoner Zeer dichte bezetting Dichte bezetting Normale bezetting Lagere bezetting Onderbezetting
1973 25 4,7 % 17 % 29,4 % 25,6 % 23 %
1984 31 1,7 % 11,1 % 26 % 29,4 % 31,8 %
1992 34 1,3 % 9,6 % 22, 8% 26,7 % 39,7 %
2002 37 0,9 % 9,3 % 22,6 % 25,7 % 41,6 %
Tabel 3.1: Franse statistieken (INSEE), 2003, voor de gehele huizenmarkt
Hoe lager en meer variërend het bewonersaantal, hoe kleiner de noodzaak is om continu aan het nominale debiet te ventileren want deze is vastgelegd voor een maximale bezetting. Hoe kleiner de bezettingsgraad, hoe efficiënter een vraaggestuurd ventilatiesysteem kan zijn en hoe meer energie kan bespaard worden. Aangezien woningen vandaag gemiddeld slecht 50 % van de tijd bezet zijn, kan op deze manier drastisch bespaard worden op het energieverbruik van het ventilatiesysteem en de warmteverliezen door ventilatie. Dit alles verklaart het groeiende potentieel en stijgende succes van vraaggestuurde en andere alternatieve ventilatiesystemen.
3.4.
De energie-impact van ventileren en vraaggestuurd ventileren
De voordelen van vraaggestuurde systemen ten opzichte van de klassieke ventilatiesystemen zijn: minder energieverbruik ten opzichte van minstens dezelfde binnenluchtkwaliteit. Hoe meer gebouwen thermisch performant worden, hoe groter het aandeel energie- en warmteverliezen door ventilatie en luchtinfiltratie. Het gaat hier over het verlies van bewust geconditioneerde lucht, dus verwarmde of gekoelde lucht, door ventilatie en luchtinfiltratie. De warmteverliezen door ventilatie kunnen volgens Liddament al gauw oplopen tot 30 à 50 % van de totale warmteverliezen [29]. Het besparingspotentieel op deze verliespost is bij gevolg zeer groot. Het besparen op ventilatieverliezen, mag zoals eerder gezegd de luchtkwaliteit niet beneden een aanvaardbaar comfortniveau brengen.
LITERATUURSTUDIE
20
In de literatuur en de polemieken rond deze relatief nieuwe uitdaging kunnen we ruwweg twee strategieën onderscheiden die dit probleem aanvechten: vraaggestuurde ventilatie en de toepassing van warmteterugwinning [39]. Het concept van de warmteterugwinning werd kort besproken bij het mechanische ventilatiesysteem D, maar wordt niet verder uitgewerkt. De toepassing van vraaggestuurde ventilatiesystemen is meer en meer aan populariteit aan het winnen in gematigde klimaten en West-Europa, voornamelijk in Nederland en Frankrijk. Deze trend zou het gevolg zijn van mediaberichten over mogelijke gezondheidsrisico’s die geassocieerd worden met warmteterugwinning als gevolg van slecht ontwerp en ondermaatse uitvoering [27] . Het toepassingsgebied voor vraaggestuurde ventilatie is voornamelijk nieuwbouw, maar dit kan evengoed toegepast worden in renovatieprojecten. Het al dan niet renderen van dergelijk systeem is afhankelijk van de kostprijs, de normering en de regeling, maar ook andere factoren kunnen bepalend zijn voor de slaagkansen: het uitzicht; de integratiemogelijkheden; het onderhoud; het comfort; de gebruiksvriendelijkheid; … Het besparingspotentieel van vraaggestuurde ventilatiesystemen ten opzichte van traditionele ventilatiesystemen wordt gedefinieerd tussen de 5 % en 80 % [11, 12]. Deze grote variatie is te wijten aan het gebruik van verschillende systemen, verschillende instelwaarden en randvoorwaarden, maar ook verschillen in de simulaties en metingen zelf. In de hoofdstukken over simulaties en metingen zullen we zien dat niet alle proeven even accuraat en relevant zijn of hetzelfde meten en testen. Vaak worden andere premissen gesteld, met verschillende simulatieprogramma’s gewerkt en andere conclusies getrokken uit resultaten. De uitslagen van verscheidene onderzoeken geven aan dat er een groot potentieel is op het vlak van energiebesparing, maar er bestaan geen algemeen geldende voorbeelden en conclusies. Het exacte reductiepotentieel hangt namelijk af van verschillende elementen zoals: klimaat, ventilatiesysteem, bewonersgedrag, luchtdichtheid van het gebouw, hoeveelheid en soort polluenten en andere. Een juiste installatie van een ventilatiesysteem is zeer belangrijk voor een correcte werking ervan. Het systeem moet gebruiksvriendelijk zijn en de gebruikers moeten voldoende ingelicht worden over de werking en het principe van de technieken. Uit persoonlijke ondervinding is gebleken dat bewoners vaak niet weten hoe ze correct moeten omgaan met een dergelijk systeem. Een defecte of foute werking van de ventilatie wordt vaak niet of niet tijdig opgemerkt. Dit heeft gevolgen voor de prestaties van systemen en de kwaliteit van het binnenklimaat.
3.5.
Gelijkwaardigheid [13, 20, 35, 39, 42]
3.5.1. Inleiding De Belgische Unie voor Technische Goedkeuring in de bouw2 vaardigt op vraag van bedrijven een ATG-E uit, in het kader van haar bevoegdheid inzake technische goedkeuring. Een ATGgoedkeuring impliceert een gunstige beoordeling van de gebruikersgeschiktheid van bouwsystemen, bouwproducten en innoverende of niet genormaliseerde bouwelementen. De 2
BUTGb
LITERATUURSTUDIE
21
ATG-E is een bijzondere verklaring met het oog op de energetische karakterisering van bouwproducten en –systemen. Deze behandelt geen andere technische prestatiekenmerken dan de energetische karakterisering en spreekt zich niet uit over de algemene of specifieke gebruikersgeschiktheid voor de toepassing. Binnen het kader van deze ATG-E procedure komen enkel systemen in aanmerking die over eigenschappen beschikken die binnen de standaard EPB rekenmethode niet in rekening kunnen worden gebracht. Met andere woorden komen enkel de systemen in aanmerking waarvan de energetische meerwaarde niet kan worden gevaloriseerd in de beschikbare software voor de EPB-aangifte. Een residentieel vraaggestuurd ventilatiesysteem wordt binnen de geldende ventilatienorm voor woongebouwen gedefinieerd als een systeem waarbij ‘…de toevoeropeningen en afvoeropeningen kunnen uitgerust worden met een automatisch regelsysteem…’. Om de kwaliteiten en prestaties van een vraaggestuurd systeem te evalueren worden twee vragen gesteld: - Is de binnenluchtkwaliteit gerealiseerd door het systeem gelijkwaardig? - Hoe groot is de energiebesparing? Zoals hierboven vermeld zal de energiebesparing zich voornamelijk manifesteren in het reduceren van het bewuste ventilatiedebiet en dit is sterk afhankelijk van de regelmogelijkheden van het systeem in kwestie. Bij een aanvraag van een ATG-E voor een vraaggestuurd systeem voor een eengezinswoning worden de prestaties van het systeem getest en geëvalueerd op basis van numerieke simulaties met behulp van het softwarepakket CONTAM 2.4c volgens de probabilistische methodes3. Hiervoor maakt men gebruik van een statistische representatieve viergevelwoning met een systeem gedimensioneerd volgens de Belgische Norm. Zowel de warmteverliezen als de binnenluchtkwaliteit worden beoordeeld.
3.5.2. Systeemvereisten Om in aanmerking te komen voor de toekenning van een energetisch voordeel binnen de ATGE procedure dient een systeem aan een aantal eisen te voldoen. NBN D50-001: een vraaggestuurd ventilatiesysteem dient net als iedere ventilatievoorziening in nieuwe woongebouwen te voldoen aan de specificaties van de Belgische Norm NBN D50-001 aangevuld met de bijkomende eisen uit bijlagen V en VI van het EPB-besluit. Laagste werkingsdebieten: volgens de voorgenoemde Belgische Norm moet een ventilatiesysteem permanent werken. Omdat luchtkwaliteitsensoren niet alle polluenten kunnen detecteren moet het systeem altijd een minimumdebiet kunnen garanderen. De Belgische Norm legt echter niet op welk debiet moet aangehouden worden om te kunnen In tegenstelling tot de deterministische methode waarbij slechts 1 simulatie wordt uitgevoerd met de gemiddelde waarde van iedere parameter, maakt de probabilistische methode gebruik van de spreiding van de verschillende parameters. Er worden verschillende simulaties gedaan waarbij telkens verschillende waarden aan de verschillende parameters worden toegekend. Het beste ontwerp is hetgeen de laagste waarschijnlijkheid heeft dat een bepaalde limietwaarde overschreden wordt.
3
LITERATUURSTUDIE
22
spreken van permanente ventilatie. Hiervoor wordt gesteund op de Europese Norm die hierover wel uitspraken doet. Onder punt 7.2.2.1 hanteert de Europese Norm EN 15251 een minimumdebiet van 0,05 – 0,1 l/s/m² (= 0,18 – 0,36 m³/h/m²) : ‘Residential buildings should be ventilated also during the unoccupied periods with lower ventilation rate than during the occupied period. This minimum ventilation rate shall be defined based on pollution load of the spaces. If no national regulation is available it is recommended to use a minimum ventilation rate between 0,05 – 0,1 l/s/m².’ De opgegeven variatie in debieten is het gevolg van de verschillende emissiewaarden van polluenten van bouwmaterialen. Het minimumdebiet moet dus ook steeds in staat zijn de polluenten die niet mensgebonden zijn te verwijderen. Aangezien België niet beschikt over een systeem van certificaten van bouwmaterialen in functie van hun emissie wordt de hoogste waarde aangenomen als minimumdebiet ( = 0,1 l/s/m² = 0,36 m³/h/m²). Deze waarde bedraagt 10% van het nominale debiet volgens de Belgische norm (3,6 m³/h/m²). Bijgevolg moeten de laagste werkingsdebieten voor afvoer 10% van de minimaal vereiste ontwerpdebieten bedragen. De laagste werkingsdebieten voor toevoer bedragen eveneens 10% van de minimale vereiste ontwerpdebieten. Deze debieten dienen ten minste gemiddeld over 15 minuten gerealiseerd te worden.
3.5.3. Beoordelingswijze Binnen een ATG-E aanvraag worden de binnenluchtkwaliteit en de energetische karakterisering van het systeem geëvalueerd. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van vier beoordelingscriteria. Cumulatieve CO2-concentratie: bij een vraaggestuurd systeem wordt de binnenluchtkwaliteit vergeleken met deze van het referentiesysteem zoals ze beschreven staat in de norm NBN D50001. De binnenluchtkwaliteit moet steeds gelijkwaardig zijn aan het referentiesysteem. Als eerste criterium wordt gebruik gemaakt van de cumulatieve CO2-concentratie. De cumulatieve CO2-concentratie geeft de som van alle overschrijdingen waarbij de CO2-waarde waaraan een bewoner wordt blootgesteld hoger is dan 950 ppm (350 ppm buitenniveau + 600 ppm) vermenigvuldigd met de duur van de overschrijding. Indien de gemiddelde cumulatieve CO2concentratie per bewoner kleiner is dan 100.000 ppm.h4 over de duur van de simulatietijd, wordt de binnenluchtkwaliteit geacht voldoende te zijn. Deze gecumuleerde waarde komt overeen met een blootstelling aan een verhoogde concentratie van 1500 ppm minder dan 5% van de verblijfsperiode en met een blootstelling aan een verhoogde concentratie van 5000 ppm minder dan 1 % van de verblijfstijd5.
4 Ppm.h 5 De
= parts per million hours correlatie tussen de CO2-concentratie en de binnenluchtkwaliteit wordt uiteengezet in § 3.6.4
LITERATUURSTUDIE
23
Figuur 3.1: Berekenen cumulatieve CO2-concentratie [20]
Afvoer van polluenten: ook de blootstelling van bewoners aan een spoorgas dat de productie van hinderlijke geuren simuleert wordt geëvalueerd. Dit gebeurt door middel van de blootstelling aan de polluenten afkomstig uit het toilet. Het systeem moet ook minstens evengoed presteren als het referentiesysteem. Het wordt geacht te voldoen aan deze eis indien ze is uitgerust met aanwezigheidsdetectie in het toilet en in iedere ruimte waarin zich een toilet bevindt. In geval van aanwezigheid moet het systeem voor een minimumperiode, beschreven in de NBN D50-001, minstens het in de norm vastgelegde nominale debiet afzuigen in deze ruimten. Beperken van het risico op schimmelgroei: een laatste criterium voor de evaluatie van de binnenluchtkwaliteit heeft betrekking op het beperken van het risico op schimmelgroei. Het systeem moet daarom in staat zijn de maandgemiddelde relatieve vochtigheid op een koudebrug met temperatuurfactor 0,76 lager te houden dan 80 %. In de simulatie wordt dit criterium geëvalueerd voor de kritische periode van 1 december tot 1 maart. Energetische karakterisering: indien het systeem voldoet aan de drie criteria aangaande de binnenluchtkwaliteit, wordt het effect op de energieprestatie bepaald. Hiervoor worden de warmteverliezen door bewuste ventilatie teweeggebracht door het vraaggestuurde ventilatiesysteem vergeleken met deze veroorzaakt door het referentiesysteem. Het referentiesysteem is een systeem dat dezelfde binnenluchtkwaliteit realiseert als het te beoordelen vraaggestuurde systeem. De prestatie van het referentiesysteem wordt bepaald door middel van interpolatie tussen de prestaties van drie niet-vraaggestuurde benchmarksystemen A,C en D. In de afbeelding wordt het referentiesysteem aangegeven als ‘ref’ en het vraaggestuurde systeem als ‘x’.
6
f =
ϑsi − ϑe ≥ 0.7 = algemene indicator voor de thermische kwaliteit van de gebouwschil ϑi − ϑe
LITERATUURSTUDIE
24
Figuur 3.2: Warmteverliezen door bewuste ventilatie [20]
De referentiewaarden van de binnenluchtkwaliteit en de warmteverliezen voor de drie benchmarksystemen worden weergegeven in volgende tabel. Systeem gemiddelde cumulatieve CO2-concentratie A 156745 C 98972 D 1746
Gemiddelde warmteverliezen door bewuste ventilatie (MWh/jaar) 3,52 4,11 6,39
Tabel 3.2: Referentiewaarde voor binnenluchtkwaliteit en warmteverliezen [20]
De energetische prestatie van het vraaggestuurde systeem wordt vervolgens bepaald door de verhouding van de gemiddelde warmteverliezen door de bewuste ventilatie van het vraaggestuurde systeem ten opzichte van de gemiddelde warmteverliezen door bewuste ventilatie van het referentiesysteem. Dit wordt als volgt beschreven:
E x = E ref . f
Ex
Gemiddelde warmteverliezen door bewuste ventilatie gedurende het stookseizoen7 van het vraaggestuurde systeem zoals berekend uit numerieke simulatie
f
Reductiefactor voor warmteverliezen door bewuste ventilatie gedurende het stookseizoen van het vraaggestuurde systeem
E ref
Gemiddelde warmteverliezen door bewuste ventilatie gedurende het stookseizoen van het referentiesysteem, bepaald op basis van de benchmarksystem A,C en D
De totale warmteverliezen van een woning bestaat uit twee componenten, namelijk de warmteverliezen door bewuste ventilatie en de warmteverliezen door infiltratie. Om de warmteverliezen door bewuste ventilatie te isoleren van de totale warmteverliezen worden de totale warmteverliezen van het vraaggestuurde systeem bij vijf verschillende luchtdichtheidsniveaus geëxtrapoleerd naar de warmteverliezen bij een perfecte luchtdichtheid. Zo verkrijgen we op de Y-as enkel de bijdrage van de bewuste ventilatie. Op die manier kan het aandeel van de warmteverliezen door het gebruikte systeem opgespoord worden. 7
Stookseizoen = 1 oktober tot 15 april
LITERATUURSTUDIE
25
Figuur 3.3: Extrapolatie van de warmteverliezen naar een perfecte luchtdichtheid [20]
3.6.
Sensoren en regelparameters
3.6.1. Inleiding In dit hoofdstuk worden de sensoren en regelparameters besproken. Deze spelen een essentiële rol bij een vraaggestuurd ventilatiesysteem. De regelparameters zijn de parameters die gebruikt en gemeten worden voor het regelen en optimaliseren van het systeem. Vraaggestuurde ventilatiesystemen werken het meest efficiënt als er één dominante polluent of een specifieke activiteit is, die nauwkeurig kan gecontroleerd en gelogd worden. Het opsporen en meten van de luchtverontreinigingen gebeurt aan de hand van de sensoren die op een representatieve plaats in de ruimte hangen. Sensoren zijn specifiek voor iedere soort van pollutie. Raatschen en Fisk geven een overzicht van verschillende sensoren [19, 46]. In de woningen die onderzocht zijn, worden voornamelijk CO2-sensoren, relatieve vochtigheidssensoren en aanwezigheidsdetectie toegepast. Dit zijn momenteel de meest voorkomende regelparameters in residentiële toepassingen. Ter volledigheid wordt naast deze drie parameters ook gebruik gemaakt van volgende regelparameters: manuele regeling, timer, lichtschakelaar, beweging, VOC of gemengde gassen, kleine partikels, radon, … Gemengde gassensoren reageren op verschillende gassen zoals CO, sulfide, volatile organic compounds (VOC), enz.. In een woning vinden we verschillende bronnen van VOC’s terug: bepaalde bouwmaterialen; verven; oplosmiddelen; tabaksrook; geuren van voedsel en koken; menselijke metabolische geuren; …. Een bepaalde hoeveelheid van VOC’s in een gebouw veroorzaken een slechte binnenluchtkwaliteit en dragen bij tot het ‘sick building syndrome’. Als uitbreiding van mijn onderzoeksthesis werd in opdracht van Renson een onderzoek gedaan naar de werking en de toepasbaarheid van een bepaalde VOC-sensor ontwikkeld door Appliedsensor. Dit bijkomend onderzoek wordt besproken in § 4.2. Partikelsensoren worden bijvoorbeeld gebruikt in ruimtes waar gerookt wordt. De kostprijs van deze sensoren is vaak zeer hoog.
LITERATUURSTUDIE
26
3.6.2. CO2 [9, 18, 29, 54] De koolstofdioxide concentraties die normaal voorkomen in woningen zijn op zich niet schadelijk voor de gezondheid. Hiervoor zijn veel hogere concentraties nodig en moet de blootstelling van lange duur zijn. Maar de concentratie aan CO2 die metabolisch door de mens geproduceerd wordt, wordt gecorreleerd met de geuren en de meeste bio-effluenten die tegelijk vrijkomen bij deze processen, dewelke als onaangenaam worden ervaren en ook bijdragen tot het ‘sick building syndrome’. De CO2-productie per persoon is afhankelijk van de activiteit, leeftijd, gewicht, grootte en het geslacht van de persoon. De meest bepalende factor voor de toename van de CO2-concentratie is de activiteit. De CO2-productie is zo goed als proportioneel met de handeling die een persoon uitvoert. Tabel 3.3 geeft een overzicht van de gemiddelde CO2-productie ten gevolge van verschillende menselijke activiteiten. Activiteit Zittend werk Licht werk Gemiddeld zwaar werk Zwaar werk Zeer zwaar werk
Metabolisme (Watt) 100 150-300 300-500 500-650 650-800
CO2-productie (l/s) 0,004 0,006-0,012 0,012-0,020 0,020-0,026 0,026-0,032
Tabel 3.3: Metabolisme en CO2-productie [29]
Samen met het produceren van CO2 wordt door de mens ook zuurstof geconsumeerd. Het gevoel van zuurstoftekort dat hiermee kan gepaard gaan, wordt ook vaak als hinderlijk ondervonden. Bijgevolg kan de CO2-concentratie in een ruimte gebruikt worden als een surrogaat voor aanwezigheid van personen dat op zijn beurt een indicatie geeft van de ventilatiebehoefte wanneer de overheersende polluenten in een ruimte mensgebonden zijn. Als de bezettingsgraad stijgt in een ruimte, stijgt de CO2-concentratie tot een nieuwe evenwichtssituatie of ‘steady-state’ situatie. Indien er geen andere bronnen van CO2 zijn, kan het nodige ventilatiedebiet geschat worden aan de hand van deze ‘steady-state’ waarde. Samengevat kunnen we dus zeggen dat het CO2-gehalte stijgt bij een stijgende bezettingsgraad en bij een dalend ventilatievoud. Deze karakteristiek vormt de basis voor op CO2-gebaseerde vraaggestuurde ventilatie. Om de impact te bepalen van deze mensgebonden pollutie, dient het verschil gemeten te worden van de CO2-concentratie tussen binnen en buiten. Het constante CO2-gehalte van het buitenklimaat wordt meestal geschat rond de 350 en 400 ppm, afhankelijk van de omgeving (platteland – stad). De concentratie aan koolstofdioxide in de buitenlucht wordt beïnvloed door verbrandingsgassen die afkomstig zijn van onder andere het verkeer, de industrie, verwarmingssystemen, en andere. Per jaar zou het gemiddelde CO2-gehalte van de buitenlucht stijgen met 1 ppm [9]. Voor een aanvaardbaar binnenklimaat worden algemene limietwaarden van 1000 ppm tot 1500 ppm in de binnenlucht toegepast [9]. Het AIVC-centrum geeft een concentratieverschil op van 1000 ppm tussen binnen en buiten als grenswaarde [29]. CO2 is de meest gebruikte regelparameter bij vraaggestuurde ventilatiesystemen. Deze techniek wordt al zo’n 30 jaar bestudeerd, gedocumenteerd en bediscussieerd. Volgens Davidge is CO2 als regelparameter vooral efficiënt in gebouwen waar (1) de bezettingsgraad
LITERATUURSTUDIE
27
onvoorspelbaar en variërend is; (2) een quasi constante warmte- of koelvraag is gedurende het ganse jaar; (3) weinig niet-persoonsgebonden polluenten zijn [7].
3.6.3. CO2-sensoren De CO2-detectie gebeurt met behulp van CO2-sensoren. Voor een goede werking van het systeem wordt gesteld dat in iedere toevoerruimte een sensor moet voorzien worden. De plaatsing van deze voelers is zeker niet arbitrair [11, 12]. De locatie moet representatief zijn voor de bezetting in de ruimte. De CO2-sensor hangt preferentieel middenhoog in de ruimte, uit de buurt van deuropeningen, radiatoren of andere warmtebronnen en tochtstroken zoals toevoerroosters en ramen. Indien dit niet het geval is, kan de meting verstoord worden en kunnen de gegevens fout gelezen en geïnterpreteerd worden. Hierdoor zal het systeem minder efficiënt werken en kunnen zich comfortproblemen voordoen. In de literatuur vinden we voornamelijk twee soorten CO2-sensoren terug: de fotometrische sensoren en de fotoakoestische sensoren [48]. Ze zijn beide gebaseerd op hetzelfde principe namelijk: verschillende gassen absorberen infrarood energie bij een specifieke en unieke golflengte in het infrarood spectrum. De golflengte waarbij CO2 infrarood energie absorbeert is dus ook uniek en gekend. Fotometrische sensor: deze sensoren zijn gebaseerd op ‘Non-Dispersive Infrared Detection’ (NDIR). De sensor zoekt een netto stijging of daling van licht dat zich voordoet op de golflengte waar CO2 absorptie plaatsvindt. De gemeten lichtintensiteit wordt dan gecorreleerd aan de hoeveelheid CO2 in de ruimte. Hoe hoger de CO2-concentratie, hoe lager de gemeten lichtintensiteit. De sensor bestaat uit een lichtbron en een lichtdetector. Op de detector wordt een filter geplaatst zodat enkel de golflengte waarop CO2 licht absorbeert, getraceerd wordt. Dit systeem heeft echter een paar nadelen die de duurzaamheid ervan beïnvloeden. De lichtdetector kan bedekt worden door kleine stofdeeltjes, waardoor deze niet meer exact kan meten. Een tweede nadeel is het verouderen van de lichtbron, dit is de grootste oorzaak van afwijkende resultaten. Fotoakoestische sensor: deze sensor bestaat uit een lichtbron, golflengte filter en een sensor. De binnenlucht wordt blootgesteld aan flitsen infrarood licht met een golflengte waarop de CO2deeltjes licht absorberen. Door de lichtflitsen gaan de CO2-deeltjes trillen op het moment dat ze het infrarood licht absorberen. De trillingen worden door de sensor waargenomen en omgezet naar de CO2-concentratie. Deze sensoren zijn niet gevoelig aan stof, maar net als bij de fotometrische sensor kan de lichtbron ook onderhevig zijn aan veroudering. De meting kan ook beïnvloed worden door andere trillingen en drukveranderingen van de atmosfeer. Sinds 1998 is het gebruik van CO2-sensoren bij vraaggestuurde ventilatiesystemen sterk gestegen, met als gevolg dat de prijs gedaald is. In drie jaar tijd is volgens Shell de prijs gehalveerd en deze trend zet zich verder [49]. Tegenwoordig zijn er sensoren op de markt voor circa 50 euro terwijl deze in 2001 nog 250 euro bedroegen [9]. Dit type van sensoren wordt verondersteld een nauwkeurigheid te hebben van ± 75 ppm. Uit de praktijk en uit eigen ondervinding blijkt de afwijking vaak ook groter te zijn. Het kalibreren en voornamelijk de drift van CO2-sensoren zijn actuele problemen die een langdurig gebruik van de sensoren kunnen beïnvloeden.
LITERATUURSTUDIE
28
De regelstrategie van CO2-gebaseerde vraaggestuurde ventilatie kent verschillende technieken. De regeling kan erin bestaan de grootte van de toevoerroosters en/of kleppen in de afvoermonden te laten variëren in grootte waardoor meer of minder geventileerd wordt. Het meer of minder openen van de roosters kan proportioneel of exponentieel met de CO2concentratie reageren. Een tweede regelstrategie heeft betrekking op de ventilator zelf. De ventilatorsnelheid kan proportioneel of getrapt aangepast worden of de ventilator wordt aan/uitgezet op basis van de CO2-concentratie [46].
3.6.4. CO2 en binnenluchtkwaliteit In het algemeen hangt de hoeveelheid ventilatie die nodig is in een vertrek af van de productie van relatieve vochtigheid, koolstofdioxide, de aard en de omvang van de verontreinigingen en van het aantal mensen die in de ruimten verblijven. De ventilatiestrategie die wordt toegepast voor ruimtes waar voornamelijk mensgebonden polluenten aanwezig zijn, is het verdunnen door middel van ventilatie. De ventilatiedebieten worden gedefinieerd volgens de gewenste binnenluchtkwaliteit die men in een bepaalde ruimte wil bereiken. Zoals eerder vermeld kan het verschil in CO2-concentratie tussen binnen en buiten dienen als surrogaat om een indicatie te geven van de ventilatiebehoefte wanneer de polluenten overheersend mensgebonden zijn. De comfortcriteria van de Europese normering is hierop gebaseerd en is gekomen tot vier IDAklassen8 op basis van de CO2-concentratie: IDA 1, de strengste klasse telt 15% ontevredenen (PPD9) [42]. Hiermee stemt een concentratieverschil van maximaal 400 ppm CO2 tussen binnen en buiten overeen. Vervolgens hebben we IDA 2 en IDA 3 met respectievelijk 20% en 25% ontevredenen en een concentratieverschil van 600 ppm en 1000 ppm tussen binnen en buiten. Tot IDA-klasse 4 behoort de lucht die slechter is dan IDA 3. De binnenlucht zal dus als kwalitatief beschouwd worden als een meerderheid van de bewoners geen ontevredenheid uitdrukt of geen ziektesymptomen vertoont tijdens de bezettingsperiode. Tabel 3.4 geeft een overzicht van de IDA-klassen alsook het debiet aan verse lucht die vereist is om een bepaalde IDA-klasse te halen. Categorie IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4
∆ CO2 binnen - buiten [ppm] ≤ 400 400 – 600 600 – 1000 > 1000
m³/h/persoon (niet-roker) > 54 > 36 > 22 < 22
Tabel 3.4: IDA-klassen [23]
Voor ruimtes waar gerookt wordt, moeten de debieteisen verdubbeld worden. Maar eigenlijk bestaat er in de wetenschappelijke wereld een consensus dat er geen rekening gehouden wordt met vertrekken waarin gerookt wordt. De pollutiegraad van tabaksrook is zo overheersend dat een ventilatiesysteem hier onmogelijk kan op inspelen. Het verdubbelen van de debieteisen zal een verschil uitmaken, maar de pollutie wordt er niet door teniet gedaan.
Indoor Air = binnenluchtkwaliteit PPD = Predicted Percentage of Dissatisfied = Het PPD van P.O. Fanger is een veelgebruikte prestatie-indicator. Deze indicator wordt berekend met behulp van het zogenaamde Fanger-model die gebaseerd is op de warmtebalans van het lichaam. 8 9
LITERATUURSTUDIE
29
Hoewel de binnenklimaatklassen op basis van CO2 opgenomen zijn in de Europese normering is de toepassing van CO2 als indicator van de binnenluchtkwaliteit zeer omstreden in verschillende artikels en de vakliteratuur. Slechts een aantal contaminanten kunnen gecorreleerd worden met het aantal personen die aanwezig zijn in een gebouw. Andere bronnen van pollutie of situaties waarvoor CO2 geen goede graadmeter is, zijn: (1) polluenten die vrijkomen uit bouwmaterialen; (2) het binnen brengen van polluenten van de buitenlucht door het ventilatiesysteem; (3) andere contaminanten die wel persoonsgebonden zijn, maar geen informatie geven over precies hoeveel mensen zich in het gebouw bevinden; (4) vocht. Het kan zijn dat de concentraties van dergelijke vervuilingen zeer hoog zijn terwijl de CO2-concentratie op een aanvaard niveau staat en dus geen informatie geeft over die andere bronnen van pollutie. Het is dus niet alleen een laag CO2-gehalte die een goede binnenluchtkwaliteit garandeert [52]. Voorstanders van op CO2 gebaseerde vraaggestuurde ventilatie reageren hierop me de vermelding dat CO2-sensoren gebruikt worden om de ventilatie te regelen en niet alleen om de CO2-concentratie in een gebouw te verlagen. Hiermee wordt bedoeld: CO2-concentratie wordt gebruikt als een indicator voor het ventilatiedebiet per persoon. We gaan uit van een gewenst debiet van verse lucht toevoer per persoon gebaseerd op de normen. Als het ventilatiedebiet per persoon lager is dan gewenst, dan zal de CO2-concentratie zijn instelpunt overschrijden en zal het systeem reageren door het ventilatiedebiet te verhogen en omgekeerd. Op die manier zal men energie kunnen besparen en een aanvaardbare binnenluchtkwaliteit behouden [11, 12]. Een minimum debiet op het moment dat er geen aanwezigheid is in het gebouw moet dan voldoende zijn om andere polluties te verminderen zodat ze niet schadelijk of hinderlijk zijn [9]. In de Europese norm EN 15251 wordt een algemeen minimumdebiet opgelegd van 0,05 – 0,1 l/s/m² ( = 0,18 – 0,36 m³/h/m²) [41]. Dit minimumdebiet bedraagt 10 % van het minimale vereiste ontwerpdebiet volgens NBN D50-001. De achtergrond bij deze norm werd uiteengezet in § 3.5. In andere artikels wordt gesteld dat CO2-sensoren niet efficiënt kunnen toegepast worden in woningen omdat de densiteit daar zeer laag is en de CO2-concentratie niet significant zal dalen of stijgen bij een wijziging in de bezettingsgraad [29]. Uit de metingen uitgevoerd in het kader van deze studie, zal blijken dat de stijgingen bij een stijgende bezetting wel degelijk merkbaar zijn en gedetecteerd worden. Ondanks dit worden CO2-sensoren vaak gebruikt in woningen met een vraaggestuurd ventilatiesysteem. Uit de metingen zal moeten blijken of deze techniek goed presteert. In kantoorgebouwen is CO2 veruit de meest gebruikte parameter voor vraaggestuurde ventilatiesystemen [11, 12].
3.6.5. Relatieve vochtigheid [22, 42] Een tweede groep binnen de gangbare regelparameters is de relatieve vochtigheid. Vooraleer we dieper ingaan op de relatieve vochtigheidssensoren, de toepassing en het gebruik ervan, wordt het fysisch gedrag van vocht en de gevolgen van vocht in een gebouw besproken. We bekijken het psychometrisch diagram of Mollier-diagram, waarbij de dampdruk uitgezet wordt ten opzichte van de temperatuur.
LITERATUURSTUDIE
30
Figuur 3.4 : Mollier - diagram
De relatieve vochtigheid φ van de lucht toont de verhouding tussen de absolute vochtigheid van de lucht en de verzadigingswaarde10 bij dezelfde temperatuur:
RV = ϕ =
pv p sat (θ )
De verzadigingswaarde van de dampdruk wordt voor bouwfysische toepassingen uitsluitend bepaald door de temperatuur van een luchtmengsel. Dit verklaart de notatie psat(θ). Een analytische functie die een benadering maakt van de verzadigingskromme van psat(θ) wordt gegeven door de volgende vergelijking voor -10°C < θ < 50°C :
7066,27 p sat (θ ) = exp 65,8094 − − 5,976. ln (273,15 + θ ) 273,15 + θ Op het moment dat de temperatuur van de lucht verandert, wijzigt dus ook de relatieve vochtigheid. De nieuwe waarde (index 2) kan eenvoudig berekend worden uit de originele waarde (index 1). Aangezien de dampdruk van de lucht constant blijft (isobaar) tijdens de temperatuursverandering kunnen we volgende betrekking afleiden:
ϕ1 . p sat (θ1 ) = p v = ϕ 2 . p sat (θ 2 ) Dus :
ϕ2 =
pv ϕ . p (θ ) = 1 sat 1 p sat (θ 2 ) p sat (θ 2 )
Als de temperatuur van de lucht daalt, neemt de relatieve vochtigheid toe, zonder een verandering van de dampdruk. Warme lucht kan dus meer water bevatten dan koude lucht. Condensatie geschiedt doordat lucht afkoelt, bijvoorbeeld door in contact te komen met een kouder oppervlak, en het dauwpunt bereikt. Door het exponentiële verband van dampdruk en temperatuur zal een verandering van de temperatuur met ± 1°C de relatieve vochtigheid met ongeveer 3 % beïnvloeden. Een te hoge relatieve vochtigheid binnen een gebouw of ruimte kan ernstige negatieve gevolgen hebben: (1) het kan leiden tot condensatie op koude oppervlakken en in de De verzadigingswaarde van lucht geeft de hoeveelheid waterdamp aan die een luchtmengsel maximaal kan bevatten. Deze is enkel afhankelijk van de temperatuur van het mengsel.
10
LITERATUURSTUDIE
31
constructie zelf, wat deterioratie van de materialen tot gevolg kan hebben; (2) schimmelvorming; (3) verhoging van het aantal huismijten; (4) stijging van astmagevallen; …. Vocht kan dus allerlei nefaste gevolgen voor de gezondheid en materialen met zich mee brengen. Het beperken ervan is noodzakelijk. Het vermijden van koude bruggen in een gebouw is hiervoor al een belangrijke randvoorwaarde. Ventilatie is zeker noodzakelijk om het te veel aan vocht te elimineren [18, 38]. Volgens de EN 13779 moet de relatieve vochtigheid in een gebouw tussen de 30 % en 70 % liggen om een aanvaardbare binnenluchtkwaliteit te hebben [42]. Boven de 70 % is er een verhoogd risico op schimmelvorming. De meting van de relatieve vochtigheid wordt voornamelijk toegepast om extractiedebieten te regelen, maar het kan evengoed gebruikt worden om de toevoer van lucht te bepalen. Om het ventilatiedebiet te regelen op basis van relatieve vochtigheid, moeten we rekening houden met de mogelijk optredende hysteresis en de fluctuerende relatieve vochtigheid in het buitenklimaat ten gevolge van een schommelende buitentemperatuur. De relatieve vochtigheid in een niet-bezette droge ruimte zal de fluctuaties van de relatieve vochtigheid in het buitenklimaat volgen. Hiermee moet rekening gehouden worden bij de regeling van een ventilatiesysteem op basis van relatieve vochtigheid [47].
3.6.6. Relatieve vochtigheidsensoren Relatieve vochtigheidssensoren (RV-sensoren) reageren op de productie of het aanwezig zijn van waterdamp om het extractiedebiet of het toevoerdebiet van een ruimte te regelen. Er bestaan zowel sensoren die de relatieve vochtigheid meten als sensoren die reageren op de absolute vochtigheid [29]. In de gelezen literatuur komen voornamelijk de sensoren voor die reageren op relatieve vochtigheid. Net als bij de CO2-sensoren moeten ook de RV-sensoren op een representatieve plaats opgehangen worden. In het geval van luchtafvoer is dit in de nabijheid waar vocht geproduceerd wordt, zoals in de keuken, badkamer, wasplaats, …. Dit zijn de zogenaamde ‘natte ruimtes’ van waaruit lucht geëxtraheerd wordt. De ventilatiestrategie om vocht en onder andere ook VOC’s te verwijderen uit het binnenklimaat is extractie bij de bron, dit in tegenstelling tot CO2-concentratie waar het principe van verdunning door ventilatie wordt toegepast. Het toepassen van RV-sensoren ligt voornamelijk in het feit dat deze sensoren goedkoper zijn dan CO2-sensoren en ze hebben de neiging om minder vlug afwijkingen en drift in metingen te vertonen in vergelijking met CO2-sensoren [55]. RV-sensoren zijn daarentegen wel minder nauwkeurig in extreme gebieden zoals een relatieve vochtigheidsgraad boven 90 %, maar dit is van minder groot belang bij de toepassing van de sensoren. Dit alles kan mogelijks resulteren in een meer gematigde energiebesparing, maar zal waarschijnlijk een grotere afzetmarkt hebben [55]. De ontwikkeling en grootschalige toepassingen van RV-sensoren kunnen we hoofdzakelijk terugvinden in Frankrijk. In tegenstelling tot CO2 is de relatieve vochtigheid in een gebouw niet enkel afhankelijk van de aanwezigheid van mensen, maar ook van de ventilatie met de buitenlucht, koken, douchen, wassen, …. Een hoog gehalte van relatieve vochtigheid in een gebouw heeft een negatieve
LITERATUURSTUDIE
32
invloed op de gezondheid en kan leiden tot schadelijke fenomenen in het gebouw die niet gedetecteerd worden door CO2-sensoren. Als bijvoorbeeld de vochtigheidsgraad in een gebouw stijgt door het drogen van de was in een onbezette ruimte, dan zal een systeem met CO2sensoren niet reageren met een verhoogde ventilatie, terwijl dit vocht wel schadelijke gevolgen kan hebben. Voor sommigen is vocht dus een meer effectieve regelparameter voor vraaggestuurde ventilatiesystemen in residentiële gebouwen [1, 2]. Tegenstanders van de vraagsturing op basis van relatieve vochtigheid claimen dat ventilatiedebieten niet voldoende of helemaal niet zullen verlagen of verhogen wanneer bewoners al dan niet aanwezig zijn in hun woning omdat deze vooral afhangen van nietpersoonsgebonden polluenten en bijgevolg minder efficiënt zijn om toegepast te worden in residentiële toepassingen. Relatieve vochtigheid kan te moeilijk gecorreleerd worden aan bezettingsgraad [19].
3.7.
Simulaties
Het aanbod aan simulaties van vraaggestuurde ventilatiesystemen is vrij uitgebreid en gevarieerd. We vinden hoofdzakelijk studies terug van residentiële gebouwen, scholen, auditoria en kantoorgebouwen. In het kader van mijn eindwerk concentreer ik mij vooral op de simulaties en metingen die gebeurd zijn in residentiële gebouwen. Aan de universiteit van Gent zijn reeds een aantal testen en simulaties uitgevoerd waar in dit eindwerk dieper wordt ingegaan om de mogelijkheden en moeilijkheden ervan bloot te leggen. Deze worden aangevuld met andere relevante simulaties. Simulatie 1 [55] Een eerste studie die besproken wordt, is uitgevoerd in 2007 aan de universiteit van Gent. De simulatie evalueert het energieverbruik in een residentieel gebouw waar vocht de regelparameter vormt voor het vraaggestuurde ventilatiesysteem. In deze studie wordt eveneens de vochtopslagcapaciteit van verschillende materialen in rekening gebracht. Het ventilatiesysteem is een variant op systeem C. De simulatie werd uitgevoerd met behulp van het simulatiepakket CONTAM. Er worden vier verschillende n50-waarden beoordeeld gaande van een zeer luchtopen gebouwschil tot een n50-waarde van 0,6 h-1 wat de standaard is voor een passiefwoning. In de woning waren vier typepersonen aanwezig die H2O en CO2 produceerden. In de evaluatie wordt een traditioneel systeem C vergeleken met een vraaggestuurd systeem C (C+) op basis van relatieve vochtigheidsensoren en aanwezigheidsdetectie in de badkamer, de keuken en het toilet. Het minimale extractiedebiet bedroeg 20% van het nominale debiet. Bij een relatieve vochtigheid tussen de 30 % en 100 % steeg het extractiedebiet lineair van 20 % tot 100 % van het nominale debiet. Het systeem C+ behaalde een energiebesparing op de warmteverliezen door ventilatie van 27 % voor zeer luchtdichte gebouwen en 14 % voor woningen met een gemiddelde luchtdichtheid. Er werd wel een groot verschil vastgesteld in binnenluchtkwaliteit tussen de twee systemen als men de gehaltes relatieve vochtigheid nader bestudeerde. Het verschil werd vooral duidelijk in de badkamer en slaapkamer bij zeer luchtdichte gebouwen. Systeem C had een aanvaardbaar relatieve vochtigheidgehalte 86 % tot 88 % van de totale simulatieperiode. Voor systeem C+ is
LITERATUURSTUDIE
33
dit slechts in 67 % van de tijd het geval. Over de CO2-concentraties in deze ruimtes wordt geen uitspraak gedaan. Simulatie 2 [1, 2] Afshari en Bergsøe trachtten in 2005 ook de prestatie van een vraaggestuurd ventilatiesysteem op basis van RV-sensoren in kaart te brengen. Hiervoor bouwden zij vier representatieve appartementen na in een laboratoriumhal. Ze pasten twee ventilatiestrategieën toe, enerzijds werd er geventileerd aan nominale debieten volgens de Deense normen (scenario 1), anderzijds werd er volledig vraaggestuurd geventileerd (scenario 2). Er werden verscheidene bronnen van pollutie in het appartement aangebracht. Als eerste waren er de bronnen van CO2 waarmee twee personen werden gesimuleerd. Daarnaast waren er ook bronnen van N2O aanwezig om emissies van bouwproducten en -materialen na te bootsen. Als laatste werden ook vochtbronnen geplaatst om bewoners en bewonersactiviteiten zoals douchen en koken te imiteren. Het gebruikte vraaggestuurde ventilatiesysteem was een variatie op systeem C met vochtgevoelige toevoerroosters. Scenario 1 kende een continue extractie van 20 l/s in de keuken en 15 l/s in de badkamer, in totaal werd dus 35 l/s geëxtraheerd. Scenario 2 had in de badkamer een basis ventilatiedebiet van 10 l/s en een geforceerd debiet van 20 l/s. In de keuken bedroegen de basis en geforceerde ventilatiedebieten respectievelijk 10 l/s en 50 l/s. Als drempelwaarde om de geforceerde debieten al dan niet in te schakelen werd een relatieve vochtigheid van 45 % gekozen. Uit de test is gebleken dat het gemiddelde extractiedebiet 24 l/s was zonder dat de binnenluchtkwaliteit aangetast werd. In totaal leidde het vraaggestuurde ventilatiesysteem tot een gemiddelde verlaging van het debiet van 20 % tot 30 %, met als gevolg dat ook het energieverbruik van het ventilatiesysteem kon gereduceerd worden. Hier werd geen uitspraak gedaan over de warmteverliezen en het exacte energieverbruik van de ventilator. Simulatie 3 [27] Een derde simulatie werd eveneens uitgevoerd aan de Gentse universiteit in 2010. Het onderwerp van deze studie was een statistisch gezien representatieve Belgische woning. De simulatie werd met behulp van CONTAM uitgevoerd. Hier werden vier verschillende soorten van vraagsturing getest en getoetst aan het overeenkomstige traditionele systeem. De eerste strategie mat de relatieve vochtigheid van de extractielucht. Het minimale debiet bedroeg 10 % van het nominale debiet. Het debiet verhoogde als de relatieve vochtigheid steeg boven de 70 % en verlaagde terug als de relatieve vochtigheid zakte onder de 65 %. Een tweede strategie werkte met een aanwezigheidsdetectie in de badkamer, het toilet of de keuken. Bij afwezigheid bedroeg het afzuigdebiet 10 % van het nominale debiet. Gedurende een periode van aanwezigheid werd aan nominale debieten geventileerd tot 20 minuten na dat een persoon een ruimte verlaten had. De derde strategie maakte gebruik van de CO2-concentratie om de toevoerroosters te bedienen. De opening van de toevoerroosters werd vergroot of verkleind naar gelang de CO2-concentratie in de ruimte waar het rooster in kwestie zich bevond. Als de concentratie aan CO2 minder was dan 1000 ppm, werd de opening van het toevoerrooster gereduceerd tot 10 % van zijn originele grootte. Deze waarde van 1000 ppm komt vrij goed overeen met een gevraagd luchtdebiet van 36 m³/h/persoon wat een Belgische standaard is.
LITERATUURSTUDIE
34
De laatste strategie die getest werd, was een combinatie van de drie vorige. Om te voorkomen dat de resultaten van de testen te veel afhingen van de ingevoerde data, die tot op een zeker niveau zeer onzeker zijn, werd gebruikt gemaakt van de ‘Monte-Carlo’ methode of probabilistische methode. Bij deze werkwijze wordt per input niet één waarde gefixeerd11, een gemiddelde waarde van de parameter, maar wordt een verdeling bepaald voor elke hoofdparameter. Er worden meerdere simulaties uitgevoerd, met telkens verschillende waarden voor de parameters. Als het aantal parameters beperkt is, zou convergentie bereikt worden na ongeveer 100 simulaties. De deterministische methode is niet aangewezen bij simulatiemodellen waar veel onzekerheden in voorkomen en waarbij de prestaties sterk afhangen van de bezettingsgraad en gebruikersprofielen. De strategieën die enkel het extractiedebiet manipuleerden (strategie 1 en 2), hadden ongeveer hetzelfde besparingspotentieel; het energieverbruik was wel iets gevoeliger voor veranderingen in de omgeving in vergelijking met het traditionele ventilatiesysteem. De derde strategie die het toevoerdebiet regelt, had ook ongeveer een gelijk besparingspotentieel. Het ventilatiesysteem gebaseerd op aanwezigheidsdetectie en deze met CO2-regeling realiseerden een binnenluchtkwaliteit dat vergelijkbaar en gelijkwaardig was met dat van het traditionele ventilatiesysteem. De strategie gebaseerd op de meting van de relatieve vochtigheid had een negatieve impact op de binnenluchtkwaliteit. Dit werd verklaard door het feit dat de relatieve vochtigheid beïnvloed wordt door meer factoren dan enkel de bezettingsgraad. Het systeem dat de drie strategieën combineerde, verhoogde de gemiddelde blootstelling aan CO2 in vergelijking met het originele systeem. De verhoging situeerde zich vooral in het gebied waarin het concentratieverschil CO2 tussen binnen en buiten kleiner is dan 600 ppm. De blootstelling aan hogere concentraties was verwaarloosbaar. Bij verder onderzoek bleek de binnenluchtkwaliteit gelijkaardig te zijn aan de andere systemen. Er werd geconcludeerd dat de eerste drie strategieën een besparingspotentieel hadden van ± 25 % op alle verbruik samen betreffende de ventilatie. De strategie die een combinatie was van deze eerste drie kon tot 60 % energie besparen. Simulatie 4 [26] Een laatste simulatie, uitgevoerd in opdracht van de universiteit van Rochelle in 2009, maakt een algemene evaluatie van drie verschillende ventilatiesystemen: een mechanisch gebalanceerd ventilatiesysteem met warmteterugwinning, een natuurlijke ventilatie en een ventilatiesysteem C. Hiervoor werd een woning op schaal gebouwd om testen op uit te voeren enerzijds en werd een computersimulatie gemaakt van deze woning anderzijds. Het model is multizonaal opgebouwd. Iedere vereenvoudigde zone of kamer krijgt verschillende parameters toegekend zoals temperatuur, CO2-concentratie, …. De gebouwkarakteristieken werden reeds afgeleid uit de testen op de woning. Het doel van dit computermodel is de nauwkeurigheid toetsen aan de resultaten vastgesteld in de gerealiseerde woning. In de woning worden ook voor verschillende ventilatiesystemen het verspreidingsgedrag van polluenten bestudeerd met behulp van tracergas. In de confrontatie tussen het computermodel en de woning werden ongelijkheden vastgesteld in vergelijking met de concentraties die gemeten waren met behulp van het tracergas. Dit zou te wijten zijn aan verscheidene parameters die niet in rekening
11
Deterministische methode
LITERATUURSTUDIE
35
gebracht werden of konden gebracht worden. Ondanks deze onnauwkeurigheden werd de ontwikkeling en beweging van de polluenten wel vrij adequaat weergegeven. Het systeem C werd als referentiesysteem gekozen. Er werden twee varianten op het systeem C getest met vraagsturing op basis van relatieve vochtigheid. Bij het eerste type (type A) werden zelfregelende toevoerroosters gebruikt, bij het tweede type (type B) reageerden de toevoerroosters op de relatieve vochtigheid in de ruimte gemeten. De roosters kenden een minimale opening bij 46 % relatieve vochtigheid en een maximale opening bij 61 % relatieve vochtigheid. Bij beide types werd de afvoer op gelijke wijze geregeld. In het toilet werd het extractiedebiet geregeld aan de hand van aanwezigheiddetectie. Deze had een nalooptijd van 20 minuten. In de badkamer werd geëxtraheerd op basis van relatieve vochtigheid en aanwezigheid. De keuken kende een maximum extractiedebiet van 135 m³/h die door de bewoner werd geïnitieerd op het moment dat er gekookt werd. Buiten deze tijd werd het extractiedebiet eveneens bepaald door de relatieve vochtigheid in de keuken. Een eerste analyse bespreekt de frequentie van de extractiedebieten. De debieten waren in grote mate inferieur aan deze van het referentiesysteem. Deze twee types ventileerden dus minder maar efficiënter en leidden tot een spaarzamer energieverbruik. Vervolgens werd de potentiële energiebesparing op het ventilatorverbruik ten opzichte van het referentiesysteem bestudeerd. Deze zou voor de twee vraaggestuurde systemen oplopen tot 77,2 %. Type B verbruikte iets meer dan type A. Dit is te wijten aan het feit dat de extractiedebieten bij type B iets hoger waren dan bij type A. Er werd ook een vermindering van verwarmingskosten vastgesteld. Voor type A bedroeg deze 18,4 % en type B bespaarde 21,9 %. Als laatste werd de binnenluchtkwaliteit bekeken. Hieruit is gebleken dat de binnenluchtkwaliteit aanzienlijk minder goed is bij de twee systemen die reageren op de relatieve vochtigheid. De concentratie aan CO2 in de slaapkamers en andere leefruimtes loopt bij deze systemen hoger op dan het referentiesysteem omdat ze enkel reageert op de relatieve vochtigheid en niet accuraat inspeelt op de mensgebonden polluties. Systeem B presteerde minder goed dan type A. De relatieve vochtigheid werd wel goed onder controle gehouden. Er werd geen verhoogd risico aan schimmelvorming vastgesteld. Samenvatting In de tabel die volgt worden de resultaten van de hiervoor vernoemde studies nogmaals kort samengevat. In de eerste kolom wordt verwezen naar de referentie. Daarnaast worden de regelparameters opgesomd. In de laatste kolom wordt vervolgens het besparingspotentieel samengevat uit de studies. De tabel is aangevuld met enkele andere simulaties die ook als onderwerp residentiële gebouwen hebben, maar die hierboven niet uitgebreid werden besproken.
LITERATUURSTUDIE
36
Referentie [55] [1, 2] [27] [26]
CO2
Regelparameter Relatieve Aanwezigheid vochtigheid detectie X X X X X X X
Besparingspotentieel
X X
14 – 27 % → warmteverliezen 20 – 30 % → ventilatiedebiet 25 – 60 % → ventilatorverbruik 77,2 % → ventilatorverbruik 18,4 – 21,9 % → warmteverliezen 20 – 50 % → warmteverliezen 30 – 45 % → ventilatorverbruik 12 – 17 % → ventilatorverbruik 30 – 40 % → ventilatiedebiet 30,5 – 49,6 % → ventilatorverbruik 0 – 60 % → ventilatorverbruik 20 – 30 % → ventilatiedebiet 4 – 15 % → ventilatorverbruik
X
60%
X
[40] [50] [57]
X X
[47] [19] [5] [11] Hamlin & Cooper [11] Thellier & Grossin
X
X X
X
X
→ ventilatorverbruik
Tabel 3.5: Overzicht simulaties
Conclusie Eerst en vooral kunnen we concluderen dat er een grote spreiding in de resultaten van de testen terug te vinden is. Dit is onder andere het gevolg van een groot aantal parameters die onderling nogal sterk van elkaar afwijken. We moeten steeds beseffen dat simulaties en metingen in een specifiek klimaat, met typerende randvoorwaarden en binnen een bepaalde wetgeving uitgevoerd worden. Hieruit volgt dat instelwaarden en systemen steeds verschillend zijn zoals ook uit de voorbeelden blijkt. Het is dan ook belangrijk tijdens een onderzoek deze parameters duidelijk te onderscheiden zodat de studie en de resultaten ervan correct kunnen geplaatst en getoetst worden. Vervolgens wordt vaak de problematiek aangekaart van het correct simuleren van de realiteit. Zo kan bijvoorbeeld het gedrag van reële bewoners niet precies getest worden. Men moet bij simulaties telkens uitgaan van ‘type scenario’s’ en benaderingen van parameters zoals: de buffercapaciteit van relatieve vochtigheid van materialen, werkelijke verspreidingsgedrag van polluenten, invloeden van sensorplaatsing en –drift en andere randvoorwaarden. Hierdoor zal een simulatie altijd afwijken van werkelijke, gemeten waarden. In bepaalde simulaties wordt gebruik gemaakt van de ‘Monte-Carlo’ methode om deze onzekerheden beter te benaderen en de nauwkeurigheid van de onderzoeken te verhogen. Bij zo goed als iedere simulatie wordt wel degelijk een energiebesparing gerealiseerd van het vraaggestuurde systeem ten opzichte van het referentiesysteem. In vele gevallen gaat dit gepaard met een gelijkwaardige binnenluchtkwaliteit. In de gevallen waarbij geventileerd wordt op basis van relatieve vochtigheid, wordt er vaak een vermindering van de binnenluchtkwaliteit vastgesteld. Hierbij werd de concentratie van relatieve vochtigheid wel onder controle gehouden, maar werd vaak een te hoge CO2-concentratie opgemeten in de verblijfsruimtes.
LITERATUURSTUDIE
37
Simulaties zijn zeker zeer nuttig om een inschatting en extrapolaties te maken van de werking en het potentieel van bepaalde systemen, maar een confrontatie met meetcampagnes in situ zullen interessant zijn om een exacte waardebepaling te maken over specifieke cases en toegepaste technieken. Dit laat ook toe om de invloed van de randvoorwaarden in kaart te brengen. Simulaties zij gemakkelijk reproduceerbaar en aanpasbaar, ze zijn relatief goedkoop en snel uit te voeren.
3.8.
In situ metingen
In tegenstelling tot de simulaties is het aantal gedocumenteerde in situ metingen zeer beperkt. Vandaar het belang van deze studie. In een rapport van het IEA vinden we voornamelijk resultaten terug van metingen in vier appartementsgebouwen en zeven woningen. Hiervan worden er twee besproken en aangevuld met twee bijkomende studies. Meting 1 [30] Een eerste meting is afkomstig uit een publicatie van IEA. Het betreft een energie-efficiënte woning in Nederland met een vraaggestuurd gebalanceerd ventilatiesysteem met warmteterugwinning. De woning wordt bewoond door twee volwassenen en twee kinderen die zowel overdag als ’s avonds thuis verblijven. De luchtdichtheid van de woning bedraagt 2,6 h-1. Het ventilatiesysteem kan manueel door de gebruikers ingesteld worden door middel van een driestandenschakelaar. : (1) hoog = 220 m³/h; (2) middel = 155 m³/h; (3) laag = 35m³/h. Deze vraaggestuurde ventilatiestrategie wordt als referentiesysteem gebruikt in de meting. Vervolgens werden drie andere vraaggestuurde systemen opgemeten telkens gedurende twee weken. Strategie 1: een relatieve vochtigheidsensor bevindt zich in de leefruimte. Als de relatieve vochtigheid stijgt boven het setpoint gaat de ventilator maximaal (= 220 m³/h) ventileren. Als de relatieve vochtigheid lager is dan de instelwaarde werkt de ventilator op een minimale stand (= 35 m³/h). Er werd niet gekozen voor een vaste instelwaarde, maar voor vier setpoints in functie van de buitentemperatuur. Dit wordt gedaan omdat de relatieve vochtigheid in een woning niet enkel afhankelijk is van de vochtproductie in de woning zelf, maar ook van de temperatuur van de buitenlucht. Strategie 2: de relatieve vochtsensor meet de vochtigheid van de afgezogen lucht. Ook hier is de richtwaarde afhankelijk van de buitenlucht en wordt er niet gewerkt met één vaste instelwaarde. Strategie 3: de afvoerlucht wordt gecontroleerd door een relatieve vochtigheidsensor en door een binnenluchtkwaliteitsensor (IAQ-sensor). Hier werkt men wel met vaste setpoints. De twee sensoren zijn parallel verbonden met elkaar zodat het overschrijden van de richtwaarde van één sensor de ventilator op een hoger toerental doet draaien. Per sensor zijn twee richtwaarden mogelijk. De relatieve vochtigheidsensor (1) en de IAQ-sensor (2) kennen respectievelijk een lage en hoge waarde die refereren naar een hoog of laag toerental van de ventilator: (1) laag = 55 %; hoog = 65 %; (2) laag = 65 %; hoog = 70 %.
LITERATUURSTUDIE
38
De gegevens die gelogd worden, zijn de relatieve vochtigheid in iedere ruimte, de CO2concentratie, binnentemperatuur, de stand van de ventilator en de binnenluchtkwaliteit. Deze laatste wordt gemeten met behulp van de gemengde gassensor, IAQ-sensor. In de onderstaande tabellen krijgen we een overzicht van de ventilatorstand en van het gemiddelde CO2-gehalte in de slaapkamer voor de verschillende systemen. Het overzicht van de ventilatorstand geeft aan hoeveel procent van de tijd de ventilator in een bepaalde stand heeft gewerkt en dit voor iedere strategie. Ventilatiesysteem Manueel Strategie 1 Strategie 2 Strategie 3
Ventilator stand (%) Hoog Middel Laag 24 3 73 / / 100 / / 100 55 16 29
Tabel 3.6: Stand van de ventilator [30]
Ventilatiesysteem Gemiddeld CO2-gehalte in de slaapkamer [ppm] Manueel 900 Strategie 1 1050 Strategie 2 890 Strategie 3 575 - 790 Tabel 3.7: Gemiddelde CO2-gehalte in de slaapkamer [30]
Uit deze tabellen kunnen we afleiden dat bij strategie 3 de ventilator gemiddeld een hoger toerental heeft dan de drie andere systemen. Deze strategie wordt voornamelijk bepaald door de IAQ-sensor. Deze reageert echter ook op relatieve vochtigheid, maar de IAQ-sensor reageerde veel sneller dan de relatieve vochtigheidsensor. Strategie 3 zal bijgevolg leiden tot een hoger energieverbruik, maar werd door de bewoners als beste gewaardeerd. Strategie 1 en 2 zijn vooral gericht op het voorkomen van condensatie en schimmel. Deze types zijn gedurende de twee weken waarin er gemeten werd geen enkele keer overgeschakeld op een hoger ventilatieniveau. Deze twee systemen hebben het grootste besparingspotentieel. Als er wordt gekeken naar de CO2-gehaltes die werden waargenomen, werd de binnenluchtkwaliteit ook niet onaanvaardbaar aangetast. Meting 2 [30] Een volgende case studie komt uit hetzelfde rapport van IEA en werd uitgevoerd in opdracht van onder andere het WTCB. Het onderwerp van deze studie omvatte een appartementsgebouw van 9 verdiepen hoog in Namen met een vraaggestuurd natuurlijk ventilatiesysteem op basis van relatieve vochtigheid. De energievraag en de binnenluchtkwaliteit werden geëvalueerd. In de test werden referentieappartementen met een traditionele natuurlijke ventilatie vergeleken met vraaggestuurde ventilatiesystemen op basis van relatieve vochtigheid. Telkens negen referentie-units en negen vraaggestuurde units werden gemonitored gedurende meer dan 100 dagen. Gemiddeld telt iedere unit 3,3 personen. Per unit is er minstens één persoon aanwezig gedurende heel de dag. De luchtdichtheid van de 18 units is gemiddeld 2,9 h-1. De toevoer op natuurlijke wijze vindt plaats in de leefruimte en de
LITERATUURSTUDIE
39
slaapkamers. Afvoer gebeurt in de keuken, badkamer en toilet. Alle extractieroosters bij de vraaggestuurde systemen werden voorzien van relatieve vochtigheidsensoren. Bij een relatieve vochtigheid kleiner dan 30 % hebben de roosters een minimale opening, bij een relatieve vochtigheid hoger dan 70 % is de roosteropening maximaal. De meetcampagnes werden in drie periodes uitgevoerd: (1) juni – juli 1989; (2) februari – maart 1990; (3) november 1990 – januari 1991. Met behulp van een tracer gas systeem werd de luchtstroom geregistreerd alsook de spreiding van de polluenten en de concentratie aan CO2, temperatuur en H2O. Uit de metingen blijkt dat de binnentemperatuur slechts heel weinig afhankelijk was van veranderingen in de buitentemperatuur. In tegenstelling tot de binnentemperatuur was de relatieve vochtigheid in de woningen wel afhankelijk van de buitentemperatuur. De maximum waarden van de relatieve vochtigheid werden gevonden bij een buitentemperatuur tussen de 5°C en 15°C. In het rapport werden grafieken getoond met daarop de gemiddelde vochtextractie en dergelijke. Er werd een significant verschil in luchtstroomdebieten vastgesteld wat kan leiden tot een energiereductie. De gemiddelde gemeten CO2-concentratie varieerde tussen de 800 ppm en 1200 ppm. In een paar appartementen met vraagsturing werd een iets hogere concentratie vastgesteld. In één appartement was de gemiddelde CO2concentratie 1500 ppm, maar dit was mogelijks te wijten aan intensief koken op gasvuur. In onderstaande tabel wordt het percentage van de tijd dat de CO2-concentratie zich onder de 1000 ppm en 1500 ppm bevond, beschreven. Hieruit blijkt dat de appartementen met vraagsturing algemeen beter scoorden op het vlak van binnenluchtkwaliteit dan de referentieappartementen. < 1000 ppm Referentie Vraagsturing 69 % 83 %
< 1500 ppm Referentie Vraagsturing 92 % 97 %
Tabel 3.8: CO2-concentraties in appartementsgebouw [30]
Meting 3 [36] Een derde meting vond plaats in Denemarken in een eengezinswoning. In het artikel werd een strategie opgesteld voor een vraaggestuurd ventilatiesysteem gebaseerd op CO2- en relatieve vochtigheidsdetectie. De CO2-concentratie werd gebruikt om het debiet te regelen op het moment dat de bewoners in de woning waren. De relatieve vochtigheidssensoren verzekerden een voldoende extractie in de lokalen waar een hoge vochtproductie was. De ventilator kon twee standen aannemen: (1) een hoog ventilatiedebiet; (2) een laag ventilatiedebiet. Het hoge debiet was gebaseerd op het nominale debiet volgens de Deense regelgeving en deze bedroeg 0,35 l/s/m². Het lage debiet ging uit van het minimale vereiste debiet volgens de Europese regelgeving voor een aanvaardbaar binnenklimaat [41]. Dit was 0,1 l/s/m². Aanvankelijk werden verschillende instelwaarden getest. De grenswaarde voor de relatieve vochtigheid om een aanvaardbare luchtkwaliteit te garanderen, bedroeg 50 %. Er werd vastgesteld dat een verschil in CO2-concentratie tussen binnen en buiten van ongeveer 200 ppm een goede instelwaarde was om over te gaan naar het hoge ventilatiedebiet zodanig dat het systeem vlug reageerde op bezetting in de woning.
LITERATUURSTUDIE
40
De woning telde twee volwassenen en twee kinderen. Het ventilatiesysteem werd getest bij verschillende instellingen, daarna werd het vergeleken met het traditionele systeem. Met dit vraaggestuurde systeem kon de ventilator 37 % van de tijd ventileren volgens het lage debiet. Dit resulteerde in een reductie van het ventilatorverbruik van 35 % en een reductie van de warmteverliezen door de ventilatie van 23 %. Enkel in de slaapkamers werden vaak CO2concentratie vastgesteld die hoger waren dan 1000 ppm. Dit was te wijten aan het feit dat het ventilatiedebiet niet hoger dan het nominale debiet kon ingesteld worden. Meting 4 [40] Een laatste studie die dateert uit 2004 uitgevoerd door Pavlovas onderzoekt vraaggestuurde ventilatiesystemen voor een Zweedse meergezinswoning. De studie werd aangevuld met een simulatie waarin vier strategieën werden getest met behulp van het softwarepakket ‘IDA Indoor Climate and Energy’ (ICE). Er werd een referentie systeem C opgemeten en vervolgens werden drie vraaggestuurde ventilatiesystemen met verschillende regelparameters getoetst: (1) CO2-concentratie; (2) relatieve vochtigheid; (3) aanwezigheidsdetectie. Het doel van deze studie was een voorstel uitwerken van een ventilatiesysteem voor een Zweedse meergezinswoning. Men wilde eveneens aantonen dat een simulatie een inzetbare methode is om verschillende ventilatiesystemen te testen en te optimaliseren. In een bestaand appartementsgebouw werden 12 unit uitgekozen als referentieappartementen. Deze werden uitgerust met een traditioneel systeem C waarbij mechanische extractie werd voorzien in de badkamer en de keuken en een natuurlijke toevoer in de slaapkamers en de leefruimte. Metingen in het referentieappartement werden vervolgens vergeleken met deze van de simulaties. Uit dit onderzoek werd geconcludeerd dat de gemiddelde resultaten van de metingen en de simulaties van het traditionele systeem dicht bij elkaar liggen en dat het ICEmodel vrij betrouwbaar is voor andere testen. Het simulatiemodel werd vervolgens gebruikt om de drie vraaggestuurde systemen te toetsen. Zowel het systeem op basis van CO2-detectie en het systeem dat reageert op de relatieve vochtigheid hebben een besparingspotentieel van 50 %. Het ventilatiesysteem dat gebruik maakte van aanwezigheidsdetectie bespaarde volgens de simulaties tot 20 % energie. De strategie met de relatieve vochtigheidscontrole leidde tot een slechter binnenluchtkwaliteit. De resultaten uit deze simulaties moeten nu nog getest worden in de realiteit en vergeleken worden met het referentiesysteem. Er werd reeds een testsysteem geïnstalleerd in een bewoond gebouw. Deze bestaat uit een relatieve vochtigheidsensor die de klep in de afvoerleiding aanstuurt. Het systeem is aangevuld met een schakelaar in de deurgrendel die aanwezigheid aangeeft. Van deze in situ opstelling zijn nog geen resultaten en verdere details bekend. Samenvatting In de onderstaande tabel wordt een samenvatting gegeven van de besproken metingen en de overige in situ metingen in residentiële gebouwen die beschreven staan in het rapport van IEA, maar hier niet uitgebreid werden besproken [30]. Het onderwerp van de studie wordt kort omschreven, de regelparameters van het vraaggestuurde ventilatiesysteem die werden getest worden overlopen en de resultaten van het onderzoek zijn terug te vinden in de laatste kolom.
LITERATUURSTUDIE
41
Onderwerp
CO2
Regelparameters Relatieve Aanwezigheid vochtigheid detectie
Eengezinswoning in Nederland [meting 1] X
Appartement met 9 verdiepen in Namen [meting 2] Eengezinswoning in Denemarken [meting 3] Meergezinswoning in Zweden [meting 4] Appartement met 10 verdiepen in Nederland: natuurlijke ventilatie Appartement met 5 verdiepen in Frankrijk: natuurlijke ventilatie Appartement met 6 verdiepen in Italië: vaste mechanische extractie en vraaggestuurde toevoer 5 woningen in Canada: systeem D met warmteterugwinning; systeem C Woning in Duitsland: systeem C
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Resultaten Strategie 1 en 2 hebben besparingspotentieel; aanvaardbaar binnenklimaat; Strategie 3 kent toename energieverbruik; verbetering binnenklimaat Vermindering luchtstroomdebieten; verbetering binnenklimaat Reductie ventilatorverbruik met 35 %; reductie warmteverliezen met 23 %; aanvaardbaar binnenklimaat Geen resultaten bekend van de in situ metingen; Geen verbetering in binnenklimaat; geen energiereductie Verbetering van binnenklimaat; energiereductie van ± 30 % Aanvaardbaar binnenklimaat; energiereductie van ± 40 %
Verbetert binnenklimaat; reductie CO2-concentratie; energiereductie van 6 % – 21 % Vermijden van schimmelvorming; lichte toename van energieverbruik
Tabel 3.9: Overzicht in situ metingen
Conclusie Een meetcampagne van vraaggestuurde ventilatiesystemen heeft als doel de energievraag en de binnenluchtkwaliteit te evalueren alsook een indicatie te geven van de limieten, de toepasbaarheid en het potentieel van een bepaald systeem. De resultaten kunnen aanleiding geven tot verbeteringen of optimalisatie van een techniek. Een in situ meting geeft de werking van een systeem weer in realiteit en houdt rekening met interactie van bewoners en gebruikers maar ook met een complexere wisselwerking tussen het systeem en bijvoorbeeld de omgeving
LITERATUURSTUDIE
42
en het klimaat. Bewonersgedrag is in de meeste gevallen een zeer bepalende factor voor de werking van het systeem. Een bewonersenquête is daarom een belangrijk gegeven bij een meting om het bewonersgedrag zo goed mogelijk in kaart te brengen. Dit kan, zoals eerder aangetoond, niet correct en volledig weergegeven worden met een simulatie. Hierbij is het ook telkens belangrijk om de ervaringen van de bewoners met het systeem en de verschillende instellingen te onderzoeken. Ieder gezin heeft namelijk verschillende noden en preferenties die kunnen inspelen op de werking van het ventilatiesysteem. Doordat deze metingen in situ net zo specifiek en typerend voor één bepaalde woning zijn, kunnen ze moeilijker geëxtrapoleerd worden voor andere gevallen. Dit is dan wel mogelijk voor simulaties. De samenwerking tussen in situ metingen en simulaties en de correcte interpretering van de resultaten en gegevens kunnen leiden tot een grote toepasbaarheid en een accurate analyse van een systeem. Uit de verschillende meetcampagnes kan besloten worden dat simulaties meestal inzetbaar zijn als extrapolatie van een bepaalde case indien voldoende aandacht besteed wordt aan het correct weergeven van de verschillende randvoorwaarden die meetbaar of achterhaalbaar zijn. In tegenstelling tot de verschillende simulaties zijn de resultaten van de metingen in situ niet even eenzijdig positief. In tabel 3.9 wordt bij sommige systemen geen energiebesparing vastgesteld en ligt het besparingspotentieel aanzienlijk lager dan bij sommige simulaties. Dit is mogelijks te wijten aan het niet nauwkeurig opstellen van de simulatie of onderschatten van bepaalde randvoorwaarden. Zowel bij een meting als bij een simulatie is het steeds belangrijk om het geteste systeem, de regelparameters en randvoorwaarden duidelijk uiteen te zetten. Enkel op die manier is het mogelijk een systeem accuraat te evalueren. In situ metingen nemen vaak meer tijd in beslag en er moet bij de analyse van de resultaten ook aandacht besteed worden aan de invloeden van de vele randvoorwaarden.
LITERATUURSTUDIE
43
4. Voorbereidende onderzoeken
44
4.1.
CO2-sensoren
In dit onderzoek wordt gebruik gemaakt van twee verschillende CO2-loggers om de binnenluchtkwaliteit op te meten. Het eerste type is van het merk HOBO en meet de CO2concentratie, relatieve vochtigheid en de temperatuur in de ruimte. Het tweede type is van het merk K33-ELG en meet eveneens de CO2-concentratie, relatieve vochtigheid en binnentemperatuur. Beide sensoren werken volgens het principe van de fotometrische sensoren. Zoals in paragraaf 3.6.3 vermeld is, is de afwijking tussen CO2-sensoren vaak vrij groot, zeker als deze een verschillende fabrikant hebben. Om de afwijking tussen de twee soorten sensoren te meten, werden deze gedurende anderhalf uur naast elkaar geplaatst om daarna het verschil in meetwaarden af te lezen.
Figuur 4.1: Vergelijking CO2-sensoren
Figuur 4.2: Vergelijking CO2-sensoren
Figuur 4.1 toont de afwijking tussen de gemeten waarden van de twee types sensoren. De sensor van het type K33-ELG meet duidelijk een hogere CO2-concentratie dan de tweede sensor van het type HOBO. Het verschil tussen de twee waarden is vrij gelijkmatig over de meetperiode. Er werd een gemiddeld verschil vastgesteld van om en bij de 850 ppm. Deze waarde wordt iets groter naarmate de gemeten waarden hoger zijn. Als we de overeenkomstige gemeten waarden ten opzichte van elkaar uitzetten zoals te zien is in figuur 4.2 kan vastgesteld worden dat de afwijking ten opzichte van de best passende rechte vrij klein is en dus het verschil tussen de twee sensoren vrij gelijkmatig is. Om nu verschillende metingen
VOORBEREIDENDE ONDERZOEKEN
45
met elkaar te kunnen vergelijken is het van cruciaal belang dat de gemeten waarden gelijkgesteld worden. Doordat het verschil tussen de verschillende sensoren vrij gelijkmatig is volstond het om telkens de minimaal gemeten waarde, de grondwaarde van de CO2concentratie, te herleiden naar nul. In de resultaten van de metingen wordt hiernaar verwezen als de gecorrigeerde waarde. Op basis van de gecorrigeerde waarden kunnen we de lucht indelen in de overeenkomstige IDA-klassen volgens tabel 3.4.
4.2.
VOC-sensoren
Volatile organic compounds of vluchtige organische verbindingen is een verzamelnaam voor verbindingen die koolstof en waterstof bevatten al dan niet in combinatie met nog andere componenten, en die vaak voorkomen onder de vorm van afwerkingslagen. Van sommige varianten is geweten dat ze schadelijk zijn, andere moeten nog onderworpen worden aan verder onderzoek. VOC’s worden hoofdzakelijk geëmitteerd door constructiematerialen, onderhoudsproducten, verven en vernissen maar ze zijn ook afkomstig van mensgebonden bronnen zoals metabolisch geproduceerde geuren. Een studie uit Thailand toonde aan dat de concentratie aan VOC’s in een gebouw voornamelijk te wijten is aan de productie ervan binnenin dat gebouw en slechts een kleine bijdrage is afkomstig van bronnen buiten het gebouw die binnengebracht worden door ventilatie, infiltratie en geopende ramen [37]. Een groot aantal soorten VOC’s zijn dus geïnventariseerd in de binnenlucht, in concentraties die gewoonlijk 2 tot 10 maal hoger liggen dan de concentraties in de buitenlucht. Deze verschillende gassen leiden tot een slechte binnenluchtkwaliteit en kunnen schade toebrengen aan de gezondheid: (1) irritaties van de ogen, neus en keel; (2) misselijkheid en hoofdpijn; (3) schade aan organen en centraal zenuwstelsel; (4) leiden tot kanker. De toxiciteit van enkele VOC’s is inmiddels gebleken, maar de effecten van vele andere blijven nog ongekend, wat de analyse van de binnenluchtkwaliteit moeilijker maakt. In Nederland wordt een signaalwaarde van 200 μg/m³ geadviseerd door de gezondheidsraad. Boven deze waarde moeten maatregelen getroffen worden om de concentraties te verlagen [31]. Volgens Liddament verzekert een concentratie van de totale VOC’s beneden de 300 μg/m³ een luchtkwaliteit die geen klachten veroorzaakt bij de bewoners [29]. Het gehalte aan totale VOC’s hangt gedeeltelijk samen met het CO2-gehalte in die ruimte. Op het moment dat er CO2 geproduceerd wordt door mensen, worden er ook proportioneel evenveel VOC’s geproduceerd, maar VOC-sensoren registeren daarenboven ook gassen die niet enkel mensgebonden zijn. Traditionele CO2-sensoren voldoen niet bij activiteiten waarbij veel geurhinder kan ondervonden worden en waarbij andere schadelijke stoffen vrijkomen zoals in de keuken en toiletten. Als interessante uitbreiding van deze studie werd een onderzoek naar de toepasbaarheid van VOC-sensoren in verschillende toepassingen gedaan. Tijdens de verschillende meetopstellingen werd een VOC-sensor naast een onafhankelijke CO2- sensor geplaatst in diverse ruimtes met meerdere bronnen van pollutie. Hierbij wordt verondersteld dat de VOC-sensor sneller en
VOORBEREIDENDE ONDERZOEKEN
46
meer accuraat reageert op een verandering in de binnenluchtkwaliteit ten opzichte van de CO2sensor. Tegenstanders van VOC-sensoren stellen dat deze geen onderscheid kunnen maken tussen de verschillende individuele gassen en daarom niet in iedere situatie efficiënt kunnen toegepast worden bij vraaggestuurde ventilatiesystemen en dit zeker niet als de pollutiebron hoofdzakelijk mensgebonden is. In deze bijkomende studie werden drie opstellingen getest met behulp van een VOC-sensor en een CO2-sensor. De verschillende opstellingen hebben als doel de sensoren te testen in ruimtes met een verschillende aard en omvang van verontreinigingen. De ruimtes dienen voor een verschillend gebruik en hebben een ander bezettingspatroon.
4.2.1. Meetopstelling 1 De eerste meetopstelling vond plaats in een toilet van de Gentse universiteit. Gedurende een aantal dagen werden zowel de CO2-concentratie als de concentratie aan VOC’s gemeten in het toilet. Figuur 4.3 tot figuur 4.5 geven de resultaten weer van deze metingen. Toiletten zijn typerende ruimtes met een kortstondige en lage bezetting, maar met potentieel veel geurhinder. Andere ruimtes die ongeveer hetzelfde profiel hebben, zijn de badkamer en keukens.
Figuur 4.3: CO2- en VOC-meting toilet Ugent
Figuur 4.4: CO2- en VOC-meting toilet Ugent
VOORBEREIDENDE ONDERZOEKEN
47
Figuur 4.5: CO2- en VOC-meting toilet Ugent
De grafieken illustreren dat de VOC-sensor grote pieken gemeten heeft die in minder mate terug te vinden zijn in de CO2-concentratie. Dit bewijst het voorkomen van pollutiebonnen die niet gedetecteerd worden met de CO2-sensor en dus niet enkel mensgebonden zijn, maar wel een invloed hebben op de binnenluchtkwaliteit van het toilet. In de eerste figuur is ook duidelijk te zien dat de VOC-sensor sneller reageert op een verandering in de binnenluchtkwaliteit. Ze keert ook vlugger terug naar de originele waarde op het moment dat de bron van pollutie wordt weggenomen. In figuur 4.5 is te zien dat het toilet gedurende een hele dag niet bezocht is. Naar het einde van de meting toe daalt de CO2-concentratie naar de grondwaarde terwijl de VOC-concentratie vrij constant blijft. Er is dus een constante bron van VOC’s aanwezig. Dit kan bijvoorbeeld verf of zeep zijn. Deze figuur geeft een mooi beeld van het verloop van de achtergrondwaarden van de CO2-concentratie en VOC-concentratie.
4.2.2. Meetopstelling 2 Meetopstelling twee vond plaats in een vergaderzaal van Renson. Er werd gemeten van 13u00 tot 17u30. De opstelling bestond uit drie kwalitatieve VOC-sensoren en één CO2-sensor. Figuur 4.6 toont het resultaat van de meting. Een vergaderzaal wordt gekenmerkt door periodes van hoge bezetting. De bronnen van pollutie zijn bijna uitsluitend mensgebonden.
Figuur 4.6: CO2- en VOC-meting vergaderzaal Renson
Aangezien bij deze meting de verontreinigingbronnen hoofdzakelijk mensgebonden zijn, komen de stijgingen van de CO2-concentraties vrij goed overeen met de stijgingen van de
VOORBEREIDENDE ONDERZOEKEN
48
concentraties waargenomen door de VOC-sensor. De exact gemeten waarden wijken licht af van elkaar. Mogelijk omdat in die gevallen de verhouding van de CO2-concentraties ten opzichte van de totale VOC-concentratie verschillend was. Ook bij deze meting keert de VOC-sensor sneller terug naar zijn grondwaarde. De reactiesnelheid bij het begin van de waarneming van de pollutie is gelijklopend. De grafiek toont aan dat er een opstartperiode van ongeveer 13 minuten nodig is voor dit type van VOC-sensoren. Bij de CO2-sensor wordt geen opstartperiode vastgesteld.
4.2.3. Meetopstelling 3 De derde meting werd uitgevoerd in de leefruimte van een studio. Deze ruimte kent een langdurige, lage bezetting, maar er wordt ook gekookt in de ruimte wat extra luchtvervuiling en geurhinder met zich meebrengt. Hier doen zich zowel mensgebonden als niet mensgebonden verontreinigingen voor.
Figuur 4.7: CO2- en VOC-meting leefruimte studio
Figuur 4.8: CO2- en VOC-meting leefruimte studio
De resultaten van deze meting die getoond worden in figuur 4.7 zijn gelijkaardig aan deze van meetopstelling 2 in de vergaderzaal. De tragere reactiesnelheid van de CO2-sensor is duidelijk merkbaar. Omstreeks 19u30 werd er gekookt, waardoor de piek opgemeten door de VOCsensor klaarblijkelijk hoger is dan deze waargenomen door de CO2-sensor.
VOORBEREIDENDE ONDERZOEKEN
49
Figuur 4.8 geeft een ander beeld. Het eerste deel van deze meting werd er gerookt in de leefruimte. Dit verklaart de eerste pieken in de grafiek van de VOC-concentratie die niet te zien zijn in de waarden opgemeten door de CO2-sensor. Vervolgens werd er halverwege de meting gedoucht in de badkamer die rechtstreeks in verbinding staat met de leefruimte. Ook hier weer wordt de verandering in de binnenluchtkwaliteit waargenomen door VOC-sensor en niet door de CO2-sensor. Dezelfde opmerking geldt op het einde van de meting wanneer er gekookt werd in de ruimte.
4.2.4. Besluit Globaal gezien kan uit de drie meetopstellingen geconcludeerd worden dat de VOC-sensor sneller reageert op veranderingen in de binnenluchtkwaliteit dan de CO2-sensor. De VOCsensor reageert ook op verontreinigingen die niet waargenomen worden door de CO2-sensor. Het verschil in prestatie tussen de twee sensoren wordt kleiner naarmate de bronnen van pollutie meer mensgebonden zijn. In ruimtes met kortstondig maar storende pollutiebronnen zoals toiletten bewijst de VOC-sensor zeker zijn nut. Ook in de ruimtes met verschillende bronnen van pollutie die zowel mensgebonden als niet-mensgebonden zijn vormt de VOCsensor een beter alternatief voor de CO2-sensor.
VOORBEREIDENDE ONDERZOEKEN
50
5. Metingen
51
5.1.
Methodologie
Voor dit onderzoek werden metingen uitgevoerd in vier residentiële gebouwen met telkens een ander vraaggestuurd ventilatiesysteem, een ander bewonersgedrag en andere randvoorwaarden. In de woningen werd de binnenluchtkwaliteit geregistreerd en het energieverbruik van de ventilator opgemeten. Vervolgens werden de woningen onderworpen aan een blowerdoortest (§ 2.4). Deze test laat ons toe de luchtdichtheid van de gebouwen te bepalen. Tijdens de metingen werd de CO2-concentratie, de temperatuur en relatieve vochtigheid gemeten in de belangrijkste verblijfsruimtes zoals de leefruimte en de slaapkamers. In het toilet, de wasplaats en overige ruimtes werd de relatieve vochtigheid en de binnentemperatuur gemeten. De badkamer werd uitgerust met een CO2-logger die de CO2-concentratie, de relatieve vochtigheid en de temperatuur mat. Buiten werd een logger geplaatst die de relatieve vochtigheid en de buitentemperatuur registreerde. Wegens beperkte middelen werden twee types loggers door elkaar gebruikt (zie § 3.6.3). Er is telkens voor gezorgd dat de loggers gedurende de drie meetopstellingen (zie verder) op dezelfde plaats lagen. Dit resulteerde in de meest representatieve meting. De opgemeten CO2-concentratie en relatieve vochtigheid lieten ons toe een analyse te maken van de binnenluchtkwaliteit in de woning. De CO2-concentratie van de lucht bepaald tijdens iedere meting werd omgezet naar de IDA-klasse waartoe het behoort. Het aandeel van de IDA-klassen over de meetperiode laten ons toe verschillende ruimtes en verschillende situaties met elkaar te vergelijken op een objectieve manier. Bijkomend werd van iedere woning een simulatie in CONTAM 2.4 gemaakt om de warmteverliezen door bewuste ventilatie in kaart te brengen en bijkomend onderzoek uit te voeren. De warmteverliezen door bewuste ventilatie samen met het energieverbruik van de ventilator geven een totaalbeeld van het primair energieverbruik van het ventilatiesysteem. De in situ metingen werden telkens geconfronteerd met de simulaties om bepaalde resultaten op een correcte manier te interpreteren en de geldigheid van de simulatie na te gaan. De simulaties laten ons echter toe op een snelle manier verschillende variaties te testen. Bij de bewoners werd een enquête afgelegd om na te gaan op welke manier zij omgaan met het systeem. Het in kaart brengen van het bewonersgedrag en andere randvoorwaarden die niet eigen zijn aan het systeem is belangrijk om de werkelijke besparing van het ventilatiesysteem te verifiëren en de invloed van het gebruikersgedrag op de prestaties van het systeem te onderzoeken. De metingen werden in drie fases uitgevoerd gedurende ongeveer twee weken per fase. Een eerste fase is een meting waarbij het systeem volledig vraaggestuurd, automatisch functioneert en de gebruikers niet actief ingrijpen. Fase twee kunnen we beschrijven als een systeem C zonder vraagsturing. Hierbij grijpt de bewoner ook niet in, maar wordt er geventileerd aan constante geforceerde, nominale debieten. Een laatste meting maakt gebruik van de standenschakelaar waarmee ieder systeem is uitgerust. Bij deze fase beslist de gebruiker zelf op welke stand geventileerd wordt (lage stand; middelmatige stand; hoge stand). Tabel 5.1 geeft een overzicht van de drie meetperioden, controle strategieën.
METINGEN
52
Meetperiode Meetperiode 1 Meetperiode 2 Meetperiode 3
Systeeminstelling Vraaggestuurde ventilatie Systeem C standenschakelaar
Tabel 5.1: Overzicht systeeminstellingen
De opzet van deze studie is niet om de vier systemen onderling met elkaar te vergelijken en het best presterende systeem eruit te halen maar om de drie fases zoals hierboven besproken per systeem in zijn specifieke toepassing te vergelijken met elkaar op basis van binnenluchtkwaliteit, energieverbruik van de ventilator en warmteverliezen door bewuste ventilatie. Voorgaande stelling is trouwens niet mogelijk aangezien de systemen verschillende randvoorwaarden kennen. Op deze manier kunnen de verschillende instellingen afgewogen worden ten opzichte van elkaar. Vervolgens zullen de invloeden van de omgeving en het bewonersgedrag in kaart gebracht worden en de gevolgen ervan op het systeem geanalyseerd worden. Dit laat ons toe elk systeem en elke toepassing kritisch te benaderen. Ieder getest systeem beschikt reeds over een ATG-E attest met daarop vermeld een reductiefactor voor de warmteverliezen door bewuste ventilatie. Door middel van de simulaties kan de reductiefactor bepaald worden voor alle systemen in kwestie. Deze kunnen we toetsen aan de reeds vooropgestelde reductiefactoren. In het totaal worden vier verschillende systemen getest. Elk van die systemen heeft een specifieke werking die verschillen toont ten opzichte van de andere. De gekozen systemen vormen een staalkaart van de verschillende types systemen die momenteel op de Belgische markt te vinden zijn voor residentiële toepassingen. Tabel 5.2 geeft een kort overzicht van de systemen die het onderwerp vormen van deze studie. De systeemspecificaties, de meetopstelling en de resultaten worden uitgebreid besproken per case in de volgende hoofdstukken. Bijlage A, bijlage B, bijlage C en bijlage D geven een overzicht van alle gemeten waarden in de vier woningen. Systeem
Aantal bewoners
Xtravent Healthbox Duco Tronic DemandFlow
4 1 5 3
CO2
X X
Regelparameters Relatieve Aanwezigheid vochtigheid detectie X X X X X X X X
Meetperiode
29/01/2010 – 14/01/2011 02/12/2010 – 14/01/2011 26/01/2011 – 10/03/2011 30/01/2011 – 11/03/2011
Tabel 5.2: Overzicht in situ metingen
5.2.
Simulatie
Voor het uitvoeren van de simulaties werd gebruik gemaakt van het simulatieprogramma CONTAM 2.4. Het programma CONTAM kent een aantal specifieke pluspunten: (1) het is gratis te verkrijgen via NIST12; (2) het heeft een gebruiksvriendelijk interface; (3) er kunnen diverse sturingsmechanismes geïmplementeerd worden voor het ventilatiesysteem.
12
National Institute of Standards and Technology
METINGEN
53
De modellen van de vier woningen zijn gebaseerd op de simulatiemodellen die gemaakt werden voor het bekomen van het ATG-E attest voor ieder systeem. Voor het verkrijgen van een ATG-E attest wordt een statistisch representatieve referentiewoning gebruikt. In dit onderzoek werd getracht de bezetting, de geometrie, de oppervlaktes en de indeling van iedere woning zo realistisch mogelijk in te voeren. Alle simulaties werden uitgevoerd over een periode van één stookseizoen. In CONTAM zijn de mogelijkheden om de binnentemperatuur te laten variëren erg beperkt. De binnentemperatuur is overal gelijkgesteld aan 18°C omdat men in de EPB-regelgeving ook uitgaat van een gemiddelde binnentemperatuur van 18°C. De luchtdichtheid wordt gesimuleerd door een beperkt aantal cracks. Er zijn telkens twee cracks voorzien per wanddeel of dakdeel. De vloerplaat wordt als perfect luchtdicht beschouwd. De luchtlekken rond ramen, deuren en andere aansluitingen worden verdeeld over de luchtlekken van het dak en de wanden. Het reële lekdebiet van elke woning werd bepaald door middel van een blowerdoortest. Op basis van deze waarden werd de stromingscoëfficiënt afgeleid. De waarden van de interne stromingscoëfficiënten van de binnenmuren, de deuren en de doorvoeropeningen, zijn gebaseerd op gegevens van de SENVIVV-studie, het AIVC en eisen uit het de norm NBN D50-001. De klimatologische gegevens zoals buitentemperatuur en relatieve vochtigheid van de buitenlucht werden ingegeven via een weerfile. De weerfile die gebruikt werd is het “Test Reference Year” van Ukkel. De lokale windsnelheid gemeten aan het weerstation in Ukkel is ook opgenomen in de gebruikte weerfile. Het bezettingspatroon van de woning is waarschijnlijk de parameter die de grootste invloed heeft op de prestaties van het ventilatiesysteem, in het bijzonder in het geval van vraaggestuurde ventilatie. Er is dus voor gekozen om het bezettingspatroon zo realistisch mogelijk in te geven per casestudy. Hiervoor werd gebruik gemaakt van een typerende weekdag en een typerende weekenddag per bewoner, die opgesteld werd in samenwerking met de bewoners van iedere woning. In de simulatie produceerde iedere bewoner bepaalde hoeveelheden CO2 en H2O volgens de activiteiten die ze uitvoerden en maakten ze regelmatig gebruik van het toilet. Activiteiten in de keuken, de badkamer en de wasplaats werden ook zo realistisch mogelijk weergegeven. De CO2-concentratie van de buitenlucht wordt in de simulaties constant gehouden op 350 ppm. Bij de evaluatie van de binnenluchtkwaliteit wordt enkel gekeken naar het concentratieverschil tussen binnen en buiten. De absolute buitenconcentratie zal dus weinig invloed hebben op de evaluatie van de binnenluchtkwaliteit. De bewoners kregen voor elk moment van de dag een activiteitsgraad opgegeven. Op die manier kon de interne CO2-productie aangepast worden in functie van het metabolisme. Ook de vochtproductie in de wasplaats, badkamer en keuken varieerde volgens het bezettingspatroon. Bij de simulaties werd geen rekening gehouden met het openen van ramen en deuren. Het effect zou toch vrij beperkt zijn aangezien er enkel naar het stookseizoen wordt gekeken en in die periode worden ramen slecht weinig geopend. Het is bovendien interessanter om de meest negatieve situatie te onderzoeken.
METINGEN
54
In elke ruimte werd de vochtbuffering in rekening gebracht. Hierbij werd er van uitgegaan dat de binnenwanden en het plafond bepleisterd zijn en dat ze vocht uitwisselen met het binnenklimaat. De vloer werd beschouwd als niet-hygroscopisch en werd dus niet meegerekend in de vochtbuffering. De in situ metingen laten ons toe een aantal ongekende parameters die normaliter door de probabilistische methode benaderd worden, exact in te voeren. De onderliggende betekenis van het model en de andere parameters wordt uiteengezet in het “eindrapport voor de berekeningsmethode gelijkwaardigheid voor innovatieve ventilatiesystemen” van de EPBregelgeving. Met behulp van de simulatie kunnen we de warmteverliezen door het ventilatiesysteem in kaart brengen. Dit is onmogelijk op te meten in de woningen zelf aangezien de invloed van de luchtinfiltratie niet uitgesloten kan worden. De warmteverliezen door ventilatie samen met het energieverbruik van de ventilator geven een volledig beeld van het energieverbruik door een bepaald ventilatiesysteem. Vervolgens worden de resultaten van de binnenluchtkwaliteit van de meting vergeleken met de output van het model in CONTAM om de geldigheid van het model te verifiëren en het belang van de randvoorwaarden en parameters in te schatten. Hierdoor verkrijgen we een beter inzicht in het potentieel van de systemen. Net als de metingen werden de simulaties ook uitgevoerd volgens de drie verschillende situaties overeenkomstig de drie meetperiodes. Situatie 1 beschrijft het systeem dat vraaggestuurd werkt. Situatie 2 schetst het referentiesysteem C. Ten slotte werd ervoor gekozen situatie 3 te benaderen als een systeem dat constant aan de minimale debieten ventileert, de minimumstand. Uit de metingen is gebleken dat wanneer de bewoners zelf het systeem moesten regelen met behulp van een standenschakelaar het systeem grotendeels van de tijd op de laagste stand heeft gewerkt. Enkel bij het Duco Tronic systeem werd de schakelaar frequent gebruikt, in de simulaties werd hier abstractie van gemaakt.
5.3.
Algemeen
In dit deel worden eerst enkele algemeen geldende bevindingen besproken. Daarna wordt elke case afzonderlijk en gedetailleerd benaderd. Figuur 5.1 toont het verloop van de CO2-concentratie in een leefruimte en een badkamer gedurende eenzelfde meting. Er valt duidelijk een verschil op te merken tussen de twee grafieken. In de leefruimte zijn de stijgingen van de CO2-concentratie veel geleidelijker en de pieken zijn stomper dan in de badkamer. Dit is eigen aan het gebruik van dergelijke ruimtes. Een leefruimte en bijvoorbeeld ook slaapkamers en andere verblijfsruimtes kennen typisch een langdurige bezetting, terwijl in de badkamer de periodes van aanwezigheid kortstondig zijn. De grafiek weerlegt ook meteen het argument uit § 3.6.4 waarin beweerd werd dat er in woningen geen significante wijzigingen worden waargenomen in de CO2-concentratie. Uit de afbeelding kan eenduidig een periode van aanwezigheid onderscheiden worden van periodes van afwezigheid.
METINGEN
55
Figuur 5.1: CO2-concentratie in de badkamer en de leefruimte
In § 3.6.5 werd het probleem van de fluctuerende relatieve vochtigheid in het buitenklimaat aangehaald. Figuur 5.2 toont een stijging van de absolute vochtigheid in de buitenlucht, die onafhankelijk is van de buitentemperatuur, op het einde van de meetperiode. Figuur 5.3 toont de gevolgen van deze stijging op de relatieve vochtigheid die gemeten werd in bijvoorbeeld de badkamer gedurende dezelfde periode. We merken op dat naar het einde van de meetperiode toe de relatieve vochtigheid van het binnenklimaat stijgt ten opzichte van het begin van de meetperiode. De relatieve vochtigheid in een woning is bijgevolg niet enkel afhankelijk van de interne vochtproductie maar ook van de buitentemperatuur en de vochtigheid in de buitenlucht. In figuur 5.2 is ook te zien dat de relatieve vochtigheid niet eenduidig gecorreleerd is met de absolute vochtigheid in de buitenlucht. Er is een groot verschil waarneembaar tussen de absolute vochtigheid en de relatieve vochtigheid.
Figuur 5.2: Absolute vochtigheid en relatieve vochtigheid in de buitenlucht
METINGEN
56
Figuur 5.3: Relatieve vochtigheid in de badkamer
Een volgend onderzoek heeft betrekking op de systemen die enkel regelen op basis van relatieve vochtigheid, met name het Xtravent systeem en het Healthbox systeem. Bij deze systemen is het interessant om na te gaan hoe de CO2-concentratie verandert in de nabijgelegen ruimtes op het moment dat er lucht wordt afgezogen uit de extractieruimtes en om te onderzoeken hoe efficiënt de sturing op basis van relatieve vochtigheid is. Bij wijze van voorbeeld wordt de relatieve vochtigheid in de badkamer uitgezet ten opzichte van de CO2concentratie in de slaapkamer. Uit figuur 5.4 kunnen we afleiden dat de sturing op relatieve vochtigheid in de badkamer geen effect heeft op de CO2-concentratie waaraan een bewoner een ruimte zoals de slaapkamer wordt blootgesteld. Hoewel het wenselijk is om het vochtgehalte te controleren in de natte ruimtes van de woning, heeft dit weinig invloed op de binnenluchtkwaliteit in de verblijfsruimtes. Deze verblijfsruimtes hebben namelijk op andere tijdstippen nood aan meer of minder verse lucht. Men kan dus de systemen die enkel regelen op basis van relatieve vochtigheid in twijfel trekken als het gaat om de algemene binnenluchtkwaliteit.
Figuur 5.4: Invloed extractie op basis van RV op CO2-concentratie
Een laatste kritische noot in deze algemene bespreking heeft betrekking op de verdeling van de binnenlucht in de verschillende IDA-klassen. In deze verdeling zijn zowel de periodes inbegrepen waarbij de ruimtes bezet zijn als de perioden waarbij de ruimtes niet bezet zijn. Doordat de onbezette perioden meegerekend worden, wordt het aandeel dat de binnenlucht aan IDA-klasse 1 voldoet groter. Dit geeft enigszins een vertekend beeld van de algemene
METINGEN
57
binnenluchtkwaliteit in de woningen. Er is getracht de verblijfsperioden te isoleren uit de volledige meetperiode, maar dit bleek zeer onnauwkeurig en onhaalbaar om toe te passen op iedere ruimte gedurende iedere meting. Daarom is er ook voor gekozen om de resultaten van de simulaties op dezelfde manier te benaderen. Bij de simulaties is het mogelijk de verblijfsperioden eenduidig te bepalen voor iedere ruimte. Maar om de vergelijking te kunnen maken met de meetresultaten werd dit hier niet gedaan. Als voorbeeld toont figuur 5.5 het resultaat van de verdeling in IDA-klassen van de lucht in een bepaalde ruimte enerzijds gedurende de volledige meetperiode en anderzijds gedurende enkel de verblijfsperiode, gebaseerd op een simulatie. Het valt op dat het aandeel van IDA-klasse kleiner wordt op het moment dat de verblijfsperioden geïsoleerd worden uit de volledige meetperiode.
Figuur 5.5: Vergelijking volledige meetperiode - verblijfsperiode
METINGEN
58
5.4.
Casestudy 1: Xtravent - Renson [17, 45]
5.4.1. Gebouwfiche De eerste woning die bestudeerd werd, is een halfopen bebouwing in De Pinte. De woning is gerealiseerd in 2008. In dat jaar werd ook het ventilatiesysteem Xtravent van Renson geïnstalleerd. Het gebouw is gelegen in een rustige woonwijk en telt vier bewoners met name twee volwassenen en twee kinderen. De kinderen lopen voltijds school. Beide volwassenen werken voltijds buitenhuis behalve één dag in de week waarop ze thuis werken. De luchtdichtheidstest of blowerdoortest leverde volgend resultaat op:
V50 = 4372m 3 / h n50 = 9,3h −1 Hieruit kunnen we besluiten dat de gebouwschil niet zo performant is naar luchtdichtheid toe. Deze waarden zijn onder andere het gevolg van de grote en vele raamvlakken die minder luchtdicht zijn. Dit impliceert dat er weinig problemen zullen zijn op gebied van binnenluchtkwaliteit, maar heeft als negatief gevolg dat de warmteverliezen door infiltratie groter en minder gecontroleerd zullen zijn. De grote, open en hoge leefruimte geeft eveneens een vermoeden van een goede spreiding van de lucht en dus weinig problemen op het gebied van de luchtkwaliteit. De open traphal die vertrekt in de leefruimte en uitkomt in de overloop waarop de slaapkamers en de badkamer aansluiten kan ertoe leiden dat de CO2-concentratie in deze ruimtes hoger zal oplopen op het ogenblik dat de leefruimte intensief in gebruik is als gevolg van de vervuilde lucht die stijgt.
5.4.2. Systeemspecificaties Het Xtravent systeem is een variatie op een systeem C met natuurlijke toevoer in de ‘droge’ ruimtes en mechanische afvoer in de ‘natte’ ruimtes. De toevoer gebeurt met behulp van zelfregelende toevoerroosters van klasse P3 en P4 (§ 2.5.1) van de types AR75 XL (P4) en Invisivent (P3). Een klep binnenin het toevoerrooster vlakt de wisselende luchtdrukken op het raam af en zorgt voor een constant toevoerdebiet. De bewoners laten de roosters altijd open staan tenzij bij zeer extreme weersomstandigheden. De toevoerruimtes in dit geval zijn: (1) de leefruimte; (2) de bureau; (3) de open keuken; (4) de drie slaapkamers; (5) de badkamer. Om de doorvoer van de binnenlucht te verzekeren is in iedere binnendeur een doorvoerrooster voorzien van het type Silendo. Deze garandeert een doorvoer van 25 m³/h bij een drukverschil van 2 Pa. De mechanische afvoer in (1) de keuken; (2) de badkamer; (3) de wasplaats en (4) het toilet wordt geregeld op basis van de relatieve vochtigheid en/of aanwezigheidsdetectie in deze ruimtes. Er zijn drie soorten zelfmodulerende extractiemonden. De afvoermonden hebben een klep die meer of minder opent onder impuls van de vochtsensoren waardoor het extractiedebiet geregeld wordt. Dit gebeurt zonder het gebruik van elektrische energie. De extractiemond van het type PT25 is ontwikkeld voor de luchtafvoer van een toilet. Deze is uitgerust met een aanwezigheidsdetector. Bij aanwezigheid opent deze klep zich onmiddellijk voor een maximaal debiet van 25 m³/h. 20 minuten na de laatste beweging sluit de klep
METINGEN
59
automatisch naar de minimum stand van 5 m³/h. De extractiemond van het type H50 wordt geregeld in functie van de relatieve vochtigheid. Deze afvoermond wordt gebruikt in de wasplaats. Het debiet varieert lineair tussen de 10 en 50 m³/h naargelang de vochtigheid in de ruimte. Het laatste type van extractiemond is de PH75, deze werd ontwikkeld voor de keuken en de badkamer. De modulatie gebeurt op basis van relatieve vochtigheid en aanwezigheidsdetectie. De combinatie met aanwezigheidsdetectie is bedoeld om het vertragingseffect van de vochtsturing op te vangen bij een te snelle stijging van de relatieve vochtigheid bij bijvoorbeeld het nemen van een douche. De types H50 en PH 75 zijn uitgerust met een ingebouwde vochtsensor in de afvoermond die het juiste afvoerdebiet regelt in de ruimte. In de keuken en de badkamer wordt het afvoerdebiet nog bijkomend gestuurd door een aanwezigheidsdetector. Bij het betreden van één van deze ruimtes zal de klep in de afvoermond met een kleine elektrische motor geopend worden en dit ongeacht de relatieve vochtigheid in deze ruimte. 20 minuten na de laatste beweging valt de klep terug in de minimumstand of in de stand waarin de mechanische vochtsensor zich op dat moment bevindt. Figuur 5.6 geeft het principe weer van de vochtsturing van het systeem Xtravent. De X-as toont de gemeten relatieve vochtigheid en de Y-as toont het aangehouden debiet ten opzichte van het nominale debiet. Het minimale debiet bedraagt 18,75 % van het nominale debiet. Dit debiet wordt aangehouden zolang de relatieve vochtigheid lager is dan 30 %. Indien de relatieve vochtigheid in de ruimte hoger is dan 30 % zal het debiet lineair stijgen met de stijging van de relatieve vochtigheid van 18,75 % tot 100 % van het nominale debiet.
Figuur 5.6: Vochtsturing Xtravent
Extractieruimtes Badkamer Toilet Keuken Wasplaats
Debiet 30 – 75 m³/h 5 – 25 m³/h 30 – 75 m³/h 10 – 50 m³/h
Type PH75 PT25 PH75 H50
Tabel 5.3: Debieten en afzuigpunten Xtravent
METINGEN
60
Bij het openen of sluiten van een regelklep blijft het vermogen van de ventilator van het Xtravent systeem ongeveer gelijk. Het totale debiet zal minimaal aangepast worden. De verdeling van het afvoerdebiet tussen de verschillende ruimtes wordt wel aangepast. Het systeem is ook uitgerust met een driestandenschakelaar. Hiermee kan de gebruiker de draaisnelheid van de ventilator zelf instellen. Stand 1 wordt gebruikt bij afwezigheid en garandeert een minimumdebiet. Stand 2 is bedoeld bij een normaal gebruik. Tot slot kan stand 3 tijdelijk gebruikt worden bij intensief gebruik van de woning, zoals bij familiebezoek, fondue, … Het Xtravent systeem verkreeg op het ATG-E attest een gemiddelde equivalente m-factor toegewezen van 1,08 voor een systeem met P3-roosters en 1,03 voor een systeem met P4roosters. Via deze waarde kan het Xtravent systeem in de EPB-software gevaloriseerd worden. De overeenkomstige reductiefactoren f bedragen respectievelijk 0,88 en 0,84 voor een systeem met P3-roosters en een systeem met P4-roosters.
5.4.3. Meetopstelling In de leefruimte, de badkamer en de ouderlijke slaapkamer werden metingen uitgevoerd met behulp van loggers van het type HOBO (§ 3.6.3). Hier werd telkens de CO2-concentratie, de relatieve vochtigheid en de binnentemperatuur gemeten. In de twee kinderkamers werden dezelfde metingen uitgevoerd met loggers van het type K33-ELG. Vervolgens werd de relatieve vochtigheid en de temperatuur gemeten in de open keuken, de berging, het toilet, de inkomhal, de dressing van slaapkamer 1 en buiten. De ventilator werd uitgerust met een energiemeter die het werkelijk opgenomen vermogen registreerde. De loggers lagen gedurende de drie meetperioden op dezelfde plaats. Met deze opstelling werd getracht een zo volledig mogelijk beeld te schetsen van de binnenluchtkwaliteit. Tabel 4.2 geeft aan wanneer iedere meting uitgevoerd is. Xtravent Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Meetperiode 29/01/2010 – 14/12/2010 14/12/2010 – 29/12/2010 29/12/2010 – 14/01/2011
Systeeminstelling Vraaggestuurde ventilatie Systeem C Standenschakelaar
Tabel 5.4: Meetperioden Xtravent
Tijdens de meetperiode werd ook de inregeling van het systeem opgemeten. Per ruimte worden de nominale debieten gemeten. In de keuken meten we een debiet van 42 m³/h. De badkamer is ingeregeld op 47 m³/h. In het toilet verkrijgen we eveneens een debiet van 47 m³/h. Het rooster in de wasplaats was onbereikbaar voor een meting. Hieruit kan geconcludeerd worden dat de inregeling in de badkamer en de keuken goed is, maar dat het ingeregelde debiet in het toilet te hoog is volgens de voorschriften.
METINGEN
61
5.4.4. Resultaten Binnenluchtkwaliteit De volgende drie tabellen geven een overzicht van de binnenluchtkwaliteit gemeten tijdens de drie meetperioden zoals weergegeven in tabel 5.4. Per ruimte wordt de gemiddelde, de minimale en de maximale relatieve vochtigheid en temperatuur weergegeven. De laatste kolom van de relatieve vochtigheid toont procentueel de tijd waarbij de relatieve vochtigheid lager is dan 70 %. Deze grenswaarde is aangenomen omdat een relatieve vochtigheid hoger dan 70 % een verhoogde kans geeft op schimmelgroei. Voor bepaalde ruimtes worden deze waarden aangevuld met de gemiddelde, de minimale en maximale CO2-concentratie. De laatste vier kolommen tonen het percentage van de tijd dat de binnenlucht behoort tot een bepaalde binnenklimaatklasse gebaseerd op tabel 3.4. In deze tabellen wordt gebruik gemaakt van de gecorrigeerde CO2-concentraties (§ 4.1) om de vergelijking te kunnen maken tussen de verschillende ruimtes. Xtravent situatie 1 Berging Dressing Inkom Toilet Keuken Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3 Xtravent situatie 1 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 28,26 23,6 39,1 100 % 19 17,52 20,95 25,46 23,6 34,7 100 % 23,54 19,04 25,56 27,5 23,6 41,1 100 % 20,93 18,28 22,86 36,7 25,4 56,1 100 % 14,81 12,16 17,52 28,02 23,6 39,9 100 % 17,82 15,23 21,33 24,95 23,6 38,4 100 % 20,91 19,04 22,48 26,14 23,6 75,7 99 % 23,4 16,76 25,56 30,83 23,6 58,8 100 % 18,31 11,38 21,33 33,64 17,91 54,49 100 % 17,94 8,09 24,04 26,34 13,31 38,43 100 % 22,65 20,03 27,12 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 113 23 277 100 % 0% 0% 0% 130 30 801 97 % 2% 1% 0% 167 10 566 97 % 3% 0% 0% 240 69 545 92 % 8% 0% 0% 176 16 565 92 % 8% 0% 0%
Tabel 5.5: Meetperiode 1 Xtravent
Xtravent situatie 2 Berging Dressing Inkom Toilet Keuken Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
METINGEN
Relatieve vochtigheid [%] Gemiddelde Minimum Maximum 27,24 24 34,5 24,28 23,6 27,2 26,54 23,6 39,2 35,74 27,2 58,3 28,27 24 54,8 23,97 23,6 29 25,26 23,6 75,1 30 23,6 43,5 33,74 22,12 46,94 26,83 21,05 33,24
< 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 99 % 100 % 100 % 100 %
Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum 18,95 17,52 21,71 23,46 20,57 24,79 20,88 12,93 23,24 15,13 13,32 17,9 16,32 12,93 19,04 20,98 18,28 22,86 23,72 15,62 26,34 18,05 12,93 20,95 17,84 11,02 25,64 22,38 21,01 25,73
62
Xtravent situatie 2 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
Gemiddelde 159 145 199 261 246
Minimum 43 0 19 54 3
CO2-concentratie [ppm] Maximum IDA 1 IDA 2 922 96 % 1% 948 95 % 3% 742 94 % 6% 1370 90 % 6% 1269 82 % 12 %
IDA 3 3% 2% 0% 2% 4%
IDA 4 0% 0% 0% 2% 2%
Tabel 5.6: Meetperiode 2 Xtravent Xtravent situatie 3 Berging Dressing Inkom Toilet Keuken Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3 Xtravent situatie 3 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 35,51 25,9 69,9 100 % 18,71 15,62 21,33 29,43 23,6 69,9 100 % 23,41 15,23 24,4 36,34 25 76,4 99 % 20,23 16 21,71 49,69 34,1 75,1 94 % 15,29 13,32 20,95 34,66 25,9 76,4 99 % 18,25 15,62 21,33 29 23,6 47,1 100 % 20,97 19,04 22,48 31,69 23,6 83,2 99 % 23,02 19,42 25,56 38,33 25,9 61,4 100 % 19,11 16 20,95 45,03 19,17 67,23 100 % 17,5 10,05 24,35 34,2 24,41 47,07 100 % 22,37 20,83 23,83 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 134 4 424 99 % 1% 0% 0% 135 20 899 97 % 2% 1% 0% 190 0 537 94 % 6% 0% 0% 222 0 1153 84 % 13 % 1% 2% 225 0 763 85 % 12 % 3% 0%
Tabel 5.7: Meetperiode 3 Xtravent
Bij deze case wordt algemeen voor de drie meetfases een zeer goede luchtkwaliteit vastgesteld onder andere als gevolg van de minder goede luchtdichtheid van de woning. De invloed van het toegepaste systeem, het meer of minder ventileren in dit huis zal kleiner zijn dan in een gebouw met een goede luchtdichtheid. Figuur 5.7 en figuur 5.8 tonen respectievelijk de verdeling in IDA-klassen in de leefruimte en de ouderlijke slaapkamer. De eerste staaf toont de resultaten van het Xtravent systeem, de tweede staaf van het referentiesysteem C en de laatste staaf toont de resultaten van het systeem waarbij gebruik gemaakt werd van de standenschakelaar. Zoals eerder vermeld is er dus weinig verschil tussen de meetperioden. Ook op het vlak van relatieve vochtigheid worden geen problemen vastgesteld. Enkel in de laatste meetfase komt het iets vaker voor dat de RV stijgt boven 70 %, maar de binnenluchtkwaliteit komt niet in het gedrang.
METINGEN
63
Figuur 5.7: IDA - klassen leefruimte Xtravent
Figuur 5.8: IDA-klassen slaapkamer 1 Xtravent
We verwachten dat meetfase twee, waarbij geventileerd werd aan nominale debieten, de beste resultaten oplevert op gebied van binnenluchtkwaliteit. De resultaten tonen echter een ander beeld. In iedere ruimte scoort meetfase 2 slechter dan meetfase 1 en meetfase 3. Figuur 5.9 toont twee grote pieken van de CO2-concentratie in de leefruimte tijdens meetfase 2. Deze pieken komen overeen met kerstavond en kerstdag. Deze uitzonderlijke situatie heeft een grote invloed op de meting. Door de rechtstreekse verbinding van de leefruimte met de overloop op de bovenverdieping waarop alle slaapkamers en de badkamer zijn aangesloten, verkrijgen we ook ongeveer dezelfde pieken van de CO2-concentraties in die ruimtes. Als voorbeeld geeft figuur 5.10 het verloop van de CO2-concentraties in slaapkamer 3. Na het elimineren van die twee dagen uit de meetfase verkrijgen we het te verwachten resultaat waarbij meetfase 2 het best scoort op vlak van binnenluchtkwaliteit. Dit is te zien in figuur 5.11 die nogmaals de verdeling geeft in IDA-klassen in de leefruimte. Enkel slaapkamer 1 en slaapkamer 3 vertonen toch nog een iets slechter resultaat in deze tweede meetperiode. Dit is mogelijks te wijten aan externe omstandigheden zoals een andere winddruk op de gevels, een ongewoon bezettingspatroon. Deze afwijkingen tonen aan dat de binnenluchtkwaliteit ook in grote mate afhangt van de randvoorwaarden en niet enkel van het ventilatiesysteem. Meetfase 3 levert ons de minst goed binnenluchtkwaliteit, maar het verschil is bijzonder klein.
METINGEN
64
Figuur 5.9: Verloop CO2-concentratie leefruimte Xtravent
Figuur 5.10: Verloop CO2-concentratie slaapkamer 3 Xtravent
Figuur 5.11: IDA-klassen leefruimte Xtravent
Figuur 5.12: IDA-klassen slaapkamer 1 Xtravent
METINGEN
65
Energieverbruik Tabel 5.8 geeft een overzicht van het ventilatorverbruik van het Xtravent systeem voor de drie meetperioden. Het verschil tussen de drie meetperioden is vrij klein omdat bij het Xtravent systeem het ventilatiedebiet slechts weinig verhoogt bij een verhoogde vraag. Xtravent ventilatorverbruik Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Gemiddeld Minimum Maximum 18 W 12,7 W 19,3 W 22,8 W 20,5 W 24,4 W 19 W 17 W 24 W
Tabel 5.8: Ventilatorverbruik Xtravent
Bij meetfase 1 wordt het energieverbruik getoond van de ventilator als het systeem automatisch werkt. Uit het gemiddelde kunnen we afleiden dat deze instelling het kleinste energieverbruik heeft. Meetfases 2 en 3 kennen respectievelijk een meerverbruik van 21 % en 5,2 % ten opzichte van meetfase 1. Bij meetfase 3 werd gebruik gemaakt van de driestandenschakelaar. Figuur 5.13 toont de grafiek van het ventilatorverbruik. Hierop is te zien dat de ventilator 98 % van de tijd in de gemiddelde of minimale stand werkte en 2 % van de tijd in de hoge stand.
Figuur 5.13: Energieverbruik ventilator meetfase 3 Xtravent
Hoewel het besparingspotentieel van het vraaggestuurde systeem ten opzichte van een systeem dat enkel met een driestandenschakelaar werkt eerder klein is en de binnenluchtkwaliteit in deze woning van dit systeem niet aanzienlijk slechter is dan bij het vraaggestuurde systeem, wordt er toch een groot ongemak bij de bewoners vastgesteld. Uit een ondervraging blijkt dat de standenschakelaar zelden gebruikt wordt. Tijdens meetfase 3, wanneer gevraagd werd deze te gebruiken, werd dit bijna altijd vergeten. Enkel op het moment dat de bewoners grote ongemakken ondervonden werd de stand verhoogd. In dit geval slechts drie maal. De stand werd ook nooit verlaagd bij het verlaten van de woning. De automatisering van de vraagsturing wordt bij de bewoners als een groot pluspunt van het systeem beschouwd. Simulatie De resultaten van de simulaties tonen aan dat deze vrij representatief zijn voor de metingen. Bij wijze van voorbeeld tonen figuur 5.14 en figuur 5.15 de verdeling in binnenklimaatklassen van
METINGEN
66
de leefruimte en de ouderlijke slaapkamer voor de drie meetperioden berekend op basis van het computermodel.
Figuur 5.14: IDA-klassen leefruimte simulatie Xtravent
Figuur 5.15: IDA-klassen slaapkamer 1 simulatie Xtravent
Doordat bij dit systeem het debiet slecht weinig aangepast wordt bij een wisselende vraag en doordat de woning vrij luchtlek is, is er zeer weinig verschil te zien tussen de drie geteste systemen. De simulatie laat ons ook toe de warmteverliezen door het ventilatiesysteem te evalueren gedurende een stookseizoen. Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Totale warmteverliezen [GJ] 29,5 34,78 29,12
Totale warmteverliezen [kWh] 8194 9661 8088
Tabel 5.9: Totale warmteverliezen Xtravent
De gegeven warmteverliezen houden zowel rekening met infiltratie door luchtlekken als bewuste warmteverliezen door ventilatie. Zoals verwacht kent meetfase 2 de grootste warmteverliezen en meetfase 3 de kleinste. Deze laatste werd benaderd als een systeem dat constant aan minimale debieten ventileert. Om de invloed van de luchtdichtheid op de prestaties van het vraaggestuurde ventilatiesysteem in kaart te brengen, werd een gelijke simulatie uitgevoerd op dezelfde woning maar met een verbeterde n50-waarde van 1 h-1.
METINGEN
67
Figuur 5.16: IDA-klassen blootstelling bewoner 1 voor verschillende luchtdichtheden Xtravent
Figuur 5.17: IDA-klassen slaapkamer 1 voor verschillende luchtdichtheden Xtravent
Figuur 5.16 en figuur 5.17 tonen dat de luchtkwaliteit vermindert in iedere ruimte, in het bijzonder in de drie slaapkamers, en dat de blootstelling van de bewoners aan een slechtere luchtkwaliteit verhoogt. De invloed is kleiner in de leefruimte, omdat die een zeer groot volume heeft en de lucht zich daar goed verspreidt, en in de badkamer, omdat de duurtijd van de bezetting daar zeer klein is. De totale warmteverliezen daarentegen dalen van 29,5 GJ naar 15,94 GJ. Dit betekent een halvering van de warmteverliezen die te wijten zijn aan bewuste ventilatie en infiltratie. Als de totale warmteverliezen geëxtrapoleerd worden naar een perfecte luchtdichtheid dan worden de warmteverliezen door bewuste ventilatie geïsoleerd uit de totale warmteverliezen. De extrapolatie tot een perfecte luchtdichtheid is te zien op figuur 5.18.
METINGEN
68
Figuur 5.18: Extrapolatie naar een perfecte luchtdichtheid Xtravent
Op die manier verkrijgen we de warmteverliezen geïnduceerd door het ventilatiesysteem. Deze bedragen respectievelijk 14,3 GJ en 20,32 GJ voor het vraaggestuurde systeem en het systeem C. De verhouding tussen deze twee waarden is de reductiefactor voor warmteverliezen door bewuste ventilatie gedurende het stookseizoen van het vraaggestuurde systeem, genaamd f (zie § 3.5):
f =
14,3 = 0,70 20,32
De ventilatieverliezen door bewuste ventilatie bij het Xtravent systeem bedragen 70 % van de warmteverliezen door bewuste ventilatie van een systeem C. De reductiefactor kan nu vergeleken worden met deze berekend in het ATG-E attest namelijk 0,88 en 0,84. In deze specifieke case presteert het systeem dus beter dan berekend volgens het ATG-E attest. We moeten er steeds rekening mee houden dat bij de berekening voor het verkrijgen van een ATGE attest er vrij veel onzekerheden ingerekend zijn die in mijn studie niet ingecalculeerd werden ofwel werd de realistische waarde ingegeven. Bij de simulatie voor het ATG-E attest wordt ook gebruik gemaakt van de Monte-Carlo methode om bepaalde parameters te benaderen. Er wordt dus gewerkt met een verdeling rond een gemiddelde waarde, dit impliceert dat daar ook waarden zijn die beter zijn en waarden die slechter zijn. De implementatie van deze case komt beter uit op gebied van reductiefactor. Vervolgens werd onderzoek gedaan naar het totale primair energieverbruik van de verschillende instellingen van het systeem. Het primair energieverbruik van het ventilatiesysteem bestaat uit twee delen. Enerzijds de warmteverliezen door bewuste ventilatie, anderzijds de hulpenergie van de ventilator. Hiervoor werd het gemiddelde energieverbruik van de ventilator omgerekend naar het totale energieverbruik over een gans jaar. Deze waarde wordt vervolgens vermenigvuldigd met 2,5 om het primair energieverbruik van de ventilator gedurende een jaar te verkrijgen. Het resultaat hiervan wordt getoond in figuur 5.19. In deze grafiek is duidelijk te zien dat er een besparing kan gerealiseerd worden met behulp van het Xtravent systeem ten opzichte van een referentie systeem C. De besparing op primaire energie van het ventilatiesysteem bedraagt 29 %. Het vraaggestuurde systeem heeft ongeveer hetzelfde primair energieverbruik als het systeem dat benaderd werd als een systeem dat constant ventileerde aan minimale debieten.
METINGEN
69
Figuur 5.19: Totaal primair energieverbruik Xtravent
Besluit Bij deze case waren de luchtdichtheid van de woning en het bezettingspatroon zeer bepalend voor de algemene binnenluchtkwaliteit. Door de slechte luchtdichtheid van de woning heeft de keuze van het ventilatiesysteem nog weinig invloed op het binnenluchtklimaat. Het effect van een ongewone stijging in de bezettingsgraad was ook duidelijk zichtbaar in deze case. Waar we verwachtten dat systeem C het best presteert op gebied van binnenluchtkwaliteit werd dit teniet gedaan door twee grote pieken in de CO2-concentratie die veroorzaakt werden door een verhoging van de bezettingsgraad. Bij het elimineren van de pieken zagen we het te verwachten resultaat. Het verbeteren van de luchtdichtheid van de woning resulteerde in een opmerkelijke verslechtering van de binnenluchtkwaliteit. De resultaten van de simulaties kwamen vrij goed overeen met de resultaten van de metingen. Hierdoor was het mogelijk verder onderzoek uit te voeren gebaseerd op de simulaties . Uit een voorgaand onderzoek (zie § 5.3) is gebleken dat de regeling, waarbij enkel geëxtraheerd wordt uit de natte ruimtes op basis van relatieve vochtigheid niet zo efficiënt is om een goede luchtkwaliteit te garanderen in de verblijfsruimtes. In deze casestudy was dit moeilijk af te leiden uit de algemene resultaten door de minder goede luchtdichtheid waardoor er hoe dan ook een goede luchtkwaliteit werd behaald. Zowel op gebied van warmteverliezen door bewuste ventilatie als verbruik van hulpenergie werd er een besparing opgemerkt van het vraaggestuurde systeem in vergelijking met het systeem C. Op jaarbasis wordt met het Xtravent systeem 29 % primaire energie uitgespaard ten opzichte van het traditionele systeem C. Het primair energieverbruik van een systeem dat gebruikt maakt van de standenschakelaar – hier vrij accuraat benaderd door een systeem dat constant de minimale debieten levert – ligt iets lager dan het vraaggestuurd systeem. Maar bij deze meting zien we echter dat de binnenluchtkwaliteit enigszins verslechtert en dat dit systeem naar gebruikersgemak toe slecht scoort ten opzichte van het automatisch systeem.
METINGEN
70
5.5.
Casestudy 2: Healthbox – Renson [16, 45]
5.5.1. Gebouwfiche De tweede testwoning is gelegen in een rustige woonwijk te Anzegem. Het is een gesloten bebouwing die werd gebouwd in 2001. het ventilatiesysteem is geplaatst in juli 2010. De woning wordt bewoond door één volwassene die voltijds buitenshuis werkt. Na de blowerdoortest werden volgende resultaten bekomen:
V50 = 2845m 3 / h n50 = 10h −1 In 2001 werd er algemeen nog niet zo veel aandacht besteed aan de luchtdichtheid van de gebouwschil. Dit is onder andere de oorzaak van de relatief hoge Air Change Rate (§ 2.4). De minder goede luchtdichtheid en de lage bezettingsgraad doet vermoeden dat er weinig problemen zullen zijn op gebied van binnenluchtkwaliteit.
5.5.2. Systeemspecificaties Het Healthbox systeem is een variatie op het systeem C met natuurlijke toevoer in de ‘droge’ ruimtes en mechanische afvoer in de ‘natte’ ruimtes. De toevoer in de leefruimte gebeurt met behulp van zelfregelende toevoerroosters van de types Transivent (P3) en Sonovent C (P3). In (1) de slaapkamer; (2) de bureau; (3) de berging en (4) de badkamer gebeurt de toevoer met behulp van de handgreep van het dakraam dat dienst doet als ventilatieklep. De bewoner laat de roosters altijd open staan tenzij bij extreme kou. De doorvoer van verse lucht wordt gegarandeerd door een spleet onder iedere binnendeur die een debiet toelaat van 25 m³/h bij een drukverschil van 2 Pa. De mechanische afvoer in (1) de keuken; (2) de badkamer; (3) het toilet; (4) de garage/wasplaats wordt gerealiseerd door de ventilator en zelfmodulerende sturingskleppen. De verschillende afvoermonden reageren in alle extractieruimtes onafhankelijk van elkaar op de relatieve vochtigheid die gemeten wordt in de sturingskleppen van iedere ruimte die op de Healthbox gemonteerd zijn. In de badkamer wordt de vochtsturing aangevuld met een aanwezigheidsdetector. In het toilet wordt enkel gebruik gemaakt van aanwezigheidsdetectie. De regelkleppen, die zich ter hoogte van de ventilator bevinden, zijn cirkelvormige regelkleppen die scharnieren rond een centrale as. Deze kunnen in twee posities ingesteld worden. Ten eerste in de minimale stand als het gemiddelde van de onder– en bovengrens waarde gelijk is aan 15 % van het nominale, ingestelde debiet. Ten tweede in de maximale stand, deze is afhankelijk van de gekozen configuratie en de specifieke ruimte en bedraagt 100 % of 120 % van het nominale debiet. De regelkleppen laten toe om elk afvoerkanaal in te regelen en ze kunnen op verschillende manieren gestuurd worden. Het Healthbox systeem van Renson bestaat in drie configuraties afhankelijk van de sturing van het afvoerdebiet. Configuratie 1: de regelkleppen van de wasplaats en de keuken worden geregeld in functie van de relatieve vochtigheid. Het algoritme om de regelkleppen te sturen gebeurt op basis van een
METINGEN
71
stapfunctie met hysteresis. Als de relatieve vochtigheid groter is dan 70 % dan staat de regelklep in zijn ingeregelde stand (= nominaal debiet). Indien de relatieve vochtigheid lager is dan 60 % dan staat de klep in zijn minimale stand. Tussen de 60 % en 70 % blijft de regelklep ongewijzigd. Dit wil zeggen als de relatieve vochtigheid daalt vanaf 70% de klep in zijn ingeregelde stand blijft tot deze gezakt is tot onder de 60 %. In de badkamer wordt hetzelfde principe toegepast maar wordt de sturing aangevuld met aanwezigheidsdetectie. Als er aanwezigheid is, staat de regelklep op 120 % van zijn ingeregelde stand, bij afwezigheid staat de klep op de minimale stand. In het toilet wordt enkel gebruik gemaakt van aanwezigheidsdetectie. bij aanwezigheid staat de regelklep op de nominale stand en bij afwezigheid op de minimale stand. In beide gevallen is de nalooptijd van de aanwezigheidssturing 15 minuten. Configuratie 2: deze regeling is analoog aan configuratie 1, maar hier wordt in het toilet geen gebruik gemaakt van aanwezigheidsdetectie. In het toilet staan de kleppen vast op de nominale stand. Configuratie 3: de regelkleppen van de wasplaats en de keuken staan in de ingeregelde stand op het moment dat de relatieve vochtigheid hoger is dan 65 %. Als de relatieve vochtigheid kleiner is dan 55 % staan de regelkleppen in de minimale stand. Bij een relatieve vochtigheid tussen 55 % en 65 % blijft de stand van de kleppen ongewijzigd. Bij configuratie 3 wordt de regelklep in de badkamer niet geregeld. Deze staat vast op 105 % van zijn nominaal debiet. In het toilet staan de kleppen vast op de ingeregelde stand. Tabel 5.10 geeft een overzicht van de verschillende mogelijke configuraties van het Healthbox. In deze case worden de principes van configuratie 1 toegepast. De dampkap is niet aangesloten op het systeem, maar werkt autonoom.
Keuken
Configuratie 1
Configuratie 2
Configuratie 3
Min. debiet (%)
(15%*
qN ) ± 5 %
(15%* q N ) ± 5 %
(15%* q N ) ± 5 %
Max. debiet (%)
(100%* q N ) ± 5 %
(100%* q N ) ± 5 %
(100%* q N ) ± 5 %
X
X
X
Min. debiet (%)
(15%* q N ) ± 5 %
(15%* q N ) ± 5 %
(15%* q N ) ± 5 %
Max. debiet (%)
(100%* q N ) ± 5 %
(100%* q N ) ± 5 %
(100%* q N ) ± 5 %
X
X
X
Continu debiet Aanwezigheidsdetectie Nalooptijd aanwezigheidsdetectie
Wasplaats
Vochtdetectie trapfunctie
Continu debiet Aanwezigheidsdetectie Nalooptijd aanwezigheidsdetectie Vochtdetectie trapfunctie
METINGEN
72
Badkamer
Configuratie 1
Configuratie 2
Min. debiet (%)
(15%* q N ) ± 5 %
(15%* q N ) ± 5 %
Max. debiet (%)
(120%* q N ) ± 5 %
(120%* q N ) ± 5 % (105%* q N ) ± 5 %
Continu debiet Aanwezigheidsdetectie
X
X
Nalooptijd aanwezigheidsdetectie
15'
15'
X
X
Vochtdetectie trapfunctie
Toilet
Configuratie 3
Min. debiet (%)
(15%* q N ) ± 5 %
Max. debiet (%)
(100%* q N ) ± 5 % (100%* q N ) ± 5 %
Continu debiet Aanwezigheidsdetectie
X
Nalooptijd aanwezigheidsdetectie
15'
(100%* q N ) ± 5 %
Vochtdetectie trapfunctie Tabel 5.10: Configuraties Healthbox
Vervolgens worden in tabel 5.11 de vooropgestelde maximale afvoerdebieten voor alle extractieruimten weergegeven. Extractieruimtes Badkamer Toilet Keuken Wasplaats
Debiet 50 – 75 m³/h 25 m³/h 50 – 75 m³/h 50 m³/h
Type PH75 PT25 PH75 H50
Tabel 5.11: Debieten en afzuigpunten Healthbox
De ventilator van het Healthbox systeem is een constante-druk ventilator. Door de specifieke werkingscurve van de ventilator wordt het afgevoerde debiet automatisch aangepast aan de positie van de klep in de afvoermond. Wanneer er een drukverandering optreedt in het systeem door het openen of sluiten van een regelklep in een afvoermond, wordt dit elektronisch gedetecteerd door de ventilator. Het sluiten (of openen) van een klep zal bijvoorbeeld leiden tot een drukopbouw (of drukverlies) over het leidingennet wat zal aanleiding geven tot een lager (hoger) debiet en het verlagen (verhogen) van het toerental van de ventilator. Als de klep dus meer dicht gaat, zal er minder lucht geëxtraheerd worden uit die ruimte. Door het verminderen van het toerental wordt de drukopbouw opnieuw gelijk aan zijn initiële druk. Het systeem is ook uitgerust met een vierstandenschakelaar (empty house, eco, comfort, boost). De minimumstand, empty house, doet de debieten verminderen maar deze worden nooit lager dan 15% van het nominale debiet. Van zodra er aanwezigheid gedetecteerd wordt, schakelt het systeem terug over naar de eco-stand. De eco-stand is de standaard stand van het systeem. Zonder manuele aanpassing staat het systeem in deze stand. Bij de comfortstand reageert het systeem sneller op een stijging van de relatieve vochtigheid. Na een bepaalde tijd
METINGEN
73
van maximaal 2 uur keert het systeem terug naar de eco-stand. De booststand doet alle kleppen openen tot de nominale stand en doet de systeemdruk verhogen. Na een bepaalde tijd van maximaal 2 uur keert het systeem eveneens terug naar de eco-stand. Het Healthbox systeem verkreeg in het ATG-E attest een reductiefactor van 0,67 voor het systeem volgens configuratie 1.
5.5.3. Meetopstelling In de leefruimte, de keuken, de badkamer en de slaapkamer werden de CO2-concentratie, de relatieve vochtigheid en de temperatuur gemeten met behulp van de loggers van het type K-33 ELG. De inkom, het toilet, de overloop, de berging, de bureau, de garage en de buitenomgeving werden uitgerust met loggers die de relatieve vochtigheid en de temperatuur maten. Op de ventilator werd een energiemeter geplaatst die het werkelijk opgenomen vermogen registreerde. De loggers lagen gedurende de drie meetperioden op dezelfde plaats. Gedurende elke meetfase werd een andere systeeminstelling toegepast (zie tabel 5.12). Healthbox Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Meetperiode 02/12/2010 – 17/12/2010 17/12/2010 – 29/12/2010 29/12/2010 – 14/01/2011
Systeeminstelling Vraaggestuurde ventilatie Systeem C Standenschakelaar
Tabel 5.12: Meetperioden Healthbox
Wanneer het systeem automatisch werkt bedraagt het ingeregelde debiet in de maximale stand in de keuken 74 m³/h. In het toilet meten we een debiet 24 m³/h. De badkamer is ingeregeld op 19 m³/h. Het afvoerrooster in de wasplaats/garage was onbereikbaar om een meting uit te voeren. Het afvoerdebiet in de keuken en het toilet is goed afgesteld. In de badkamer wordt een hoger debiet, tussen 50 en 75 m³/h vooropgesteld volgens de voorschriften. Tijdens meetfase 2 werd het systeem niet correct ingesteld waardoor deze meting niet bruikbaar was. De meting werd opnieuw uitgevoerd van 18/03/2011 tot 29/03/2011.
5.5.4. Resultaten Binnenluchtkwaliteit Tabel 5.13 tot tabel 5.15 geeft een overzicht van alle meetgegevens geregistreerd tijdens de drie metingen. Algemeen presteert het systeem C, meetfase 2, het best op gebied van binnenluchtkwaliteit in alle ruimtes, behalve in de slaapkamer. In de slaapkamer werd het beste resultaat verkregen bij het systeem met de standenschakelaar. De waarden van de binnenluchtkwaliteit liggen voor iedere ruimte gedurende de drie metingen vrij dicht bij elkaar. Dit is onder andere te wijten aan de minder goede luchtdichtheid van de woning. Voor elke ruimte werd een relatief goede binnenluchtkwaliteit opgemeten wegens onder andere de kleine bezettingsgraad en opnieuw de minder goede luchtdichtheid van de woning. Enkel in de slaapkamer is dit minder het geval. Het toevoerrooster in de slaapkamer bevindt zich in de achtergevel van de woning die noordnoordwest gericht is. In onze regio’s is de overwegende windrichting west–zuidwest. Dus zijn
METINGEN
74
de winddrukken minder groot op die bepaalde gevel en resulteert dit mogelijks in een minder goede binnenluchtkwaliteit. De slaapkamer is ook de ruimte die het meest en het langst bezet wordt. De regeling van dit systeem gebeurt enkel op basis van relatieve vochtigheid waardoor een hoge vraag in de slaapkamer minder goed wordt beantwoord door het ventilatiesysteem. Deze drie oorzaken kunnen bijdragen tot een minder goede luchtkwaliteit in een slaapkamer. Op gebied van RV wordt bij geen van de drie meetfases problemen vastgesteld. Bij wijze van voorbeeld tonen figuur 5.20 en figuur 5.21 de verdeling van de lucht in IDAklassen van de leefruimte en de slaapkamer voor de drie meetperioden. Healthbox situatie 1 Berging 1 Berging 2 Bureau Overloop Inkom Toilet Keuken Badkamer Leefruimte Slaapkamer Healthbox situatie 1 Keuken Badkamer Leefruimte Slaapkamer
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 36,52 24 57,9 100 % 12,68 7,83 21,71 37,49 25,4 47,4 100 % 14,7 12,93 19,04 39,28 25 57,5 100 % 15,85 13,31 19,81 38,1 25,4 58,8 100 % 16 13,7 19,42 44,8 28 72,8 99 % 11 7,43 17,9 38,5 25,4 57,9 100 % 14,9 12,93 19,81 35,2 24,52 50,82 100 % 17,62 14,06 21,55 36,8 21,53 66,31 100 % 19 15,06 23,97 33,7 24,5 47,26 100 % 19,01 16,06 22,49 48,4 34,37 60,16 100 % 15,21 12,03 18,46 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 200 0 1498 87 % 6% 5% 1% 186 0 884 91 % 8% 1% 0% 192 0 1608 87 % 6% 6% 1% 501 9 1833 55 % 12 % 18 % 15 %
Tabel 5.13: Meetperiode 1 Healthbox Healthbox situatie 2 Berging 1 Berging 2 Bureau Overloop Inkom Toilet Keuken Badkamer Leefruimte Slaapkamer Healthbox situatie 2 Keuken Badkamer Leefruimte Slaapkamer
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 35,63 24,5 49,6 100 % 11,62 9,42 22,09 35,58 31,6 40,2 100 % 14,36 11,38 20,19 36,95 29,9 45,2 100 % 14,29 13,32 19,81 34,65 28,3 55,7 100 % 15,61 13,7 19,42 42,3 27,6 53 100 % 10,77 8,23 19,42 36,28 27,2 45,6 100 % 14,52 13,32 19,42 33,15 27,96 38,22 100 % 18,01 13,08 21,94 31,05 20,05 56,23 100 % 19,94 15,09 24,96 31,23 25,08 36,22 100 % 19,64 16,08 22,81 44,76 38,06 53,12 100 % 15,03 11,09 17,54 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 216 0 1205 85 % 8% 6% 1% 202 6 844 94 % 5% 1% 0% 210 0 1125 86 % 7% 6% 1% 437 11 1814 60 % 11 % 16 % 13 %
Tabel 5.14: Meetperiode 2 Healthbox
METINGEN
75
Healthbox situatie 3 Berging 1 Berging 2 Bureau Overloop Inkom Toilet Keuken Badkamer Leefruimte Slaapkamer Healthbox situatie 3 Keuken Badkamer Leefruimte Slaapkamer
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 44,69 29,6 72,8 96 % 14,24 11,77 18,28 40,86 31,8 53 100 % 16,5 14,85 18,28 42,69 31,6 56,1 100 % 16,15 12,93 20,19 42,3 32,8 56,1 100 % 16,38 12,93 20,19 52,2 33,2 70,8 99 % 12,14 9,42 17,14 45,28 29,9 63 100 % 15,44 13,7 17,14 42,58 35,81 52,62 100 % 18,37 15,88 21,74 38,37 25 59,38 100 % 19,82 15,02 24,21 38,25 27,22 51,14 100 % 19,8 16,05 23,12 50,81 46,16 56,55 100 % 16,62 14,06 18,58 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 206 4 786 79 % 16 % 5% 0% 189 2 864 90 % 9% 1% 0% 285 1 1384 73 % 14 % 10 % 3% 396 41 1548 62 % 14 % 13 % 11 %
Tabel 5.15: Meetperiode 3 Healthbox
Figuur 5.20: IDA-klassen leefruimte Healthbox
Figuur 5.21: IDA-klassen slaapkamer Healthbox
METINGEN
76
Energieverbruik In de onderstaande tabel wordt een overzicht gegeven van het verbruik van de ventilator van het Healthbox systeem. Healthbox ventilatorverbruik Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Gemiddeld Minimum Maximum 6,68 W 5,7 W 9,2 W 45,16 W 41,06 W 50,38 W 11,7 W 6,71 W 51,57 W
Tabel 5.16: Ventilatorverbruik Healthbox
Het kleinste energieverbruik van de ventilator werd opgemeten tijdens de eerste meetfase wanneer het systeem automatisch werkte. Logischerwijze werd het hoogste energieverbruik opgemeten tijdens meetfase 2 wanneer het systeem op vol vermogen werkte. Meetfase 2 en meetfase 3 kennen respectievelijk een meerverbruik van gemiddeld 85 % en 42 % ten opzichte van het vraaggestuurde systeem. Het verschil in verbruik tussen de laagste en de hoogste stand is vrij hoog bij het Healthbox systeem waardoor het besparingspotentieel ook groter wordt naarmate het systeem minder vaak ventileert op de maximale stand. Tijdens de derde meetperiode waarbij het systeem geregeld werd met behulp van de standenschakelaar heeft het systeem slechts eenmaal in de hoogste stand gewerkt en vervolgens altijd in de minimale of gemiddelde stand. Figuur 5.22 toon het verloop van het ventilatorverbruik tijdens de derde meetperiode.
Figuur 5.22: Energieverbruik ventilator meetfase 3 Healthbox
Simulatie De resultaten van de simulaties komen vrij goed overeen met de resultaten van de metingen. In iedere ruimte en voor iedere meetperiode verkrijgen we een binnenluchtkwaliteit die 100 % van de tijd voldoet aan IDA-klasse 1. Enkel in de slaapkamer wordt een iets minder goede binnenluchtkwaliteit geregistreerd, net zoals bij de metingen. In de simulaties wordt algemeen een iets betere luchtkwaliteit opgemeten. De goede resultaten zijn onder andere het gevolg van de slechte luchtdichtheid van de woning en de kleine bezettingsgraad. Figuur 5.23 en figuur 5.24 tonen de verdeling van de binnenluchtkwaliteit in IDA-klassen van de leefruimte en de slaapkamer bekomen door de simulatie.
METINGEN
77
Figuur 5.23: IDA-klassen leefruimte simulatie Healthbox
Figuur 5.24: IDA-klassen slaapkamer simulatie Healthbox
De totale warmteverliezen van de drie systemen worden opgelijst in onderstaande tabel. Zoals verwacht, worden de grootste warmteverliezen opgemeten bij het systeem C en de kleinste warmteverliezen tijdens meetfase 3. Tijdens de derde meetfase werd verondersteld dat het systeem constant aan minimale debieten ventileerde. Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Totale warmteverliezen [GJ] 18,7 24,03 17,63
Totale warmteverliezen [kWh] 5194 6675 4897
Tabel 5.17: Totale warmteverliezen Healthbox
Om de invloed van de luchtdichtheid van de woning in kaart te brengen werd een nieuwe simulatie uitgevoerd op dezelfde woning met dezelfde randvoorwaarden en parameters, maar met een verbeterde luchtdichtheid. De n50-waarde, ACH, in de nieuwe simulatie bedroeg 1 h-1. De resultaten van deze simulatie geven aan dat de bewoner wordt blootgesteld aan een slechtere binnenluchtkwaliteit. In de leefruimte, keuken en badkamer is de luchtkwaliteit quasi gelijk gebleven. Doordat de woning bewoond wordt door één persoon is de verontreiniginggraad zeer laag. In de slaapkamer wordt er wel een vermindering van de binnenluchtkwaliteit vastgesteld. Ondanks de lage bezettingsgraad van de woning in het algemeen wordt een slaapkamer wel langdurig bezet.
METINGEN
78
Figuur 5.25: IDA-klassen blootstelling bewoner voor verschillende luchtdichtheden Healthbox
Figuur 5.26: IDA-klassen slaapkamer voor verschillende luchtdichtheden Healthbox
Bij de luchtdichtere woning worden de totale warmteverliezen door infiltratie en bewuste ventilatie gereduceerd van 18,7 GJ tot 12,12 GJ. Voor het vraaggestuurde systeem en het systeem C worden de warmteverliezen door bewuste ventilatie geïsoleerd uit de totale warmteverliezen. Uit die twee waarden wordt de reductiefactor f berekend:
f =
11,38 = 0,68 16,7
Deze waarde ligt zeer dicht bij de waarde die volgens het ATG-E attest bepaald was namelijk 0,67. De warmteverliezen die rechtstreeks het gevolg zijn van het ventilatiesysteem Healthbox bedragen 68 % ten opzichte van deze veroorzaakt door het referentiesysteem C.
METINGEN
79
Figuur 5.27: Extrapolatie naar een perfecte luchtdichtheid Healthbox
Vervolgens werd onderzoek gedaan naar het totale primair energieverbruik van de Healthbox, het referentiesysteem C en de minimumstand. De resultaten hiervan zijn te zien in figuur 5.28.
Figuur 5.28: Totaal primair energieverbruik Healthbox
Zowel op het gebied van hulpenergie als de bewuste warmteverliezen door ventilatie wordt er een besparing vastgesteld van het Healthbox systeem ten opzichte van het systeem C. Op jaarbasis, berekend met behulp van de metingen en de simulaties, wordt er zo’n 40 % minder primaire energie verbruikt met het vraaggestuurde systeem. In vergelijking met het vraaggestuurde systeem wordt het aandeel van de hulpenergie bij systeem C al aanzienlijk groot. De hulpenergie bedraagt in dit geval 18 % van het totaal primair energieverbruik. Het verschil tussen het automatische systeem en het systeem dat benaderd werd door een systeem dat constant een minimaal debiet levert is zeer klein. Door de lage bezettingsgraad bij dit praktijkgeval resulteerde het constante minimale debiet niet in een bezienswaardige vermindering van de binnenluchtkwaliteit. Wederom wordt de automatisering van het vraaggestuurde systeem aanzien als een pluspunt. Besluit Globaal gezien wordt bij dit praktijkgeval een goede luchtkwaliteit behaald voor iedere ruimte, met uitzondering van de slaapkamer, en voor iedere meetfase. De resultaten liggen dicht bijeen voor de drie meetfases. De keuze van het ventilatiesysteem heeft dus weinig invloed op de kwaliteit van de binnenlucht. De goede luchtkwaliteit is voornamelijk te wijten aan de minder goede luchtdichtheid van de woning en de lage bezettingsgraad. Bij het verbeteren van de
METINGEN
80
luchtdichtheid van de woning in een simulatie verkregen we een verslechtering van de binnenluchtkwaliteit. De resultaten van de simulaties zijn vrij representatief voor de resultaten van de metingen. Dit liet ons toe verder onderzoek uit voeren via de simulatie. Na onderzoek is gebleken dat de regeling enkel op basis van relatieve vochtigheid in de natte ruimtes niet zo efficiënt is om een goede luchtkwaliteit te garanderen in de verblijfsruimtes (zie § 5.3). In deze case was dit moeilijk af te leiden uit de algemene resultaten door de minder goede luchtdichtheid en lage bezetting waardoor er hoe dan ook een goede luchtkwaliteit werd behaald. Het systeem Healthbox realiseert een besparing van 40 % op het totale primaire energieverbruik ten opzichte van het referentiesysteem C. Het primair energieverbruik van het vraaggestuurde systeem en het ventilatiesysteem dat ventileert aan minimale debieten ligt vrij dicht bijeen. De automatisering van het vraaggestuurde systeem wordt als een groot voordeel aanzien door de bewoner.
METINGEN
81
5.6.
Casestudy 3: Duco Tronic - Duco [15, 44]
5.6.1. Gebouwfiche Woning drie is een gesloten bebouwing in Oostende die gelegen is aan een relatief drukke baan. De woning is gebouwd in 1952 en is volledig gerenoveerd in juli 2009. Het ventilatiesysteem Duco Tronic is geïnstalleerd begin 2010. Het huis telt vijf bewoners, twee volwassenen die voltijds buitenshuis werken en drie kinderen die voltijds schoollopen. De blowerdoortest leverde volgende resultaten op:
V50 = 7608m 3 / h n50 = 13h −1 De relatief hoge air change rate is het gevolg van een slechte luchtdichtheid en is onder andere te wijten aan het bouwjaar van de woning. Bij de renovatie is nog niet iedere bouwknoop volledig luchtdicht gemaakt. Door de slechte luchtdichtheid kunnen we vermoeden dat er weinig problemen zullen zijn op gebied van binnenluchtkwaliteit. De grote bezettingsgraad daarentegen kan hierop echter een negatieve invloed hebben.
5.6.2. Systeemspecificaties Het Duco Tronic systeem is een variant op systeem C. In (1) de leefruimte; (2) de bureau; (3) slaapkamer 1; (4) slaapkamer 2; (5) slaapkamer 3 en (6) de kelder is natuurlijke toevoer voorzien met behulp van zelfregelende toevoerroosters van het type GlasMaxTronic (P4). De toevoerroosters worden elektronisch geopend of gesloten in functie van de gemeten CO2concentratie in die ruimtes. De stand van de regelklep varieert tussen de maximale opening en de minimale stand die 10 % van de maximale opening bedraagt. Beneden een grenswaarde van 650 ppm (± 50 ppm) staat de regelklep in een minimumstand. Boven een grenswaarde van 950 ppm (± 50 ppm) staat de regelklep volledig open. Tussen deze twee grenswaarden wordt de stand van regelklep bepaald volgens een hysteresis-regelfunctie beschreven volgens een boogtangensfunctie. De regeling houdt rekening met de buitentemperatuur die gemeten wordt met een sensor in de sturingsunit van de toevoerroosters. Bij een lagere buitentemperatuur krijgt het rooster een hogere CO2-richtwaarde. Daardoor opent de regelklep minder snel. Bij een hogere buitentemperatuur krijgt het rooster een lagere CO2-richtwaarde en opent het rooster sneller. Bij zeer warm weer wordt enkel lucht toegevoerd via de roosters waar de laagste buitentemperatuur wordt gemeten. Bij deze case staan de toevoerroosters altijd open tenzij de bewoners geluidsoverlast ervaren. De doorvoer van de verse lucht binnen in de woning wordt verzekerd door spleten onder iedere deur. Het toerental van de ventilator is traploos regelbaar. Er kunnen meerdere configuraties van het luchtkanalenstelsel worden toegepast, afhankelijk van het aantal en de functie van de te bedienen lokalen. Het toerental wordt proportioneel aangestuurd met behulp van de relatieve vochtigheid– en aanwezigheidssensoren in de extractieruimtes. De keuken en de badkamer zijn
METINGEN
82
voorzien van relatieve vochtigheidssensoren. In de badkamer wordt deze aangevuld met aanwezigheiddetectie omdat er een toilet geïnstalleerd is in deze ruimte. Het toilet op het gelijkvloers is uitgerust met aanwezigheidsdetectie. Indien er meerdere vochtsensoren in gebruik zijn wordt de gevraagde stand van de ventilator bepaald uit de som van de signalen van de verschillende sensoren. Als de som groter is dan het ingeregelde maximale afvoerdebiet, dan wordt deze beperkt tot het maximum. De minimale stand bedraagt 12,5 % van het maximale debiet. Bijkomend wordt gecontroleerd of de stand van de ventilator, die bepaald wordt door de afvoervraag, voldoet om de toevoervraag te voorzien. Deze laatste wordt bepaald door de stand van de kleppen van de toevoerroosters en de ingeregelde waarden. Op het moment dat de toevoervraag groter is dan de afvoervraag wordt de ventilatorstand afgestemd op de toevoervraag. Bij aanwezigheid in de zones met een aanwezigheidsdetector wordt het afvoerdebiet opgevoerd tot het nominale debiet voor een periode, uitgedrukt in seconden, die minstens gelijk is aan de kleinste van volgende waarden: (1) 1800 [s]; (2) 3V/q [s], met V het volume van de ruimte en q het nominale debiet. De dampkap in de keuken maakt geen deel uit van het systeem, maar werkt autonoom. Via de vierstandenschakelaar kunnen de bewoners desgewenst het toevoer– en afvoerdebiet zelf regelen. Het systeem kent een hoge, gemiddelde, lage en automatische stand. Na een bepaalde periode schakelt het systeem automatisch terug in de meest optimale en efficiënte stand. De toevoerroosters kunnen ook nog rechtstreeks aangepast worden via de sturingsunit in het toevoerrooster. Zo kunnen ze manueel open of gesloten worden. Na een bepaalde tijd keren ze ook terug naar hun automatische en optimale stand. De periode waarna het systeem terug automatisch werkt kan door de bewoners zelf bepaald worden door meer of minder lang op de toetsen van de standenschakelaar te drukken. In het ATG-E attest kreeg het Duco Tronic systeem een reductiefactor van 0,47 toegewezen voor het systeem met roosters van klasse P3 en 0,478 voor een systeem met roosters van klasse P4.
5.6.3. Meetopstelling In de leefruimte, badkamer en ouderlijke slaapkamer werden CO2-loggers geplaatst van het type HOBO. De twee kinderkamers werden uitgerust met CO2-loggers van het type K33-ELG. In deze ruimten werd de CO2-concentratie, de relatieve vochtigheid en temperatuur gemeten. In de bureau, inkom, keuken en buiten werd de relatieve vochtigheid en de temperatuur opgemeten. Op de ventilator werd een energiemeter geplaatst die het werkelijk opgenomen vermogen registreerde. De loggers lagen gedurende de drie meetperioden op dezelfde plaats. Tabel 5.18 geeft een overzicht van de drie meetperioden. Duco Tronic Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Meetperiode 26/01/2011 – 08/02/2011 08/02/2011 – 16/02/2011 16/02/2011 – 10/03/2011
Systeeminstelling Vraaggestuurde ventilatie Systeem C Standenschakelaar
Tabel 5.18 : Meetperioden Duco Tronic
METINGEN
83
Het ingeregelde debiet in het toilet bedraagt 21 m³/h. In de keuken is het debiet ingeregeld op ongeveer 25 m³/h. Het rooster in de badkamer boven het toilet is ingeregeld op 19,7 m³/h. Het tweede rooster in de badkamer nabij de douche heeft een debiet van 107 m³/h. De debieten in het toilet en de keuken waren oorspronkelijk hoger, maar werden verlaagd door de bewoner zodat in de badkamer een hoger debiet werd afgezogen. Het rooster nabij de douche kent namelijk grote drukverliezen waarschijnlijk te wijten aan een slechte aansluiting van de leidingen. Dit kan een invloed hebben op de goede werking van het systeem.
5.6.4. Resultaten Binnenluchtkwaliteit In tabel 5.19 tot tabel 5.21 wordt een overzicht gegeven van alle meetgegevens die geregistreerd werden tijdens de drie meetperioden. Duco Tronic situatie 1 Bureau Inkom Toilet Keuken Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3 Duco Tronic situatie 1 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 34,64 24 52 100 % 19,42 16 22,48 40,63 23,6 55,5 100 % 16,66 13,32 26,24 37,43 25,4 56,9 100 % 18,84 16,38 21,71 32,33 23,6 58,8 100 % 23,13 13,7 39,22 33,16 23,6 50,6 100 % 17,58 12,55 21,33 41,5 23,6 96,2 98 % 17,82 4,15 26,34 43,35 29,9 54,9 100 % 15,44 12,16 18,66 51,66 37,03 66,58 100 % 15,5 12,52 20,61 49,6 35,06 60,04 100 % 14,88 12,02 18,03 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 92 0 547 99 % 1% 0% 0% 152 0 1025 95 % 4% 1% 0% 258 0 938 72 % 9% 19 % 0% 390 15 3053 72 % 7% 6% 15 % 338 0 1149 64 % 8% 25 % 3%
Tabel 5.19: Meetperiode 1 Duco Tronic Duco Tronic situatie 2 Bureau Inkom Toilet Keuken Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
METINGEN
Relatieve vochtigheid [%] Gemiddelde Minimum Maximum 42,14 31,6 52,3 45,95 24,5 55,9 37,43 25,4 56,9 34,48 23,6 53,5 41,05 32,3 53 50,3 37,9 88,3 50,41 45,2 57,3 58,52 44,92 66,61 57,19 46,78 64,56
< 70 % 100 % 100 % 100 % 100 % 100 % 97 % 100 % 100 % 100 %
Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum 20,09 17,14 23,63 18,75 16,76 27,52 18,84 16,38 21,71 22,75 15,62 34,85 17,89 15,23 19,04 17,11 12,93 21,33 17,08 15,62 18,28 15,76 13,86 21,51 16,66 15,07 20,36
84
Duco Tronic situatie 2 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
Gemiddelde 79 142 319 252 645
Minimum 0 29 20 19 39
CO2-concentratie [ppm] Maximum IDA 1 IDA 2 254 100 % 0% 615 96 % 3% 967 65 % 16 % 1185 70 % 25 % 2048 41 % 7%
IDA 3 0% 0% 19 % 4% 34 %
IDA 4 0% 0% 0% 1% 18 %
Tabel 5.20: Meetperiode 2 Duco Tronic Duco Tronic situatie 3 Bureau Inkom Toilet Keuken Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3 Duco Tronic situatie 3 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 Slpk 3
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 37,12 25,9 55,3 100 % 19,32 15,62 22,86 41,49 23,6 58,8 100 % 16,91 12,93 28,31 39,93 29,3 58,8 100 % 19,02 17,52 20,57 31,31 23,6 59,9 100 % 22,51 14,09 37 33,71 25 55,9 100 % 17,70 14,85 19,42 39,84 23,6 88,3 99 % 18,81 12,55 32,76 45,81 31,6 58,3 100 % 14,73 10,21 22,09 50,14 33,07 65,06 100 % 16,41 12,07 21,84 53,18 41,93 62,15 100 % 14,28 11,03 19,82 CO2-concentratie [ppm] IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 Gemiddelde Minimum Maximum 132 0 733 97 % 2% 1% 0% 181 19 1416 92 % 6% 2% 0% 271 0 1201 70 % 16 % 12 % 2% 398 30 1792 63 % 12 % 15 % 10 % 407 12 1264 56 % 9% 32 % 3%
Tabel 5.21: Meetperiode 3 Duco Tronic
In iedere ruimte wordt een vrij goede luchtkwaliteit vastgesteld. Dit is onder andere te wijten aan de minder goed luchtdichtheid van de woning. In de slaapkamers wordt een iets minder goede luchtkwaliteit waargenomen, maar daar is de totale bezettingsperiode het grootst. In slaapkamer 3 wordt de slechtste binnenluchtkwaliteit gemeten. In deze kamer slapen de twee jongste kindjes samen. De waarden opgemeten tijdens iedere fase zijn vrij gelijkaardig aan elkaar. Op vlak van relatieve vochtigheid werden geen problemen ondervonden. Algemeen kan besloten worden uit de resultaten van de metingen dat meetfase 2 iets beter presteert op het gebied van binnenluchtkwaliteit. Enkel slaapkamer 3 presteert tijdens meetperiode 2 opmerkelijk slechter dan de andere meetperioden. Ook slaapkamer 1 scoort iets slechter. Dit is mogelijks het gevolg van een andere winddruk op een bepaalde gevel, slaapkamer 1 en slaapkamer 3 zijn namelijk gelegen aan dezelfde gevel die noordoost georiënteerd is. Aangezien de overwegende windrichting in deze regio zuidwest is, kan dit onder andere een gevolg zijn van de mindere luchtkwaliteit in slaapkamer 1 en slaapkamer 3. Deze twee slaapkamers in kwestie zijn eveneens gelegen aan de straatkant waardoor het voorkomt dat bij geluidsoverlast de toevoerroosters manueel door de bewoners gesloten worden, terwijl het de bedoeling is dat bij een automatisch systeem de roosters altijd automatisch bestuurd worden. Dit kan ook een invloed uitoefenen op de resultaten van de
METINGEN
85
binnenluchtkwaliteit. Een mogelijke oorzaak is ook dat systeem C niet kan voldoen aan de vraag in deze ruimtes (zie verder). Figuur 5.30 toont de verdeling in binnenklimaatklassen in slaapkamer 3 voor de drie meetperioden. Bij wijze van voorbeeld toont figuur 5.29 de verdeling in IDA-klassen van de leefruimte met het te verwachten resultaat.
Figuur 5.29: IDA-klassen leefruimte Duco Tronic
Figuur 5.30: IDA-klassen slaapkamer 3 Duco Tronic
Gedurende meetfase 2 hadden de bewoners klachten over de temperatuur van de vertrekken, in het bijzonder de badkamer. Door de minder goede luchtdichtheid van de woning gaat vrij veel warmte verloren in de ruimtes en ontstaat er soms tocht, wat als onaangenaam werd ervaren. Met behulp van de simulaties wordt uitgerekend hoe groot de warmteverliezen zijn. Bij meetfase 3 bekomen we de minst goede resultaten van binnenluchtkwaliteit. In het dagelijks gebruik hebben de bewoners wel de gewoonte om de standenschakelaar vaak te gebruiken. Als we het energieverbruik van de ventilator nader bekijken, valt op dat deze tijdens de nacht vaak op de laagste stand heeft gestaan, terwijl de vraag in de slaapkamers dan vrij groot wordt. Energieverbruik Tabel 5.22 geeft een overzicht van het energieverbruik van de ventilator gedurende de drie meetperioden.
METINGEN
86
Duco Tronic ventilatorverbruik Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Gemiddeld Minimum Maximum 11,78 W 1,4 W 48,9 W 47,38 W 41,26 W 49,55 W 17,6 W 4,6 W 49,3 W
Tabel 5.22: Ventilatorverbruik Duco Tronic
Tijdens meetfase 1 werd het laagste energieverbruik van de ventilator opgemeten. Er wordt respectievelijk een meerverbruik geregistreerd van 75 % en 34 % tijdens meetfase 2 en meetfase 3 ten opzichte van het automatisch systeem. In vergelijking met de drie andere cases stellen we vast dat in dit geval de standenschakelaar zeer frequent gebruikt wordt. De ventilator werkte 65 % van de tijd volgens de laagste stand, 12 % van de tijd stond hij op een gemiddelde stand en 23 % van de tijd werd geventileerd op de hoogste stand. Figuur 5.31 en figuur 5.32 tonen het verloop van het ventilatorverbruik van het vraaggestuurde systeem, meetfase 1 en het systeem dat gebruik maakt van de standenschakelaar, meetfase 3.
Figuur 5.31: Ventilatorverbruik meetfase 1 Duco Tronic
Figuur 5.32: Ventilatorverbruik meetfase 3 Duco Tronic
METINGEN
87
Het meerverbruik van meetfase 3 ten opzichte van het vraaggestuurde systeem is relatief klein, maar uit de resultaten van het onderzoek naar de binnenluchtkwaliteit blijkt dat de luchtkwaliteit in iedere ruimte tijdens meetperiode 3 slechter is dan tijdens de eerste meetperiode. Er wordt dus minder efficiënt geventileerd met behulp van de standenschakelaar in vergelijking met het automatische systeem. Zoals eerder gezegd werd de ventilator ’s avonds vaak afgezet terwijl op dat moment de vraag in de slaapkamers hoog wordt. Daarentegen stond de ventilator overdag vaak op de hoogste stand terwijl dit overbodig was. Simulatie De resultaten van de simulatie zijn vergelijkbaar met deze bekomen in de metingen. In de simulatie presteert systeem C in iedere ruimte het best op gebied van binnenluchtkwaliteit. De invloed van bepaalde randvoorwaarden zoals een variërende winddruk, onvoorspelbaar bewonersgedrag of een minder goed installatie van het systeem is dus niet of bijna niet zichtbaar in de resultaten van deze computermodellen. Er is weinig verschil te zien in binnenluchtkwaliteit bij de drie meetfases. Dit kan het gevolg zijn van een minder goed luchtdichtheid van de gebouwschil. Met als gevolg dat in een luchtlekke woning het geïnstalleerde systeem van minder belang is. Figuur 5.33 en figuur 5.34 toont de verdeling van de binnenluchtkwaliteit in de leefruimte en slaapkamer 3.
Figuur 5.33: IDA-klassen leefruimte simulatie Duco Tronic
Figuur 5.34: IDA-klassen slaapkamer 3 simulatie Duco Tronic
Tabel 5.23 geeft een overzicht van de totale warmteverliezen per meetperiode. Zoals verwacht werd bij meetperiode 2, systeem C, het grootste aandeel aan warmteverliezen opgemeten. Het
METINGEN
88
systeem met de standenschakelaar kent de kleinste warmteverliezen. Hier werd het systeem benaderd als een systeem dat constant aan minimale debieten ventileert, bijgevolg zijn de totale warmteverliezen het kleinst tijdens deze meetperiode. Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Totale warmteverliezen [GJ] 29,43 34,6 21,75
Totale warmteverliezen [kWh] 8175 9611 6041
Tabel 5.23: Totale warmteverliezen Duco Tronic
Het vraaggestuurde systeem werd vervolgens in een nieuwe simulatie getest met een verbeterde luchtdichtheid. De n50-waarde van de nieuwe simulatie bedroeg van 1 h-1. Op die manier wordt de invloed van de luchtdichtheid van de woning verder onderzocht. Er zijn slechts kleine verschillen te zien in binnenluchtkwaliteit tussen het vraaggestuurde systeem met een n50-waarde van 13 h-1 en een n50-waarde van 1 h-1. In alle ruimtes, behalve in de badkamer, presteert de woning met een goede luchtdichtheid zelfs beter op gebied van binnenluchtkwaliteit dan dezelfde woning met de reële luchtdichtheid (zie Figuur 5.35). Dit bewijst dat het vraaggestuurde systeem zeer efficiënt werkt en dus een goede luchtkwaliteit garandeert. Hiermee wordt ook aangetoond dat het systeem in staat is efficiënter te werken op het moment dat er een goede luchtdichtheid gegarandeerd wordt. De verdeling van de lucht, de afvoer en toevoer zijn gecontroleerd en worden minder beïnvloed door lekken en kieren in de gebouwschil.
Figuur 5.35: IDA-klassen slaapkamer 1 voor een verbeterde luchtdichtheid Duco Tronic
Bij de luchtdichte woning worden de totale warmteverliezen door infiltratie en bewuste ventilatie wel gereduceerd van 29,43 GJ tot 16,04 GJ. Dit is bijna een halvering van de totale warmteverliezen. Voor het vraaggestuurde systeem en het systeem C worden de warmteverliezen door bewuste ventilatie geïsoleerd. Uit die twee waarden wordt de reductiefactor f bepaald:
f =
14,92 = 0,91 16,4
De warmteverliezen door bewuste ventilatie bedragen in dit geval voor het Duco Tronic systeem 91% van de warmteverliezen door bewuste ventilatie van een systeem C. De reductie ten opzichte van het referentiesysteem C in het geval van deze case valt tegen, in het bijzonder
METINGEN
89
als we deze vergelijken met de reductiefactor die bepaald werd in het ATG-E attest, namelijk 0,47. Maar er wordt nog altijd een besparing gerealiseerd. In figuur 5.36 is te zien hoe de warmteverliezen van het Duco Tronic systeem deze van het referentiesysteem C benadert naarmate de luchtdichtheid verbetert. Door de hoge bezettingsgraad van de woning zullen de warmteverliezen door ventilatie van het vraaggestuurde systeem ook hoger zijn aangezien het systeem meer geactiveerd wordt.
Figuur 5.36: Extrapolatie warmteverliezen naar een perfecte luchtdichtheid Duco Tronic
Voor de drie instellingen werd dezelfde oefening gemaakt waarbij de luchtdichtheid verbeterd werd. In tegenstelling tot de reële situatie worden bij een meer performante gebouwschil de verschillen groter tussen de drie systemen, zoals te zien is in figuur 5.37. Dit bewijst wederom dat wanneer een goede luchtdichtheid van de woning gerealiseerd wordt het ventilatiesysteem belangrijker wordt. Opvallend is wel dat het vraaggestuurde systeem in iedere ruimte, behalve in slaapkamer 2 (zie figuur 5.38) en de badkamer, beter presteert dan het referentie systeem C. Zoals eerder vermeld is deze woning drukbezet. Dit impliceert dat op het moment dat alle vijf bewoners thuis zijn de vraag naar verse lucht groter wordt. In de norm worden de afvoerdebieten voor een systeem C forfaitair opgegeven. Zo moet bijvoorbeeld in de badkamer minimum 50 m³/h lucht afgevoerd worden. Hierbij wordt geen rekening gehouden met de oppervlaktes van de ruimtes of het aantal bewoners in de woning. De toevoerlucht wordt wel meestal berekend volgens de oppervlakte van de verblijfruimtes. Nergens in de norm staat er dat de toevoer en de afvoer in balans moet zijn. Bij deze woning in kwestie is de maximale toevoer bijna dubbel zo groot als de afvoer. Het is dus niet per definitie zo dat wanneer een woning een grote leefruimte heeft of er meer slaapkamers zijn dan gewoonlijk dat er ook meerdere badkamers zijn. Hierdoor komt het voor dat de toevoerlucht en de afvoerlucht niet in balans zijn. Als we de ruimtes in een woning indelen in dagruimtes (bv leefruimte) en nachtruimtes, (bv slaapkamers) kunnen we bij systeem C vereenvoudigd veronderstellen dat 50 % van de afgevoerde lucht afkomstig is van de dagruimtes en de overige 50 % van de nachtruimtes. Terwijl de types ruimtes niet tegelijk bezet worden waardoor het systeem C eigenlijk niet kan voldoen aan de vraag in de toevoerruimtes als het toevoerdebiet en het afvoerdebiet niet in balans zijn. Daardoor wordt er in bepaalde gevallen een slechtere binnenluchtkwaliteit verkregen met het systeem C. Bij het vraaggestuurde systeem zullen op een specifiek moment van de dag bijvoorbeeld de toevoerroosters van nachtruimtes gesloten zijn en deze van dagruimtes volledig open. Op dat moment is de afvoerlucht – vereenvoudigd
METINGEN
90
voorgesteld – bijna 100 % afkomstig van de dagruimtes en zullen deze dus ook een hogere toevoer van verse lucht hebben en een hogere afvoer van vervuilde lucht. In dit geval wordt voldaan aan de vraag en kan een goede luchtkwaliteit gegarandeerd worden. Bij wijze van onderzoek toont tabel 5.24 voor iedere casestudy de bruikbare oppervlakte die in iedere woning aanwezig is per persoon. De derde kolom toont het nominale afvoerdebiet dat voorzien is voor iedere persoon. Het is duidelijk op te merken dat er bij het Duco Tronic systeem het minste debiet aanwezig is per persoon. Het systeem is normaliter ontworpen met een afvoerdebiet van 40 m³/ h/persoon, er zit echter wat verlies op de leidingen. Ook dan nog is het voorziene debiet per persoon klein als je dit vergelijkt met bijvoorbeeld het DemandFlow systeem. Deze tabel bevestigt het vermoeden dat het systeem C niet zal voldoet aan de vraag. Systeem Xtravent Healthbox Duco Tronic DemandFlow
m²/persoon 46,35 119,81 41,6 49,88
m³/h/persoon 39,75 148 34,5 78
Tabel 5.24: Overzicht gebruikersoppervlakte en nominale afvoerdebieten per persoon
Figuur 5.37: IDA-klassen slaapkamer 1 voor een verbeterde luchtdichtheid Duco Tronic
Figuur 5.38: IDA-klassen slaapkamer 2 voor een verbeterde luchtdichtheid Duco Tronic
Vervolgens werd onderzoek gedaan naar het totale primair energieverbruik van de verschillende systeeminstellingen. Het grootste primair energieverbruik werd zoals verwacht verkregen bij systeem C. Het Duco Tronic systeem verbruikte 21 % minder primaire energie. Het verschil tussen het Duco Tronic systeem en de minimumstand is bij deze case vrij groot. Dit
METINGEN
91
is onder andere het gevolg van de grote bezettingsgraad van de woning waardoor het Duco Tronic systeem vaak geactiveerd was. Het zeer lage primair energieverbruik van de minimumstand geeft enigszins een wat vertekend beeld. Bij deze case werd de derde meetfase, het systeem dat geregeld werd met de standenschakelaar, ook benaderd in de simulaties als een systeem dat constant ventileerde aan het minimale debiet, maar bij dit praktijkgeval was dit niet het geval. We moeten dus veronderstellen dat deze resultaten dichter in buurt van de waarden bekomen met het Duco Tronic systeem zullen liggen in werkelijkheid.
Figuur 5.39: Totaal primair energieverbruik Duco Tronic
Besluit Bij deze case speelde de luchtdichtheid van de woning en de bezettingsgraad een grote rol in de resultaten van de metingen en de simulaties. In de ruimtes werd doorgaans een relatieve goede luchtkwaliteit opgemeten behalve in de slaapkamers. Dit is onder andere het gevolg van de oriëntatie van bepaalde slaapkamers en een verkeerd gebruik van de toevoerroosters. Er was relatief weinig verschil tussen de drie meetperioden, dit impliceert dat bij deze implementatie de keuze van het ventilatiesysteem niet veel verschil maakt op het gebied van luchtkwaliteit. Het verschil tussen de verschillende instellingen van het systeem werd pas duidelijk in de simulaties die uitgevoerd zijn met een verbeterde luchtdichtheid. Opvallend hierbij was dat het systeem C slechter presteerde dan het vraaggestuurde systeem. Door de grote bezettingsgraad kon systeem C niet adequaat voldoen aan de vraag in de woning, terwijl dit bij het vraaggestuurde systeem wel het geval was. De simulaties waren vrij representatief voor de metingen. Hierdoor konden we op een betrouwbare manier verder onderzoek doen naar de toepassing van het systeem. Bij dit praktijkgeval werd tijdens de derde meetfase van de metingen veel gebruik gemaakt van de standenschakelaar maar dit leverde een slechtere binnenluchtkwaliteit op dan het automatische systeem. Alsook was het verbruik van de ventilator hoger. Hieruit kunnen we afleiden dat de standenschakelaar niet doeltreffend gebruikt werd. Globaal werd met het Duco Tronic systeem 21 % bespaard ten opzichte van het referentiesysteem C op het totale primaire energieverbruik. Dit bevat de primaire energie verbruikt door de ventilator en de warmteverliezen door bewuste ventilatie.
METINGEN
92
5.7.
Casestudy 4: DemandFlow - Codumé [14, 43]
5.7.1. Gebouwfiche De laatste woning is een nieuwbouw te Lichtervelde. Het huis dat gerealiseerd is in 2010 is een open bebouwing in een rustige woonwijk. Het ventilatiesysteem DemandFlow is geïnstalleerd in november 2010. De woning telt drie bewoners, twee volwassenen die voltijds werken en één kind. De blowerdoortest leverde volgend resultaat op:
V50 = 1361m 3 / h n50 = 2,8h −1 In deze woning werd veel aandacht besteed aan een goede luchtdichtheid en thermische performantie. Dit impliceert dat het ventilatiesysteem een grotere invloed zal hebben op de binnenluchtkwaliteit. De warmteverliezen door luchtlekken zullen beperkt zijn.
5.7.2. Systeemspecificaties Het Demand Flow systeem is een variant op systeem C. Er wordt natuurlijke toevoer voorzien door zelfregelende toevoerroosters in (1) leefruimte; (2) slaapkamer 1; (3) slaapkamer 2; (4) slaapkamer 3 en (5) slaapkamer 4. Gedurende de meetperiode werd slaapkamer 3 gebruikt als extra berging en slaapkamer 4 deed dienst als bureau. Het tweede toilet op de bovenverdieping was nog niet in gebruik. De toevoerroosters zijn van het type Invisivent (P3) en AR75 (P4) van Renson. De doorvoer wordt gerealiseerd door spleten van minimum 1 cm onder iedere binnendeur. Iedere ruimte van de woning is voorzien van mechanische afvoer. In de leefruimte, de vier slaapkamers, de open keuken, de wasplaats en het toilet wordt de regelklep op het afvoerkanaal gestuurd in functie van de voorspelde CO2-concentratie in de ruimtes. Dit berekeningsalgoritme werkt op basis van de gemeten concentratie in het plenum. Dit plenum is geïnstalleerd net voor de ventilator. Hierop worden al de extractiekanalen aangesloten. In één cyclus van één uur wordt om de 5 minuten telkens het afgezogen debiet van één afvoermond verhoogd met 30 m³/h, tot maximaal 75 m³/h. Op die manier wordt het aandeel van deze ruimte in de totale stroom dominant. Op het einde van die 5 minuten wordt de CO2concentratie in het plenum gemeten die dan gedomineerd wordt door de stroom van één bepaalde afvoermond. De concentratie van de gesampelde ruimte wordt dan afgeleid uit de gemeten concentratie in het plenum. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van de debieten en de concentraties in de verschillende ruimtes die geschat werden in een voorgaande cyclus. Het gewenste debiet wordt bepaald uit de geschatte waarde en de instelwaarde. Deze bedraagt dan 0,0525 maal de afwijking tussen de geschatte concentratie en de instelwaarde van 1200. In het toilet is de instelwaarde 800 ppm. De ruimtes waarin zich een toilet bevindt worden aanvullend voorzien van een aanwezigheidsdetector. Deze heeft prioriteit op de sturing in functie van CO2. De
METINGEN
93
aanwezigheidssensoren hebben een nalooptijd van 15 minuten. In deze case waren tijdens de meetperiode de toiletten nog niet voorzien van een aanwezigheidsdetector. In de badkamer wordt de relatieve vochtigheid gemeten. Indien deze stijgt boven een grenswaarde zal meer geventileerd worden totdat de relatieve vochtigheid opnieuw gedaald is tot onder de grenswaarde. De dampkap in de open keuken maakt geen integraal deel uit van het systeem, maar werkt autonoom Het systeem is ook voorzien van een driestandenschakelaar. Bij de ‘eco-stand’ wordt de instelwaarde gesteld op 1200 ppm. De minimale stand van de regelkleppen bedraagt dan 10% van het nominale debiet bij de kleppen van de badkamer, toilet, wasplaats en keuken. De kleppen van de ‘droge ruimtes’ worden op dat moment gesloten. Bij overschrijding van 1200 ppm is de maximale stand 100 % van het nominale debiet. De ‘comfort-stand’ kent een instelwaarde van 1000 ppm. Het minimale en maximale debiet bedragen dan respectievelijk 20 % en 100 % van het nominale debiet. De ‘timer-stand’ zorgt er voor dat er gedurende een bepaalde tijd, 3 uur of 6 uur, extra geventileerd wordt in de leefruimte of de keuken. De gestuurde regelkleppen kunnen traploos ingesteld worden tussen de maximale stand en de minimale stand. De afvoerventilator is een constante-druk ventilator. Wanneer er drukverandering optreedt in het systeem door het openen of sluiten van een regelklep wordt dit gedetecteerd door de ventilator. Het sluiten van een regelklep zal bijvoorbeeld zorgen voor een grotere drukopbouw wat zal leiden tot een lager toerental en een lager debiet. Door het verminderen van het toerental wordt de drukopbouw opnieuw gelijk aan de initiële druk. Het DemandFlow systeem kreeg een reductiefactor toegekend van 0,72 toegekend volgens het ATG-E attest.
5.7.3. Meetopstelling In de leefruimte, de badkamer, de ouderlijke slaapkamer en slaapkamer 2 werden metingen uitgevoerd met CO2-loggers van het type K33-ELG. Deze registreerden eveneens de relatieve vochtigheid en de temperatuur in deze ruimtes. In de open keuken, de wasplaats, het toilet, de inkom, de bureau, de berging en buiten werden de relatieve vochtigheid en de temperatuur gemeten. De ventilator werd uitgerust met een energiemeter. Tabel 5.25 geeft aan wanneer de achtereenvolgende metingen plaatsvonden. DemandFlow Meetperiode Meetfase 1 04/03/2010 – 11/03/2010 Meetfase 2 12/02/2010 – 04/03/2010 Meetfase 3 30/01/2010 – 12/02/2011
Systeeminstelling Vraaggestuurde ventilatie Systeem C Standenschakelaar
Tabel 5.25: Meetperioden DemandFlow
METINGEN
94
Tijdens de eerste meetperiode werd de inregeling van het systeem bij de normale werking in maximale stand opgemeten. In de keuken meten we een debiet van 76 m³/h. De badkamer is ingeregeld op 53 m³/h. In de wasplaats verkrijgen we een debiet van 52 m³/h. In het toilet beneden en het toilet boven wordt respectievelijk 25 m³/h en 28 m³/h gemeten. Alle roosters zijn correct ingeregeld volgens de norm. Tijdens meetfase 2 werden de afvoerdebieten in de natte ruimten, met name de badkamer, open keuken en de beide toiletten, maximaal ingesteld. De overige afvoerpunten in de droge ruimtes werden afgesloten van het systeem zodat het traditionele systeem C het best benaderd werd. In tabel 5.26 wordt een overzicht gegeven per ruimte van de ingeregelde afvoerdebieten die toegepast werden tijdens meetfase drie. We onderscheiden drie standen van de ventilator. Lage stand Gemiddelde stand Hoge stand
Badkamer 13 m³/h 26 m³/h 50 m³/h
Wasplaats 13 m³/h 26 m³/h 50 m³/h
Toilet 1 6,2 m³/h 13,4 m³/h 24,5 m³/h
Toilet 2 Open keuken 7 m³/h 19 m³/h 14 m³/h 40 m³/h 28 m³/h 72 m³/h
Tabel 5.26: Afvoerdebieten meetfase 3 DemandFlow
5.7.4. Resultaten Algemeen Bij meetfase 3 ontbreken de gegevens van de meting in het toilet beneden. Er is een fout gebeurd bij de logging. Binnenluchtkwaliteit Bij deze case presteert meetfase 2, met geforceerde debieten, het best op vlak van binnenluchtkwaliteit. Meetperiode 3 vertoont de slechtste resultaten. Dit is de meting waarbij de bewoners zelf het ventilatiedebiet regelden naar eigen wensen. Uit de ventilatorgrafiek is gebleken dat de ventilator bijna constant op de laagste stand heeft gewerkt. Het valt dan ook meteen op dat wanneer het ventilatiesysteem iets minder presteert en niet voldoende ventileert, zoals bij meetfase 3, er een groot negatief effect te zien is op de binnenluchtkwaliteit. Dit is onder meer het gevolg van de goede luchtdichtheid van de woning. Hiermee wordt het stijgend belang van een goed ontworpen ventilatiesysteem bij luchtdichte woningen aangetoond. Het effect is zowel zichtbaar bij de CO2-concentratie als bij de relatieve vochtigheid. De grootste vochtproblemen tijdens meetfase 3 werden vastgesteld in de bureau en slaapkamer 1. Tabel 5.27 tot tabel 5.29 geeft een overzicht van alle meetgegevens gedurende de verschillende meetperioden. Bij wijze van voorbeeld tonen figuur 5.40 en figuur 5.41 de verdeling in IDAklassen van de leefruimte en de ouderlijke slaapkamer. In de leefruimte, maar ook in de badkamer is de binnenluchtkwaliteit vrij goed tijdens de drie fases. De bezetting in de woning is relatief laag ten opzichte van een vrij groot oppervlakte en de bezettingsperiode in de badkamer is telkens kort, waardoor daar ook geen problemen ondervonden worden met betrekking tot de binnenluchtkwaliteit. De slaapkamers zijn traditioneel het meest bezet in een woning. De algemene kwaliteit van de lucht is in deze ruimten dan ook een stuk lager, zeker
METINGEN
95
naarmate het ventilatiesysteem minder goed presteert en de luchtdichtheid van de woning verhoogt. DemandFlow situatie 1 Wasplaats Berging Inkom Bureau Keuken Toilet Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 DemandFlow situatie 1 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 33,6 24,5 49,2 100 % 21,37 18,66 24,4 53,1 42,9 58,8 100 % 18,64 17,9 19,42 51,46 39,4 61,9 100 % 15,39 14,85 16 64,96 59 77,8 99 % 13,67 12,93 16 41,9 27,2 56,9 100 % 19,8 16,76 22,86 42,63 28,7 50,6 100 % 17,72 16,76 19,04 42,7 27,22 53,99 100 % 20,73 17,09 27,82 52,7 38,08 67,79 100 % 19 15,04 25,99 61,26 45,09 73,56 95 % 16,84 13,98 23,54 49 38,53 58,82 100 % 17,46 13,65 23,47 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 251 4 1213 78 % 8% 11 % 3% 225 0 1702 84 % 9% 5% 2% 734 4 2338 49 % 9% 8% 34 % 307 17 941 61 % 35 % 4% 0%
Tabel 5.27: Meetperiode 1 DemandFlow DemandFlow situatie 2 Wasplaats Berging Inkom Bureau Keuken Toilet Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 DemandFlow situatie 2 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2
Relatieve vochtigheid [%] Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum < 70 % Gemiddelde Minimum Maximum 37,0 24 52,7 100 % 21,67 19,04 25,17 55,82 45,2 65,1 100 % 18,06 17,14 20,95 53,11 37,1 74,5 99 % 14,7 12,55 20,19 63,42 49 88,3 89 % 13,23 11,38 17,14 49,88 34,1 69 100 % 16,72 12,93 20,57 52,16 38,4 70,3 99 % 15,68 14,09 20,95 47,74 31,01 62,95 100 % 19,17 15,64 24,25 46,63 28,07 68,25 100 % 19,14 14,13 25,72 58,93 41,73 78,08 93 % 14,16 10,06 17,79 50,36 36,09 64,35 100 % 17,47 12,08 21,07 CO2-concentratie [ppm] Gemiddelde Minimum Maximum IDA 1 IDA 2 IDA 3 IDA 4 186 0 859 84 % 13 % 3% 0% 184 39 1613 92 % 4% 3% 1% 396 0 2710 67 % 7% 12 % 14 % 291 3 792 64 % 28 % 8% 0%
Tabel 5.28: Meetperiode 2 DemandFlow
METINGEN
96
DemandFlow situatie 3 Wasplaats Berging Inkom Bureau Keuken Toilet Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2 DemandFlow situatie 3 Leefruimte Badkamer Slpk 1 Slpk 2
Relatieve vochtigheid [%] Gemiddelde Minimum Maximum 37,68 26,4 49,3 57,72 45,9 69 56,3 37,6 71,8 67,4 60,9 82,1 47,47 30,8 76,4 49,43 54,94 64,62 54,3 Gemiddelde 258 333 1643 488
34 39,07 41,09 38,07 Minimum 6 45 42 0
< 70 % 100 % 100 % 99 % 83 % 99 %
Temperatuur [°C] Gemiddelde Minimum Maximum 21,85 18,66 25,17 18,41 17,14 20,19 15,54 14,09 17,14 14,31 11,77 19,04 18,94 16,38 22,48
63,77 100 % 19,31 79,23 97 % 18,89 82,31 70 % 17,23 65,36 100 % 17,67 CO2-concentratie [ppm] Maximum IDA 1 IDA 2 1632 77 % 14 % 1791 77 % 11 % 5608 23 % 5% 1137 39 % 24 %
16,97 14,98 13,08 13,03
24,29 25,23 26,04 23,49
IDA 3 8% 9% 13 % 35 %
IDA 4 1% 3% 59 % 2%
Tabel 5.29: Meetperiode 3 DemandFlow
Figuur 5.40: IDA-klassen leefruimte DemandFlow
Figuur 5.41: IDA-klassen slaapkamer 1 DemandFlow
METINGEN
97
Energieverbruik Tabel 5.30 geeft een overzicht van het energieverbruik van het DemandFlow systeem gedurende de drie meetperioden. Demand Flow ventilatorverbruik Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Gemiddeld Minimum Maximum 5,3 W 4,34 W 25,19 W 37,52 W 35,9 W 38,78 W 3,94 W 3,02 W 30,71 W
Tabel 5.30: Ventilatorverbruik DemandFlow
Het energieverbruik van de ventilator schommelt tussen circa 4 W en 40 W. Gemiddeld wordt 85 % minder energie verbruikt door de ventilator bij het vraaggestuurde systeem ten opzichte van een traditioneel systeem C zoals tijdens meetfase 2. Het laagste energieverbruik werd geregistreerd tijdens meetfase 3 waarbij het toerental van de ventilator geregeld werd door middel van de driestandschakelaar. Uit figuur 5.42 kan afgeleid worden dat de ventilator 97 % van de tijd in de laagste stand heeft gewerkt en 3 % van de tijd in de hoogste stand. Vandaar het lage gemiddelde verbruik tijdens deze meetperiode. Hoewel dit systeem het laagste energieverbruik kent, wordt het systeem van de driestandenschakelaar als ongemakkelijk ervaren door de bewoners. Doorgaans vergat men de schakelaar te gebruiken. Bij het waarnemen van een slechte binnenluchtkwaliteit werd meestal teruggegrepen naar het kortstondig openen van ramen in plaats van het verhogen van de stand van de ventilator. Het openen van ramen gaat echter gepaard met een grote warmteverliezen. Enkel tijdens het douchen of intensief gebruik van de badkamer werd het toerental van de ventilator tijdelijk verhoogd. De automatisering van het vraaggestuurde systeem wordt als een groot pluspunt ervaren bij de bewoners. De woning kent een lage bezetting en het automatische systeem speelt hier op in, dit in tegenstelling tot het systeem dat werkt met de standenschakelaar.
Figuur 5.42: Ventilatorverbruik meetfase 3 DemandFlow
METINGEN
98
Simulatie De resultaten van de simulaties leveren algemeen een iets beter resultaat op, op gebied van binnenluchtkwaliteit, enkel in slaapkamer 2 wordt een groot verschil opgemeten tussen de resultaten van de metingen en deze van de simulaties. De verschillen tussen de metingen en de simulaties tonen aan dat naar mate een betere luchtdichtheid gerealiseerd wordt in woningen, de binnenluchtkwaliteit meer gaat afhangen van het gekozen ventilatiesysteem maar ook van randvoorwaarden zoals bewonersgedrag, gebouweigenschappen en klimatologische invloeden die moeilijker correct weergegeven worden door simulaties. Hierdoor ontstaan er nuanceverschillen tussen de metingen en de simulaties. In de vorige cases werd dit grotendeels teniet gedaan door de luchtlekken die automatisch een goede luchtkwaliteit genereren. Bij wijze van voorbeeld toont figuur 5.43 de verdeling in IDA-klassen opgemeten in slaapkamer 2 tijdens de metingen en figuur 5.44 toont het resultaat van de simulatie in dezelfde ruimte. In slaapkamer 2 is het grootste verschil tussen meting en simulatie op te merken. De slaapkamer in kwestie is in deze case de slaapkamer van een baby. Dit is zo ingevoerd in het computermodel. Mogelijks wordt de productie van polluenten door jonge kinderen onderschat in de simulaties. Zoals verwacht verkrijgen we voor iedere ruimte de beste resultaten bij systeem C en de minst goede resultaten tijdens de derde periode waarbij het systeem constant aan minimale debieten lucht heeft geëxtraheerd uit de natte ruimtes. Ook de blootstelling aan CO2 van de bewoners vertoont diezelfde trend. Het verschil is echter zeer klein in tegenstelling tot het verschil dat geregistreerd werd tijdens de metingen.
Figuur 5.43: IDA-klassen slaapkamer 2 meting DemandFlow
METINGEN
99
Figuur 5.44: IDA-klassen slaapkamer 2 simulatie DemandFlow
De totale warmteverliezen zijn opgelijst in tabel 5.31. Door de relatief goede luchtdichtheid van de woning is de impact van het gekozen systeem op de totale warmteverliezen groot, zeker in vergelijking met de andere cases die onderzocht zijn. Hoe luchtdichter de woning hoe groter ook het aandeel warmteverliezen door ventilatie ten opzichte van de totale warmteverliezen. Meetfase 1 Meetfase 2 Meetfase 3
Totale warmteverliezen [GJ] 14,91 28,34 8,15
Totale warmteverliezen [kWh] 4141 7872 2262
Tabel 5.31: Totale warmteverliezen DemandFlow
Vervolgens worden de warmteverliezen door bewuste ventilatie geïsoleerd uit de totale warmteverliezen. De verhouding tussen de warmteverliezen door bewuste ventilatie van het DemandFlow systeem en deze van het systeem C bepalen de reductiefactor:
f =
11,11 = 0,41 26,77
De warmteverliezen door bewuste ventilatie van het vraaggestuurde systeem bedraagt 41 % van deze gerealiseerd door het referentie systeem C. Het DemandFlow systeem presteert in deze specifieke implementatie beter dan voorzien in het ATG-E attest.
Figuur 5.45: Extrapolatie naar een perfecte luchtdichtheid DemandFlow
METINGEN
100
Voorts wordt het totale primair energieverbruik van drie systeeminstellingen nader onderzocht. Het DemandFlow systeem verbruikte ongeveer 60 % minder primaire energie ten opzichte van het systeem C. Het totale energieverbruik tijdens de minimumstand is zeer klein in vergelijking met de andere casestudy’s. De minimumstand leidt tot zeer lage hulpenergie en lage warmteverliezen door ventilatie. Bij deze stand moet de binnenlucht aanzienlijk inboeten aan kwaliteit.
Figuur 5.46: Totaal primair energieverbruik DemandFlow
Besluit Bij deze casestudy wordt er een groot verschil opgemeten tussen de drie meetinstellingen. Systeem C presteert het best op het gebied van binnenluchtkwaliteit en het systeem dat geregeld werd met de standenschakelaar presteert het slechtst. Bij deze stand werd zo goed als constant aan minimale debieten geventileerd. Het gebruik van de standenschakelaar werd als ongemakkelijk ervaren door de bewoners en resulteerde in een verkeerd gebruik van het systeem door het openen van ramen om te verluchten en dergelijke. In dit praktijkgeval zien we dus dat het geïnstalleerde systeem wel een grote invloed heeft op de binnenluchtkwaliteit in de woning. Dit in tegenstelling tot de drie andere cases. De simulaties leverden iets betere resultaten op dan de metingen op gebied van binnenluchtkwaliteit, maar de trends die terug te vinden zijn in de metingen vinden we ook terug in de simulaties, waardoor de simulaties vrij representatief zijn voor de metingen. Enkel in slaapkamer 2 werd een groot verschil opgemerkt tussen de metingen en simulaties. Mogelijks wordt de productie van polluenten onderschat bij jonge kinderen in de simulaties. Uit de metingen en simulaties is gebleken dat het DemandFlow systeem in het totaal 60 % minder primaire energie verbruikte dan het referentiesysteem C. Met de minimumstand werd nog aanzienlijk minder primaire energie verbruikt maar dit resulteerde in een vrij slechte binnenluchtkwaliteit.
METINGEN
101
6. Conclusie
102
Het installeren van een vraaggestuurd ventilatiesysteem in woningen heeft als bedoeling het energieverbruik te verminderen en een goede binnenluchtkwaliteit te verzekeren. Dit hoofdstuk omvat de algemene conclusies over de resultaten van de uitgevoerde metingen en de simulaties van de vier woningen op gebied van energieverbruik en binnenluchtkwaliteit. De kwaliteit van de binnenlucht werd geëvalueerd op basis van de gemeten CO2-concentratie en de relatieve vochtigheid. Het totale energieverbruik omvat het energieverbruik van de ventilator en de warmteverliezen door bewuste ventilatie. De geteste systemen zijn: Xtravent (Renson); Healthbox (Renson); Duco Tronic (Duco) en DemandFlow (Codumé). De systemen werden opgemeten in drie instellingen, namelijk: het automatische systeem; het referentiesysteem C en bij de derde instelling mochten de bewoners de stand van de ventilator zelf regelen. Uit deze studie is gebleken dat het energieverbruik en de luchtkwaliteit in een woning niet enkel afhankelijk is van het gekozen ventilatiesysteem maar dat nog andere factoren een grote rol spelen.
6.1.
Gebouweigenschappen
Luchtdichtheid Bij woningen met een slechte luchtdichtheid is er weinig verschil te zien tussen de verschillende systeeminstellingen. Uit de metingen is gebleken dat het gekozen ventilatiesysteem in dergelijke woningen weinig invloed heeft op de binnenluchtkwaliteit. Met behulp van de simulaties werd de invloed van de luchtdichtheid getest voor iedere casestudy. Als we voor elke woning een betere luchtdichtheid simuleren, merken we in de resultaten dat de kwaliteit van de lucht vermindert naarmate de luchtdichtheid stijgt. De binnenluchtkwaliteit wordt ook meer afhankelijk van de gekozen controle strategie. Dit bewijst het belang van een goed ontworpen ventilatiesysteem in luchtdichte gebouwen. Oriëntatie van de ruimtes De binnenluchtkwaliteit van de ruimtes waar toevoerroosters geplaatst zijn, is ook afhankelijk van de oriëntatie van deze ruimtes. Uit de metingen blijkt dat lokalen die niet georiënteerd zijn volgens de overwegende windrichting in bepaalde gevallen iets minder goed presteren op dit vlak.
6.2.
Bezettingspatroon
Het aantal bewoners en de bezettingsgraad van de verschillende ruimtes in de woningen spelen een grote rol bij de prestaties - energieverbruik en binnenluchtkwaliteit - van het ventilatiesysteem. De vraaggestuurde systemen hebben hun nut bewezen zowel in woningen met een lage bezettingsgraad als in woningen met een hoge bezettingsgraad. Bij de woningen met een relatief lage bezetting wordt het energieverbruik verlaagd en blijft de binnenluchtkwaliteit min of meer gelijkwaardig in vergelijking met het referentiesysteem C. Bij woningen met een relatief hoge bezetting en een goede luchtdichtheid wordt het energieverbruik in mindere mate
CONCLUSIE
103
verlaagd maar de binnenluchtkwaliteit verbeterde omdat in de meting het referentiesysteem C niet kon voldoen aan de vraag en het vraaggestuurde systeem wel. De forfaitaire waarden van de afvoerdebieten die beschreven zijn in de norm voor een systeem C schieten in dit geval te kort.
6.3.
Ventilatiesysteem
Algemeen Een slecht ontworpen of niet goed ingesteld ventilatiesysteem of een verkeerd gebruik ervan, heeft gevolgen op de prestaties, dit zowel op het gebied van binnenluchtkwaliteit als op het gebied van totaal energieverbruik. Het is belangrijk dat de installateurs de werking kennen van het systeem en dat de gebruikers voldoende uitleg krijgen over de mogelijkheden en de beperkingen ervan om verkeerd gebruik van de systemen te voorkomen. De systemen die enkel sturen op basis van relatieve vochtigheid reageren niet op veranderingen van de binnenluchtkwaliteit in de verblijfsruimtes. Bijgevolg kan besloten worden dat deze systemen minder goed presteren op gebied van binnenluchtkwaliteit. Dit kan niet expliciet aangetoond worden met behulp van de cases aangezien de woning met het Xtravent systeem en de woning met het Healthbox systeem niet zo luchtdicht waren en er dus weinig problemen waren op vlak van binnenluchtkwaliteit. Er is echter wel aangetoond uit de metingen dat deze systemen niet voldoende reageren op het moment dat er een verhoogde vraag is in de verblijfsruimtes. Dergelijke conclusies werden al eerder aangetoond in andere studies. We kunnen afleiden dat de systemen waarbij de regeling gebeurt in functie van zowel relatieve vochtigheid en CO2-concentratie de beste resultaten geven op gebied van binnenluchtkwaliteit. Vraaggestuurde ventilatiesystemen versus andere systemen Uit de simulaties kan afgeleid worden dat deze vrij representatief zijn voor alle metingen. Zoals verwacht zijn bijzondere fluctuaties in het klimaat en onverwachte wijzigingen in het bezettingspatroon of het bewonersgedrag niet zichtbaar in de resultaten. Algemeen werden bij de metingen en de simulaties de slechtste resultaten op gebied van binnenluchtkwaliteit vastgesteld bij de minimumstand. Systeem C presteerde het beste. De vraaggestuurde systemen presteren beter op gebied van totale warmteverliezen ten opzichte van het referentiesysteem C. Dit ongeacht de gebouweigenschappen en het bezettingspatroon. De verschillen tussen de twee worden wel kleiner naargelang de luchtdichtheid minder performant is en de bezettingsgraad stijgt. In beide gevallen lopen de totale warmteverliezen vrij hoog op. In drie van de vier cases werd het laagste verbruik van de ventilator opgemeten bij het vraaggestuurde systeem. De besparingen op het verbruik van de ventilator van de vraaggestuurde systemen ten opzichte van de referentiesystemen C varieerden gemiddeld tussen 21% en 85%. Ten opzichte van de systemen die geregeld werden met de standenschakelaar werden besparingen opgemeten tussen 5,2 % en 42 %. De grote spreiding is vooral te wijten aan het werkingsprincipe van de ventilator en de verhouding tussen de ingestelde debieten van de verschillende standen. Het besparingspotentieel ten opzichte van het systeem met de standenschakelaar is kleiner en in één case verbruikt het vraaggestuurde
CONCLUSIE
104
systeem zelfs meer energie, maar de automatisering van de vraaggestuurde systemen wordt door de bewoners globaal als een groot pluspunt aanzien. Vervolgens wordt de vergelijking gemaakt van het totaal primair energieverbruik van ieder systeem en van de drie meetfases (zie tabel 6.1). Het totaal primair energieverbruik bestaat uit de warmteverliezen door bewuste ventilatie en het primair energieverbruik van de ventilator. De besparingen van het totaal primair energieverbruik van het vraaggestuurde systeem ten opzichte van het referentiesysteem C variëren tussen 21 % en 60 %. Xtravent Healthbox Duco Tronic DemandFlow
Vraaggestuurd 15,72 GJ 12,31 GJ 15,85 GJ 11,53 GJ
Systeem C 22,12 GJ 20,44 GJ 20,13 GJ 29,72 GJ
Minimumstand 15,39 GJ 11,65 GJ 7,21 GJ 2,56 GJ
Tabel 6.1: Overzicht totaal primair energieverbruik
Figuur 6.1 toont het totaal primair energieverbruik dat uitgezet wordt ten opzichte van de gemiddelde gemeten CO2-concentratie in de woningen. Er wordt een onderscheid gemaakt tussen de vraaggestuurde systemen, de referentiesystemen C en de systemen waarbij gebruik werd gemaakt van de standenschakelaar. De gemiddelden per ventilatiesysteem werden aangeduid met een kruisje op de grafiek. We kunnen enkele trends onderscheiden. De systemen C kennen het grootste energieverbruik en de vraaggestuurde systemen verbruiken minder energie maar geven gemiddeld gezien een iets minder goede luchtkwaliteit. Het systeem dat geregeld werd door middel van de standenschakelaar heeft het kleinste energieverbruik, maar deze instelling presteert bij ieder systeem slechter dan het vraaggestuurde systeem op het gebied van luchtkwaliteit. Op de grafiek zien we dat er twee ventilatiesystemen die gebruik maakten van de standenschakelaar nagenoeg hetzelfde presteren als de vraaggestuurde systemen. Dit zijn de varianten op het Xtravent en het Healthbox systeem. Bij deze twee systemen zien we dat het energieverbruik van de minimumstand vrij dicht ligt bij deze van het vraaggestuurde systeem. Bij het Healthbox systeem is dit onder andere te wijten aan de lage bezettingsgraad van de woning waardoor het vraaggestuurde systeem weinig geactiveerd werd. Bij het Xtravent systeem is dit onder andere het gevolg van de werking van de ventilator, de debieten worden slechts weinig verhoogd of verlaagd.
CONCLUSIE
105
Figuur 6.1: Synthese metingen
Op figuur 6.2 is de synthese te zien van de resultaten van de simulaties die uitgevoerd zijn met een verbeterde luchtdichtheid. Net als bij de vorige grafiek wordt het totaal primair energieverbruik uitgezet ten opzichte van de gemiddelde CO2-concentratie in de woning. Ditmaal hebben alle woningen dezelfde n50-waarde, namelijk 1 h-1. In deze figuur zijn de trends die we zagen in figuur 6.1 ook aanwezig.
Figuur 6.2: Synthese simulaties verbeterde luchtdichtheid
Algemeen kunnen we besluiten uit de metingen in situ en de simulaties dat er met de vraaggestuurde ventilatiesystemen betere trade-off ontstaat tussen het energieverbruik en de binnenluchtkwaliteit. Dezelfde tendens vinden we terug bij de gesimuleerde woningen met een verbeterde luchtdichtheid. Uit de grafieken kunnen we afleiden dat er nog ruimte is voor verbetering. Het gemiddelde van de vraaggestuurde systemen ligt wellicht zeer dicht bij een constante gemiddelde stand (stand 2) die gelegen is tussen de minimumstand en het vol vermogen. Verdere studies moeten uitwijzen hoe het verbruik van de vraaggestuurde systemen
CONCLUSIE
106
nog kan verlaagd worden zonder drastisch te moeten inboeten aan kwaliteit van de binnenlucht.
6.4.
Perspectieven
In verder studies kan onderzocht worden hoe het totaal primair energieverbruik nog verder verlaagd kan worden door verschillende regelstrategieën en instelwaarden te vergelijken met elkaar bij dezelfde randvoorwaarden. Op die manier is het mogelijk na te gaan hoe het ventilatiesysteem nog beter kan inspelen op het bewonersgedrag. Ook het gebruik van VOCsensoren in residentiële toepassingen kan verder onderzocht worden.
CONCLUSIE
107
B IJLAGE A In deze bijlage worden alle resultaten van de in situ metingen getoond die gedaan werden in de woning waar het Xtravent systeem geïnstalleerd is . Figuur A.1 tot figuur A.5 toont de verdeling in IDA-klassen van iedere ruimte waar de CO2-concentratie gemeten is. Vervolgens tonen figuren A.6 tot A.8 het opgemeten ventilatorverbruik per meetfase.
Figuur A.1: IDA-klassen leefruimte Xtravent
Figuur A.2: IDA-klassen badkamer Xtravent
Figuur A.3: IDA-klassen slaapkamer 1 Xtravent
BIJLAGE A
108
Figuur A.4: IDA-klassen slaapkamer 2 Xtravent
Figuur A.5: IDA-klassen slaapkamer 3 Xtravent
Figuur A.6: Energieverbruik ventilator meetfase 1 Xtravent
BIJLAGE A
109
Figuur A.7: Energieverbruik ventilator meetfase 2 Xtravent
Figuur A.8: Energieverbruik ventilator meetfase 3 Xtravent
BIJLAGE A
110
B IJLAGE B Deze bijlage toont alle resultaten van de in situ metingen die gedaan werden in de woning waar het Healthbox systeem geïnstalleerd is. Figuur B.1 tot figuur B.4 toont de verdeling in IDAklassen van iedere ruimte waar de CO2-concentratie gemeten is. Vervolgens tonen figuren B.5 tot B.7 het opgemeten ventilatorverbruik per meetfase.
Figuur B.1: IDA-klassen leefruimte Healthbox
Figuur B.2: IDA-klassen keuken Healthbox
Figuur B.3: IDA-klassen slaapkamer Healthbox
BIJLAGE B
111
Figuur B.4: IDA-klassen badkamer Healthbox
Figuur B.5: Energieverbruik ventilator meetfase 1Healthbox
Figuur B.6: Energieverbruik ventilator meetfase 2Healthbox
Figuur B.7: Energieverbruik ventilator meetfase 3Healthbox
BIJLAGE B
112
B IJLAGE C In bijlage C worden alle resultaten getoond van de in situ metingen die gedaan werden in de woning waar het Duco Tronic systeem geïnstalleerd is. Figuur B.1 tot figuur B.5 toont de verdeling in IDA-klassen van iedere ruimte waar de CO2-concentratie gemeten is. Vervolgens tonen figuren B.6 tot B.8 het opgemeten ventilatorverbruik per meetfase.
Figuur C.1: IDA-klassen leefruimte Duco Tronic
Figuur C.2: IDA-klassen badkamer Duco Tronic
Figuur C.3: IDA-klassen slaapkamer 1 Duco Tronic
BIJLAGE C
113
Figuur C.4: IDA-klassen slaapkamer 2 Duco Tronic
Figuur C.5: IDA-klassen slaapkamer 3 Duco Tronic
Figuur C.6: Energieverbruik ventilator meetfase 1 Duco Tronic
BIJLAGE C
114
Figuur C.7: Energieverbruik ventilator meetfase 2 Duco Tronic
Figuur C.8: Energieverbruik ventilator meetfase 3 Duco Tronic
BIJLAGE C
115
B IJLAGE D Deze bijlage toont alle resultaten van de in situ metingen die gedaan werden in de woning waar het DemandFlow systeem geïnstalleerd is. Figuur B.1 tot figuur B.4 toont de verdeling in IDAklassen van iedere ruimte waar de CO2-concentratie gemeten is. Vervolgens tonen figuren B.5 tot B.7 het opgemeten ventilatorverbruik per meetfase.
Figuur D.1: IDA-klassen leefruimte DemandFlow
Figuur D.2: IDA-klassen badkamer DemandFlow
Figuur D.3: IDA-klassen slaapkamer 1 DemandFlow
BIJLAGE D
116
Figuur D.4: IDA-klassen slaapkamer 2 DemandFlow
Figuur D.5: Energieverbruik ventilator meetfase 1 DemandFlow
Figuur D.6: Energieverbruik ventilator meetfase 2 DemandFlow
Figuur D.7: Energieverbruik ventilator meetfase 3 DemandFlow
BIJLAGE D
117
R EFERENTIELIJST [1]
Afshari, A., Bergsøe,N., Humidity as a control parameter for ventilation, Indoor and Build environment, 12, 2003, pp. 215-216
[2]
Afshari, A., Bergsøe,N., Reducing energy consumption for ventilation in dwellings through demand controlled ventilation, Proceedings Indoor Air, 2005
[3]
Antvorskov, S., Introduction to integration of renewable energy in demand controlled hybrid ventilation systems for residential buildings, Building and environment, 43, 2008, pp.1350-1353
[4]
ASHRAE, Fundamentals Handbook (SI), American Society of Heating, Refrigerating and Air Conditioning Engineers, Atlanta, 2005
[5]
Bergsøe, N., On ventilation needs – towards demand controlled ventilation in dwellings, Proceedings 21th AIVC, Den Haag, 2000
[6]
Carpenter, C., Energy and IAQ impacts of CO2-based demand controlled ventilation, ASHRAE transactions, 102 (2), 1996
[7]
Davidge, B., Demand controlled ventilation systems in office buildings, Proceedings 12th AIVC conference, Coventry, 1991
[8]
De Brauwere, T., Van de Velde, S., Meting van luchtdichtheid en binnenluchtkwaliteit in nieuwbouwwoningen (bouwjaar 2006-2009), Vakgroep Architectuur & Stedenbouw, Faculteit ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent, 2010
[9]
De Gids, W.F., Wouters, P., CO2 as indicator for the indoor air quality – General principles, AIVC, V.I.P., 33, 2010
[10] De Pril, P., Natuurlijke ventilatie in woningen, Vakgroep Architectuur & Stedenbouw, Faculteit ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent, 2002 [11] Emmerich, S.J., Persily, A.K, Literature review on CO2-based demand-controlled ventilation, [12] Emmerich, S.J., Persily, A.K., State-of-the-Art Review of CO2 Demand Controlled Ventilation – Technology and Application, NISTIR 6729, 2001 [13] EPB Besluit Bijlage V 2005, Ventilatievoorzieningen in woongebouwen, 2005 [14] EPB, Innoverende bouwconcepten : Codumé DemandFlow,, VEA, 2011, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid [15] EPB, Innoverende bouwconcepten : Duco Tronic System, VEA, 2010, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid [16] EPB, Innoverende bouwconcepten : Renson C+ EVO, VEA, 2010, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid [17] EPB, Innoverende bouwconcepten : ventilatiesysteem C+, VEA, 2008, www.energiesparen.be/epb/gelijkwaardigheid [18] Fanger, P., What is IAQ?, Indoor Air, 16, 2006, pp.328-334 [19] Fisk, W.J., De Almeida,A.T., Sensor-based demand-controlled ventilation: a review, Energy and Buildings, 29, 1998, pp.35-45 [20] Goedkeuringsleidraad voor de energetische karakterisatie van vraaggestuurde residentiële ventilatiesystemen, BUTGB/Ugent, Gent, 2010 [21] Hens, H., 3/2a Toegepaste bouwfysica en installaties: Gebouw, energie, verwarming, ventilatie, Acco, Leuven, België, 2002 [22] Janssens, A., Bouwfysische aspecten van gebouwen, Ugent, 2008-2009 [23] Janssens, A., Technische installaties 2, Ugent, 2008-2009 [24] Jardinier, M., Demand controlled ventilation: conciliating indoor air quality and energy savings, 2006
REFERENTIES
118
[25] Jeong, J., Improvement in demand-controlled ventilation simulation on multi-purposed facilities under an occupant based ventilation standard, Simulation Modelling Practice and Theory, 18, 2010, pp.51– 62 [26] Koffi, J., Analyse multicritère des stratégies de ventilation en maison individuelle, école doctorale sciences pour l’environnement et le développement durable, l’université de la Rochelle, 2009 [27] Laverge, J., Van Den Bossche,N., Janssens,A., Energy saving potential and repercussions on indoor air quality of demand controlled residential ventilation strategies, Proceedings 1th Central European symposium on Building Physics, 2010 [28] Lawrence, T., Demand controlled ventilation and sustainability, ASHRAE journal, 46 (12), 2004, pp.117-121 [29] Liddament, M.W., A guide to energy efficient ventilation, Annex V, AIVC, IEA, 1996 [30] Mansson, L., Demand-controlled ventilating systems: case studies, International Energy Agency, 1993 [31] Meijer, G., Duijm, F., Vluchtige Organische Stoffen in woningen, GGD Groningen, Kenniscentrum Milieu & Gezondheid [32] Mortensen, D., Rational use of supply air in residential buildings, Proceedings of Healthy Buildings, 2009 [33] Mumma, S.A., Demand controlled Ventilation – using dedicated outdoor air systems, ASHRAE Application Issues, 2002 [34] Mumma, S.A., Is CO2- based demand-controlled ventilation the answer?, Engineered Systems, 5, 2002, pp.66-78 [35] NBN D50-001, Ventilatievoorzieningen in woongebouwen, BIN, 1991 [36] Nielsen, T., Drivsholm,C., Energy efficiënt demand controlled ventilation in sngle family houses, Energy and Buildings, 42 (11), 2010, pp. 1995 - 1998 [37] Ongwandee, M., Moonrita, R., Panyametheekul, S., Tangbanluekal, C., Morrison, G., Investigation of volatile organis compounds in office buidlings in Bangkok, Thailand: Concentrations, sources, and occupant symptoms, Building and environment, 46, 2011, pp.1512-1522 [38] Op ’t Veld, P.J.M., de Gids, W.F, Handboek vocht en ventilatie : basis voor ontwerp, uitvoering en beheer, SBR 805, 2000 [39] Op ’t Veld, P.J.M., de Gids, W.F., Energie-efficiënt ventileren, SBR 804, 1999 [40] Pavlovas, V., Demand controlled ventilation - a case study for existing swedish multifamily buildings, Energy and buildings, 36, 2004, pp.1029-1034 [41] prCEN/TR 14788, Final Draft – Ventilation for buildings - Design and dimensioning of residential ventilation systems [42] prEN 15251, Draft 2005. Criteria for the Indoor Environment including thermal, indoor air quality, light and noise [43] Productinformatie Codumé : www.codume.com [44] Productinformatie Duco : www.duco.eu [45] Productinformatie Renson : www.renson.be [46] Raatschen, W., Demand-controlled ventilating systems: state of the art review, International Energy Agency, 1990 [47] Rosseel, S., Optimalisatie van concepten voor vraaggestuurde residentiële ventilatie, Vakgroep Architectuur & Stedenbouw, Faculteit ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent, 2008 [48] Roth, K., Dieckmann, J., Brodrick, J., Demand control ventilation, ASHRAE journal, 45 (7), 2003, pp.91-92 [49] Schell, M., Int-Hout, D., Demand control ventilation using CO2, ASHRAE journal, 43(2), 2001, pp.1826
REFERENTIES
119
[50] Sørenson, B.R., Demand controlled ventilation. A detailed study of energy usage by simulation, Proceedings 27th AIVC conference, Lyon, 2006 [51] Taylor, T., Demand-controlled ventilation – CO2-based DCV using 62.1-2004, ASHRAE journal, 45 (5), 2006, pp.67-75 [52] Technisch Voorlichting, 192 – Ventilatie van woningen – Deel 1 Algemene Principes, WTCB, 1994 [53] Technisch Voorlichting, 203 – Ventilatie van woningen – Deel 2 Uitvoering en prestaties van ventilatiesystemen, WTCB, 1997 [54] Van Den Bossche, N., Janssens, A., Heijmans, N., Vraaggestuurde draadloze ventilatiesystemen met natuurlijke toevoer voor woongebouwen, WTCB, Universiteit Gent, 2007 [55] Van Den Bossche, N., Janssens, A., Performance Evaluation of Humidity Controlled Ventilation Strategies in Residential Buildings, ASHRAE, 2007 [56] Vandewalle, E., Ontwerp en evaluatie van mechanisch ventilatiesystemen in woningen, Vakgroep Architectuur & Stedenbouw, Faculteit ingenieurswetenschappen, Universiteit Gent, 2005 [57] Woloszyn, M., Steemans, M., The effect of combining a relative-humidity-sensitive ventilation system with the moisture-buffering capacity of materials on indoor climate and energy efficiency of buildings, Building and environment, 44, 2009, pp.515-524
REFERENTIES
120
F IGUREN Figuur 2.1: Winddrukken op de gebouwschil ...........................................................................................................................6 Figuur 2.2: Invloed van het windprofiel en de windsnelheid op de lokale windsnelheid.....................................7 Figuur 2.3: Drukverschillen en luchtstroompatronen door effect van het temperatuurverschil......................8 Figuur 2.4: Drukverschil door schoorsteeneffect tussen twee verticaal gelegen openingen ..............................8 Figuur 2.5: Effectief werkingspunt van de ventilator ......................................................................................................... 10 Figuur 2.6: Blowerdoor- of luchtdichtheidstest.................................................................................................................... 12 Figuur 2.7: Veel voorkomende luchtlekken ............................................................................................................................ 13 Figuur 2.8: Residentiële ventilatiesystemen ......................................................................................................................... 17 Figuur 2.9: Ontwerpcriteria ventilatiesystemen .................................................................................................................. 17 Figuur 3.1: Berekenen cumulatieve CO2-concentratie ....................................................................................................... 24 Figuur 3.2: Warmteverliezen door bewuste ventilatie ...................................................................................................... 25 Figuur 3.3: Extrapolatie van de warmteverliezen naar een perfecte luchtdichtheid........................................... 26 Figuur 3.4 : Mollier - diagram........................................................................................................................................................ 31 Figuur 4.1: Vergelijking CO2-sensoren ...................................................................................................................................... 45 Figuur 4.2: Vergelijking CO2-sensoren ...................................................................................................................................... 45 Figuur 4.3: CO2- en VOC-meting toilet Ugent.......................................................................................................................... 47 Figuur 4.4: CO2- en VOC-meting toilet Ugent.......................................................................................................................... 47 Figuur 4.5: CO2- en VOC-meting toilet Ugent.......................................................................................................................... 48 Figuur 4.6: CO2- en VOC-meting vergaderzaal Renson ...................................................................................................... 48 Figuur 4.7: CO2- en VOC-meting leefruimte studio .............................................................................................................. 49 Figuur 4.8: CO2- en VOC-meting leefruimte studio .............................................................................................................. 49 Figuur 5.1: CO2-concentratie in de badkamer en de leefruimte..................................................................................... 56 Figuur 5.2: Absolute vochtigheid en relatieve vochtigheid in de buitenlucht ......................................................... 56 Figuur 5.3: Relatieve vochtigheid in de badkamer .............................................................................................................. 57 Figuur 5.4: Invloed extractie op basis van RV op CO2-concentratie............................................................................. 57 Figuur 5.5: Vergelijking volledige meetperiode - verblijfsperiode............................................................................... 58 Figuur 5.6: Vochtsturing Xtravent............................................................................................................................................... 60 Figuur 5.7: IDA - klassen leefruimte Xtravent........................................................................................................................ 64 Figuur 5.8: IDA-klassen slaapkamer 1 Xtravent.................................................................................................................... 64 Figuur 5.9: Verloop CO2-concentratie leefruimte Xtravent.............................................................................................. 65 Figuur 5.10: Verloop CO2-concentratie slaapkamer 3 Xtravent.................................................................................... 65 Figuur 5.11: IDA-klassen leefruimte Xtravent ....................................................................................................................... 65 Figuur 5.12: IDA-klassen slaapkamer 1 Xtravent................................................................................................................. 65 Figuur 5.13: Energieverbruik ventilator meetfase 3 Xtravent ....................................................................................... 66 Figuur 5.14: IDA-klassen leefruimte simulatie Xtravent................................................................................................... 67 Figuur 5.15: IDA-klassen slaapkamer 1 simulatie Xtravent ............................................................................................ 67 Figuur 5.16: IDA-klassen blootstelling bewoner 1 voor verschillende luchtdichtheden Xtravent ................ 68 Figuur 5.17: IDA-klassen slaapkamer 1 voor verschillende luchtdichtheden Xtravent...................................... 68 Figuur 5.18: Extrapolatie naar een perfecte luchtdichtheid Xtravent ........................................................................ 69 Figuur 5.19: Totaal primair energieverbruik Xtravent...................................................................................................... 70 Figuur 5.20: IDA-klassen leefruimte Healthbox.................................................................................................................... 76 Figuur 5.21: IDA-klassen slaapkamer Healthbox ................................................................................................................. 76 Figuur 5.22: Energieverbruik ventilator meetfase 3 Healthbox .................................................................................... 77 Figuur 5.23: IDA-klassen leefruimte simulatie Healthbox ............................................................................................... 78 Figuur 5.24: IDA-klassen slaapkamer simulatie Healthbox............................................................................................. 78
FIGUREN
121
Figuur 5.25: IDA-klassen blootstelling bewoner voor verschillende luchtdichtheden Healthbox................. 79 Figuur 5.26: IDA-klassen slaapkamer voor verschillende luchtdichtheden Healthbox ...................................... 79 Figuur 5.27: Extrapolatie naar een perfecte luchtdichtheid Healthbox ..................................................................... 80 Figuur 5.28: Totaal primair energieverbruik Healthbox .................................................................................................. 80 Figuur 5.29: IDA-klassen leefruimte Duco Tronic................................................................................................................ 86 Figuur 5.30: IDA-klassen slaapkamer 3 Duco Tronic ......................................................................................................... 86 Figuur 5.31: Ventilatorverbruik meetfase 1 Duco Tronic................................................................................................. 87 Figuur 5.32: Ventilatorverbruik meetfase 3 Duco Tronic................................................................................................. 87 Figuur 5.33: IDA-klassen leefruimte simulatie Duco Tronic ........................................................................................... 88 Figuur 5.34: IDA-klassen slaapkamer 3 simulatie Duco Tronic..................................................................................... 88 Figuur 5.35: IDA-klassen slaapkamer 1 voor een verbeterde luchtdichtheid Duco Tronic .............................. 89 Figuur 5.36: Extrapolatie warmteverliezen naar een perfecte luchtdichtheid Duco Tronic ............................ 90 Figuur 5.37: IDA-klassen slaapkamer 1 voor een verbeterde luchtdichtheid Duco Tronic .............................. 91 Figuur 5.38: IDA-klassen slaapkamer 2 voor een verbeterde luchtdichtheid Duco Tronic .............................. 91 Figuur 5.39: Totaal primair energieverbruik Duco Tronic .............................................................................................. 92 Figuur 5.40: IDA-klassen leefruimte DemandFlow ............................................................................................................. 97 Figuur 5.41: IDA-klassen slaapkamer 1 DemandFlow ....................................................................................................... 97 Figuur 5.42: Ventilatorverbruik meetfase 3 DemandFlow .............................................................................................. 98 Figuur 5.43: IDA-klassen slaapkamer 2 meting DemandFlow ....................................................................................... 99 Figuur 5.44: IDA-klassen slaapkamer 2 simulatie DemandFlow................................................................................ 100 Figuur 5.45: Extrapolatie naar een perfecte luchtdichtheid DemandFlow............................................................ 100 Figuur 5.46: Totaal primair energieverbruik DemandFlow ......................................................................................... 101 Figuur 6.1: Synthese metingen .................................................................................................................................................. 106 Figuur 6.2: Synthese simulaties verbeterde luchtdichtheid......................................................................................... 106
FIGUREN
122
T ABELLEN Tabel 2.1: Luchtdichtheid en wijze van ventileren .............................................................................................................. 13 Tabel 2.2: Vier vereenvoudigde ventilatiesystemen volgens NBN D50-001 ........................................................... 14 Tabel 2.3: Voor- en nadelen systeem A ..................................................................................................................................... 15 Tabel 2.4: Voor- en nadelen systeem C ..................................................................................................................................... 16 Tabel 2.5: Voor- en nadelen systeem D..................................................................................................................................... 17 Tabel 3.1: Franse statistieken (INSEE), 2003, voor de gehele huizenmarkt ............................................................ 20 Tabel 3.2: Referentiewaarde voor binnenluchtkwaliteit en warmteverliezen ....................................................... 25 Tabel 3.3: Metabolisme en CO2-productie ............................................................................................................................... 27 Tabel 3.4: IDA-klassen ...................................................................................................................................................................... 29 Tabel 3.5: Overzicht simulaties..................................................................................................................................................... 37 Tabel 3.6: Stand van de ventilator............................................................................................................................................... 39 Tabel 3.7: Gemiddelde CO2-gehalte in de slaapkamer........................................................................................................ 39 Tabel 3.8: CO2-concentraties in appartementsgebouw ..................................................................................................... 40 Tabel 3.9: Overzicht in situ metingen......................................................................................................................................... 42 Tabel 5.1: Overzicht systeeminstellingen ................................................................................................................................ 53 Tabel 5.2: Overzicht in situ metingen......................................................................................................................................... 53 Tabel 5.3: Debieten en afzuigpunten Xtravent ...................................................................................................................... 60 Tabel 5.4: Meetperioden Xtravent............................................................................................................................................... 61 Tabel 5.5: Meetperiode 1 Xtravent.............................................................................................................................................. 62 Tabel 5.6: Meetperiode 2 Xtravent.............................................................................................................................................. 63 Tabel 5.7: Meetperiode 3 Xtravent.............................................................................................................................................. 63 Tabel 5.8: Ventilatorverbruik Xtravent..................................................................................................................................... 66 Tabel 5.9: Totale warmteverliezen Xtravent .......................................................................................................................... 67 Tabel 5.10: Configuraties Healthbox.......................................................................................................................................... 73 Tabel 5.11: Debieten en afzuigpunten Healthbox ................................................................................................................ 73 Tabel 5.12: Meetperioden Healthbox......................................................................................................................................... 74 Tabel 5.13: Meetperiode 1 Healthbox........................................................................................................................................ 75 Tabel 5.14: Meetperiode 2 Healthbox........................................................................................................................................ 75 Tabel 5.15: Meetperiode 3 Healthbox........................................................................................................................................ 76 Tabel 5.16: Ventilatorverbruik Healthbox............................................................................................................................... 77 Tabel 5.17: Totale warmteverliezen Healthbox.................................................................................................................... 78 Tabel 5.18 : Meetperioden Duco Tronic ................................................................................................................................... 83 Tabel 5.19: Meetperiode 1 Duco Tronic ................................................................................................................................... 84 Tabel 5.20: Meetperiode 2 Duco Tronic ................................................................................................................................... 85 Tabel 5.21: Meetperiode 3 Duco Tronic ................................................................................................................................... 85 Tabel 5.22: Ventilatorverbruik Duco Tronic........................................................................................................................... 87 Tabel 5.23: Totale warmteverliezen Duco Tronic................................................................................................................ 89 Tabel 5.24: Overzicht gebruikersoppervlakte en nominale afvoerdebieten per persoon ................................. 91 Tabel 5.25: Meetperioden DemandFlow .................................................................................................................................. 94 Tabel 5.26: Afvoerdebieten meetfase 3 DemandFlow ....................................................................................................... 95 Tabel 5.27: Meetperiode 1 DemandFlow ................................................................................................................................. 96 Tabel 5.28: Meetperiode 2 DemandFlow ................................................................................................................................. 96 Tabel 5.29: Meetperiode 3 DemandFlow ................................................................................................................................. 97 Tabel 5.30: Ventilatorverbruik DemandFlow ........................................................................................................................ 98 Tabel 5.31: Totale warmteverliezen DemandFlow........................................................................................................... 100 Tabel 6.1: Overzicht totaal primair energieverbruik....................................................................................................... 105
TABELLEN
123
