Leren ventileren. In een energiezuinige nieuwbouwwoning in Nederland

Leren ventileren In een energiezuinige nieuwbouwwoning in Nederland

2

TU Delft, Faculty of Architecture Julianalaan 134 2628 BL Delft Tel. (015)2789111 [email protected] Paula van den Brom Varkenmarkt 41a 2512 GR Den Haag [email protected] Leden van de examencommissie ir. R.J. Nottrot (architectuur) TU Delft, Faculty of Architecture Architecture and Dwelling [email protected] ir. S. Broersma (onderzoek) TU Delft, Faculty of Architecture Climate Design and Sustainability [email protected] ir. Y. Cuperus (bouwtechniek) TU Delft, Faculty of Architecture Architectural Engineering [email protected]

3

Voorwoord Dit onderzoek is gedaan als onderdeel van de afstudeerrichting architectuur bij de studio Explorelab. De studio Explorelab heeft mij de mogelijkheid geboden een van de vragen die ik had na mijn afstuderen Building Technology ( januari 2013) te kunnen beantwoorden. In Januari 2013 ben ik afgestudeerd in de richting Building Technology in dit afstudeeronderzoek heb ik gekeken naar hoeveel ventilatiedebiet er nodig is om een energiezuinige woning te koelen gedurende de zomer periode. Uiteindelijk is er een rekenmodel geschreven waarin getoetst kan worden of het aantal ventilatie openingen voldoende is om de woning op een comfortabele temperatuur te houden. Dit model had een aantal beperkingen, zo ging het model ervan uit dat de ventilatie op het juiste moment open gingen ook kon het model enkel rekenen met alle openingen open of alle openingen dicht. De vraag rees op, hoe kan ervoor gezorgd worden dat bewoners de ventilatievoorzieningen optimaal gebruiken. Uiteindelijk is ervoor gekozen om een handleiding op te stellen in de vorm voor een App die de bewoners eraan herinnerd welke ventilatieopening op welk moment open moet. Via deze weg wil ik mijn onderzoeksbegeleider, ir. S. Broersma, bedanken voor de goede begeleiding tijdens mijn onderzoek. Door het stellen van de kritische vragen en opmerkingen

4

Samenvatting Er worden steeds meer energiezuinige woningen gebouwd in Nederland. Dit gebeurd onder andere door beter te isoleren en te zorgen voor een hogere luchtdichtheid van de woning. Dit leidt in de winter tot en vermindering van de verwarmingsbehoefte. Er wordt echter een nieuw probleem gecreëerd. Door de hogere isolatie en hogere luchtdichtheid, warmen de woningen niet allen gedurende de winter sneller op, maar ook gedurende de zomer periode. In de zomerperiode lijden deze energiezuinige woningen dan ook vaak aan oververhitting. Om deze oververhitting gedurende de zomerperiode te voorkomen zou er extra geventileerd moeten worden. Het moment van deze ventilatie is belangrijk, zo kan het van invloed zijn of er gedurende dag of gedurende de nacht geventileerd wordt. Door de hoge luchtdichtheid is er niet alleen een oververhittingsprobleem, maar is de kans om een ongezonde luchtkwaliteit ook groter. Om dit te voorkomen zal er bewuster geventileerd moeten worden. Een energiezuinige woning moet anders geventileerd worden dan een nietenergiezuinige woning. Omdat een energiezuinige woning op dit moment nog geen standaardwoning is weet niet iedereen hoe deze woningen op de meest optimale manier geventileerd zou moeten worden. Om deze reden is de volgende onderzoeksvraag opgesteld: Hoe kan een handleiding ervoor zorgen dat mensen op de juiste manier ventileren in een energiezuinige woning in Nederland? In dit onderzoek is een handleiding opgesteld in de vorm van een App. Deze App geeft de bewoner per uur aan welke ventilatieopening(en) ze moeten openen. Er is gekozen voor een App zodat bij het bepalen welke ventilatieopening open gezet moet worden gebruik gemaakt kan worden van de weersvoorspellingen. De App zal elk uur in een “pop-up” bericht weergeven welke ventilatieopeningen geopend zouden moeten worden. Om deze App uitvoerbaar te maken is een Excelmodel opgesteld waarmee de benodigde berekeningen gemaakt kunnen worden. Dit Excelmodel is gebaseerd op de warmtebalans. De warmtebalans beschrijft hoeveel warmte een woning in of uit gaat. - interne warmtelast - externe warmtelast - warmteverlies door transmissie - warmteverlies door ventilatie In een woning zijn meestal meerdere ventilatie opties mogelijk (enkelzijdig ventileren of dwarsventilatie) Al deze opties worden in het Excel model berekend en uiteindelijk wordt de ventilatieoptie gekozen die zorgt voor de meest gunstige binnentemperatuur. Naast het opstellen van het Excel model zijn er ook metingen gedaan in woningen en is de bewoners gevraagd om een ventilatiedagboek bij te houden. De resultaten van deze metingen zijn vergeleken met de resultaten van het Excel model, uit het onderzoek blijkt dat de uitkomsten dicht bij elkaar liggen. Daarnaast is er nog een berekening gemaakt die laat zien hoe de temperatuur in een ruimte zou zijn geweest als er wel optimaal geventileerd zou zijn. Hieruit blijkt dat de bewoners door goed ventileren een prettigere binnentemperatuur kunnen creëren. Wanneer de App gebruikt zal worden, zal de bewoner eerst de gegevens van de ruimte in moeten voer, dit is eenmalig. Daarnaast zal klimaat data door de App geladen moeten worden. Wanneer dit juist geïnstalleerde is zal de gebruiker elk uur een pop-up krijgen met de actie die hij/zij moet ondernemen om de temperatuur in de ruimte op de gewenste waarde te houden. De App heeft een aantal beperkingen zoals bijvoorbeeld dat de berekeningen in het Excelmodel per uur zijn, er enkel een rechthoekige ruimte berekend kan worden, de formules zijn een simplificering van de werkelijkheid en zullen dus afwijkingen bevatten.

5

-

Aanbevelingen voor vervolg onderzoek zijn: Metingen doen in energiezuinige woningen Wanneer de App geprogrammeerd is deze testen met bewoners zodat bekeken kan worden of het gedrag van de bewoners daadwerkelijk veranderd Onderzoek naar het verbeteren van de hiervoor aangegeven beperkingen van het model.

6

Inhoud Voorwoord ........................................................................................................................................................... 4   Samenvatting ...................................................................................................................................................... 5   Inhoud .................................................................................................................................................................... 7   Hoofdstuk 1 ........................................................................................................................................................ 11   1. Inleiding .......................................................................................................................................................... 11   1.1 Aanleiding............................................................................................................................................... 11   1.2 Probleemstelling .................................................................................................................................. 12   1.3 Onderzoeksvraag ................................................................................................................................. 12   1.4 Doel ........................................................................................................................................................... 12   1.5 Afbakening onderzoek ....................................................................................................................... 12   1.6 Opbouw ................................................................................................................................................... 12   1.7 Methode .................................................................................................................................................. 13   Deel I ..................................................................................................................................................................... 15   Hoofdstuk 2 ........................................................................................................................................................ 17   2. mogelijkheden van ventilatie ................................................................................................................. 17   2.1 Gezond binnenklimaat....................................................................................................................... 17   2.2 Thermisch comfort .............................................................................................................................. 17   2.3 luchtkwaliteit ......................................................................................................................................... 21   2.4 mogelijkheden ventilatie .................................................................................................................. 22   Hoofdstk 3 .......................................................................................................................................................... 23   3. soort ventilatiesystemen in woningen ................................................................................................ 23   3.1 basiskennis voor het begrijpen van ventilatieprincipes ........................................................ 23   3.2 natuurlijke ventilatie ........................................................................................................................... 24   3.3 Hybride ventilatie ................................................................................................................................. 28   3.4 Mechanische ventilatie ...................................................................................................................... 30   3. 5 Praktijk .................................................................................................................................................... 30   3.6 Soorten ventilatiesystemen ............................................................................................................. 31   Hoofdstuk 4 ........................................................................................................................................................ 33   4. Gebruik ventilatievoorzieningen ........................................................................................................... 33   4.1 Gebruik mechanische ventilatiesysteem .................................................................................... 34   4.2 Gebruik natuurlijk ventilatiesysteem ............................................................................................ 34   4.3 Verschil gebruik natuurlijk/mechanisch ventilatiesysteem .................................................. 35   4.4 Gebruik ventilatievoorzieningen.................................................................................................... 35   Hoofdstuk 5 ........................................................................................................................................................ 37   5. Kennis ventilatiesystemen van bewoners .......................................................................................... 37   5.1 Goede luchtkwaliteit ........................................................................................................................... 37   5.2 Koelen door middel van (nacht)ventilatie .................................................................................. 38   5.3 Kennis ....................................................................................................................................................... 38   Hoofdstuk 6 ........................................................................................................................................................ 39   6. Warmtebalans............................................................................................................................................... 39   6.1 warmte winst door straling zon (externe warmtelast) ........................................................... 40   6.2 warmte winst door mensen en apparatuur (interne warmte last) .................................... 41   6.3 warmte verlies door ventilatie........................................................................................................ 41   6.4 warmte verlies door transmissie .................................................................................................... 42   6.5 warmte verlies door infiltratie ........................................................................................................ 42   6.6 temperatuur thermische massa ...................................................................................................... 42   6.7 actieve verwarming/koeling ............................................................................................................ 42   6.8 binnen temperatuur ........................................................................................................................... 42  

7

Hoofdstuk 7 ........................................................................................................................................................ 45   7. ventilatie richtlijnen.................................................................................................................................... 45   7.1 fysiologie ................................................................................................................................................. 45   7.2 Psychofysisch ......................................................................................................................................... 45   7.3 Fysica ........................................................................................................................................................ 45   7.4 richtlijnen per seizoen ........................................................................................................................ 47   7.5 Verschil energiezuinige woning en niet energiezuinige woning....................................... 49   Hoofdstuk 8 ........................................................................................................................................................ 51   8. Vorm handleiding ....................................................................................................................................... 51   8.1 bereidheid, willen ................................................................................................................................ 51   8.2 bewustzijn, weten ................................................................................................................................ 52   8.3 mogelijkheden, kunnen..................................................................................................................... 52   8.4 doen/actie ............................................................................................................................................... 52   8.5 Vormen van communicatie .............................................................................................................. 53   8.6 Keuze ........................................................................................................................................................ 54   Deel II .................................................................................................................................................................... 55   Hoofdstuk 9 ........................................................................................................................................................ 57   9. methode onderzoek ................................................................................................................................... 57   9.1 beschrijving onderzoeksmethode ................................................................................................. 58   9.1 methode metingen ............................................................................................................................. 59   9.2 methode handleiding......................................................................................................................... 60   9.3 handleiding valideren door middel van de meetresultaten ................................................ 60   10. resultaten metingen ................................................................................................................................ 61   10.1 resultaten ruimte 1 ............................................................................................................................ 61   10.2 resultaten ruimte 2 ............................................................................................................................ 64   10.3 resultaten ruimte 3 ............................................................................................................................ 66   10.4 resultaten ruimte 4 ............................................................................................................................ 68   10.5 resultaten ruimte 5 ............................................................................................................................ 70   10.6 Conclusie .............................................................................................................................................. 72   11. implementatie: van theorie naar rekenmodel ............................................................................... 73   11.1 meetgegevens .................................................................................................................................... 73   11.1.1 meetgegevens............................................................................................................................ 73   11.1.2 gebouwgegevens ..................................................................................................................... 73   11.1.3 tussenberekening ..................................................................................................................... 73   11.1.4 berekening ................................................................................................................................... 73   11.1.5 advies ............................................................................................................................................. 74   11.2.1 externe warmtelast ................................................................................................................... 75   11.2.2 interne warmtelast .................................................................................................................... 76   11.2.3 warmteverlies door transmissie ........................................................................................... 76   11.2.4 warmteverlies door ventilatie ............................................................................................... 77   Invoer gebouw ........................................................................................................................................ 84   Invoer klimaatdata ................................................................................................................................. 85   12 Validatie rekenmodel ............................................................................................................................... 87   12.1 Vergelijking 1 Ruimte 1 ................................................................................................................... 88   12.2 Vergelijking 2 ruimte 2 .................................................................................................................... 89   12.3 Vergelijking 3 ruimte 4 .................................................................................................................... 90   12.4 vergelijking 4 ruimte 5 ..................................................................................................................... 91   12.6 Beperkingen validatie: ..................................................................................................................... 92   12.7 hoe groot is de invloed van bewoners ..................................................................................... 93   13 Layout App ................................................................................................................................................... 95   14 Conclusie en aanbevelingen............................................................................................................... 100   14.1 aanbevelingen ................................................................................................................................. 100  

8

14.2 Aanbevelingen voor architect bij het ontwerp energiezuinige woning .................... 101   Figurenlijst ....................................................................................................................................................... 103   Grafiekenlijst ................................................................................................................................................... 104   Tabellenlijst ..................................................................................................................................................... 104   Bronnen ............................................................................................................................................................ 105   Bijlage ................................................................................................................................................................ 107  

9

10

Hoofdstuk 1 1. Inleiding

1.1 Aanleiding Er worden steeds meer energiezuinige nieuwbouwwoningen in Nederland gebouwd. De laatste jaren heeft men zich in Nederland voornamelijk gericht op het terugdringen van het verwarmingsgebruik, doormiddel van een hoge luchtdichtheid en betere isolatie van de woningen, waardoor er minder gebruik gemaakt hoeft te worden van actieve verwarming in de winterperiode. Door deze maatregelen zijn er echter nieuwe problemen gecreëerd. Ten eerste moet er tijdens het ontwerpproces rekening gehouden worden met ventilatiemogelijkheden om de luchtkwaliteit in de woning goed te houden. In de voorheen gebouwde woningen gebeurde ventilatie ter bevordering van de luchtkwaliteit vaak (onbewust) door spleten en kieren van de woning, waardoor het voor de architect niet noodzakelijk was extra ventilatievoorzieningen te treffen en de bewoners niet actief bezig hoefde te zijn met ventilatie. Aangezien deze spleten en kieren in de energiezuinige nieuwbouwwoningen veel minder aanwezig zijn, zijn deze niet voldoende voor een gezonde luchtkwaliteit en zal de architect en de bewoner dus wel degelijk maatregelen moeten treffen met betrekking tot ventilatiemogelijkheden. Ten tweede wordt het in de zomerperiode in deze energiezuinige nieuwbouwwoningen vaak veel te warm. Door de grote luchtdichtheid en betere isolatie houden de energiezuinige nieuwbouwwoningen veel warmte vast, ook in de zomerperiode, wanneer dit ongewenst is. Zonwering en (nacht)ventilatie zijn mogelijke oplossingen voor dit probleem. De effectiviteit van deze oplossingen worden echter beïnvloed door menselijk handelen. Op dit moment is men zich te weinig bewust van de invloed van het menselijk handelen op het uiteindelijke comfort in een woning.

Figuur 1 afname verwarmingsbehoefte door extra isolatie

Figuur 2 toename koelbehoefte door extra isolatie

Behalve duurzaam bouwen moeten de mensen in de woning duurzaam wonen om de maatregelen die genomen zijn om het energieverbruik terug te dringen zo efficiënt mogelijk te gebruiken. Door grote individuele verschillen tussen gebruikers is het wenselijk dat het gebouwsysteem zich kan aanpassen op de individuele behoeften van de eindgebruiker, om het hoogste comfort level en het hoogte energiebesparing te bereiken. Daarom heeft de gebruiker een leidende factor in het beheersen van het comfortsysteem. Veel mensen hebben in een niet energie zuinige woning gewoond, met een minder goede luchtdichtheid, waardoor ventilatie door kieren en spleten automatisch optreedt. In de energie zuinige nieuwbouwwoningen is dit niet meer het geval en moet op een bewuste manier geventileerd worden om ervoor te zorgen dat de woning comfortabel en energie zuinig blijft. Veel mensen zijn niet gewend bewust bezig te zijn met ventileren, dit is echter wel nodig in energiezuinige nieuwbouwwoningen. Elk

11

apparaat dat men in de winkel koopt heeft een gebruiksaanwijzing/handleiding, behalve de grootste aankoop van iemands leven: de woning.

1.2 Probleemstelling Dit leidt tot de volgende probleemstelling: In tegenstelling tot bestaande woningen is bewust omgaan met ventileren noodzakelijk bij energie-efficiënt gebruik van energiezuinige nieuwbouwwoningen, maar veel mensen zijn dit niet gewend. Door gebrek aan kennis en bewust zijn van mensen met betrekking tot ventilatie resulteert dit in minder efficiënt energieverbruik van de woning. Elk apparaat dat men in de winkel koopt heeft een gebruiksaanwijzing/handleiding, behalve de grootste aankoop van iemands leven: de woning.

1.3 Onderzoeksvraag De onderzoeksvraag die hieruit volgt is: Hoe kan een handleiding ervoor zorgen dat mensen op de juiste manier ventileren in een energiezuinige woning in Nederland? Deze onderzoeksvraag zal beantwoord worden doormiddel van een aantal deelvragen. 1. Wat zijn de mogelijkheden van ventilatie in een energiezuinige woning in Nederland? 2. Wat zijn mogelijke ventilatie systemen in een woning? 3. Hoe zou er geventileerd moeten worden rekening houdende met een comfortabel binnenklimaat en energieverbruik? 4. Van welke mogelijkheden van ventilatie is men zich bewust en welke niet? 5. Wat is het effect van ventilatie op de warmtebalans in een ruimte? 6. Wat is de invloed van menselijk handelen op de binnentemperatuur, luchtkwaliteit en het energieverbruik in een woning in Nederland? 7. Wat zou er moeten veranderen aan het gedrag van de bewoners met betrekking tot ventilatie. 8. Op welke manier zou het gedrag van bewoners veranderd kunnen worden?

1.4 Doel Het doel is om doormiddel van deze deelvragen de onderzoeksvraag te beantwoorden en aan de hand hiervan een handleiding te schrijven waardoor goed geventileerd kan worden.

1.5 Afbakening onderzoek Het onderzoek richt zich op energiezuinige woningen in Nederland. Dit zijn het type woningen welke bijzondere aandacht behoeven ten opzicht van ventilatie. Aangezien de regels met betrekking tot energieverbruik van woningen steeds strenger worden zal het aantal energiezuinige woningen alleen maar groeien. Om deze reden is het belangrijk mensen bewust te maken dat ventileren in energiezuinige woningen extra aandacht behoeft.

1.6 Opbouw Het rapport is als volgt opgebouwd: In hoofdstuk 1 wordt het onderzoeksvoorstel geïntroduceerd. In hoofdstuk 2 worden de mogelijkheden van ventilatie beschreven

12

(deelvraag 1). In hoofdstuk 3 (deelvraag 2) is beschreven wat voor ventilatiesystemen er mogelijk zijn in een woning. In hoofdstuk 4 worden de methode beschreven die gebruikt worden om de deelvragen te beantwoorden. In hoofdstuk 5 worden ventilatierichtlijnen geïntroduceerd (deelvraag 3). Hoofdstuk 6 beschrijft de mogelijkheden van ventilatie (deelvraag 4). Hoofdstuk 7 is een beschrijven van hoe ventilatievoorzieningen op dit moment worden toegepast (deelvraag 5). Hoofdstuk 8 gaat over het veranderen van gedrag van bewoners (deelvraag 7). In hoofdstuk 9 wordt beschreven hoe het gedrag veranderd zou kunnen worden. Tenslotte wordt in hoofdstuk 10 beschreven hoe er aan de hand van de antwoorden van de onderzoeksvragen een bruikbare handleiding gemaakt kan worden. Hoofdstuk 11 toont het eindresultaat, de handleiding. Daarna wordt er in hoofdstuk 12 een conclusie getrokken en een discussie over het onderzoek beschreven.

1.7 Methode Om de onderzoeksvraag te kunnen beantwoorden is een onderzoeksmethode opgezet. De methode bestaat uit twee delen. Deel één betreft het doen van een literatuuronderzoek. Door middel van het literatuuronderzoek wordt alle benodigde theoretische informatie verzameld en geïnterpreteerd. Deze theorie dient als achtergrond informatie en als basis voor het interpreteren van de meetresultaten en het opzetten van de handleiding. Deel twee bestaat uit het praktische onderzoek. De metingen die gedaan zijn in 5 woningen worden vergeleken met de ventilatiedagboeken die de bewoners van deze woningen bij hebben gehouden. Daarnaast wordt vanuit de gevonden theorie in deel 1 een rekenmodel opgesteld dat kan uitrekenen of er geventileerd moet worden en hoeveel er geventileerd moet worden. Daarna worden de resultaten uit het rekenmodel en de resultaten uit de meetgegevens vergeleken. Ten slotte wordt het rekenmodel getest door de mogelijke temperatuur in een van de woningen te berekenen op het moment dat er optimaal geventileerd zou worden. Uiteindelijk zal worden geconcludeerd wat de beperkingen van het rekenmodel zijn en van de onderzoeksmethode en zullen aanbevelingen worden gedaan voor verder onderzoek.

13

Figuur 3 onderzoeksopzet

14

Deel I

Figuur 4 onderzoeksmethode deel I, literatuur

15

16

Hoofdstuk 2 2. mogelijkheden van ventilatie Het ontwerpen van ventilatiemogelijkheden in een woning is erg belangrijk. In de toekomst zal het belang van goed ontworpen ventilatiesystemen alleen maar toenemen. Dit doordat nieuwbouwwoningen in Nederland steeds beter geïsoleerd worden en een hoge kierdichtheid hebben. Door de hoge luchtdichtheid en goede isolatie is het niet meer vanzelfsprekend dat ‘frisse lucht’ het gebouw in komt. Er zullen ventilatievoorzieningen geïntegreerd moeten worden in het gebouw om het gewenste ventilatiedebiet te halen. Dit in tegenstelling tot de oudere gebouwen. Deze gebouwen zijn minder goed geïsoleerd en minder luchtdicht, ventilatie vindt daar, gewenst en ongewenst, plaats via kieren en spleten. In dit hoofdstuk wordt de onderzoeksvraag: ‘wat zijn de mogelijkheden van ventilatie met betrekking op het (thermisch)binnenklimaat van een energiezuinige nieuwbouwwoning in Nederland?’ beantwoord.

2.1 Gezond binnenklimaat Het ventileren van een gebouw is noodzakelijk voor het behoud van een gezond binnenklimaat. Door voldoende te ventileren wordt er gezorgd voor voldoende zuurstof. Ook worden schadelijke stoffen afgevoerd. Dit kunnen stoffen zijn die door de mens zelf geproduceerd worden, maar ook stoffen die vrijkomen uit bouw- en inrichtingsmaterialen. Bovendien kan geurhinder worden voorkomen.1

2.2 Thermisch comfort Behalve het behouden van een gezond binnenklimaat kan ventilatie ook bijdragen aan een comfortabel binnenklimaat. Zo kan doormiddel van ventilatie de luchtvochtigheid en de temperatuur in het gebouw beïnvloed worden. De temperatuur kan beïnvloed worden door veel of weinig te ventileren met de (meestal) koudere buitenlucht. De buitenlucht is in Nederland meestal tijdens de avond en de nacht kouder dan tijdens de dag. Om hier goed gebruik van de maken is een grote thermische massa nodig die de ongewenste warmte tijdens de dag kan opslaan. Zodat tijdens de nacht de ongewenste warmte kan worden ‘weg geventileerd’. Wanneer het buiten warmer is dan binnen werkt koeling door middel van ventilatie niet. Wel kan de verplaatsing van lucht op dat moment een positief effect hebben op de comfortbeleving van mensen.

Grafiek 1 verschil hoge en lage thermische massa2

1 2

Ing. W.F. de Gids Ir. P. Jacobs, Een onderzoek naar de effecten en gevolgen van ventilatie Linden, A.C. van der, Zeegers, A., (2011) Bouwfysica. Amersfoort: ThiemeMeulenhoff  

17

Wanneer het buiten koud is, is ventileren ook belangrijk, niet alleen voor een gezond binnenklimaat, maar een woning die goed geventileerd wordt heeft een drogere binnenlucht, droge lucht kan sneller opgewarmd worden dan vochtige lucht. 3 Om ventilatie in te zetten als systeem voor een comfortabel binnenklimaat moet eerst bepaald worden wat een comfortabel binnenklimaat is. In dit onderzoek wordt met een comfortabel binnenklimaat, “Die toestand waarin de mens tevreden is over zijn thermische omgeving en geen behoefte heeft aan een warmere of koudere omgeving”4 Omdat een comfortabel binnenklimaat met deze uitleg nog altijd moeilijk te gebruiken is hebben onderzoekers geprobeerd een vereenvoudigd model opgezet om te kunnen voorspellen hoeveel procent van de mensen tevreden is in een ruimte bij een bepaald binnenklimaat. 5 Een methode die op dit moment al in Duitsland is ingevoerd als ‘kwaliteitsmeter’ is en waarschijnlijk binnenkort ook in Nederland is de ATG-methode.6 ATG is een afkorting voor: adaptieve temperatuurgrenswaarden. De ATG-methode kan gezien worden als uitbreiding op de PMV-model (predicted mean vote). De PMV is de methode die op dit moment gebruikt wordt in de eisen en normen van de Nederlandse overheid. Deze methode is gebaseerd op de resultaten van een onderzoek in een volledig geklimatiseerde ruimte zonder adaptatie mogelijkheden. Uit onderzoek en ervaring blijkt dat mensen in een natuurlijk geventileerd gebouw met adaptatie mogelijkheden minder hoge eisen stellen aan het binnenklimaat in een gebouw. Daarom maakt de ATG-methode onderscheid tussen een bèta gebouw en een alfa gebouw.7 Een gebouw volledig geklimatiseerd zonder adaptatie mogelijkheden en een gebouw niet volledig geklimatiseerd met adaptatie mogelijkheden. Een alfa gebouw heeft in de zomerperiode bredere temperatuur grenzen voor de binnentemperatuur in de ruimte dan een bèta gebouw. Zie ook Figuur 6 en Figuur 7. Door middel van Figuur 5 kan bepaald worden van wat voor gebouw sprake is.

3

http://www.staphorst.nl/internet/actueel_16/item/nederlanders-ventileren-te-weinig_3800.html, geraadpleegd: 1 juni 2013 4 Fanger, P.O. – associate professor Technical university of Denmark, laboratory of heating and air conditioning Thermal comfort – analysis and applications in environmental engineering, Danish technical press, Copenhagen, 1970 5 ir. J. van Hoof en prof.dr.ir. J. Hensen, Nieuwe Nederlandse comfortnormen nader bekeken 6 Drs. E.G. Rooijakkers, Halmos adviseurs ATG-methode verdient andere uitgangspunten 7 A.C. van der Linden, A.C. Boerstra, A.K. Raue en S.R. Kurvers, Adaptieve temperatuurgrenswaarden (ATG) Een nieuwe aanpak voor de beoordeling van de gebouwprestatie t.a.v. het thermischbinnenklimaat

18

Figuur 5 Alpha/Betagebouw8

Figuur 6 acceptatie Alpha gebouw9

A.C. van der Linden, A.C. Boerstra, A.K. Raue en S.R. Kurvers, Adaptieve temperatuurgrenswaarden (ATG) Een nieuwe aanpak voor de beoordeling van de gebouwprestatie t.a.v. het thermischbinnenklimaat 9 idem 8

19

Figuur 7 acceptatie Bèta gebouw10

Koelen door middel van ventilatie kan door: - het openen van ventilatieopeningen naar de buitenlucht (zolang de buiten temperatuur lager is dan de binnen temperatuur); - door de bouwsubstantie te koelen (nachtventilatie); - door het koelen van de gebruikers door convectie en verdamping, dit wordt ook wel psychologische koeling genoemd.

A.C. van der Linden, A.C. Boerstra, A.K. Raue en S.R. Kurvers, Adaptieve temperatuurgrenswaarden (ATG) Een nieuwe aanpak voor de beoordeling van de gebouwprestatie t.a.v. het thermischbinnenklimaat 10

20

2.3 luchtkwaliteit Omdat ventilatie essentieel is voor een goede luchtkwaliteit moet ook tijdens de winter geventileerd worden. Dan is de buitentemperatuur bijna altijd kouder dan binnen. Warmte verlies is tijdens deze periode ongewenst. Het is daarom belangrijk om tijdens de winterperiode zo minimaal mogelijk te ventileren om temperatuurdalingen te voorkomen, maar de luchtkwaliteit voldoende te houden. Er moet dus worden uitgezocht hoeveel ventilatiedebiet minimaal nodig is om de luchtkwaliteit op peil te houden zonder onnodig veel warmte te verliezen. Nu bekent is hoe groot het ventilatie debiet minimaal moet zijn moet uitgezocht worden hoe dit minimale debiet ten alle tijden bereikt zou kunnen worden. Voor de zomersituatie en de wintersituatie zijn verschillende ventilatie eisen, maar er zijn ook overeenkomsten. Ventilatie eisen zomer Luchtkwaliteit Extra ventileren voor koeling Luchtvochtigheid op gewenste niveau houden Veel luchtbeweging Geuren afvoeren

Ventilatie eisen winter Luchtkwaliteit Zo min mogelijk ventileren om warmteverlies te voorkomen Luchtvochtigheid op gewenste niveau houden Weinig luchtbeweging Geuren afvoeren

Tabel 1 ventilatie eisen winter en zomer

Voordeel van de nieuwbouwwoningen ten opzichte van de bestaande woningvoorraad is dat bij nieuwbouwwoningen beter het gewenste ventilatiedebiet ingesteld kan worden.11 Ventilatie zorgt behalve voor een goede luchtkwaliteit ook vaak voor koeling (wanneer buitentemperatuur lager is dan binnentemperatuur). In de zomer is dit vaak een gewenst effect, maar in de winter wil men vaak zo min mogelijk koelen. Door het ventilatiedebiet tot een minimum te beperken wordt zo min mogelijk warmte verloren. In de zomer is een groot ventilatie debiet gewenst. Verplaatsing van lucht heeft een verkoelende werking, ook wanneer het buiten warmer is dan binnen. Om extra te koelen kan het in de zomer gewenst zijn om overdag minder te ventileren, maar tijdens de nacht en/of avond extra te ventileren omdat de buitentemperatuur dan vaak kouder is dan overdag en het koelvermogen dus groter is.

11

Raymer Paul H., Residential Ventilation Handbook, ventilation to imporve indoor air quality

21

2.4 mogelijkheden ventilatie Ventilatie in een woning zorgen voor: - voorkomen zuurstof tekort - afvoeren stoffen die door de mens zelf zijn geproduceerd - afvoeren vluchtige stoffen die afkomstig zijn uit bouw- en inrichtingsmateriaal - voorkomen van geurhinder - creëren van een comfortabel binnenklimaat (temperatuur, vochtigheid en luchtbeweging) Vroeger werd automatisch geventileerd door kieren en spleten, nu worden gebouwen steeds luchtdichter gemaakt en is ventilatie door kieren en spleten niet meer vanzelfsprekend. Voordeel is dat men nu de mogelijkheid heeft om het ventilatiedebiet beter af te stellen naar de wensen van de ruimte. Ook kunnen de ventilatieopeningen op de gewenste plek geplaatst worden zodat minder last is van tocht.

22

Hoofdstk 3 3. soort ventilatiesystemen in woningen Een woning bestaat uit verschillende ruimten. Zo hebben de meeste huizen een keuken, badkamer, slaapkamer en woonkamer. Deze ruimten worden allen op verschillende manieren gebruikt en hebben verschillende ventilatie eisen. Bij de keuze van het ventilatie systeem moet bekeken worden welke kenmerken de ruimte heeft en op welke manier het ventilatiesysteem moet functioneren in de ruimte. Niet voor elke ruimte zal hetzelfde ventilatiesysteem geschikt zijn. Omdat de ruimten allen in één gebouw zijn moeten de systemen elkaar ook niet tegen werken. In dit hoofdstuk worden de verschillende ventilatiesystemen besproken.

3.1 basiskennis voor het begrijpen van ventilatieprincipes Basiskennis voor het begrijpen van een ventilatieprincipes:12 1. Warme lucht stijgt omdat warme lucht lichter is dan koude lucht; 2. Lucht dat zich verplaatst zoekt altijd de weg van de minste weerstand; 3. Lucht verplaatst zich altijd van een hoge druk gebied naar een lage druk gebied; 4. Er gaat altijd evenveel lucht een ruimte in als dat eruit gaat; 5. Voor luchtverplaatsing zijn 3 componenten nodig: lucht, een opening en een kracht; 6. Infiltratie is: De mate waarin een gebouw door kieren en gaten lucht laat ontsnappen13 7. Droge lucht warmt sneller op dan vochtige lucht Er zijn verschillende systemen op de markt om ventilatie te realiseren. Deze systemen zijn in te delen in drie verschillende categorieën. De drie categorieën zijn: Natuurlijke ventilatie, hybride ventilatie en mechanische ventilatie. In dit hoofdstuk wordt per categorie uitgelegd wat de drijvende kracht is voor de ventilatie en op welke manier deze gerealiseerd zou kunnen worden.

12

Natural Ventilation in High-Rise Office Buildings, An output of the CTBUH Sustainability Working Group, Antony Wood & Rbua Salib, 2013 13 http://www.isovast.nl/luchtdichtheid_meten.html, geraadpleegd juni 2013

23

3.2 natuurlijke ventilatie Ventilatie wordt gedreven door drukverschillen. Deze drukverschillen worden bij natuurlijke ventilatie gegenereerd door: • Wind effecten • temperatuur verschillen tussen inlet en outlet • een combinatie ven wind en temperatuurverschil Wind gedreven Wind gedreven ventilatie treed op wanneer de wind een druk creëert rond het gebouw. Het druk verschil drijft de lucht in de bouwenveloppe naar de loefzijde (positieve druk zone) en uit het gebouw door de opening naar de lijzijde (negatieve druk zone) het druk effect van de wind op een gebouw wordt vooral gedomineerd door de gebouwvorm, de windrichting, de snelheid en de invloed van de omgeving. Al deze factoren beïnvloeden de druk coëfficiënt, het gemiddelde druk verschil van de bouwenveloppe is afhankelijk van de gemiddelde windsnelheid aan de bovenwindse gebouwhoogte, en de binnen lucht dichtheid als een functie van de atmosfeer druk, temperatuur en luchtvochtigheid. Thermisch gedreven Ventilatie gedreven door thermische trek, ook bekend als ‘stack effect’ of ‘schoorsteeneffect’, treedt op door dichtheid verschil veroorzaakt door temperatuur variaties en hoogte tussen binnen en buiten of tussen verschillende zones binnen het gebouw. Het drukverschil gegenereerd door thermische trek is vooral afhankelijk van het hoogte verschil tussen de inlet en outlet opening(en) en het luchtdichtheid verschil als een functie van de temperatuur en het vochtgehalte in de lucht. Om te garanderen dat er verse lucht binnenkomt, ook wanneer er geen wind is, is het belangrijk dat de buitentemperatuur lager is dan de binnentemperatuur hierdoor kan ventilatie door thermische trek gecreëerd worden. Wanneer de binnen lucht temperatuur hoger is dan de buiten temperatuur, word er een onderdruk gevormd in het lagere deel van het gebouw, lucht het gebouw binnen trekken door de openingen (terwijl de buiten temperatuur gelijk is aan de binnentemperatuur) kan nog steeds gebeuren door interne lasten. Wanneer de lucht die door het gebouw gaat opgewarmd wordt door interne warmtelasten en de mensen in het gebouw. Het druk verschil veroorzaakt door het binnen/buiten temperatuur verschil resulteert in een ander drukgradiënt van het gebouw. De overdruk zones aan de top van het gebouw drijven de lucht naar buiten door de openingen van het gebouw( aangezien lucht stroomt van gebieden met een hoge druk naar gebieden met een lage druk). Op een bepaalde hoogte van het gebouw is de binnen druk en de buiten druk gelijk aan elkaar. Deze hoogte wordt ‘neutral plane’ of ‘neutral pressure level’ genoemd.

24

Figuur 814neutral plane

Om effectief te ventileren door middel van thermische trek moet er een significant temperatuurverschil tussen de inlet en de outlet van de lucht zijn, en minimale interne weerstand voor luchtbeweging in het interieur van de ruimten. (in de meeste gebouwen waar geen vides of atria zijn is er weinig mogelijkheid voor een significante drukopbouw over de hoogte van het gebouw). In gedachte moet worden gehouden dat een ‘reverse stack effect’ op kan treden wanneer buiten temperaturen significant hoger zijn dan binnentemperaturen. Onder deze condities kan lucht het gebouw van boven binnen komen en via het lagere gedeelte naar buiten gaan. Dit omgekeerde stackeffect kan moeilijk geregeld worden. Ten slotte is het belangrijk op te merken dat twee drijvende krachten voor natuurlijke ventilatie (wind en thermische trek) afzonderlijk van elkaar kunnen plaatsvinden, maar vaker tegelijk op treden. Thermische trek zal over het algemeen dominant zijn wanneer het een kalme dag is met nauwelijks wind. Druk verschil door wind zal dominant zijn wanneer er een harde wind staat gedurende de dag.

14

Natural Ventilation in High-Rise Office Buildings, An output of the CTBUH Sustainability Working Group, Antony Wood & Rbua Salib, 2013

25

Voordelen van Natuurlijke ventilatie, ten opzichte van hybride ventilatie en mechanische ventilatie is: -­‐ kost geen energie -­‐ geen plek nodig voor installaties -­‐ mensen accepteren hogere temperaturen bij een natuurlijk geventileerd gebouw. (zie ATG-methode) -­‐ robuust -­‐ makkelijk te begrijpen voor mensen en aan te passen Nadelen: -­‐ ventilatie debiet is, onder andere, afhankelijk van de weersomstandigheden. Deze zijn moeilijk te voorspellen waardoor het debiet lastig te regelen is. -­‐ Inbraakgevoelig

Figuur 9 druk verschil rondom een gebouw door wind15

Figuur 11 druk verschil rondom een gebouw door wind17

Figuur 10 indringingsdiepte ruimte16

15

Natural ventilation in High-Rise Office Buildings, an output of the CTBUH Sustainability Working Group, Antony Wood & Ruba Salib, 2013 16 A Guide to energy efficient ventilation, Liddament M. W. , 1997 17 Natural ventilation in High-Rise Office Buildings, an output of the CTBUH Sustainability Working Group, Antony Wood & Ruba Salib, 2013

26

Enkelzijdige ventilatie

Verse lucht komt door dezelfde opening naar binnen als de vieze lucht naar buiten gaat. Diepte van de ruimte maximaal 2.5*H Figuur 1218

Dwars ventilatie

Figuur 1319

“Stack-ventilatie”

Lucht komt het gebouw de loefzijde in en gaat de lijzijde naar buiten. Ook kan thermische trek een rol spelen bij dwarsventilatie. Diepte van de ruimte maximaal 5*H Verse lucht komt het gebouw in van onder af en verlaat het gebouw door thermische trek aan de bovenkant van het gebouw. Dit wordt vaak gebruikt bij gebouwen met atria, schoorsteen of gebouwen met een verhoogd gedeelte.

Figuur 1420

Realisatie Natuurlijke ventilatie kan in de praktijk gerealiseerd worden door: roosters, te openen ramen windtorens, wind scoops, ventilatie schoorstenen, dubbele facade, atria en geïntegreerde kanalen. 21

18

Natural ventilation in High-Rise Office Buildings, an output of the CTBUH Sustainability Working Group, Antony Wood & Ruba Salib, 2013 19 idem 20 idem 21 Natural ventilation in buildings architectural cncepts, consequences and possibilitys, Tommy Kleiven March 2003

27

3.3 Hybride ventilatie In sommige situaties is natuurlijke ventilatie niet mogelijk. Dit kan komen door bijvoorbeeld de locatie of klimaatomstandigheden. Bijvoorbeeld, het gebruik van natuurlijke ventilatie is niet mogelijk voor gebouwen in een extreem klimaat (extreem koud, heet, en/of vochtig) of plekken met een hoog niveau van luchtverontreiniging of lawaai. In dit geval zou hybride ventilatie een oplossing kunnen zijn. Hybride ventilatie is een combinatie van natuurlijke ventilatie en mechanische systemen. Hybride ventilatie kan opgedeeld worden in 3 categorieën22: 1. Onvoorziene, waar het gebouw is ontworpen als airconditioned gebouw met een mogelijke switch naar natuurlijke ventilatie, of als het gebouw is ontwerpen natuurlijk geventileerd gebouw met een ruimte en elektrische infrastructuur om mogelijke installaties van mechanische apparatuur voor airconditioning in de toekomst toe te kunnen voegen 2. Zone, mechanische koeling en natuurlijke ventilatie toepassen in verschillende ruimten of zones van het gebouw 3. Aanvullende, het gebouw is ontworpen met de mogelijkheid om te draaien op mechanische en natuurlijke ventilatie op hetzelfde moment. Aanvullende ventilatie is op te delen in drie strategieën: -­‐ alternatief/plaatsvervangend: het gebouw is in bezit van natuurlijke en mechanische ventilatie mogelijkheden, maar er wordt altijd maar één systeem toegepast. óf natuurlijk óf mechanisch; -­‐ omschakeling: er wordt geswitcht tussen mechanische koeling en natuurlijke ventilatie op seizoen of dagelijkse basis, afhankelijk van de weersomstandigheden. -­‐ Concurrent, mechanische koeling en natuurlijke ventilatie werken in dezelfde ruimte op dezelfde tijd (wanneer een HVAC systeem aanvullend natuurlijke ventilatie om het comfort van degenen in de ruimte te kunnen optimaliseren en maximaal energie efficiënt te kunnen zijn.)

Hybride ventilatie heeft vaak een geavanceerd bouw management systeem en control strategieën welke overlap en alternatieve tussen natuurlijke ventilatie en mechanische koelsystemen toestaan. Net zoals natuurlijke ventilatie wordt hybride ventilatie gedreven door drukverschil. Dit drukverschil wordt bij hybride ventilatie systemen gegenereerd door een onderdruk (natuurlijke afvoer en mechanische afvoer) of een overdruk (natuurlijke toevoer en mechanische afvoer) te creëren.

22

Natural ventilation in High-Rise Office Buildings, an output of the CTBUH Sustainability Working Group, Antony Wood & Ruba Salib, 2013

28

Voordeel hybride ventilatie ten opzichte van natuurlijke ventilatie -­‐ WTW toepassen is mogelijk -­‐ beter te beheersen door natuurlijk omdat het niet volledig klimaat afhankelijk is Nadeel hybride ventilatie: -­‐ vaak een ingewikkeld regelsysteem waardoor niet robuust en mensen het niet altijd begrijpen

Realisatie: een hybride ventilatie systeem wordt in een gebouw gerealiseerd door twee afzonderlijke systemen te installeren waarbij één systeem een natuurlijk ventilatie systeem is en het andere een mechanische ventilatie systeem is. Óf door een systeem te installeren dat gebaseerd is op het onder- of overdruk principe. Er wordt mechanische toegevoerd en natuurlijk afgevoerd óf mechanisch afgevoerd en natuurlijk toegevoerd.

Figuur 15 natuurlijke toevoer, mechanische afvoer23

23 24

Figuur 16 mechanische toevoer, natuurlijke afvoer24

http://www.ventilatiesysteemabcd.nl/ventilatiesysteem-c.html, geraadpleegd: juni 2013 http://www.ventilatiesysteemabcd.nl/ventilatiesysteem-b.html: geraadpleegd: juni 2013

29

3.4 Mechanische ventilatie woningen met volledig mechanische ventilatie hebben tegenwoordig niet meer de voorkeur. Hoewel in theorie door middel van mechanische ventilatie een ruimte tot in perfectie geventileerd kan worden, blijkt uit onderzoek dat mensen zich ondanks deze theoretisch perfecte omstandigheden zich niet comfortabel voelen in een woning die volledig mechanische geventileerd wordt. Het gebouw gaat lijden aan het ‘sick building syndroom’25. Omdat elk persoon anders is, is het bijna onmogelijk een ventilatiesysteem zo in te stellen dat iedereen tevreden is. Bovendien hebben mensen er behoefte aan, zelf invloed uit te oefenen op het binnenklimaat. Het openen van een raam is een van de meest belangrijke ‘maatregelen’ die mensen zelf willen kunnen bedienen. Dit terwijl het openen van een raam ervoor kan zorgen dat het mechanische ventilatie systeem niet meer optimaal werkt. Een totaal mechanisch geventileerde woning komt dan ook niet of nauwelijks voor in Nederland. Realisatie Realisatie mechanische ventilatie systemen: balansventilatie, er wordt mechanisch lucht toegevoerd en mechanische afgevoerd. Door gebruik van een warmte terugwinningssysteem kan de ingevoerde lucht in de winter opgewarmd worden zodat er minder warmte verlies is door ventilatie. Ook kan bij mechanische ventilatie gebruik gemaakt worden van filters om de lucht te zuiveren, wanneer een gebouw zich in een vervuilde omgeving bevindt. Ook bij geluidsoverlast van de omgeving kan uiteindelijk besloten worden mechanische ventilatie in te zetten.

Figuur 17 mechanische toevoer en mechanische afvoer26

3. 5 Praktijk In de praktijk is gebleken dat niet alle theoretisch onderzochte methodes even goed geaccepteerd werden door de gebruikers. Gebruikers hebben een hoger acceptatievermogen op het moment dat ze zelf de mogelijkheid hebben de

25 26

http://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/630789006.pdf, geraadpleegd: mei 2013 http://www.ventilatiesysteemabcd.nl/ventilatiesysteem-d.html, geraadpleegd: juni 2013

30

omstandigheden aan te passen.27 Dit is een reden waarom natuurlijk geventileerde gebouwen sneller door gebruikers als comfortabel worden ervaren en mechanisch geventileerde gebouwen minder snel, dit terwijl aan de hand van meetresultaten soms anders wordt verwacht.

3.6 Soorten ventilatiesystemen Wat zijn mogelijke ventilatie systemen in een woning? Een woning kan op verschillende manieren geventileerd worden. Een ventilatiesysteem is gebaseerd op het principe van: Natuurlijke ventilatie Hybride ventilatie Mechanische ventilatie Deze principes kunnen uitgevoerd worden in verschillende systemen. Alle principes hebben voor- en nadelen:

Comfort Regelbaarheid Zelf regelbaarheid Energieverbruik Geluid ventilatie Geluid omgeving Lucht vervuiling

Natuurlijke ventilatie

Hybride ventilatie

++ ++ +/++ --

+ + + +/+ +/-

Mechanische ventilatie ++ ++ ++ ++

Tabel 2 vergelijking ventilatieprincipes

Het mechanische ventilatiesysteem kan los van het gebouw ontworpen worden. Een natuurlijk ventilatiesysteem moet samen met het gebouw ontworpen worden. Het gebouw zelf zal het ventilatiedebiet moeten verkleinen of vergroten.28 Wanneer er geen last is van luchtvervuiling of veel geluidsoverlast zal Natuurlijke ventilatie de voorkeur hebben. Wanneer er last is van luchtvervuiling en geluidsoverlast zal er geadviseerd worden te kiezen voor hybride ventilatie en wanneer er erg veel last is van omgevingsgeluid en veel luchtvervuiling zal mechanische ventilatie de voorkeur hebben. Toch werden voorheen in veel energiezuinige woningen mechanische ventilatie of hybride ventilatie geadviseerd. Dit heeft te maken met het feit dat bij hybride of mechanische ventilatie eenvoudiger gebruik gemaakt kan worden van een warmteterugwinning systeem. Dit systeem zorgt ervoor dat in de winter de koude buitenlucht enigszins wordt opgewarmd zodat het warmteverlies door ventilatie beperkt zal worden en dus minder energie voor verwarming nodig is. Omdat door bewoners het comfort in de woning vaak belangrijker wordt geacht dan het energieverbruik worden in energiezuinige nieuwbouwwoningen mechanische ventilatiesystemen vaak niet op de juiste manier gebruikt waardoor de energiebesparing van een mechanische woning niet tot uiting komt in gebruik. Daarom wordt in dit onderzoek gesteld dat natuurlijke ventilatie een betere oplossing is, mits goed uitgevoerd. A.C. van der Linden, A.C. Boerstra, A.K. Raue en S.R. Kurvers, Adaptieve temperatuurgrenswaarden (ATG) Een nieuwe aanpak voor de beoordeling van de gebouwprestatie t.a.v. het thermischbinnenklimaat 28 Natural ventilation in buildings, a design handbook, Francis Allard, 1998 Mat Santamouris 27

31

32

Hoofdstuk 4 4. Gebruik ventilatievoorzieningen Ventilatie speelt een steeds belangrijkere rol in nieuwbouwwoningen. Door gebrek aan kieren en spleten wordt minder warmte verloren, maar ook minder geventileerd. De bewoners van energiezuinige nieuwbouwwoningen zullen nu zelf bewuster moeten gaan ventileren om ervoor te zorgen dat het binnenklimaat gezond en comfortabel blijft. Ook heeft de bewoner veel invloed op het energieverbruik zou kan door gebruikersgedrag het energieverbruik met een factor twee verhoogd worden in twee dezelfde woningen met identieke systemen. Hoe lager het energieconsumptie van een gebouw, hoe hoger de invloed van het gebruikersgedrag.29 In dit hoofdstuk worden de manieren beschreven hoe bewoners hun ventilatievoorzieningen vaak gebruiken.

Figuur 18 belang ventilatie30

Uit een onderzoek van O. Guerra Santin blijkt dat Ventilatiegedrag afhankelijk is van het type ventilatiesysteem en het type woning. Bewoners zijn in te delen in vijf groepen31 1. “bespaarders” (lage temperatuur, geringe ventilatie) 2. zware gebruikers (hoge temperatuur, veel ventilatie) 3. koel (lage temperatuur, veel ventilatie) 4. warm (hoge temperatuur, geringe ventilatie) 31% 5. gemiddeld 26%

29

Actual energy consumption in dwellings. The effect of energy performance regulations and occupant behaviour. Olivia Guerra Santin 30 http://www.hbvnieuwkoop.nl/index_htm_files/Ventilatie%20van%20woningen.pdf 31 energiebesparing door gedragsverandering, W. Fred van Raaij en Theo M.M. Verhallen, 1982

33

4.1 Gebruik mechanische ventilatiesysteem Bewoners blijken vaak niet te weten hoe een meerstandenschakelaar van het ventilatiesysteem gebruikt zou moeten worden. Uit onderzoek blijkt dat bijna alle bewoners de meerstandenknop van het ventilatiesysteem verkeerd gebruiken.32 Vaak kiezen mensen de stand die het minste geluid maakt zonder rekening te houden met de bedoeling van het systeem. Wanneer er geen schakelaar is in de keuken of badkamer wordt het mechanisch ventilatiesysteem ook niet optimaal benut. Gedurende het koken of douche zou het systeem op overcapaciteit moeten draaien, maar wanneer de schakelaar niet in deze ruimten hangt wordt deze overcapaciteit vaak niet gebruikt. 33 De bewoners hebben niet alleen invloed op het gebruik van het ventilatiesysteem, maar ook op de functionering van het systeem. Een mechanische ventilatiesysteem vergt onderhoud. Wanneer het systeem niet goed onderhouden wordt daalt de capaciteit van het systeem en zullen niet de gewenste ventilatiedebieten gehaald worden.34

4.2 Gebruik natuurlijk ventilatiesysteem In gebouwen waar men de ramen zelf kunt openen en waar de individuele bewoner een grote invloed heeft op het thermisch binnenklimaat, blijkt de acceptatie van hogere binnentemperaturen sterk afhankelijk te zijn van de buiten temperatuur.35 Psychologische adaptatie speelt ook een grote rol. Wanneer het al een aantal dagen warm is, is de verwachting die men heeft van de binnentemperatuur anders dan in een situatie waarbij er al een tijdje lage buitentemperaturen heersen. Bij aanhoudend warm weer worden er dus hogere binnentemperaturen als comfortabel ervaren dan gedurende een koude periode. ramen Uit het onderzoek van Olivia Guerra Santin blijkt dat iets minder dan de helft van de mensen de ramen in de woonkamer voor een paar uur per dag opende in de winter. Een groter percentage hield altijd het raam open in de slaapkamers, zolder en badkamer. Roosters Uit het onderzoek van Olivia Guerra Santin blijkt dat roosters voor luchttoevoer meestal of altijd open staan of altijd gesloten. In de woonkamer en slaapkamers stonden ze meestal open en in de rest van de ruimten (badkamer, zolder, entree) waren de roosters meestal gesloten.

32

BBA 2011 BBA (2011) 34 http://agentschapnl.nl/sites/default/files/ventilatiesystemen%20voor%20nieuwbouwwoningen%20%20Inventariserend%20onderzoek%20met%20voorblad.pdf 35 analyse van binnenklimaatmetingen in woningen, An Vandepitte, universiteit gent 2005-2006 33

34

4.3 Verschil gebruik natuurlijk/mechanisch ventilatiesysteem Huishoudens met enkel natuurlijke ventilatie ventileren meer dan huishoudens met enkel een mechanisch systeem. Het mechanisch systeem wordt vaak verkeerd gebruik door gebrek aan kennis of het wordt uitgeschakeld in verband met geluidsoverlast. Mensen met enkel een natuurlijk ventilatiesysteem zijn vaak bewuster bezig met ventileren. Zo kan gesteld worden dat in woningen met natuurlijke ventilatie meer geventileerd wordt dan in woningen met een ander soort ventilatiesysteem. Ook blijkt dat er meer geventileerd wordt in eengezinswoningen dan in meergezinswoningen. In woningen die voor 1946 en na 1996 gebouwd zijn wordt juist minder geventileerd dan in woningen van andere perioden. Verder komt uit het onderzoek dat huishoudens met een lager inkomen meer ventileren dan huishoudens met een hoger inkomen. Door grote verschillen tussen bewoners is het wenselijk dat een gebouwsysteem aanpasbaar is op de individuele behouden van de bewoner, om zo het hoogste comfortniveau en de hoogste energiebesparing te bereiken.

4.4 Gebruik ventilatievoorzieningen Ventilatiemogelijkheden worden vaak niet op de juiste manier gebruikt. De reden hiervoor is dat mensen niet goed weten waar welke installatie voor bedoeld is en hoe ze eigenlijk optimaal zouden moeten ventileren. Ook voor de architect en de installateur ligt er een opdracht. Ventilatiemogelijkheden moeten eenvoudig bedienbaar zijn en weinig onderhoud hebben, bovendien is het belangrijk dat de bewoner geen last heeft van de installaties en dat de bedieningsmogelijkheden op de juiste plek zitten. Uit het onderzoek van O. Guerra Santin, “Occupant behaviour in energie efficient dwellings: evidence of a rebound effect” zijn een aantal conclusies getrokken over ventilatie gedrag van mensen in energiezuinige woningen. De resultaten uit dit onderzoek zullen hier kort besproken worden. 1. ventilatie gedrag is afhankelijk van het type ventilatiesysteem en het type woning 2. in woningen met natuurlijke ventilatie wordt vaak meer geventileerd dan in woningen met een ander ventilatiesysteem; 3. eengezinswoningen ventileren vaak meer dan meergezinswoningen; 4. woningen die voor 1946 en 1996 gebouw zijn worden vaak minder geventileerd dan andere woningen van andere periode. 5. Huishoudens met een lager inkomen ventileren vaak meer

Ventilatie gedrag van bewoners is afhankelijk van het type ventilatiesysteem en het type woning. Woningen met natuurlijke ventilatie ventileren vaak meer dan woningen met andere ventilatiesystemen.

35

36

Hoofdstuk 5 5. Kennis ventilatiesystemen van bewoners Zoals in hoofdstuk 2 beschreven heeft ventilatie meerdere mogelijkheden. Ventilatie in een woning is nodig voor: - voorkomen zuurstof tekort - afvoeren stoffen die door de mens zelf zijn geproduceerd - afvoeren vluchtige stoffen die afkomstig zijn uit bouw- en inrichtingsmateriaal - voorkomen van geurhinder - creëren van een temperatuur, vochtigheid en luchtbeweging in een ruimte zodat men zich behaaglijk voelt. In dit hoofdstuk wordt beschreven van welke mogelijkheden van ventilatie bewoners zich bewust zijn en welke mogelijkheden onbekend zijn.

5.1 Goede luchtkwaliteit Over het algemeen weet men dat ventilatie nodig is voor een gezonde luchtkwaliteit. Iedereen weet dat wanneer een plastic zak over het hoofd wordt getrokken er op een bepaald moment te weinig zuurstof is en de persoon zal stikken. Dit is ook het geval wanneer we een woning zo luchtdicht maken dat er geen verse lucht in kan stromen. Toch worden de woningen steeds luchtdichter gemaakt, dit wordt gedaan om ervoor te zorgen dat de woning zo min mogelijk warmte verliest tijdens het stookseizoen en zodat men ervoor kan zorgen dat het ventilatie debiet regelbaar is en zich op de juiste plaats bevindt. Om ervoor te zorgen dat de woning een gezonde leefomgeving blijft is het belangrijk om te blijven ventileren, ook in de winterperiode. Vroeger werd automatisch geventileerd door kieren en spleten, nu worden gebouwen steeds luchtdichter gemaakt en is ventilatie door kieren en spleten niet meer vanzelfsprekend. Er moet dus gedurende het ontwerp van een woning en gedurende de gebruiksperiode rekening gehouden worden met ventilatie. Niet alle bewoners van een energiezuinige nieuwbouwwoning in Nederland zijn zich bewust dat deze nieuwbouwwoningen qua ventilatie anders behandeld zouden moeten worden dan de oude bestaande woningen. Hierdoor heeft een energiezuinige nieuwbouwwoningen vaker last van een ongezond binnenklimaat (CO2 gehalte boven de 1200 ppm36) Men is zich wel bewust van het feit dat ventilatie geuren, dit is vooral terug te zien in de keuken. Het aanzetten van de afzuigkap is voor veel mensen al een automatische handeling geworden tijdens het koken.

36

http://www.staphorst.nl/internet/actueel_16/item/nederlanders-ventileren-te-weinig_3800.html

37

Figuur 19 gebrek aan ventilatie creëert schimmel

5.2 Koelen door middel van (nacht)ventilatie Uit onderzoek blijkt dat mensen wel weten dat er gekoeld kan worden door het raam open te doen. Helaas zijn mensen zich vaak niet bewust dat wanneer een gebouw een hoge thermische massa heeft en tijdens de nacht geventileerd wordt, dit ervoor zorgt dat het gebouw ook gedurende dag koeler zal zijn. Men is zich niet bewust van het lange termijneffect. Gedurende de nacht wordt vaak niet geventileerd omdat men bang is voor inbraak. Enkel in de slaapkamer wordt wel vaak gedurende de nacht geventileerd. Echter op de slaapkamer zal men maar weinig profijt hebben van het lange termijn effect van nachtventilatie want de slaapkamer wordt gedurende de nacht maar weinig gebruikt. Wanneer de woning in bezit is van ventilatie roosters staan deze roosters vaak wel gedurende de nacht open (niet altijd bewust). Belangrijk is dat dit alleen in de zomer gebeurd om dat gedurende de winter veel warmte ongewenst verloren kan worden. Ook moet gezorgd worden dat de ventilatie roosters goed schoongemaakt worden zodat de ventilatie maximaal kan plaatsvinden.

Figuur 20 creëren van comfortabel binnenklimaat

5.3 Kennis Men is zich bewust van verschillende ventilatieprincipes. Bij mechanische ventilatie is het effect van de handeling minder duidelijk dan bij natuurlijke ventilatie en daardoor is men zich bij mechanische ventilatie minder bewust van welke invloed een bepaalde handeling heeft op het binnenklimaat dan bij natuurlijke ventilatie.

38

Hoofdstuk 6 6. Warmtebalans Er zijn een aantal factoren die invloed hebben op de binnentemperatuur in een ruimte. In dit hoofdstuk wordt stap voor stap besproken welke factoren dit zijn. Deze factoren zullen later in dit verslag gebruikt worden als basis voor het opzetten van het rekenmodel. In Figuur 21 is te zien welke factoren een rol spelen bij de binnentemperatuur in een ruimte. 37

Qrad= warmte winst door straling zon (externe warmtelast) [W] Qint= warmte winst door mensen en apparatuur (interne warmte last) [W] Hvent= warmte verlies door ventilatie [W/K] Htrans= warmte verlies door transmissie [W/K] To= buiten temperatuur [C] Tw= temperatuur thermische massa [C] Ti= binnen temperatuur [C]

Figuur 21 warmtebalans bepaling binnentemperatuur

37

formules van hoofdstuk 6 zijn afkomstig uit: “playing with heat balances” an introduction to a systematic modelling approach of heat transfer problems, dr. ir. W.H. van der Spoel, 21 februari 2012

39

6.1 warmte winst door straling zon (externe warmtelast) De warmte die het gebouw binnen komt door zonnestraling wordt externe warmtelast genoemd. Deze warmte komt het gebouw vooral binnen door het glasoppervlak. In de winter kan deze zonnestraling de verwarmingsbehoefte terugdringen. De hoeveelheid warmte die het gebouw binnenkomt door zonnestraling is afhankelijk van: - de grootte van het glasoppervlak; hoe groter het glasoppervlak, hoe meer warmte het gebouw binnenkomt door zonnestraling. - soort glas; niet elk glassoort heeft dezelfde zontoetredingsfactor (g-waarde). De zontoetredingsfactor bepaald welk percentage van de warmte van zonnestraling het gebouw in kan en welk gedeelte gereflecteerd wordt. - oriëntatie; Wanneer het glasoppervlak op het zuiden is gericht zal meer zonnestraling binnenkomen dan wanneer het glasoppervlak op het noorden is gericht. Dit heeft te maken met de baan van de zon. - moment van de dag; op het midden van de dag bereikt de zon zijn grootste intensiteit, de zon staat dan op zijn hoogste punt aan de hemel. Hoe hoger de zon staat, hoe intenser de zonkracht. - tijd van het jaar; in de zomer staat de zon hoger dan in de winter, hoe hoger de zon staat, hoe intenser de zonkracht. - bewolkingsgraad; de bewolkingsgraad heeft invloed op de intensiteit van de zonnestraling. Op een bewolkte dag zal de zonnestraling die de aarde bereikt kleiner zijn dan op een onbewolkte dag. - obstakels; obstakels (bomen, gebouwen e.d.) kunnen ervoor zorgen dat de zonnestraling geblokkeerd wordt, hierdoor zal een kleiner deel van de straling het gebouw binnen komen. - zonwering; Door middel van zonwering wordt een bewust obstakel gevormd waardoor de zonnestraling (deels) geweerd kan worden. De warmte die een ruimte binnenkomt door zonnestraling wordt per oriëntatie vastgesteld door middel van de volgende formule:

Qex _ or = Awin _ orQrad _ or gSh Qex_or= warmtelast door zonnestraling voor gevel met oriëntatie x [W] Awin_or= oppervlakte van de ramen in de gevel met oriëntatie x [m2] Qrad_or=warmtelast door straling op gevel met oriëntatie x [W/m2] G= g-waarde van het glas Sh= deel van de invallende straling dat de zonwering niet tegenhoud

40

Om de totale warmtelast door zonnestraling te berekenen moeten de warmtelasten door zonnestraling voor elke oriëntatie bij elkaar worden opgeteld.

Qrad = Qex _ or _1 + Qex _ or _ 2 + ........+ Qex _ or _ x

6.2 warmte winst door mensen en apparatuur (interne warmte last) De interne warmtelast bestaat uit twee componenten: de warmte die vrijkomt door gebruik van apparatuur en de warmte die geproduceerd wordt door mensen. Interne warmtelast door apparatuur Elektrische apparaten en licht geven gedurende het gebruik warmte af. Er worden in een woning steeds meer apparaten gebruikt, maar apparatuur wordt ook steeds energie zuiniger. De hoeveelheid warmte dat een apparaat maximaal afgeeft is af te leiden uit het maximaal vermogen van een apparaat, deze is af te lezen van het type-plaatje dat op elk apparaat terug te vinden is. Hoeveel warmte een apparaat daadwerkelijk afgeeft aan de ruimte is sterk afhankelijk van hoe het apparaat gebruikt wordt. Hoe intensiever het apparaat gebruikt wordt hoe meer warmte het apparaat af geeft. Interne warmtelast door mens Een mens geeft warmte af aan de omgeving. Dit omdat de temperatuur van het huidoppervlak van een mens (vaak) hoger is dan de tempratuur in de ruimte. De warmte wordt afgegeven door convectie, straling, geleiding en verdamping. Ook bij een mens is de hoeveelheid warmte afhankelijk van de acties die de persoon onderneem. Hoe intensiever de inspanning hoe groter het warmteverlies van de mens.

6.3 warmte verlies door ventilatie Omdat de binnentemperatuur vaak hoger is dan de buitentemperatuur wordt er warmte verloren wanneer er geventileerd wordt door middel van buitenlucht. In de zomer is dit gewenst, maar in de winter niet. Om een gezond binnenklimaat te creëren is een minimale ventilatie van 25m3/h38 noodzakelijk. In de zomer zal echter een hoger ventilatiedebiet gewenst zijn en zal extra geventileerd worden om warmte te verliezen. Hoeveel warmte er verloren wordt door te ventileren is afhankelijk van het temperatuurverschil tussen de binnentemperatuur en de buitentemperatuur en van het ventilatie debiet. Hoe groter het verschil hoe meer invloed ventilatie heeft op de binnentemperatuur. Hoe hoger het ventilatiedebiet, hoe groter het koelvermogen van ventilatie. Het warmteverlies door ventilatie kan uitgerekend worden door:

H vent =

ρ cnV 3600

Hvent= warmteverlies door ventilatie [W/K] ρ= volumiekemassa [kg/m3] c= soorteljke warmte capaciteit [J/kgK] n= ventilatievoud [1/h] (zie bijlage x)

38

Senternovem, (2007), Cijfers en tabellen

41

6.4 warmte verlies door transmissie De materiaalkeuze van een gebouw bepaald hoeveel warmte er wordt verloren door transmissie. Hoe groter de weerstand van een materiaal hoe minder warmte er verplaatst kan worden door het materiaal en hoe minder warmte er verloren wordt door transmissie. Goede isolatiematerialen hebben daarom altijd een hoge warmteweerstand. Warmteverlies door transmissie kan berekend worden door:

H trans = AU A= oppervlak U= U-waarde/wartedoorgangscoëfficiënt [W/m2K]

6.5 warmte verlies door infiltratie warmteverlies door infiltratie kan ook beschreven worden als warmte verlies door oncontroleerbare ventilatie. Het is de ventilatie die gewenst en ongewenst plaatsvind via kieren en spleten in het gebouw. Vooral oudere gebouwen hebben last van een slechte kierdichting waardoor en in oude woningen in de winter vaak een hogere warmtevraag hebben dan nieuwbouwwoningen.

6.6 temperatuur thermische massa De thermische massa is het oppervlak van de constructie (vloer, gevel, tussenwanden en plafond dat in contact staat met de binnen lucht van de ruimte. Deze massa kun warmte opnemen en afstaan. Hoe groter de thermische massa hoe meer warmte deze kan opnemen. De thermische massa kan ervoor zorgen dat de temperaturen in een woning minder fluctueren en kan voor een vertraging zorgen. Wanneer de massa bijvoorbeeld gedurende de koude nacht wordt gekoeld, kan deze gedurende de dag meer warmte opnemen waardoor de uiteindelijke temperatuur in de ruimte minder snel toeneemt.

M = ρ cdA M= thermische massa [J/K] ρ = soordelijke dichtheid materiaal [kg/m3] c= soortelijke warmte materiaal [J/kgK] d= indringingsdiepte materiaal [m] A= oppervlak thermische massa [m2]

6.7 actieve verwarming/koeling Omdat doormiddel van passieve maatregelen de ruimte niet altijd op de gewenste temperatuur gebracht kan worden zijn veel woningen ook in het bezit van een actieve verwarming en soms een actieve koeling. Het vermogen van het actieve systeem bepaald hoeveel warmte of koude de ruimte wordt ingebracht. Hoe hoger het vermogen hoe sneller er verwarmt/gekoeld kan worden.

6.8 binnen temperatuur

42

De binnentemperatuur is het gemiddelde van de lucht- en constructietemperatuur.

T=

Tair + Tcon 2

Een versimpelde ⎛⎛ 1 ⎞⎞ ⎜⎝ ⎜⎝ 2 Qex + Qint + (α i Acon ) (Tcon ( t ) − Tair ( t )) + H tot (To ( t ) − Tair ( t ))⎟⎠ ⎟⎠ Tair = Tair(t ) + M air

⎛ ⎛ α A + H tot ⎞ ⎞ ⋅ ⎜ 1− exp ⎜ − i con Δt ⎟ ⎟ M air ⎝ ⎠⎠ ⎝

1 Qex + (α i Acon ) (Tair ( t ) − Tcon ( t )) ⎛ ⎛ αA ⎞⎞ 2 Tcon (t + Δt) = Tcon (t) + ⋅ ⎜ 1− exp ⎜ − i con Δt ⎟ ⎟ α i Acon ⎝ M con ⎠⎠ ⎝

Tair= lucht temperatuur [˚C] Tcon= temperatuur thermische massa [˚C] Qex= externe warmtelast [W] Qint= interne warmtelast [W] α i= warmte transport door straling en convectie (6 W/m2) Acon= oppervlakte constructie [m2] Tcon= temperatuur constructie [˚C] Htot= totaal warmteverlies [W] To= buiten tempratuur [˚C] Mair= massa lucht [J/K] ∆t= 3600 s T= operationele temperatuur [˚C]

43

44

Hoofdstuk 7 7. ventilatie richtlijnen In dit hoofdstuk wordt beschreven hoe er geventileerd zou moeten worden in een woning, rekening houdende met een comfortabel binnenklimaat en energieverbruik. Een comfortabel binnenklimaat is voor iedereen verschillend. Of iemand het binnenklimaat comfortabel vindt is afhankelijk van een aantal factoren39: -­‐ -­‐ -­‐ -­‐

fysiologie psychofysica fysica gedrag

7.1 fysiologie mensen produceren energie door hun eten om te zetten, metabolisme. Het meeste van de energie die een persoon produceert is warmte. Er wordt meer warmte geproduceerd wanneer de persoon actief is en hoe actiever hoe meer warmte er geproduceerd wordt. De warmte wordt door het lichaam getransporteerd via het bloed. Om de balans te behouden wordt er ook continu warmte afgegeven aan de omgeving door het lichaam, dit gebeurd door de huid en door de longen.

7.2 Psychofysisch De onbewuste thermoregulatie acties van de hersen worden aangevuld door de thermische gevoeligheid van de huid. Er zijn twee types van huid temperatuur sensoren, een houdt zich bezig met warmte en de ander met koude. Deze sensoren zijn geïntegreerd met de kerntemperatuur van het lichaam. Zodat bijvoorbeeld een koude wind als prettig wordt ervaren wanneer de kerntemperatuur hoog is, maar als onprettig wanneer de kerntemperatuur van het lichaam al laag is. De beleving van de huid is afhankelijk van de tijd, locatie, de kleding en van de temperatuur van de omgeving.

7.3 Fysica Het lichaam wint en verliest warmte aan het milieu door middel van Convectie, Straling en verdamping. In een aantal gevallen wordt warmte ook gewonnen/verloren door geleiding op oppervlakten. Convectie 40 Een mens leeft in een omgeving met lucht waaraan warmte wordt uitgewisseld. Waar de temperatuur van de lucht onder de lichaamstemperatuur ligt zal er warmte verloren worden door convectie. Wanneer de luchttemperatuur hoger is dan de lichaamstemperatuur wordt er warmte gewonnen. De warmte wordt weggedragen doordat lucht beweegt. Straling 39

https://blackboard.tudelft.nl/bbcswebdav/pid-1726764-dt-content-rid-4480021_2/courses/22388111203/Reader_Thermal_Comfort_I___2003_04.pdf 40 Bouwtechniek installaties B werktuigbouwkundig en gas, Jellema 6B

45

Een lichaam zendt straling uit en ontvangt straling van de omliggende voorwerpen. Hoe groter het verschil tussen lichaamstemperatuur en omgevingstemperatuur hoe groter het warmteverlies/winst.

Verdamping Wanneer het lichaam erg warm is gaat het zweten. De verdamping van water van de oppervlakte van de huid. Dit is een erg efficiënt koeling effect. Kleding Kleding speelt een belangrijke rol voor mensen om buiten te overleven, vooral in de koudere klimaten. De kleding wordt gebruik als isolatiemateriaal tussen het lichaam en de omgeving. Gedrag Gedrag heeft grote invloed op het thermisch comfort. -­‐ -­‐ -­‐ -­‐

kleding aanpassen; veranderen van houding, stofwisseling beweging tussen verschillende thermische omgevingen gebruik te maken van thermische controles om de huidige omgeving te veranderen

tijd speelt ook een belangrijke rol - Het veranderen van kleding dor te anticiperen op de thermische veranderingen. Zoals het aantrekken van een jas bij het naar buiten gaan; - tijdens de dag de kleding aanpassen, veranderingen van houding of milieu aanpassingen. - van dag tot dag, we leren van de ene dag naar de volgende om te gaan met veranderende weersomstandigheden - lange termijn seizoen veranderingen in kleding, gebruik van het gebouw, activiteiten geleerd over een langere periode Thermische massa De mate waarin geventileerd moet worden is ook afhankelijke van de thermische massa. Hoe meer massa het gebouw heeft, hoe groter de vertraging met betrekking tot opwarming en afkoeling. Een gebouw met hoge thermische massa heeft een meer constante temperatuur dan een gebouw met lage thermische massa. De reden hiervoor is dat bij een gebouw met hoge thermische massa eerst de massa opgewarmd zal worden alvorens je dat zult merken in de ruimte. Terwijl een gebouw met lage thermische massa veel sneller merkbaar is dat de ruimte opwarmt of afkoelt.

46

7.4 richtlijnen per seizoen Ondanks de verschillen per persoon kunnen er richtlijnen gegeven worden voor ventilatie. Deze richtlijnen zijn seizoen afhankelijk en afhankelijk van de thermische massa van het gebouw om deze reden zijn er twee richtlijnen gemaakt, een voor een gebouw met hoge thermische massa en een voor een gebouw met lage thermische massa. Zomer hoge thermische massa maximale ventilatie gedurende koele periodes (nacht) Tijdens de zomer is de relatieve luchtvochtigheid hoger dan tijdens de winter (warme lucht houdt meer vocht vast dan koude lucht) waardoor tijdens de zomer meer ventilatie gewenst is dan tijdens de winter Extra: wanneer er sprake is van een hittegolf en de nachttemperaturen niet onder de 25 graden komen is het beter om ook gedurende dag veel te ventileren, de beweging van de lucht zal mensen doen afkoelen. Lente hoge thermische massa maximale ventilatie, tijdens de lente komen we uit een koude periode waarbij het lichaam gewend is geraakt aan koude temperaturen. Een stijging van een aantal graden zal dus eerder als warm worden ervaren dan na een warme periode. Winter hoge thermische massa gezondheid minimale ventilatie Tijdens de winter is de relatieve luchtvochtigheid lager dan tijdens de zomer (koude lucht houdt meer vocht vast dan warme lucht) waardoor tijdens de winter meer ventilatie gewenst is dan tijdens de zomer. Herfst hoge thermische massa minimale ventilatie, gedurende warme periode meer (overdag), tijdens de herfst komen we uit een warme periode waarbij het lichaam gewend is geraakt aan de warme temperaturen. Een daling van een aantal graden zal dus eerder als koud worden ervaren dan na een koude periode.

Tijdens koken, tijdens douche e.d. zijn extra maatregelen nodig om vocht en geuren sneller af te voeren. (plaatje keuken)

47

Figuur 22 ventilatie zomer

Figuur 23 ventilatie lente

Figuur 24 winter

Figuur 25 herfst

Een gebouw met een lage thermische massa reageert sneller op veranderde omstandigheden. Zo warmt een ruimte sneller op, maar koelt een ruimte ook sneller af. Bij een gebouw met een lage thermische massa is het extra belangrijk dat er op een juiste manier geventileerd wordt omdat het gebouw sneller reageert op de ‘ventilatiehandelingen’. Wanneer een raam iets te lang open staat zal de ruimte al snel teveel afkoelen en wordt er extra bi verwarmd, wat extra energie kost. Het ventileren in een gebouw met lage thermische massa zal dus op een andere manier moeten gebeuren dan in een gebouw met hoge thermische massa. Dit heeft vooral te maken met het tijdbestek dat een ventilatieopening open staat. Ook is het lange termijn effect van nachtventilatie veel minder merkbaar bij een gebouw met lage thermische massa dan met een gebouw met hoge thermische massa.

48

7.5 Verschil energiezuinige woning en niet energiezuinige woning Energiezuinige woningen hebben, ten opzichte van de bestaande woningbouw, een hoge kierdichting en een goede isolatie. Dit zorgt ervoor dat de energiezuinige woning meer warmte vasthouden dan de meeste bestaande woningen, wat leidt tot een lagere verwarmingsbehoefte. Dit is ook de oorzaak dat gedurende de zomer periode de kans op oververhitting groter is. Door de hoge kierdichting van energiezuinige woningen is ventilatie ten behoeve van een goede luchtkwaliteit niet meer vanzelfsprekend en zal bewust rekening gehouden moeten worden met het plaatsen van ventilatieopeningen voor luchtkwaliteit. Voordeel hiervan is dat men zelf kan kiezen voor de plek van de ventilatieopening wat de architect de mogelijkheid geeft tocht te voorkomen en het ventilatiedebiet preciezer te regelen. Om deze redenen vergt een energiezuinige woning een ander “ventilatiebeleid” dan de meeste woningen. Omdat het warmteverlies door infiltratie en transmissie erg beperkt is wordt het warmteverlies door ventilatie het grootste warmteverlies in een woning. Dit warmteverlies is ongewenst in de winter. In de winter moet er dus de mogelijkheid zijn om zo min mogelijk te ventileren, maar er moet wel rekening gehouden worden met de luchtkwaliteit, een minimaal ventilatiedebiet van 30m3/h per persoon zorgt ervoor dat de luchtkwaliteit op peil blijft. In de zomer kan ventilatie juist voor koeling zorgen. Er moet dus gezorgd worden dat in de zomer ene groot ventilatiedebiet bereikt kan worden zodat de woning gekoeld kan worden. Verschil: 1. In een energiezuinige woning moet ook in de winter geventileerd worden, in een “gewone” woning niet omdat er al automatisch geventileerd wordt door kieren en spleten. 2. In een energiezuinige woning moet in de zomer meer geventileerd worden om ervoor te zorgen dat de ongewenste warmte de woning kan verlaten.

49

50

Hoofdstuk 8 8. Vorm handleiding Het gedrag van bewoners is bestudeerd in een onderzoek van C.C. Rijneveld, “Onderzoek naar de ontwikkelingen van de woon gerelateerde energiekosten en de mogelijkheden voor energiebesparing bij bewoners in Amsterdam.” In dit onderzoek wordt het gedrag van de bewoners in vier delen verdeeld: Willen, weten, kunnen en doen. Voordat het gedrag veranderd kan worden moeten de bewoners eerst willen veranderen, daarnaast moeten ook weten hoe ze zouden moeten veranderen, bovendien moet de woning de mogelijkheid bieden om het gedrag te kunnen veranderen.

Figuur 26 gedrag beïnvloeden

De nationale denktank van 2009 heeft een aantal richtlijnen opgesteld die zouden kunnen helpen met de gedragsverandering 41 8.1 bereidheid, willen Inventariseer de onjuiste vooroordelen over ventilatie en ontkracht deze expliciet. Belicht hoe belangrijk goed ventileren is en benoem de voordelen. laat duidelijk het resultaat van de maatregel zien. Schrijf tips niet alleen op, maar doe ze aan mensen voor. Laat zien dat het gedrag van mensen direct invloed heeft.

41

http://www.nationale-denktank.nl/wpcontent/uploads/2011/03/Eindrapport_NDT_2009.pdf, geraadpleegd: 30 juli 2013

51

8.2 bewustzijn, weten Bewust zijn kan gecreëerd worden door informatie te verschaffen. Belangrijk is dat de informatie door een betrouwbare bron gebracht wordt. Daarnaast is het belangrijk ervoor zorgen dat de informatie die verschaft wordt toegespitst is op concrete situatie. Op die manier is het voor de bewoner eenvoudiger de kennis direct toe passen. Een op maat gemaakt besparingsadvies werkt beter dan een algemeen advies. 8.3 mogelijkheden, kunnen Laat mensen weten dat ze verantwoordelijk zijn. Zorg dat de mensen begeleid worden. Een goed stappenplan geeft mensen houvast zich aan het gewenste gedrag te houden. Het is ook belangrijk dat de woning zo is ontworpen dat de bewoner de mogelijkheden heeft om daadwerkelijk goed te kunnen ventileren. 8.4 doen/actie Gedrag kan eenvoudiger veranderd worden in tijden dat er veranderingen plaatsvinden (zoals bijvoorbeeld wanneer mensen een kind krijgen). Deze veranderingen hoeven niet eens iets te maken te hebben met het onderwerp wat veranderd moet worden, maar wanneer men toch aan het veranderen is kan er eenvoudig een extra verandering aan toegepast worden. Het is belangrijk om mensen feedback te blijven geven zodat het gedrag geleidt wordt. Ook is het belangrijk om mensen herinneringscues te geven om aan het gewenste gedrag te denken. Voor een huishouden is het vaak eenvoudiger zich aan het gedrag te houden wanneer er concrete doelen zijn. Zorg ervoor dat de mensen die gedrag willen veranderen beschikken over de juiste middelen.

Figuur 27 gedrag veranderen  

52

8.5 Vormen van communicatie Een handleiding kan in verschillende vormen weergegeven worden: Fysiek, Post, informatiefolder brief Televisie, reclame documentaire Computer, email websites popup reclame Telefoon, sms bellen app

Figuur 28 gedrag van bewoners42

Hieruit blijkt dat er verschillende toestanden die van invloed zijn op het gedrag van mensen: - Kennis - Bewust wording - Goed ontwerp - Eenvoudige installaties/robuust Deze kunnen beïnvloed worden door middel van: - Geschreven handleiding; - Spel; - App; - Diagram.

42

http://www.nationale-denktank.nl/wpcontent/uploads/2011/03/Eindrapport_NDT_2009.pdf, geraadpleegd 30 juli 2013

53

Geschreven handleiding De traditioneel geschreven handleiding heeft als voordeel dat alle informatie duidelijk uitgelegd kan worden en er geen concessies gemaakt hoeven te worden ten behoeve van informatieverstrekking. Nadeel is dat een geschreven handleiding vaak niet van begin tot eind gelezen wordt. Mensen gaan een handleiding vaak pas lezen wanneer ze problemen ervaren. Ook leest men de handleiding vaak niet van voor naar achter. Men gebruikt een handleiding vaak om een oplossing te zoeken voor een probleem. De inhoudsopgave wordt gebruikt zodat niet het hele document gelezen hoeft te worden. Dit kan ertoe leiden dat de gebruiker informatie mist en het product alsnog niet op de meest optimale manier gebruikt wordt. Mensen zijn zich vaak niet bewust zijn van het verkeerd gebruiken van het ventilatiesysteem zal een geschreven handleiding waarschijnlijk niet de meest optimale oplossing zijn. Men zal niet geneigd zijn een handleiding te raadplegen omdat er geen probleem gesignaleerd wordt.

Diagram Een diagram met daarin een stappenplan in verwerkt kan een oplossing zijn om op een snelle en eenvoudige manier te begrijpen hoe geventileerd zou kunnen worden. Nadeel van een diagram is dat di teen gesimplificeerde weergave van de werkelijkheid zal zijn en dus beperkte mogelijkheden heeft. Een diagram kan maximaal een globale weergave zijn van de werkelijkheid en zal de gebruiker dus enkel richtlijnen geven ten opzichte van het gebruik van het ventilatiesysteem. App Een app geeft de mogelijkheid om de gebruiker instructies te geven zonder dat deze hierom vraagt. Nadeel van een app is dat ook de app een gesimplificeerde weergave van de werkelijkheid is. De berekening die gemaakt moet worden om de gebruiker instructies te geven zal zo eenvoudig mogelijk moeten zijn om ervoor te zorgen dat de app snel blijft. Voordeel is dat de gebruiker zich zelf niet hoeft te verdiepen in de theoretische achtergrond van wel/niet ventileren en geen weersvoorspelling data hoeft te raadplegen. Spel Een spel heeft de zelfde voor- en nadelen van een app. Bijkomend voordeel kan zijn dat degene die het spel spelt meer gestimuleerd al zijn om ervoor te zorgen dat de gewonnen informatieve ook goed gebruikt zal worden.

8.6 Keuze

Weten Willen Doen

Geschreven handleiding ++ -+

Diagram

App

Spel

+ +

+ + +

+ + +

Tabel 3 vergelijking vorm handleiding

Er is gekozen om de handleiding in de vorm van een App te gaan weergeven. Dit omdat de App als voordeel heeft dat per uur een advies berekend kan worden waardoor men niet zelf weersverwachtingen hoeft te raadplegen. Deze app is vooral van belang bij een gebouw met hoge thermische massa. Een gebouw met lage thermische massa is voor bewoners eenvoudiger te ventileren omdat het effect van de ventilatie sneller merkbaar is.

54

Deel II

55

56

Hoofdstuk 9 9. methode onderzoek Om de Onderzoeksvraag, “Hoe kunnen menseninzicht krijgen in de mogelijkheden van ventilatie in een energiezuinige nieuwbouwwoning in Nederland, doormiddel van een handleiding?” is de volgende onderzoeksmethode opgesteld:

Figuur 29 onderzoeksopzet

57

9.1 beschrijving onderzoeksmethode In deel I is de literatuurstudie gedaan. In de volgende hoofdstukken zal deze literatuur gebruikt worden om een rekenmodel te schrijven en de resultaten van de metingen te vergelijken met de in deel I beschreven theorie. In hoofdstuk 10 zullen de resultaten van de metingen beschreven worden en vergeleken met de theorie. In hoofdstuk 11 zal beschreven worden hoe de theorie beschreven in Deel I verwerkt is in een rekenmodel. In hoofdstuk 12 zullen de resultaten van hoofdstuk 10 en 11 vergeleken worden. Ook zal berekend worden hoe de temperatuur curve eruit had gezien op het moment dat de bewoners optimaal geventileerd zouden hebben. In hoofdstuk 13 zal een voorstel gedaan worden voor de layout en de werking van de App. In hoofdstuk 14 zal een conclusie getrokken worden en worden aanbevelingen gedaan voor verder onderzoek.

58

9.1 methode metingen Er zijn vijf woningen doorgemeten. Elke woning had een datalogger die elke tien minuten de temperatuur meet. Er is gebruik gemaakt van twee verschillende typen dataloggers: de Escort datalogger (Figuur 30) en de 3M TL30 (Figuur 31). Om het verschil tussen deze twee dataloggers te bekijken is op een locatie met beiden dataloggers op hetzelfde moment begonnen met meten, dit is te zien in Grafiek 2. Hierin is te zien dat de afwijking maximaal 0.5 graden is, dit is voor dit onderzoek acceptabel.  

Grafiek 2 vergelijking dataloggers

Figuur 31 3M TL30 datalogger Figuur 30 Escort datalogger

De dataloggers zijn gedurende de metingen in het midden van de ruimte geplaatst om zo een goed beeld van de temperatuur te krijgen. Wanneer de datalogger bijvoorbeeld vlak bij het raam zou staan zou deze door bijvoorbeeld zonnestraling een hogere waarde aan kunnen geven dan het werkelijk is in de ruimte. Naast de metingen hebben de bewoners een “ventilatiedagboek” bijgehouden (zie bijlage). Hierin wordt telkens wanneer een ventilatieopening geopend/gesloten wordt opgeschreven met daarbij de tijd en de datum. Wanneer de metingen afgerond zijn worden de resultaten van het ventilatiedagboek en de resultaten van de dataloggers gecombineerd zodat bekeken kan worden hoe groot de invloed van een bepaalde handeling is op de temperatuur in de ruimte.

59

9.2 methode handleiding De handleiding is op gesteld aan de hand van de theorie beschreven in hoofdstuk 4 en de formules, terug te vinden in bijlage x. Doel van de handleiding is: de bewoner een advies geven over het openen of sluiten van de ventilatieopeningen. Wanneer duidelijk is of er geventileerd moet worden wordt ook geadviseerd welke opening geopend zou moeten worden om de gewenste binnentemperatuur te krijgen.

9.3 handleiding valideren door middel van de meetresultaten De handleiding/rekenmodel zal worden getest aan de hand van de meetresultaten. Voor elke woning zal ingevoerd worden hoe er geventileerd is en wat de temperatuur dan zal zijn volgens het rekenmodel. Hieruit zal een grafiek komen, deze grafiek kan vergeleken worden met de resultaten grafiek afkomstig van de dataloggers. Wanneer de resultaten afwijken van elkaar zal worden nagegaan wat hiervan de reden is en er zal gekeken worden hoe dit kan worden opgelost. Indien mogelijk wordt dit opgelost, zo niet dan wordt een aanbeveling geschreven om dit probleem op te lossen. Wanneer de resultaten vergelijkbaar zijn kan gekeken worden hoe de temperatuurgrafiek zou kunnen verlopen op het moment dat er optimaal geventileerd zou zijn. Aan de hand hiervan kan bekeken worden wat de mogelijke impact zal zijn op het comfort van de woning door gebruik van een handleiding.

60

10. resultaten metingen Om inzicht te krijgen in het ‘ventilatiegedrag’ van bewoners is aan een aantal mensen gevraagd een ‘ventilatiedagboek ‘ bij te houden, ook zijn er dataloggers in de verblijfsruimte van de bewoners geplaats om de temperatuur te meten. Er zijn metingen gedaan in vijf ruimten. Alle ruimten werden door de bewoners bestempeld als woonkamer. Voor drie ruimten betekend dat de keuken bij de woonkamer hoort. Voor twee ruimten betekend dat de woonkamer gecombineerd is met een slaapkamer. Bij het interpreteren van de resultaten moet in acht worden genomen dat de metingen zijn gedaan in verschillende type woningen en dat geen van de woningen een energiezuinige woning betreft.

10.1 resultaten ruimte 1 Beschrijving ruimte Ruimte 1 is een woonkamer/keuken in de binnenstad van den Haag. De ruimte zit op de eerste verdieping en heeft twee ramen. Een van deze twee ramen kan geopend worden ter bevordering van ventilatie, de maximale opening is ongeveer 0.3 m2. De ramen zijn beiden in de oostgevel geplaatst en van zijn beiden van dubbelglas. Het totaal oppervlak van de ruimte is ongeveer 20 m2. Behalve ventileren door het te openen raam is e rook nog de mogelijkheid de afzuigkap aan te zetten om extra te ventileren voor het verwijderen van ongewenste geuren. De metingen in de ruimte hebben plaatsgevonden van 7 tot 15 augustus 2013. Escort en TM datalogger.

Figuur 32 plattegrond ruimte 1

Afmetingen: 4*5 meter Ramen: 2 *2m2= 4m2 Te openen 1: te openen deel is: 0.20*1.5m= 0.3 m2 Oriëntatie: noord/oost Soort glas: dubbel glas Omgeving: stedelijk Het raam staat het grootste deel van de tijd open, op de tussenstand. Het raam staat niet vaker op de ‘grootste’ stand omdat het raam erg zwaar is, een schuifraam met dubbelglas. Er zijn hoge temperatuur pieken te zien tijdens de ochtenden. Dit heeft te maken met het feit dat de ramen op de oostgevel geplaatst zijn. Wanneer er geventileerd wordt nemen

61

deze pieken af, maar om ervoor te zorgen dat er minder grote tempratuur verschillen zijn zal er meer geventileerd moeten worden. De reden waarom dit niet gedaan wordt is omdat de bewoners vaak gedurende deze ochtend piek het huis verlaten en het raam dus niet verder open willen doen in verband met inbraak, ook is het raam erg zwaar, waardoor het niet voor iedereen mogelijk is het raam op de maximaal te openen stand te zetten. Behalve ventilatie is in de grafiek te zien dat ook het openen en sluiten van de gordijnen grote invloed heeft op de binnentemperatuur van de ruimte. Door het sluiten van de gordijnen kan een groot deel van het directe zonlicht geweerd worden. Ook is de grafiek duidelijk te zien dat het niet gaat om een goed geïsoleerde nieuwbouw woning met hoge kierdichting. De temperatuur fluctueert erg veel. Dit heeft te maken met het feit dat de woning van binnen geïsoleerd de thermische massa heeft in dit geval dus niet de mogelijkheid om warmte op te nemen. De voornaamste redenen om te ventileren waren: Verse lucht geur warmte Uit de grafiek kan geconcludeerd worden dat de temperatuur het grootste deel van de tijd binnen de aanvaardbare temperaturen blijft (aanvaardbare temperaturen zijn berekend aan de hand van de ATG-methode)43

A.C. van der Linden, A.C. Boerstra, A.K. Raue en S.R. Kurvers, Adaptieve temperatuurgrenswaarden (ATG) Een nieuwe aanpak voor de beoordeling van de gebouwprestatie t.a.v. het thermischbinnenklimaat 43

62

Grafiek 3 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 1

63

10.2 resultaten ruimte 2 Ruimte 2 is een ruimte die gebruikt wordt als slaap en woonkamer, in de binnenstad van Rotterdam. De ruimte heeft ramen aan de zuidzijde, met een totaal oppervlak van 4 m2. Van deze raampartij kan een raam geopend worden, op draai en kiepstand. De afmeting van het te openen raam is 0.8*1 meter. Verder is er nog een ventilatie rooster. Dit rooster staat bij de bewoner ten allen tijden open. Wat betreft zonwering zijn er rolgordijnen aan de binnen zijde van de ruimte. De metingen hebben plaatsgevonden van 15 tot en met 24 augustus Escort datalogger

Figuur 33 plattegrond ruimte 2

Figuur 34 foto ventilatie opening ruimte 2

Afmetingen 3.5 *5.5 meter Ramen 4*1=4 m2 glas Te openen 0.8 m2 Oriëntatie zuid Soort glas: dubbel glas Het raam wordt altijd gesloten wanneer de bewoner het huis verlaat, de reden hiervoor is omdat de ruimte direct aan de straat grenst, wat de kans op inbraak groot maakt. In de grafiek is te zien dat de ruimte op het zuiden ligt. Er zijn erg hoge pieken te zien die veroorzaakt worden door de inval van zonnestraling. Wanneer te gordijnen gesloten zijn wordt een deel van de directe zonnestraling geblokkeerd wat ervoor zorgt dat er minder warmte de ruimte in komt. De voornaamste redenen om te ventileren: warm verlaten woning, inbraak preventie.

64

Grafiek 4 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 2

65

10.3 resultaten ruimte 3 Ruimte 2 is een ruimte die gebruikt wordt als slaap en woonkamer, in de binnenstad van Rotterdam. De ruimte heeft ramen aan de zuidzijde, met een totaal oppervlak van 4 m2. Van deze raampartij kan een raam geopend worden, op draai en kiepstand. De afmeting van het te openen raam is 0.8*1 meter. Verder is er nog een ventilatie rooster. Dit rooster staat bij de bewoner ten allen tijden open. Wat betreft zonwering zijn er rolgordijnen aan de binnen zijde van de ruimte. Naast ventilatie is er in deze ruimte ook een mogelijkheid om te koelen doormiddel van airconditioning. De metingen hebben plaatsgevonden van 15 tot en met 24 augustus Escort datalogger

Figuur 35 plattegrond ruimte 3

Afmetingen 3.5 *5.5 meter Ramen 4*1=4 m2 glas Te openen 0.8 m2 Oriëntatie zuid Soort glas: dubbel glas Het raam wordt altijd gesloten wanneer de bewoner het huis verlaat, de reden hiervoor is omdat de ruimte op de begane grond zit waardoor kans op inbraak groot is. Omdat het vaak te warm wordt in de ruimte heeft de bewoner een airconditioningsysteem aangeschaft. In Error! Reference source not found. is duidelijk te zien dat de ruimte op het zuiden ligt. Er zijn erg hoge pieken te zien die veroorzaakt worden door de inval van zonlicht. Wanneer de gordijnen gesloten zijn wordt een deel van de directe zonnestraling geblokkeerd wat ervoor zorgt dat de ruimte minder opwarmt. Op momenten dat de gordijnen de gehele dag open zijn en er enkel door het rooster geventileerd wordt, stijgt de temperatuur erg snel. Ook is te zien dat het gebouw niet in het bezit is van een hoge massa, de temperatuur stijgt nagenoeg gelijk met de buitentemperatuur. Doormiddel van de airconditioning worden de hoge pieken enigszins voorkomen. Omdat de ruimte veel glas heeft en op het zuiden gericht is, is het extra belangrijk om bewust om te gaan met zonwering. In deze woning is dwarsventilatie enkel mogelijk wanneer de deur naar de gang wordt opengezet.

De voornaamste redenen om te ventileren: warm verlaten woning

66

Grafiek 5 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 3

67

10.4 resultaten ruimte 4 De ruimte wordt gebruikt als keuken en woonkamer en ligt in een omgeving met veel bomen. Deze bomen zorgen voor schaduw, om deze reden komt er nauwelijks direct zonlicht de ruimte binnen. Er zijn gordijnen, maar deze worden niet tot nauwelijks gebruikt. De ruimte heeft twee te openen ramen en openslaande deuren die grotendeels van dubbel glas zijn gemaakt. De woning is gebouwd in 1960 en verbouwd in 2003. De metingen hebben plaatsgevonden van 17 augustus tot en met 26 augustus 2013. TM datalogger Afmetingen: 5*9 = 49m2 Ramen Te openen Oriëntatie noord Soortglas dubbelglas Zonwering: gordijnen Soort gevel Omgeving: bos Bouwjaar: 1960 + verbouwd in 2003 Er wordt weinig extra geventileerd in deze woning. De ramen worden helemaal niet gebruikt en de openslaande deuren staan alleen open bij mooi weeg.

Figuur 36 plattegrond ruimte 4

In de grafiek is te zien dat het hier gaat om een gebouw met een hoge massa, de temperatuur in de ruimte heeft namelijk enige vertraging ten opzichte van de buitentemperatuur, ook zijn de fluctuaties van de temperatuur niet erg groot. Een andere reden waarom de fluctuaties niet groot zijn is om dat de ramen van de ruimte op het noorden gericht zijn, wat leidt tot nauwelijks direct zonlicht. De openslaande deuren worden enkel gebruikt wanneer de buitentemperaturen erg hoog zijn. De voornaamste reden om te ventileren is: Lekker weer

68

Grafiek 6 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 4

69

10.5 resultaten ruimte 5 De ruimte wordt gebruikt als keuken en woonkamer, is gebouwd in een nieuwbouwwijk in Leeuwarden aan het water. De woning is gebouwd in 2002, voorzien van dubbelglas. De ruimte beschikt over een groot raam (3 m2) aan de straatzijde noord en een schuifpui van 3m2 aan de zuidzijde van de ruimte. Boven het raam en de schuifpui zijn ventilatieroosters toegevoegd.

Figuur 37 plattegrond ruimte 5

De metingen hebben plaatsgevonden van 27 augustus tot en met 8 september 2013. Afmetingen 48 m2 Ramen 3m2 zuid 3m2 noord te openen: oriëntatie: noord Zuid soort glas: dubbelglas zonwering: geen soort gevel: bouwjaar de ventilatieroosters boven het raam en de schuifpui staan altijd open in de zomer, dit zorgt voor frisse lucht. Verder wordt er veel gebruik gemaakt van de schuifpui, deze wordt vaak open en dicht gedaan. Ook wordt er af en toe extra geventileerd door alle deuren tegen elkaar open te zetten. Bij het verlaten van het huis wordt de schuifpui standaard gesloten om inbraak te voorkomen. De grafiek toont de ruimte een vrij constante temperatuur heeft. De momenten dat er veel geventileerd wordt zijn kleine pieken naar beneden te zien. Doordat de woning in bezit is van twee ventilatieroosters tegenover elkaar is er continu sprake van dwarsventilatie, ook gedurende de nacht. Er is een raam op het zuiden en een schuifpui op het noorden. De datalogger is in het midden van de ruimte geplaatst waardoor deze geen directe zonnestraling opgevangen heeft. De voornaamste reden om te ventileren: warm geur verlaten huis frisse lucht

70

Grafiek 7 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 5

71

10.6 Conclusie Door middel van ventilatie en zonwering heeft de bewoner invloed op het binnenklimaat in een ruimte. Afhankelijk van de oriëntatie is te bepalen hoe belangrijk de zonwering is en hoe belangrijk de ventilatie is. Uit de ventilatie dagboeken kan geconcludeerd worden dat men de ventilatieopeningen vaak sluit wanneer men het huis verlaat, dit om inbraak te voorkomen. Ook is te zien dat de gordijnen vaak geopend en gesloten worden aan de hand van het dag ritme, hoewel de gordijnen als zonwering kunnen dienen worden deze nauwelijks gebruikt als zonwering. Ventileren gebeurd ook vaak op het moment dat het al te laat is, zo wordt een raam pas opengezet op het moment dat het al te warm is in de ruimte. Om op de juiste manier te ventileren zal bewuster geventileerd moeten worden en rekening gehouden moeten worden met de weersvoorspellingen. Wanneer bijvoorbeeld een warme dag voorspeld wordt zou gedurende de nacht daarvoor al extra geventileerd kunnen worden zodat de massa gedurende de dag warmte kan opnemen. Wanneer het gebouw niet in bezit is van een grote thermische massa is het belangrijk bewuster om te gaan met zonweringen. Wanneer een warme dag voorspeld wordt zou het verstandig zijn om de gordijnen gesloten te houden zodat de ruimte niet ongewenst opwarmt. Aan de hand van de meetresultaten is duidelijk te zien dat de massa van de woning grote invloed heeft op de snelheid waarop de ruimte opwarmt en afkoelt. Ook is te zien dat de woningen met een hoge thermische massa altijd binnen de temperatuurgrenzen blijven. Hierbij moet worden opgemerkt dat de twee ruimten met een hoge thermische massa beiden weinig warmte binnen krijgen ten gevolg van zonnestraling. Hoe hoger de thermische massa hoe langzamer de ruimte opwarmt/afkoelt. Ook kan uit de ventilatiedagboeken worden afgeleid dat goede ventilatie alleen mogelijk is als hier de juiste middelen voor gegeven zijn door de architect, dist blijkt niet altijd het geval. Zo wordt in veel gevallen het gewenste ventilatiedebiet niet gehaald doordat dwarsventilatie niet mogelijk is.

72

11. implementatie: van theorie naar rekenmodel Het rekenmodel is opgesteld aan de hand van de theorie beschreven in hoofdstuk 6 en de formules beschreven in de bijlage. Het model is op te delen in delen: 1. meetgegevens; 2. gebouwgegevens; 3. tussenberekeningen; 4. berekening; 5. advies.

11.1 meetgegevens Om doormiddel van het rekenmodel een advies te kunnen geven zijn een aantal meetgegevens nodig: De windsnelheid; De windrichting; De straling intensiteit van de zon; De buitentemperatuur; De binnen lucht temperatuur; De temperatuur van de thermische massa. 11.1.1 meetgegevens De windsnelheid, windrichting, intensiteit van de zon en de buitentemperatuur kan opgevraagd worden bij het KNMI. Het KNMI heeft verschillende weerstations in Nederland. Deze weerstations houden de weersomstandigheden per uur bij. Elk uur kunnen deze gegevens dus opnieuw worden opgevraagd. Voor het meten van de binnen lucht temperatuur en de temperatuur van de thermische massa zijn binnen temperatuurmeters nodig. Dit kan bijvoorbeeld gekoppeld zitten aan de thermostaat. 11.1.2 gebouwgegevens Hoe snel een ruimte opwarmt of afkoelt is afhankelijk van verschillende factoren. Deze factoren moeten beschreven worden in de gebouwgegevens. Ook oriëntatie en materiaal gebruik zijn belangrijk bij het bepalen van de temperatuur. 11.1.3 tussenberekening Om de uiteindelijke binnentemperatuur te berekenen zijn verschillende variabelen nodig. Niet alle variabelen zijn bekend. Deze moeten eerst berekend worden. Dit wordt gedaan aan de hand van de formules beschreven in bijlage x. 11.1.4 berekening Per ventilatievariant worden alle opties doorberekend (enkelzijdige ventilatie, dwars ventilatie)

73

11.1.5 advies Het advies wordt bepaald door de uitkomsten van de berekeningen te vergelijken met de gewenste binnentemperatuur. Per ventilatie optie worden berekeningen gemaakt, de uitkomsten van deze berekeningen worden vergeleken met de gewenste binnentemperatuur. Hoe kleiner het verschil tussen de binnentemperatuur en de gewenste temperatuur hoe beter de ventilatie optie. Uiteindelijk wordt de optie met het kleinste verschil geadviseerd aan de gebruiker van het ventilatie model. 11.2 model De formules gebruikt in het model zijn terug te vinden in hoofdstuk 6.

Figuur 38 warmtebalans ruimte

74

11.2.1 externe warmtelast De externe warmtelast wordt veroorzaakt door de zonnestraling. Deze wordt berekend per gevel. Dit wordt gedaan omdat de externe warmtelast afhankelijk is van de oriëntatie van de gevel (formule 1).

Qex _ orientatie _ x = Awin _ x ⋅Qrad _ x ⋅G ⋅ sh Awin_x= oppervlakte raam, oriëntatie x [m2] Qrad_x= warmtelast zonnestraling, oriëntatie x [W/m2] G= g-waarde glas Sh= percentage zonnestraling dat zonwering door laat Wanneer per gevel de externe warmtelast bekend is kunnen deze waarden bij elkaar worden opgeteld (formule (2).

Qex _ totaal = (Qex _ noord + Qex _ no + Qex _ oost + Qex _ zo + Qex _ zuid + Qex _ zw + Qex _ west + Qex _ nw ) Qex_x= externe warmtelast per oriëntatie [W]

Figuur 39 print screen Excel, externe warmtelast

75

11.2.2 interne warmtelast Interne warmtelast wordt veroorzaakt door mensen en apparatuur. In het model wordt de interne warmtelast bepaald aan de hand van het aantal personen dat aanwezig is in de ruimte en 150 Watt voor apparatuur in de ruimte. Deze waarden zijn aannames omdat het specificeren van de berekeningen de berekening onnodig ingewikkeld maakt.

Qint = Qapp + Q p Qint= interne warmtelast [W] Qapp= warmtelast door apparatuur [W] Qp= warmtelast door personen [W]

Q p = 130np np= aantal personen 130= aantal Watt warmte per persoon44

Qapp = 150 Qapp= warmtelast door apparatuur [W]45 11.2.3 warmteverlies door transmissie Warmteverlies door transmissie is wordt bepaald door de U-waarde van de gevel en de Uwaarde van het glas. De U-waarde is lager naarmate de isolatie van het materiaal beter is.

H trans = U gevel ⋅ Agevel + U glas ⋅ Aglas + U dak ⋅ Adak + U grond ⋅ Agrond Ugevel Agevel= oppervlakte gevel [m2] Uglas= U-waarde glas Aglas= oppervlakte glas [m2] Udak= U-waarde dak Adak= oppervlakte dak [m2] Ugrond= U-waarde vloer Agrond= Oppervlakte vloer [m2]

Figuur 40 print screen Excel, warmteverlies door transmissie 44 45

ISSO 32 Uitgangspunten temperatuursimulatieberekeningen idem

76

11.2.4 warmteverlies door ventilatie in het model worden alle verschillende ventilatiemogelijkheden berekend. Deze berekeningen zijn afkomstig uit: CIBSE Guide A, (1999), Environmental design   Hierin wordt per ventilatiemogelijkheid de formule beschreven. De uitkomsten van deze mogelijkheden wordt vergeleken met de gewenste temperatuur en van daaruit wordt gekozen welke waarde het dichts bij de gewenste waarde ligt. Deze waarde zal het advies vormen. In dit onderzoek wordt er onderscheid gemaakt tussen verschillende ventilatieprincipes, deze worden hier een voor een beschreven.

Ventilatie mogelijkheid 1:

Eenzijdige ventilatie, met een opening gedreven door thermische trek

Figuur 41 eenzijdige ventilatie, thermische trek 1

2 ⎛ A ⎞ ⎛ ΔTh _ opening _1g ⎞ Ventilatiedebiet = Cd ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ ⎝ 3⎠ ⎝ Tgem ⎠

A= oppervlak ventilatieopening [m2] ∆T= Temperatuurverschil tussen buitenlucht en binnenlucht [oC] h_opening_1= hoogte opening [m] Tgem= gemiddelde temperatuur [oC] Cd= stromingscoëfficiënt opening

77

Ventilatie mogelijkheid 2:

eenzijdige ventilatie, met meerdere openingen gedreven door thermische trek

Figuur 42 eenzijdige ventilatie twee openingen, thermische trek 1 ⎛ ⎞ 2 ⎛ ⎞ ε 2 ΔT Δhg ⎟ Ventilatiedebiet = Cd ⋅ ( A1 + A2 ) ⋅ ⎜ 1 ⎜ ⎜ Tgem ⎟⎠ 2 2 ⎟⎝ 1+ ε 1+ ε ( ) ( )⎠ ⎝

Cd= stromingscoëfficiënt Ai= oppervlakte opening i [m2] ∆T= Temperatuurverschil tussen buitenlucht en binnenlucht [oC] ∆h= hoogteverschil tussen ventilatieopeningen [m] Tgem= gemiddelde temperatuur [oC] ε = (A1/A2) g= valversnelling (9,81 m/s2)

78

Ventilatie mogelijkheid 3: eenzijdige ventilatie, met meerdere openingen gedreven door wind

Figuur 43 eenzijdige ventilatie, wind

Ventilatiedebiet = 0.025 ( A1 + A2 )U A1= oppervlak ventilatieopening 1 [m2] A2= oppervlak ventilatieopening 2 [m2] U= gecorrigeerde windsnelheid [m/s]46

46

gecorrigeerde windsnelheid is terug te vinden in de Bijlage

79

Ventilatiemogelijkheid 4: dwarsventilatie gedreven door thermische trek

Figuur 44 dwarsventilatie, thermische trek 1

⎛ 2ΔT Δhg ⎞ 2 Ventilatiedebiet = Cd Ab ⎜ ⎟ ⎝ Tgem ⎠

Cd= stromingscoëfficiënt ∆T= Temperatuurverschil tussen buitenlucht en binnenlucht [C] ∆h= hoogteverschil tussen ventilatieopeningen [m] Tgem= gemiddelde temperatuur [C] g= valversnelling (9,81 m/s2) Ab=

1 1 1 = 2 + Ab ( A1 + A3 ) ( A2 + A4 )2

80

Ventilatiemogelijkheid 5: dwarsventilatie gedreven door wind

Figuur 45 dwarsventilatie, wind

(

ventilatiedebiet = Cd AwU ΔC p

)

1 2

Cd= stromingscoëfficiënt U= gecorrigeerde windsnelheid [m/s] ∆Cp= winddrukverschil Aw=

1 1 1 = 2 + Aw ( A1 + A2 ) ( A3 + A4 )2

81

In de App zullen alle ventilatie opties berekend worden, daarna worden de uitkomsten vergeleken met de gewenst temperatuur in de ruimte. De temperatuur die het dichtst bij de gewenste temperatuur komt zal het uiteindelijke advies zijn. in Figuur 46, Figuur 47 en Figuur 48 is te zien hoe dit geïmplementeerd is in Excel.

Figuur 46 print screen Excel, ventilatiedebiet

Figuur 47 print screen Excel, uitkomsten ventilatie mogelijkheden

Figuur 48 print screen Excel, vergelijking ventilatietemperaturen met de gewenste temperatuur

82

11.2.5 Operationele temperatuur

⎛⎛ 1 ⎞⎞ ⎜⎝ ⎜⎝ 2 Qex + Qint + (α i Acon ) (Tcon ( t ) − Tair ( t )) + H tot (To ( t ) − Tair ( t ))⎟⎠ ⎟⎠ Tair = Tair(t ) + M air

⎛ ⎛ α A + H tot ⎞ ⎞ ⋅ ⎜ 1− exp ⎜ − i con Δt ⎟ ⎟ M air ⎝ ⎠⎠ ⎝

1 Qex + (α i Acon ) (Tair ( t ) − Tcon ( t )) ⎛ ⎛ αA ⎞⎞ Tcon (t + Δt) = Tcon (t) + 2 ⋅ ⎜ 1− exp ⎜ − i con Δt ⎟ ⎟ α i Acon ⎝ M con ⎠⎠ ⎝

T=

Tair + Tcon 2

Tair= lucht temperatuur [˚C] Tcon= temperatuur thermische massa [˚C] Qex= externe warmtelast [W] Qint= interne warmtelast [W] α i= warmte transport door straling en convectie (6 W/m2) Acon= oppervlakte constructie [m2] Tcon= temperatuur constructie [˚C] Htot= totaal warmteverlies [W] To= buiten tempratuur [C] Mair= massa lucht [J/K] ∆t= 3600 s T= operationele temperatuur [˚C]

83

11.2.6 invoer Om voorgaande berekening te kunnen maken zal de gebruiker eerst de gebouw gegevens in moeten voeren. Deze gegevens zullen een keer ingevoerd moeten worden en zullen verder constant blijven. Behalve gebouweigenschappen, moet ook de klimaatdata bekend zijn. Deze data zal per uur geladen moeten worden. Invoer gebouw Ruimte Lengte [m] breedte [m] hoogte [m] Gebouw Hoogte [m] Gevels Aantal Oriëntatie [noord, oost Raam oppervlak -­‐ soort glas (U-waarde, g-waarde) -­‐ zonwering Ventilatieopeningen -­‐ aantal -­‐ afmetingen -­‐ hoogte vanaf maaiveld U-waarde Materiaalsoort voor bepalen thermische massa

84

Invoer klimaatdata Naast gebouw gegevens moeten ook meetgegevens ingevuld worden, wanneer de App volledig werkt zullen dit de weersvoorspellingen zijn die elk uur automatisch geladen worden. Ook zullen er thermometers in de woning geplaatst moeten worden waardoor de luchttemperatuur en de constructietemperatuur gemeten zou kunnen worden

Straling zon per oriëntatie Aantal mensen Buiten temperatuur Binnen temperatuur Constructie temperatuur Windsnelheid Datum

85

86

12 Validatie rekenmodel In dit hoofdstuk worden de resultaten van de metingen en de resultaten van de berekening naast elkaar gelegd. Aan de hand hiervan kan gekeken worden hoe groot de afwijkingen zijn tussen het rekenmodel en de realiteit. In het rekenmodel zijn de gebouw gegevens ingevoerd en de klimaatgegevens gemeten door het KNMI.

Figuur 49 locatie KNMI meetstations47

47

http://klimaatblog.wordpress.com, geraadpleegd op 20 september 2013

87

12.1 Vergelijking 1 Ruimte 1 Datum: 9 tot en met 15 augustus 2013 Locatie den Haag Meetstation: Hoek van Holland 330 Invoer ruimte Afmetingen ruimte: Hoogte: 3 meter Breedte: 3.6 meter Lengte: 4.3 meter Afmetingen ramen: Raam 1: 2m2 Raam 2: 2 m2 Afmetingen ventilatieopening: Opening 1: 0.05 m2 Tussenverdieping Omgeving: dicht bebouwd Gevel(s): 1 noord/oost Soortglas: dubbel glas Lage thermische massa

Grafiek 8 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 1

In de grafiek is te zien dat de trend van de berekende waarde gelijk is, wel zijn er temperatuurverschillen vooral van 13 augustus tot en met 15 augustus zijn de temperatuur verschillen groot. De redenen hiervoor kunnen zijn: - foutieve invoer gebouw eigenschappen - meetgegevens KNMI zijn te onnauwkeurig. (de meetgegevens van het KNMI die gebruikt zijn meetgegevens van een weerstation Hoek van Holland 330, dit is het dichtstbijzijnde weerstation, maar het kan zijn dat dit te plaatselijk is. - rekenmodel heeft beperkingen, deze beperkingen zijn beschreven aan het eind van dit hoofdstuk.

88

12.2 Vergelijking 2 ruimte 2 Datum: 16 augustus tot en met 24 augustus 2013 Locatie Rotterdam Meetstation: Rotterdam 334 Invoer ruimte: Afmetingen ruimte: Hoogte: 2.7 meter Breedte: 4.5meter Lengte: 5.5 meter Afmetingen ramen: Raam 1: 0.75m2 (zuid) Raam 2: 0.75m2 (zuid) Raam 3: 0.75m2 (zuid) Raam 4: 0.75m2 (zuid) Raam 5: 0.75m2 (zuid) Raam 6: 0.75m2 (zuid) Afmetingen ventilatieopening: Opening 1: 0.05 m2 Tussenverdieping Omgeving: dicht bebouwd Gevel(s): 1 zuid Soortglas: dubbel glas Lage thermische massa

Grafiek 9 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 2

In de grafiek is te zien dat de trend van de berekende waarde gelijk is. Er zijn wel temperatuurverschillen. Vooral de temperatuur pieken veroorzaakt door de zon op 16 augustus en 21 augustus worden niet gehaald. De reden hiervoor kan zijn dat de warmtelast door zonnestraling niet goed gemodelleerd is. Ook kan het zijn dat de meetgegevens van het KNMI niet overeenkomen met de werkelijkheid.

89

12.3 Vergelijking 3 ruimte 4 Datum: 18 augustus tot en met 26 augustus 2013 Locatie Bergeijk Meetstation: Eindhoven 370 Invoer ruimte: Afmetingen ruimte: Hoogte: 3 meter Breedte: 5 meter Lengte: 8 meter Afmetingen ramen: Raam 1: 1.5 m2 (noord) Raam 2: 1.5 m2 (noord) Raam/deur 3: 1 m2 (noord) Raam/deur 4: 1 m2 (noord) Afmetingen ventilatieopening: Opening 1: 3 m2 Opening 2: 0.1 m2 (niet gebruikt in de gemeten periode) Opening 3: 0.1 m2 (niet gebruikt in de gemeten periode) Begane grond Omgeving: bebouwd Gevel(s): 1 noord Soortglas: HR+ glas Hoge thermische massa

Grafiek 10 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 3

90

12.4 vergelijking 4 ruimte 5 Datum: 28 augustus tot en met 8 september 2013 Locatie Leeuwarden Meetstation: Leeuwarden 270 Invoer ruimte: Afmetingen ruimte: Hoogte: 2.7 meter Breedte: 5 meter Lengte: 8 meter Afmetingen ramen: Raam 1: 0.75m2 (zuid) Raam 2: 0.75m2 (zuid) Afmetingen ventilatieopening: Opening 1: 1.6 m2 Begane grond Omgeving: dicht bebouwd Gevel(s): Gevel 1: zuid Gevel 2: noord Soortglas: HR+ glas Hoge thermische massa

Grafiek 11 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 4

omdat voor het raam van de zuidgevel een grote boom met bladeren staat is voor de zonwering een waarde van 0.2 ingevuld. Dit betekent dat 20% van de zonnestraling wordt doorgelaten. De trend van de temperatuur is vrijwel gelijk. Ook de momenten dat geventileerd wordt zijn vergelijkbaar met die van de gemeten waarden. Tussen 2 en 5 september zit een piek. Dit kan te maken hebben dat de zonnestraling niet goed gemodelleerd is, ook kan het te maken hebben met het feit dat voor de zonweringsfactor een waarde van 0.2 is ingevuld. Deze waarde is wellicht niet de juiste waarde op dat moment.

91

12.5 Beperkingen theoretisch model 1. Berekeningen zijn per uur. Dit is een beperking omdat men in de praktijk niet precies een uur ventileert. Ondanks deze beperking is er toch voor gekozen om de berekening per uur te maken. Dit omdat een kleinere schaal (per 10 minuten of per minuut) voor een App niet bruikbaar is. 2. De eigenschappen van de ingevoerde ruimte is een benadering. 3. De oriëntatie van de ruimte is per 45° (noord, noord/oost, oost, zuid/oost, zuid, zuid/west, west, noord/west) Door middel van de omgevingsfactor wordt de windsnelheid gecorrigeerd, dit is een benadering. Alle formules die in het model gebruikt worden zijn simplificaties van de werkelijkheid. 4. Wanneer het model gebruik wordt zal per uur de wand en de lucht temperatuur gemeten worden. In de vergelijking is voortgeborduurd op de resultaten afkomstig uit het model. Elke afwijken zal meegenomen worden in de volgende tijdsstap, wat ertoe lijdt dat de uitgevoerde berekening gevoeliger is voor fouten dan dat het model in de realiteit zal zijn;

12.6 Beperkingen validatie: 1. de berekening is begonnen met de eerste gemeten waarde in de woning. Deze waarde is gegeven aan de thermische massa en aan de luchttemperatuur. In het echt zal de thermische massa een andere begin temperatuur hebben dat de lucht temperatuur. 2. De bewoners is niet gevraagd om aanwezigheid te noteren in het ventilatiedagboek. Hierdoor is in de berekening niet het aantal personen in de ruimte berekend wat ertoe lijdt dat de interne warmtelast lager of hoger zou kunnen zijn dan in de berekening is aangenomen. 3. Bij de validatie is gebruik gemaakt van de gegevens van het KNMI, wanneer de App in gebruik zou zijn genomen zou gebruik gemaakt worden van temperatuurmeters waardoor de uitkomsten nauwkeuriger zijn.

92

12.7 hoe groot is de invloed van bewoners De invloed van bewoners door middel van ventileren is erg afhankelijk van de type woning. In het algemeen kan met betrekking tot ventileren 4 verschillende typen woningen onderscheiden worden.

woning met lage thermische massa

Woning met hoge thermische massa

Niet energiezuinige woning Heeft beperkte invloed, onbewust wordt er al veel geventileerd. De lage thermische massa zorgt ervoor dat de temperatuur in de woning veel fluctueert. Extra ventilatie zal snel leiden tot afkoeling, maar op de lange termijn is het effect minimaal. Ventileren is gunstig in de zomer voor de koeling. Omdat er door infiltratie en transmissie al warmte wordt verloren en gewonnen (wanneer de buitentemperatuur hoger is dan de binnentemperatuur) werkt het extra ventileren op lange termijn minder goed dan in een energiezuinige woning.

Energie zuinige woning Ventileren is noodzakelijk voor de luchtkwaliteit. Het koelen door ventileren is een effectief middel, maar heeft, door de lage thermische massa, geen invloed op de lange termijn.

Ventileren is noodzakelijk om de woning gezond en comfortabel te houden. Wanneer er op de juiste momenten geventileerd wordt kan dit ervoor zorgen dat de woning de gehele dag comfortabel is, Door de thermische massa heeft ventilatie een lange termijn effect.

Tabel 4 invloed bewoners

Om de invloed van de bewoners te bekijken is vergeleken wat de temperatuur in de woning zou zijn wanneer er optimaal geventileerd zou worden. In de grafiek is te zien dat dit zou leiden tot een constantere temperatuur in de ruimte. De bewoners zouden de temperatuur in de ruimte meer constant kunnen houden door gedurende deze periode het raam vaker op de grootste stand te openen in plaats van op de kleinste stand. De bewoners hebben gedurende het onderzoek aangegeven dat dit vaak niet gebeurd omdat ze bang zijn voor inbraak en omdat het raam erg zwaar is waardoor het openen moeilijk is.

93

Grafiek 12 mogelijke temperatuur bij optimaal ventileren in ruimte 1

94

13 Layout App In dit hoofdstuk is een schetsontwerp gemaakt voor hoe de App eruit zou kunnen zien. De eerste keer dat iemand de App gebruikt zal de gebruiker de woning moeten invoeren, dit zal gebeuren aan de hand van verschillende invulschermen. Wanneer de gebruiker alle stappen doorloopt zullen alle benodigde gegevens bekend zijn en kan daarmee het advies berekend worden. Elk uur zal de gebruiker een waarschuwing krijgen met daarin het ventilatieadvies. Om een goed werkende App te maken zal verder onderzoek gedaan moeten worden naar de perfecte lay-out van een App met deze functie. En zullen testen gedaan moeten worden. De voorstel lay-out hieronder beschreven zal de programmeur enig houvast geven om de uiteindelijke App te kunnen programmeren. Naast de Lay-out zou er ook nog onderzoek gedaan moeten worden naar het importeren van de meetgegevens in de App zodat het advies berekend kan worden.

95

Figuur 50 Ventilation App

Figuur 52 Ventilation App, invulscherm omgeving

Figuur 51 ventilaton App opstartscherm

Figuur 53 Ventilation App invoerscherm gebouw

96

Figuur 54 Ventilation App, invulscherm afmetingen

Figuur 55 Ventilation App, invulscherm oriëntatie

Figuur 56 Ventilation App, invulscherm ruimte

Figuur 57 Ventilation App, invulscherm ramen

97

Figuur 58 Ventilation App, invulscherm ventilatie openingen

Figuur 60 Ventilation App, invulscherm isolatie

Figuur 59 Ventilation App, invulscherm materiaal

Figuur 61 Ventilation App, invulscherm binnen/buiten

98

Figuur 62 Ventilation App, advies

99

14 Conclusie en aanbevelingen Ventileren in energiezuinige woningen vergt een andere aanpak dan ventileren in een niet energiezuinige woning. Bij een energiezuinige woning zal meer aandacht besteed moeten worden aan ventileren voor een goede luchtkwaliteit. Bij een energiezuinige woning met hoge thermische massa moet rekening gehouden worden met de weersvoorspellingen, dit omdat ventileren een lange termijn effect heeft. Omdat bewoners dit niet gewend zijn wordt dit niet gedaan en daarom wordt er niet op de juiste wijze geventileerd. Om deze reden is een handleiding ontwikkeld in de vorm van een app. Deze App laadt de weersvoorspellingen en berekent de toekomstige temperatuur in de ruimte waardoor de bewoner niet zelf de weersvoorspellingen hoeft te raadplegen. Elke uur zal een advies gemeld worden op de telefoon waardoor optimaal geventileerd zou kunnen worden. Gedurende dit onderzoek is een rekenmodel geschreven in Excel die door een programmeur omgezet zou kunnen worden naar een werkende app. Bij de lay-out is rekening gehouden met de bruikbaarheid. In de toekomst zou elke energiezuinige woning geleverd kunnen worden met de “ventilatie App” waardoor de energiezuinige woning nog energiezuiniger wordt. De App is gevalideerd aan de hand van metingen in de praktijk. De trends van deze metingen komen grotendeels overeen met de uitkomsten van de berekeningen van de app. In de validatie zijn de uitkomsten per uur gebruikt en de meetgegevens van het KNMI. Wanneer er gebruik gemaakt wordt van meetgegevens in de ruimte zelf zullen de afwijkingen waarschijnlijk kleiner zijn. De App heeft op het moment nog wel een aantal beperkingen. De beperkingen zijn: De berekeningen zijn per uur De oriëntatie van de ruimte is per 45 graden De berekening is per ruimte De App is vooral bruikbaar voor bewoners van een energiezuinige woning in Nederland met een hoge thermische massa. Dit omdat deze woningen minder snel reageren waardoor de bewoners niet altijd zelf in kunnen schatten wanneer er extra geventileerd zou moeten worden.

14.1 aanbevelingen Door middel van een rekenmodel in Excel in een gesimplificeerde weergave van de werkelijkheid gegevens. Deze simplificatie brengt beperkingen met zich mee. Om de App te verbeteren zou extra onderzoek gedaan moeten worden om de beperkingen van de ventilatie App te minimaliseren. In dit onderzoek gedaan zijn metingen gedaan naar ventilatiegedrag in 5 verschillende woningen. Omdat vooral energiezuinige woningen kampen met een oververhittingsprobleem zou het interessant zijn om juist naar dit woning type onderzoek te doen. Wanneer de App geprogrammeerd is zou men moeten testen of de App de bewoners daadwerkelijk stimuleert op de juiste manier te ventileren. Om de App gebruiksvriendelijker te maken zou onderzoek gedaan moeten worden naar het grafisch weergeven van het advies.

100

14.2 Aanbevelingen voor architect bij het ontwerp energiezuinige woning 1. voldoende openingen Bij het ontwerpen van een energiezuinige woning moet rekening gehouden worden dat er voldoende ventilatieopeningen aanwezig moeten zijn. Er moet onderscheid gemaakt worden tussen ventileren in de winterperiode en de zomerperiode. 2. keuze ventilatiesysteem In de winterperiode is ventilatie noodzakelijk voor een gezonde luchtkwaliteit. Ventilatie creëert daarbij in de winter veel ongewenst warmteverlies, bovendien is in de winter de kans op tocht groot. Er moet daarom door de architect een afweging gemaakt worden voor een mechanisch of natuurlijk ventilatiesysteem. Bij een mechanisch ventilatiesysteem kan gekozen worden voor warmteterugwinning wat het warmteverlies ten gevolge van ventilatiebeperkt. Bij natuurlijke ventilatie moet gekozen worden voor een ventilatie invoer mogelijkheid op een plek waar de bewoners de tocht die gecreëerd wordt zo min mogelijk merkt. Ook moet rekening gehouden worden met het feit dat in een woning altijd te openen ramen zijn, deze ramen zouden het mechanisch ventilatiesysteem negatief kunnen beïnvloeden waardoor deze niet goed werkt. Ook moet rekening gehouden worden dat mechanische ventilatiesystemen vaak geluid maken, dit geluid wordt door bewoners al snel als hinderlijk ervaren waardoor het mechanisch ventilatiesysteem niet (goed) gebruikt wordt. Gedurende de zomerperiode is het, in tegenstelling tot de winter periode, belangrijk dat een groot ventilatiedebiet behaald kan worden. Door middel van dwarsventilatie kan een groter ventilatiedebiet gecreëerd worden dan door enkelzijdige ventilatie, dit debiet is door middel van mechanische ventilatie moeilijk te behalen. 3. Thermische massa Een hoge thermische massa zal ervoor zorgen dat ventilatie een lange termijn effect kan hebben. Ook zorgt het voor een meer constante temperatuur in de ruimte. Een gebouw met lage thermische massa is sneller op te warmen, maar koelt ook sneller af dan een gebouw met hoge thermische massa. 4. inbraak en regenpreventie Natuurlijke ventilatievoorzieningen worden vaak niet op de juiste manier gebruikt omdat men bang is voor inbraak of regeninval. De taak van de architect om de ventilatieopeningen zo te ontwerpen dat de bewoner deze angst niet heeft.

101

102

Figurenlijst Figuur 1 afname verwarmingsbehoefte door extra isolatie ............................................................. 11   Figuur 2 toename koelbehoefte door extra isolatie ........................................................................... 11   Figuur 3 onderzoeksopzet ............................................................................................................................ 14   Figuur 4 onderzoeksmethode deel I, literatuur .................................................................................... 15   Figuur 5 Alpha/Betagebouw ....................................................................................................................... 19   Figuur 6 acceptatie Alpha gebouw ........................................................................................................... 19   Figuur 7 acceptatie Bèta gebouw .............................................................................................................. 20   Figuur 8neutral plane ..................................................................................................................................... 25   Figuur 9 druk verschil rondom een gebouw door wind .................................................................... 26   Figuur 10 indringingsdiepte ruimte .......................................................................................................... 26   Figuur 11 druk verschil rondom een gebouw door wind ................................................................. 26   Figuur 12 ............................................................................................................................................................. 27   Figuur 13 ............................................................................................................................................................. 27   Figuur 14 ............................................................................................................................................................. 27   Figuur 15 natuurlijke toevoer, mechanische afvoer ........................................................................... 29   Figuur 16 mechanische toevoer, natuurlijke afvoer ........................................................................... 29   Figuur 17 mechanische toevoer en mechanische afvoer ................................................................. 30   Figuur 18 belang ventilatie .......................................................................................................................... 33   Figuur 19 gebrek aan ventilatie creëert schimmel .............................................................................. 38   Figuur 20 creëren van comfortabel binnenklimaat............................................................................. 38   Figuur 21 warmtebalans bepaling binnentemperatuur.................................................................... 39   Figuur 22 ventilatie zomer ............................................................................................................................ 48   Figuur 23 ventilatie lente .............................................................................................................................. 48   Figuur 24 winter ............................................................................................................................................... 48   Figuur 25 herfst................................................................................................................................................. 48   Figuur 26 gedrag beïnvloeden ................................................................................................................... 51   Figuur 28 gedrag van bewoners ................................................................................................................ 53   Figuur 29 onderzoeksopzet ......................................................................................................................... 57   Figuur 30 Escort datalogger ......................................................................................................................... 59   Figuur 31 3M TL30 datalogger .................................................................................................................... 59   Figuur 32 plattegrond ruimte 1 .................................................................................................................. 61   Figuur 33 plattegrond ruimte 2 .................................................................................................................. 64   Figuur 34 foto ventilatie opening ruimte 2 ............................................................................................ 64   Figuur 35 plattegrond ruimte 3 .................................................................................................................. 66   Figuur 36 plattegrond ruimte 4 .................................................................................................................. 68   Figuur 37 plattegrond ruimte 5 .................................................................................................................. 70   Figuur 38 warmtebalans ruimte ................................................................................................................. 74   Figuur 39 printscreen Excel, externe warmtelast ................................................................................. 75   Figuur 40 printscreen Excel, warmteverlies door transmissie ......................................................... 76   Figuur 41 eenzijdige ventilatie, thermische trek .................................................................................. 77   Figuur 42 eenzijdige ventilatie twee openingen, thermische trek ................................................ 78   Figuur 43 eenzijdige ventilatie, wind ....................................................................................................... 79   Figuur 44 dwarsventilatie, thermische trek ............................................................................................ 80   Figuur 45 dwarsventilatie, wind ................................................................................................................. 81   Figuur 46 printscreen Excel, ventilatiedebiet ........................................................................................ 82   Figuur 47 printscreen Excel, uitkomsten ventilatie mogelijkheden............................................. 82   Figuur 48 printscreen Excel, vergelijking ventilatietemperaturen met de gewenste temperatuur ............................................................................................................................................. 82   Figuur 49 locatie KNMI meetstations........................................................................................................ 87  

103

Figuur 50 Ventilation App ............................................................................................................................. 96   Figuur 51 ventilaton App opstartscherm ................................................................................................ 96   Figuur 52 Ventilation App, invulscherm omgeving ............................................................................ 96   Figuur 53 Ventilation App invulsherm gebouw ................................................................................... 96   Figuur 54 Ventilation App, invulscherm afmetingen ......................................................................... 97   Figuur 55 Ventilation App, invulscherm orientatie ............................................................................. 97   Figuur 56 Ventilation App, invulscherm ruimte ................................................................................... 97   Figuur 56 Ventilation App, invulscherm ramen .................................................................................... 97   Figuur 58 Ventilation App, invulscherm ventilatie openingen ....................................................... 98   Figuur 59 Ventilation App, invulscherm materiaal .............................................................................. 98   Figuur 60 Ventilation App, invulscherm isolatie................................................................................... 98   Figuur 61 Ventilation App, invulscherm binnen/buiten .................................................................... 98   Figuur 62 Ventilation App, advies .............................................................................................................. 99  

Grafiekenlijst Grafiek 1 verschil hoge en lage thermische massa .............................................................................. 17   Grafiek 2 vergelijking dataloggers ............................................................................................................. 59   Grafiek 3 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 1 ......................................................................... 63   Grafiek 4 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 2 ......................................................................... 65   Grafiek 5 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 3 ......................................................................... 67   Grafiek 6 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 4 ......................................................................... 69   Grafiek 7 Temperatuur en ventilatiegedrag ruimte 5 ......................................................................... 71   Grafiek 8 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 1 ................................................................ 88   Grafiek 9 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 2 ................................................................ 89   Grafiek 10 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 3 ............................................................. 90   Grafiek 11 vergelijking rekenmodel en metingen ruimte 4 ............................................................. 91   Grafiek 12 mogelijke temperatuur bij optimaal ventileren in ruimte 1 ....................................... 94  

Tabellenlijst Tabel 1 ventilatie eisen winter en zomer ................................................................................................ 21   Tabel 2 vergelijking ventilatieprincipes ................................................................................................... 31   Tabel 3 vergelijking vorm handleiding .................................................................................................... 54   Tabel 4 invloed bewoners ............................................................................................................................. 93  

104

Bronnen Boeken   Allard,  Francis,  Natural  ventilation  in  buildings,  a  design  handbook,  1998  Mat  Santamouris   Fanger,  P.O.  –  associate  professor  Technical  university  of  Denmark,  laboratory  of  heating   and  air  conditioning  Thermal  comfort  –  analysis  and  applications  in  environmental   engineering,  Danish  technical  press,  Copenhagen,  1970   Gids,Ing.  W.F.  De,    Jacobs,  Ir.  P.,  Een  onderzoek  naar  de  effecten  en  gevolgen  van  ventilatie   Liddament  M.  W.  ,  A  Guide  to  energy  efficient  ventilation,  1997   Linden,  A.C.  van  der,  Zeegers,  A.,  (2011)  Bouwfysica.  Amersfoort:  ThiemeMeulenhoff   Raymer  Paul  H.,  Residential  Ventilation  Handbook,  ventilation  to  imporve  indoor  air  quality   Santin,  Olivia  Guerra,  Actual  energy  consumption  in  dwellings.  The  effect  of  energy   performance  regulations  and  occupant  behaviour.     Spoel,  dr.  ir.  W.H.  van  der,  formules  van  hoofdstuk  6  zijn  afkomstig  uit:  “playing  with  heat   balances”  an  introduction  to  a  systematic  modelling  approach  of  heat  transfer  problems,  21   februari  2012     Wood,  Antony,  Salib,  Rbua,  Natural  Ventilation  in  High-­‐Rise  Office  Buildings,  An  output  of   the  CTBUH  Sustainability  Working  Group,  2013   Bouwtechniek  installaties  B  werktuigbouwkundig  en  gas,  Jellema  6B    Artikelen   Hoof,    ir.  J.  Van,  Hensen,prof.dr.ir.  J.,  Nieuwe  Nederlandse  comfortnormen  nader  bekeken   Kleiven,  Tommy,  Natural  ventilation  in  buildings  architectural  cncepts,  consequences  and   possibilitys,  March  2003         Linden,  A.C.  van  der,  Boerstra,  A.C.,  Raue,  A.K.,  Kurvers,  S.R.,  Adaptieve   temperatuurgrenswaarden  (ATG)  Een  nieuwe  aanpak  voor  de  beoordeling  van  de   gebouwprestatie  t.a.v.  het  thermischbinnenklimaat   Raaij,  W.  Fred  van,  Verhallen,  Theo  M.M.,  energiebesparing  door  gedragsverandering,  1982   Rooijakkers,  Drs.  E.G.    Halmos  adviseurs  ATG-­‐methode  verdient  andere  uitgangspunten   Vandepitte,  An,  analyse  van  binnenklimaatmetingen  in  woningen,  universiteit  gent  2005-­‐ 2006   BBA  2011   Senternovem,  (2007),  Cijfers  en  tabellen   ISSO  32  Uitgangspunten  temperatuursimulatieberekeningen    Websites   http://www.ventilatiesysteemabcd.nl/ventilatiesysteem-­‐c.html,  geraadpleegd:  juni  2013   http://www.ventilatiesysteemabcd.nl/ventilatiesysteem-­‐b.html:  geraadpleegd:  juni  2013   http://www.rivm.nl/bibliotheek/rapporten/630789006.pdf,  geraadpleegd:  mei  2013   http://www.ventilatiesysteemabcd.nl/ventilatiesysteem-­‐d.html,  geraadpleegd:  juni  2013   http://www.isovast.nl/luchtdichtheid_meten.html,  geraadpleegd  juni  2013   http://www.hbvnieuwkoop.nl/index_htm_files/Ventilatie%20van%20woningen.pdf http://agentschapnl.nl/sites/default/files/ventilatiesystemen%20voor%20nieuwbouwwonin gen%20-­‐%20Inventariserend%20onderzoek%20met%20voorblad.pdf http://www.staphorst.nl/internet/actueel_16/item/nederlanders-­‐ventileren-­‐te-­‐ weinig_3800.html https://blackboard.tudelft.nl/bbcswebdav/pid-­‐1726764-­‐dt-­‐content-­‐rid-­‐ 4480021_2/courses/22388-­‐111203/Reader_Thermal_Comfort_I___2003_04.pdf  

 

 

 

105

http://www.nationale-­‐ denktank.nl/wpcontent/uploads/2011/03/Eindrapport_NDT_2009.pdf,  geraadpleegd:  30  juli   2013 http://www.nationale-­‐ denktank.nl/wpcontent/uploads/2011/03/Eindrapport_NDT_2009.pdf,  geraadpleegd  30  juli   2013 http://klimaatblog.wordpress.com,    geraadpleegd  op  20  september  2013   http://www.staphorst.nl/internet/actueel_16/item/nederlanders-­‐ventileren-­‐te-­‐ weinig_3800.html,  geraadpleegd:  1  juni  2013    

 

106

Bijlage Gecorrigeerde wind

107