Onderzoekscompetenties K-waarde woning Kennismaking met EPC-woning
1. Algemene lesgegevens In de eerste plaats ontwerpen we een fictief huis, of gaan we uit van een bestaande woning. Vervolgens gaan we na wat een K-waarde inhoudt en hoe dit samenhangt met een energie-prestatie-certificaat (EPC). In de laatste fase controleren we of het energieverbruik van een bestaande woning overeen komt met de voorspelde waarde.
2. Lesverloop Agenda leerlingen: Ontwerpen van een huis Beschrijving les: In deze les werk je per twee. Samen maken jullie een plan van een (fictieve) woning. Het huis mag één verdiep hebben, en mag niet groter zijn dan 11m op 14m. Het gelijkvloers is volledig onderkelderd. Je mag ook vertrekken van een bestaande woning. Afmetingen en oppervlaktes moeten erbij staan.
3. Verwerking Wat moet je afgeven? o o o
grondplan gelijkvloers, met afmetingen grondplan eerste verdiep, met afmetingen perspectief
Onderzoekscompetenties K-waarde woning Kennismaking met EPC-woning
4. Inleiding
De isolatiewaarde van een huis wordt weergegeven met de zogenaamde K-norm. Hoe beter geïsoleerd deste lager die waarde. Een passiefhuis heeft bijvoorbeeld een K-waarde van K-10, terwijl een oud huis zonder isolatie gemakkelijk een K-60 kan hebben. Warmteverliesberekeningen zijn vrij ingewikkeld als je het goed wil doen. Het is niet de bedoeling dat we hier heel diep op ingaan. Wel zullen we de grote lijnen uitzetten zodat we een redelijke schatting kunnen maken van de K-norm van een woning. Eens die K-waarde bepaald kunnen we nagaan wat het mazout of gasverbruik zal worden.
5. Theorie: K-norm berekenen
Er zijn twee belangrijke punten die de K-norm zullen vastleggen. Enerzijds de gebruikte materialen, hun diktes, ... leggen vast of warmte gemakkelijk of moeilijk naar buiten kan stromen. We gaan op zoek naar de globale warmtegeleidingscoëfficient kS. Deze coëfficiënt geeft aan hoeveel warmte er per seconde uit de woning slipt per vierkante meter, per °C temperatuursverschil. 𝑃 = 𝑘𝑆 . 𝐴. ∆𝑇 Anderzijds zal de architectuur van de woning een aanzienlijke invloed hebben. Een huis met veel hoekjes en kantjes zal minder goed zijn dan een compacte woning. Als er veel leefruimte is per wandoppervlakte, is dat dus positief voor de isolatie.
1. Globale warmtegeleidingscoëfficiënt De warmtegeleidingscoëfficiënt k (of ookwel U-waarde) hangt af van materiaaleigenschappen en van de dikte van het materiaal. 𝑘=
𝜆 𝑑
Vaak gebruikt men ook wel de warmteweerstand R. Deze is net het omgekeerde van de warmtegeleidingscoëfficiënt. 𝑅=
𝑑 1 = 𝜆 𝑘
Als we een systeem bekijken dat uit verschillende lagen bestaat, dan wordt de warmteweerstand de som van alle afzonderlijke warmteweerstanden. 𝑅 = 𝑅1 + 𝑅2 + ⋯ Bekijken we nu een systeem dat bestaat uit afzonderlijke stoffen naast elkaar, dan: 𝑘=
𝑘1 . 𝐴1 + 𝑘2 . 𝐴2 𝐴1 + 𝐴2
De globale warmtegeleidingscoefficient van een woning is:
kS
k muur . Amuur k dak . Adak k ramen . Aramen kvloer . Avloer Amuur Adak Aramen Avloer
2. Compactheid van de woning V = omtreksvolume van het betreffende gebouw (m³) A = totale buitenoppervlakte van het gebouw (m²) De verhouding V/A is een maat voor de compactheid van de woning. Het spreekt voor zich dat dit ook haar weerslag heeft op de energiehuishouding. Algemeen geldt:”Hoe compacter, hoe beter.” Vele hoekjes en kantjes geven namelijk aanleiding tot veel warmteverliezen. In het volgende deel kan je zien hoe de compactheid haar weerslag heeft op de energieprestatie.
3. Combineren van gegevens om de K-waarde te bepalen
Zowel de theoretische warmtegeleidingscoëfficiënt ks als de compactheid bepalen de energieprestatie van een woning. We willen komen tot de werkelijke warmtegeleidingscoëfficiënt k van een woning kw. Dit doen we adhv gevalsonderscheiding: Bij V/A kleiner of gelijk aan 1m (weinig compact) dan
K 100.k S
Bij V/A tussen 1m en 4m (gemiddeld) dan K
300.k S V 2 A
Bij V/A groter dan 4m dan K 50.k S
De werkelijke warmtegeleidingscoëfficiënt is dan: 𝑘𝑤 = 𝐾/100
6. Opdrachten
1. Bepaal de warmteweerstand van de volgende wand: gevelsteen (Terca agora wit), luchtspouw (2cm, weinig geventileerd), minerale wol (isover mupan façade 5cm), binnenblok (Wienerberger, Porotherm Thermobrick 15) 2. Maak van de volgende tabel gebruik om de globale warmtegeleidingscoefficient te bereken van je zelfgetekende woning. R (m².°C/W) k (W.m-².°C-1) Dak
3,75
Muur
0,47
Ramen en deuren
1,10
Vloer
2,00
Onderzoekscompetenties K-waarde woning Kennismaking met EPC-woning
7. Inleiding
Met de K-waarde willen we nu een energieverbruik plakken op de woning.
8. Theorie
Eigenlijk kun je heel eenvoudig een ruwe afschatting maken van het verbruik voor de verschillende isolatieniveaus. 𝑄𝑤 = 𝑘𝑤 . 𝐴. ∆𝑇. ∆𝑡 We maken de volgende veronderstellingen: ∗ De buitentemperatuur in Belgie is gemiddeld 10,5 graden, uitgemiddeld over dag en nacht, 365 dagen per jaar; dat wil zeggen dat je gemiddeld het hele jaar door 10 graden verschil hebt tussen binnen en buitentemperatuur (natuurlijk is dat 's winters 20 graden en 's zomers 0 graden verschil, maar dat maakt eigenlijk niets uit voor het resultaat van de berekening). * Energie drukken we in dit verband vaak uit in kWh. 1𝑘𝑊ℎ = 3,6. 106 𝐽 * Momenteel gebruikt men een EPC-waarde om de energie-kwaliteit van een woning aan te duiden. De EPC-waarde geeft het energieverbruik weer per woonoppervlakte (=/ bebouwde opp). Het wordt uitgedrukt in kWh per m². We nemen ook aan dat het volledige energieverbruik van een woning gaat naar verwarming, sanitair en elektriciteit. Voor de productie van warm water en voor elektriciteit gaan we uit van het gemiddeld verbruik in Belgie, wat neerkomt op 1000kWh voor het sanitair warm water en 3000kWh voor het elektriciteitsverbruik. 𝐸𝑡𝑜𝑡 = 𝑄𝑤 + 1000𝑘𝑊ℎ + 3000𝑘𝑊ℎ * Als je 1 kubieke meter aardgas verbrand, komt er 9,72kWh warmte vrij. Wanneer je 1 liter stookolie verbrandt, krijg je 11,3kWh warmte.
9. Opdrachten
1. 2. 3. 4.
Bepaal de K-waarde van jouw fictieve woning. Bereken de EPC-waarde van je woning. Hoeveel m³ aardgas zou je woning nodig hebben? Mr X heeft net een huis gekocht. De EPC-waarde bedraagt 285kWh/m². De woning bezit de volgende kenmerken: A (m²) k (W/(°Cm²)) R (°C m²/W) Vloer (niet 160 0,382 geïsoleerd) Muren (niet 238 0.42 geïsoleerd) Ramen/deuren 49 2,8 Dak 160 1,56 Het huis is rechthoekig met een piramidevormig dak. De kelder heeft een oppervlakte van 160m², de gelijkvloers150m². Een verdiep is niet aanwezig en de zolder is niet te betreden. Het volume van het huis is 865m³ . De beschikbare woonoppervlakte is 310m². Bereken de K-waarde en de EPC van de woning. Komt dit overeen met de gegeven waarde? 5. Mr X besluit om de muren te isoleren, de isolatie van het dak uit te breiden en nieuwe ramen te plaatsen. De spouw wordt opgevuld met eps waardoor de warmteweerstand stijgt tot 2,48m²°C/W. Bij de oorspronkelijke 5cm isolerende glaswol in het dak doet men er 10cm bovenop. Tenslotte vervangt men het glas in de ramen door HR-glas met een kwaarde van 1,1W/(m³°C) Bereken de nieuwe EPC-waarde.
