Opleiding Duurzaam Gebouw: De technieken (warmte, ventilatie, SWW): ontwerp en regeling Leefmilieu Brussel VENTILATIE: SYSTEMEN, NETWERKEN, REGELING Stéphane Barbier Cenergie cvba
Doelstelling(en) van de presentatie
●
Een technische basis geven van ►
de ventilatiesystemen en hun onderdelen
►
de distributie en de regeling van de ventilatie-installaties
►
het onderhoud en de follow-up ervan
om de juiste keuzes te kunnen maken op de markt en voor een goed beheer van de uitgevoerde installaties.
2
Plan van de uiteenzetting ●
Waarom en hoe ventileren?
●
De verschillende ventilatiesystemen ►
●
Focus op de systemen C en D
Energie-efficiëntie: ►
Ontwerp van netwerken
►
Keuze van ventilator
►
Regeling
►
(De)centralisatie
●
Keuze van warmterecuperator
●
Isolatie van leidingen
●
Onderhoud en follow-up van installaties
3
Waarom ventileren ? 3 hoofdredenen: ●Het
ademhalingscomfort van de bewoners verzekeren
►
CO2-concentratie (toevoer van verse lucht)
►
Vochtigheid
►
Geur
●Gezonde ►
●Het
ruimten garanderen
De invloed van in het gebouw aanwezige verontreinigende stoffen verminderen (VOS, formaldehyde, radon, ...)
thermisch comfort verzekeren
►
Verwarming via de lucht
►
Vooral: koeling door free-cooling en ventilatie „s nachts
Foto I. Bruyère
4
Hoe te ventileren? Basisprincipes: ●
Inkomend debiet = uitgaand debiet
●
Pulsie – doorvoer – afvoer ►
Toevoer van verse lucht in “droge” vertrekken
►
Doorvoer via circulatiezones
►
Afvoer van vervuilde lucht via “vochtige vertrekken”
“Droge” vertrekken Luchttoevoer
Doorvoer woonkamer, slaapkamer, kantoor
“Vochtige” vertrekken
Circulatie Doorvoer Gang, trappenhuis
Afvoer Keuken, badkamer, wc, washok
5
Hoe te ventileren ? Regelgeving ►
NBN D50-001: dimensionnering voor residentiële toepassingen
►
EPB
►
(ARAB) Vertrek
Nominaal debiet
TOEVOER
Gewoonlijk woonkamer kamers studeerkamers
Minimaal debiet 75 m³/u
3,6 m³/u/m²
Het debiet kan worden beperkt tot
Max natuurlijke toevoer max. (syst. A,C)
150 m³/u
25 m³/u
72 m³/u (Annexe VI)
2 x nominaal debiet
hobbykamers Vertrek
Nominaal debiet
AFVOER
Gewoonlijk gesloten keuken badkamer
50 m³/u 3,6 m³/u/m²
washok
75 m³/u
75 m³/u
open keuken wc
Minimaal debiet
Het debiet kan worden beperkt tot
-
25 m3/u
-
6
Hoe te ventileren ? Regelgeving ►
NBN D50-001: dimensionnering voor residentiële toepassingen
►
EPB
►
(ARAB)
DOORSTROOM
Als afvoer uit het vertrek
Minimaal debiet
Minimale opening onder de deur
woonkamer kamers
studeerkamers
25 m³/u
70 cm²
DOORSTROOM
hobbykamers
Als toevoer naar het vertrek badkamer
Minimaal debiet
Minimale opening onder de deur
25 m³/u
70 cm²
keuken
50 m³/u
140 cm²
wc
25 m³/u
70 cm²
washok
7
Energiebalans Verdeling van het verbruik van primaire energie Traditioneel appartement Passief appartement (behalve hernieuwbaar)
Verwarming
SWW
Vereist een globale benadering
Ventilatie Hulpuitrusting 8
De verschillende ventilatiesystemen ●
Systeem A: natuurlijke aan- en afvoer
Bron: Energie +
●
Systeem B: mechanische aanvoer en natuurlijke afvoer
Bron: Energie +
9
De verschillende ventilatiesystemen ●
Systeem C: natuurlijke aanvoer en mechanische afvoer
Bron: Energie +
●
Systeem D: mechanische aan- en afvoer
Onmisbaar voor passieve gebouwen (met warmterecuperatie)
Bron: Energie +
10
Systeem C – systeem D Systeem D
Systeem C
Kost weinig (uitbating en investering) Beperkt elektriciteitsverbruik van de ventilatoren Mogelijkheid om debiet te controleren (afhankelijk van de vochtigheid en/of aanwezigheid)
–
Inkomende lucht = Bron van ongemak in de winter – Manuele sluiting van de vensters om ongemak op te heffen – Gevelopeningen = akoestische zwakke punten – Geen warmterecuperatie mogelijk op de afgezogen lucht
–
–
–
+
–
–
-
–
–
–
– –
– –
Warmterecuperatie Voorverwarming van nieuwe lucht geen ongemak tijdens de winter Beperkte transmissie van de geluiden van buitenaf duurder systeem qua investering. hoog elektriciteitsverbruik van de ventilators (maar verwaarloosbaar ten opzichte van de daling van de thermische verliezen door ventilatie). Veel plaatsruimte ingenomen in het gebouw regelmatig onderhoud is onmisbaar. groepsgeluid in het appartement moet beheerst worden Hooge luchtdichtheid van het gebouw
11
Systeem D bij renovatie? Beoordeling van deaérauliques ventilatieverliezen en gekozen Evaluation des pertes selon levolgens niveau dichtheid d'étanchéité et le ventilatiesysteem système de ventilation retenu
W/K 50 45
Systeem => weinig winst nan50=3/uur n50=3/uur Syst. C =>Cpeu de gains après
15 W/K
40 35 30 25
32 W/K
20 15 Ventilatie systeem C Ventilation système C
10
Ventilation système DD Ventilatie systeem
5 0
5
4,5
4
3,5
3
2,5
2
1,5
1
0,5
0 n50(h-1) 12
Systeem C – systeem C+ Voordeel van Systeem C+ •
Debietregeling volgens vochtigheid en/of aanwezigheid
•
Besparing van 50% op ventilatieverliezen is mogelijk
Lage polluentconcentratie => laag debiet
Hoge polluentconcentratie => hoog debiet
13
Systeem C +
Principes van het systeem C+ Regeling van het extractiedebiet volgens bezetting • Badkamer, wasplaats: vochtigheidsdetectie • Toiletten: vochtigheidsdetectie • Keuken: vochtigheidsdetectie + bewegingsdetectie
14
Systeem C +
Beperking van het systeem C+
Het luchtdebiet wordt geregeld op basis van de bezetting van de vochtige vertrekken. „s Nachts is het luchtdebiet minimaal, zodat de luchtkwaliteit niet 15 noodzakelijk gegarandeerd is in de slaapkamers.
Systeem C +
16
Systeem C + Uitvoering in een appartementsgebouw GECENTRALISEERD
GEDECENTRALISEERD
Bron: Matriciel
17
Energie-efficiëntie
●
Drukverliezen (drukval)
●
Dichtheid van de leidingen
●
Ventilatievermogen
●
SFP en ventilatierendement
●
Belang van snelheidsvariatie
18
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval De ventilator levert de energie om de lucht in de luchtleidingen op snelheid te houden en zo de wrijvingsverliezen te compenseren. De wrijvingsverliezen in het leidingnet wordt gekarakteriseerd door de term "drukval”, die de weerstand van het leidingnet tegen luchtverplaatsing weergeeft. Bij verdubbeling van het debiet in de leidingen, verviervoudigt de drukval
Drukval
x4 x2
waarin v = luchtsnelheid [m/s] S = leidingdoorsnede [m²] ΔP = drukverlies [Pa] l = lengte van de leiding [m] d = leidingdiameter [m] λ = wrijvingscoëfficiënt ρ = soortelijke massa [kg/m³] k = coëfficiënt leidingverlies
19
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval
Bron: Lindab
20
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval
Bron: Lindab
21
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval Binnendiameter 80 mm Flexibel Ø = 80 mm
3 Pa/m (gespannen) 10-16 Pa/m (ontspannen) € 3/m
Geringd + gladde binnenkant Ø buiten = 90 mm Ø binnen = 78 mm
2,5 Pa/m € 5-6/m
@50 m³/uur Gegalvaniseerd Ø buiten = 83 mm Ø binnen = 80mm
1,2 Pa/m € 5-6/m
Bron: Lindab, CSTC, ATC, My-Electro
22
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: drukval Beperking van drukverliezen in het netwerk Traject van het leidingnetwerk • zo kort mogelijk, eventueel onderverdelen in meerdere autonome netwerken (met homogene belasting)
Energie+
•
Met zo min mogelijk bochtstukken, aftakkingen, sectieveranderingen
Energie+
23
Energie-efficiëntie Luchtdichte leidingnetwerken Energieverlies door lekken in het netwerk vermijden
•
Rechthoekige leiding met rechte hoeken
•
Lekkage ... Tot 50 %! Klasse C
•
Ronde leiding
•
Luchtdicht!
24
Energie-efficiëntie Luchtdichte leidingnetwerken Einddebiet: 20.000 m³/uur
●
Vermogen van de ventilator: 8 kW
●
Drukval van 5% stijging van het verbruik met 16%
%
●
Groep zonder debietverlies
Groep met 5% debietverlies
Referentieverbruik = 100%
Verbruik = 116% ten opzichte van referentieverbruik
25
Druk
Debiet m³/u
27
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: Geabsorbeerd vermogen door een ventilatiegroep SFP = Specific fan power = de hoeveelheid lucht die de ventilator nodig heeft om een bepaald luchtdebiet te leveren
= (Ps +Pe) / Qmax waarin PS = opgenomen elektrisch vermogen tijdens luchttoevoer [W] Pe = opgenomen elektrisch vermogen tijdens retour [W] Qvmax = het grootste debiet (toevoer of afzuiging) [m³/s]
Categorie
SPF [W/m³s]
SFP1
< 500
SFP2
500 – 750
SFP3
750 – 1250
SFP4
1250 – 2000
28
Theoretische begrippen: Geabsorbeerd vermogen door een ventilatiegroep
29
Energie-efficiëntie Theoretische begrippen: Geabsorbeerd vermogen door een ventilatiegroep Door de ventilator te leveren vermogen naargelang van de gekozen snelheid
Wanneer het luchtdebiet in het netwerk gedeeld is door 2, is het ventilatievermogen (dus het verbruik) gedeeld door 4 of 5
Debiet m³/u
15 W
31 W
70 W 30
Energie-efficiëntie P ventilatie = q x (pint + pext) Het ventilatievermogen is het vermogen dat nodig is voor de luchtverplaatsing doorheen de ventilatiegroep en het ventilatienet
Interne drukvallen
Externe drukvallen
31
Energie-efficiëntie Impact van de regeling Vermindering van het exploitatiedebiet en onderbreking van de ventilatie
Het debiet van verse lucht aanpassen afhankelijk van de bezetting › Mogelijkheid om de debieten aan te passen in functie van de behoeftes van de gebruiker (bv: gebruik van de keuken of badkamer) › Mogelijkheid de ventilatie uitschakelen in geval van verlengde afwezigheid › manuele regeling van de debieten
Xtravent
Codume
33
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Gecentraliseerde ventilatiegroep
Gedecentraliseerde ventilatiegroepen
Bron: Matriciel
34
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Centrale ventilatie-units Voordelen •
Gemakkelijker uit te voeren
Decentrale ventilatie-units Voordelen •Ieder
•
Gemakkelijk te onderhouden in huurgebouwen
•Ieder
•Meer
•Ieder
ruimte en minder lawaai in de appartementen
wint zijn eigen warmte terug.
betaalt zijn eigen elektrisch verbruik. beheert het onderhoud van zijn systeem. •Het
Nadelen
energetisch rendement van een ventilatiesysteem met gescheiden units is beter.
•De
appartementen hebben geen onafhankelijk verbruik.
Nadelen
•
•Moeilijk
Regeling is niet zo soepel.
•
Vaste drukverdeling. Dit is niet bevorderlijk voor een verantwoordelijke houding.
te onderhouden, vooral in huurgebouwen. •Benodigde •Lawaai
ruimte.
van de ventilatoren.
•Niet
per se goedkoper als rekening wordt gehouden met de scheidingsinstrumenten. 35
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Energie-impact van de centralisatie Regeling van het luchtdebiet per appartement met gecentraliseerde ventilatiegroep Constante druk Verse lucht Vuile lucht
Als een klep sluit, verlaagt de ventilator zijn snelheid om de constante druk in het netwerk te behouden, en zo het debiet constant te houden in de andere appartementen Bron: Matriciel
36
Gecentraliseerd - gedecentraliseerd Energie-impact van de centralisatie Door te ventilator te leveren ventilatievermogen naargelang van de gekozen snelheid
Constante druk van het netwerk
Debiet m³/u Door te ventilator te leveren ventilatievermogen naargelang van de gekozen snelheid
Constante druk van het netwerk Debiet m³/u
Bron: Matriciel
37 Debiet m³/u
38
Energie-impact van de centralisatie
kWh/m²
Jaarlijks verbruik aan primaire energie (kWh/m²)
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
NEB 11 kWh/m²
NEB 10 kWh/m²
NEB 15 kWh/m²
NEB 31 kWh/m²
Systeem D, Systeem D, système D décentralisé Systeem système centralisé - système D centralisé - systèmeSysteem C décentralisé C, D, D gecentraliseerd gedecentraliseerd gecentraliseerd gedecentraliseerd - Geregeld debiet - débit régulé débit régulé débit non régulé - débit régulé - Geregeld debiet - Debiet niet geregeld
Bron: Matriciel
Ventilateurs Ventilatoren
NEB: netto energie behoefte (volgens PHPPberekening)
- geregeld debiet
Chauffage Verwarming
Passiefappartementen!
39
Energie-impact van de centralisatie
kWh/m²
Jaarlijks verbruik aan primaire energie (kWh/m²)
50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0
NEB 11 kWh/m²
NEB 10 kWh/m²
NEB 15 kWh/m²
NEB 31 kWh/m²
Systeem D, Systeem D, système D décentralisé Systeem système centralisé - système D centralisé - systèmeSysteem C décentralisé C, D, D gecentraliseerd gedecentraliseerd gecentraliseerd gedecentraliseerd - Geregeld debiet - débit régulé débit régulé débit non régulé - débit régulé - Geregeld debiet - Debiet niet geregeld
Bron: Matriciel
Ventilateurs Ventilatoren
NEB: netto energie behoefte (volgens PHPPberekening)
- geregeld debiet
Chauffage Verwarming
Passiefappartementen!
40
Keuze van de recuperator? Plaatwisselaar + Geen bewegende onderdelen laag elektriciteitsverbruik en langere levensduur + Weinig onderhoud + Zeer laag risico op vervuiling van verse lucht
Recuperator
- Pulsie en extractie in de nabijheid - Neemt veel plaats in - Aanzienlijk drukverliezen bij grote debieten - Beperkte vochtterugwinning - Risico op ijsvorming
41
Keuze van de recuperator? Warmtewiel + Vochtterugwinning (latente warmte) + Hoog rendement
+ Beperkte drukverliezen in verhouding tot het hoge rendement + neemt relatief weinig plaats in + beperkt risico op ijsvorming
Recuperator
- Pulsie en extractie in de nabijheid - Bewegende onderdelen elektriciteits-
verbruik en onderhoud - Risico op vervuiling van verse lucht
42
43
Isolatie van de leidingen? Vermindering van warmteverliezen ●
Warmteverliezen van inkomende lucht (voorverwarmd)
●
Warmteverliezen van de uitgaande lucht (warmteterugwinning
Referentie: EPB Verwarming
44
Isolatie van de leidingen? Isolatie 25 mm Tbuiten 5,3°
5.3°
38 W
Basis
8.5°
30 W Tbinnen 20°
5.5°
8.3° = 85% 7.9° 5.7°
39 W 5.9°
-5W
8.3° 8.2°
250 m³/uur°
66 W = 4,48 W/K
32 W = 85%
6.1°
18 W
17.86° 20.°
68 W = 4,63W /K
15 W
Bron: Matriciel
17.91° 20.°
-9W
7.5°
17.8 °
5.3°
20°
Appartement op gelijkvloers 8.2°
17.9 °
6.1°
20°
250 m³/uur°
24W = 1,65 W/K
Winst voor appartement op gelijkvloers 0,34 x 250 m³/uur x (17.9-17.8) = 9W
45
Isolatie van de leidingen? Isolatie 25 mm
Isolatie 100 mm
Tbuiten 5,3°
5.3°
38 W
5.3°
8.5°
30 W Tbinnen 20°
5.5°
8.3° = 85% 7.9° 5.7°
39 W 5.9°
17.86° 20.°
15 W
Bron: Matriciel
17 W 5.5°
17.91° 20.°
7.9°
13 W
Tbinnen 20°
7.8° = 85% 7.5° 5.5°
= 85%
-9W
16 W
250 m³/uur°
66 W = 4,48 W/K
32 W 8.3° 8.2°
68 W = 4,63 W /K
5.4°
-5W
6.1°
18 W
Tbuiten 5,3°
-2W
7.8° 7.6° 5.6°
8W
7W
250 m³/uur°
29 W = 1,96 W/K
14 W = 85% 17.84° 20.°
250 m³/uur°
24W = 1,65 W/K
17.82° 20.°
29 W = 1,96 W /K
-4W
250 m³/uur°
11 W = 0,76W/K
46
Isolatie van de leidingen? Isolatie25 mm
Isolatie 100 mm
Tbuiten 5,3°
5.3°
38 W
5.3°
8.5°
30 W Tbinnen 20°
5.5°
Tbuiten 5,3°
68 W = 4,63 W /K
8.3° = 85% 7.9°
7.9°
2,67 W/K 16 W
5.4°
13 W
Tbinnen 20°
29 W = 1,96 W /K
7.8° = 85% 7.5°
17.86° 250 m³/uur° 250 26 m³/uur° Voor 60 m² doorzichtige gevel geeft dit een extra verlies van 0,045 W/m².K17.82° hetzij cm 20.° 20.° 5.7° 5.5° isolatie in plaats de isolatie van - 5 Wvan 20 cm (3,6 m³ extra isolatie) Bij wijze van vergelijking: -2W 66 W = 29 W = 39 Wleiding 17 W 14 W 32 Wverhogen geeft 0,3 m³ isolatie de
4,48 W/K
5.9°
8.3° 8.2°
18 W
5.5°
= 85%
6.1°
15 W
Bron: Matriciel
17.91° 20.°
-9W
1,96 W/K
7.8° 7.6°
= 85% 17.84° 20.°
250 m³/uur° 5.6°
24W = 1,65 W/K
8W
7W
-4W
250 m³/uur°
11 W = 0,76W/K
47
Onderhoud en follow-up van de installatie Luchtkwaliteit en efficiëntie van de installatie ●
De luchtkwaliteit garanderen en de drukverliezen in het leidingnetwerk beperken
●
Aandachtspunten: ►
Toegankelijkheid van de unit en het leidingnetwerk › Grootte van de technische ruimte (centralisatie)
› Toegankelijkheid van de groepen (decentralisatie) › inspectieopeningen › Secties van de leidingen (reiniging) ►
Netheid (netwerk en blaas- en afzuigroosters) › Zichtbaarheid van de openingen visueel controle › Bereikbaarheid van de openingen › Reiniging van de ventilatieroosters (1 x/jaar) en van de luchtverdelers zorg ervoor de afstelling van de opening niet te veranderen tijdens het reinigen
48
Onderhoud en follow-up van de installatie Luchtkwaliteit en efficiëntie van de installatie ●
De luchtkwaliteit garanderen en de drukverliezen in het leidingnetwerk beperken
●
Aandachtspunten: ►
Vervanging/reiniging van de filters › reiniging elke 3 maanden of in geval van alarm › jaarlijkse vervanging aangeraden (max. elke 2 jaar)
►
Reiniging van de warmtewisselaar › elke 2 jaar
►
Volledig onderhoud van het systeem door de installateur (technische controle, inspectie van de dichtheid,...) › elke 3 jaar
49
Onderhoud en follow-up van de installatie Luchtkwaliteit en efficiëntie van de installatie Luchtkwaliteit?...
50
Onderhoud en follow-up van de installatie Het energieverbruik opvolgen ●
Actiemiddelen: ►
Gecentraliseerd systeem:
› “Gecentraliseerd” beheer van de installatie › algemeen teller facturatie en opvolging van verbruiken › Nadeel: geen verdeling per woning ►
Gedecentraliseerd systeem: › Gedecentraliseerd beheer van de installatie. › De gebruiker betaald zijn eigen verbruik. › Mogelijk één teller per ventilatie-unit te voorzien (geheugen 3 maanden)
51
Nuttige hulpmiddelen, websites, enz.: ●
Energie +: www.energieplus-lesite.be
●
WTCB: www.wtcb.be
●
EPB-regelgeving: http://www.leefmilieubrussel.be/Templates/Professionnels/niveaudossiers.aspx?maintaxid=11660&taxid=12280&langtype=2067
●
Video over het waarom van ventilatie (NL): http://www.binnenklimaat.be/
Referentie Gids Duurzame Gebouwen en andere bronnen: www.leefmilieubrussel.be/gidsduurzamegebouwen ●
G_WEL05 Het ademcomfort verzekeren
●
G_ENE02 Een energie-efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen
●
G_ENE04 Infiltratieverliezen beperken 52
Wettelijke teksten: ●
Besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van 3 juni 2010 betreffende de voor de verwarmingssystemen van gebouwen geldende EPB-eisen bij hun installatie en tijdens hun uitbatingsperiode
●
Besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van de 19 januari 2012 tot wijziging van het besluit van de Brusselse Hoofdstedelijke Regering van 3 juni 2010 betreffende de voor de verwarmingssystemen van gebouwen geldende EPB-eisen bij hun installatie en tijdens hun uitbatingperiode
●
NBN D50-001 (1991): „Ventilatievoorzieningen in residentiële gebouwen‟
●
NBN EN 13779 (2007): „Ventilatie voor niet-residentiële gebouwen - Prestatie-eisen voor ventilatie- en luchtbehandelingssystemen‟ 53
Om te onthouden van de presentatie ●
Het is belangrijk ►
het ontwerpdebiet te optimaliseren, de ventilatiegroepen niet onnodig te overdimensioneren
►
het net zo te ontwerpen dat drukverliezen worden beperkt en dat het makkelijk te onderhouden is ›
►
performante onderdelen te kiezen (ventilator, recuperator) ›
►
Bv.: doorsnede van het net verdubbelen = verbruik gedeeld door 4 tot 5
Bv.: 15% besparing voor een ventilatorrendement van 80% vergeleken met een rendement van 70%
een regeling volgens bezetting te voorzien ›
Bv.: 70% besparing bij geregeld debiet vergeleken met constant debiet
54
Contact
Stéphane BARBIER Adviseur Duurzaam Bouwen
: 02 513 96 13
E-mail:
[email protected]
55
