PeGO Conceptlijn Exergiewoning

PeGO Conceptlijn Exergiewoning CO2 reductiepotentieel bij een exergiebenadering

Uitgevoerd door: Caubergh Huygen, Lowexnet In opdracht van Platform energietransitie Gebouwde Omgeving, Innovatiewerkgroep, 2007

Inhoudsopgave 1. Inleiding

pagina 3

2. Het concept

pagina 3

3. Contouren voor het besparingspotentieel van een exergiebenadering

pagina 4

4. De uitgangspunten nieuwbouw

pagina 7

5. De maatregelen voor het Exergieconcept nieuwbouw

pagina 13

6. De uitgangspunten bestaande bouw

pagina 15

7. De maatregelen voor het Exergieconcept bestaande bouw

pagina 15

8. Maatregelen om elektriciteitsverbruik te beperken

pagina 17

9. Barrières

pagina 19

10. Onderzoeksvragen

pagina 20

11. Literatuur

pagina 20

2

1. Inleiding In deze notitie worden de contouren geschetst voor de Conceptlijn Exergiewoning. Hierbij wordt ingegaan op de filosofie achter het concept, het potentieel van de besparingen en een omschrijving van mogelijke maatregelen voor de reductieniveaus van 45, 60 en 80 procent. Een belangrijke bron van basisinformatie vormt de publicatie “Low Exergy Systems for Heating and Cooling of Buildings - Guidebook” van IEA Annex 37.Deze publicatie is te downloaden op www.lowex.net.

2. Het concept De uiteindelijke energie- en CO2 emissiereductie wordt bepaald door zowel de energieefficiënte van de gebouwde omgeving als door de kwaliteit van de energiedrager in relatie tot de gevraagde energiekwaliteit. Het in beschouwing nemen van de kwaliteiten van gevraagde en aangeboden energie leid tot een conceptuitwerking, gebaseerd op de zogenaamde exergie benadering. Exergie is de maximale hoeveelheid arbeid die, in het theoretische ideale geval, uit een energiestroom gewonnen kan worden door het medium in evenwicht te brengen met de omgeving, c.q. de energie die geheel om te zetten is in andere types energie. Hoogwaardige energie zoals elektriciteit of gas bestaat uit 100 procent exergie en is om te zetten naar arbeid of laagwaardigere vormen van energie. Laagwaardige energie, bijvoorbeeld een medium zoals water met een temperatuur dicht tegen de ruimtetemperatuur aan, heeft veel beperktere mogelijkheden voor omzetting naar andere vormen van energie maar zijn bijvoorbeeld wel geschikt voor ruimteklimatisering. De centrale gedachte achter de exergie benadering is om de kwaliteit van de gevraagde energie zoveel mogelijk aan te sluiten bij de kwaliteit van de aangeboden energie. Een centrale randvoorwaarde voor het exergie concept is de toepassing van laag exergie afgiftesystemen, zoals laag temperatuurverwarming en hoog temperatuur koeling. Laag exergie afgiftesystemen maken het mogelijk om in principe alle duurzame laagwaardige energiebronnen voor ruimteklimatisering toe te passen. Voor die energiegebruikers die in traditionele situatie hoogwaardige energie (elektriciteit) vragen, zoals alle ‘stekkerapparatuur’, is het van belang om zoveel mogelijk apparaten te verschuiven van huishoudelijk gebonden naar gebouw gebonden, zoals hot fill toepassingen voor wassen, drogen, vaat. In het verlengde hiervan kunnen ook alle mogelijke vrijkomende energiestromen in een woning verder uitgenut worden. Bestaande bouw: vraagbeperking Exergie is in principe een universeel uitgangspunt. Voor bestaande bouw is het ook mogelijk om een aantal exergie uitgangspunten en maatregelen toe te passen. De belangrijkste stap voor de bestaande bouw blijft echter altijd vraagbeperking, dus ook hier altijd eerst het beperken van zowel de transmissie als de ventilatieverliezen. Dit betekent: opwaardering van de thermische isolatie, beperking van infiltratie en beheersing van de bewuste ventilatie. In de exergiegedachte is het benutten van de energie reststromen uit ventilatie en warmafvalwater een volgende stap. 3

Door na-isolatie is vaak de aanwezige capaciteit van de afgiftesystemen (vrijwel altijd radiatoren) voldoende om op lagere aanvoer temperaturen te werken. Hierdoor is het mogelijk om met warmtepompen te werken (of andere laagwaardige bronnen), gebufferde warmte op lage of gematigde temperatuurniveaus etc. Echter ook een combinatie met een traditionele HR-ketel en LTV levert een hoger opwekkingsrendement. Essentieel bij bestaande bouw is het gegeven dat er uitgegaan moet worden van een bestaande woning met een aantal specifieke bouwkundige en stedenbouwkundige eigenschappen en randvoorwaarden welke uiteindelijk bepalend zijn voor de te nemen maatregelen, c.q. de mogelijkheden voor maatregelen. Stedenbouwkundige situatie: - Oriëntatie, bezonning, beschaduwing: dit is bepalend of gebruik gemaakt kan worden van passieve en actieve zonne-energie; - aanbod van lokaal aanwezige duurzame laagwaardige warmte; - aanwezigheid van een bestaand warmtenet. Bouwkundige situatie: - Mogelijkheden tot ingrepen in de woning (bijvoorbeeld met betrekking tot ventilatie, warmteterugwinning, buffering); - aanwezige installaties: individueel of collectief. - Met name meergezinswoningen met een bestaand collectief systeem lenen zich bij uitstek voor een exergieconcept. Het is namelijk vaak rendabeler om collectieve bronvoorzieningen aan te leggen en in meergezinswoningen is bovendien een distributiesysteem aanwezig. Meergezinswoningen met platte daken bieden daarnaast meerdere mogelijkheden voor collectieve zonnestystemen (PV, thermisch), zonder dat oriëntatie een belemmerende factor hoeft te zijn.

3. Contouren voor het besparingspotentieel van een exergiebenadering De potentiële primaire energiebesparing is bepaald op basis van een exergiebenadering. Dit betekent dat alle energiestromen binnen de woning zoveel mogelijk worden benut. Nabewerking van temperatuurniveaus kan gebeuren door middel van één of meerdere warmtepompen. Om aan te geven hoeveel primaire energie bespaard kan worden is een referentiewoning (2 onder 1 kap) van SenterNovem geanalyseerd. Zowel voor de referentiesituatie (cv combi ketel) en een geoptimaliseerde situatie volgens het exergieprincipe en met behulp van een multipurpose warmtepomp, zijn de globale energiestromen in kaart gebracht. Hierbij zijn de volgende potentiëlen beschikbaar: - Terugwinning warmte uit afvalwater: ca. 27 GJ, waarvan ca. 20 GJth tapwaterverwarming met verwarmingsketel en ca. 7 GJel t.b.v. wasmachine en vaatwasser (elektrisch), (Bron: TUD, CHRI); - warmteterugwinning uit ventilatielucht: ca. 26,5 GJth; - koude t.b.v. koelkast (als restproduct WP) : ca. 429 kWhel per jaar is ca. 1 ,5 GJel (Bron: SenterNovem); - Overige: ca. 3 GJel. 4

Bij deze raming is uitgegaan dat de thermische energie met een verwarmingsketel is opgewekt (rendement: 0,9). Het rendement van een elektriciteitcentrale wordt geraamd op 0,39. Dit komt overeen met een potentiële primaire energiebesparing van 81 GJ. Tevens is er vanuit gegaan dat sprake is van een optimaal vraag- en aanbodprofiel, dat wil zeggen dat vrijkomende warmte ook (direct) nuttig inzetbaar is. Behalve thermische energie wordt in het exergieconcept ook elektrische energie meegenomen, omdat hier een grote besparing te behalen valt. Het onderstaande sankeydiagram geeft aan in welke vorm de elektriciteit wordt omgezet in een woning. Vanuit het exergieprincipe blijkt maar een zeer klein deel nuttig gebruikt te worden (arbeid). Het grootste gedeelte wordt omgezet in warmte (laagwaardige exergie). Een groot gedeelte van deze warmte kan nuttig worden aangewend, al dan niet als bron voor de multipurpose warmtepomp. Energieverlies

Verlichting Warmteafgifte ruimteverwarming

3251.0 MJ

2926.0 MJ Elektrische koeling 299.0 MJ 25271.0 MJ

Hulpenergie verwarming

1544.0 MJ 675.0 MJ 1915.0 MJ

1350.0 MJ 2231.0 MJ Ventilatie 1278.0 MJ Warmteafgifte buitenlucht 299.0 MJ 639.0 MJ 2156.0 MJ warmteafgifte afvalwater 624.0 MJ 988.0 MJ Wasmachine 832.0 MJ Primaire energie

Wasdroger Arbeid huishoudelijke apparatuur

2156.0 MJ Elektriciteitcentrale

Vaatwasser 1098.0 MJ Koelkast

Elektrische kookplaat 16157.0 MJ 1544.0 MJ 1915.0 MJ Overig huishoudelijk 2434.0 MJ

In de volgende Sankey diagrammen zijn de energiestromen van zowel de referentiesituatie als de geoptimaliseerde situatie weergegeven. De opgeleverde besparing is hierbij uitsluitend ten gevolge van de exergiebenadering om aan te tonen wat hiervan het zuivere potentieel is. De energiebehoeften voor bijvoorbeeld ruimteverwarming zijn hierbij gebaseerd op het referentieniveau, dat wil zeggen U waarden benodigd voor EPC = 0,8)

5

Referentiesituatie Ruimteverwarming

Primaire energie 103 GJ

35.5 [GJ]

cv ketel

3.0 [GJ] 1.5 [GJ] Energieverlies 103 GJ

65.5 [GJ]

40.0 [GJ]

10.0 [GJ] 27.0 [GJ] Tapwater 27.0 [GJ]

20.0 [GJ] 7.0 [GJ]

Overig 3.0 [GJ] Koelkast E-centrale

1.5 [GJ]

38.5 [GJ]

Geoptimaliseerd volgens Exergiebenadering Ruimteverwarming

40.0 [GJ]

Energieverlies 47.5 GJ Primaire energie 47.5 GJ

13.5 [GJ]

E-centrale

34.0 [GJ] 47.5 [GJ]

Multipurpose bronnensysteem Tapwater

26.5 [GJ]

27.0 [GJ] 27.0 [GJ]

3.0 [GJ]

3.0 [GJ] Overig

1.5 [GJ]

Koelkast

1.5 [GJ]

WP 9.0 [GJ]

58.0 [GJ]

In de volgende figuur staan de primaire energiebesparing en CO2 uitstoot van de varianten weergegeven. De geoptimaliseerde situatie levert een primaire energiebesparing op van circa 54 en een CO2 reductie van circa 61 procent.

6

6000

120

5440

100

5000

80

4000

60 47,5 40

20

CO2 uitstoot (kg)

Primaire energie (GJ)

103

3000 2120 2000

1000

0

0 Referentie

Multipurpose WP

Ref erentie

Multipurpose WP

In combinatie met een optimalisering van de gebouwschil en externe gebouwgebonden energielevering door middel van zon thermisch en zon PV kan tot 80 procent CO2 reductie worden gekomen. Essentieel is ook het ‘management’ van de energiestromen, dat wil zeggen wanneer en waarvoor worden de energiestromen gebruikt. Hierbij is de basisvolgorde: - Directe toepassing (zonder interventie van warmtepompen of andere nabewerking); - toepassing op termijn door buffering (korte termijn buffering, middellange termijn buffering); - toepassing met nabewerking van de temperatuurniveaus, bijvoorbeeld d.m.v. warmtepompen.

4. De uitgangspunten nieuwbouw Algemene doelstelling De algemene doelstelling is in de toekomst minimale afhankelijkheid van aardgas. Daarnaast jey gebruik van elektriciteit die op verschillende manieren duurzaam is opgewekt, zowel voor interne als externe levering. Doelstellingen CO2 en EPN volgens Energietransitieplan PeGO De doelstellingen CO2 en EPN volgens Energietransitieplan PeGO zijn van 2008 to 2012 als volgt: 2008 EPC = 0,42 [-] CO2 reductie = 45% 2010 EPC = 0,31 [-] CO2 reductie = 60% 2012 EPC = 0,18 [-] CO2 reductie = 80% Woningtype De rekenexercities en de bijbehorende maatregelen zijn in eerste instantie bepaald voor een twee-onder-een-kapwoning. De twee-onder-een-kapwoningen vertegenwoordigen circa 13% van de woningproductie in Nederland. Het merendeel van de twee-ondereen-kapwoningen wordt gerealiseerd in de koopsector. De oppervlakte van een twee7

onder-een-kapwoning bedraagt gemiddeld 142 m2. In een twee-onder-een-kapwoning zijn doorgaans drie slaapkamers aanwezig. Een twee-onder-een-kapwoning komt in verschillende uitvoeringen voor, zowel met een zadel- of een lessenaarsdak als met een plat dak. Energieberekeningen - Half vrijstaande referentie woning van SenterNovem. Deze is vergelijkbaar met de referentiewoning, zoals deze in de Toolkit Duurzame Woningbouw wordt gebruikt. De woning is voorzien van een ventilatievoorziening met natuurlijke toevoer via zelfregelende roosters en mechanische afvoer. De EPC is 0,8 [-]. Het EPC invoerbestand is van de SenterNovem gedownload en dient als referentie. - Tapwater en temperaturen van tapwater volgens eerdere NEO studie (TUD/CHRI). Tapwater wordt onderverdeeld in verschillende gebruikers en temperatuurniveaus. Dit is nodig om exergiebenadering toe te passen. Verdeling elektriciteitsverbruik Het geraamde elektriciteitsverbruik is gebaseerd op Cijfers en Tabellen 2007 van SenterNovem en bedraagt voor een Nederlandse woning in 2004 ca. 3.346 kWh. Uit de rapportage “EnergiebesparingMonitor gebouwde omgeving 2004” blijkt dat de elektriciteitsvraag 0,8 procent per jaar stijgt ten gevolge van een toename van elektrische apparatuur. In de referentiewoning wordt uitgegaan van een elektrische kookplaat om de vergelijking met de exergiewoningen te vergemakkelijken. Rekening houdend met de jaarlijkse toename en de elektrische kookplaat komt het gemiddelde jaarlijkse elektriciteitsverbruik voor een woning in 2007 op ca. 3.959 kWh.

Elektriciteitsverbruik kWh/jaar

Warmteafgifte

Wasmachine

231

75% aan afvalwater

Wasdroger

599

599 aan buitenlucht

Strijkijzer

24

24

Stofzuiger

54

75%

Vaatwasser

305

90% aan afvalwater

Koelkast 2-deurs

429

429

Kookplaat (keramisch)

532

532

Koffiezetapparaat

80

80

Magnetron + oven

90

90

Televisie

207

90%

Stereo

86

90%

Computer

135

90%

Verlichting

596

536 (90%)

Apparaat Huishoudelijk

Keuken

Media

8

Overig

591

Totaal

3959

296 (50% )

Elektriciteitsverbruik woning (kW h/jaar)

591

908 Huishoudelijk Keuken

596

Media V erlichting Overige 428 1436

Een gedeelte van de elektriciteit zal omgezet worden in warmte. Tijdens het stookseizoen zal deze positief bijdrage aan de ruimteverwarming. In de zomermaanden zal het leiden tot extra koelvraag. Energie uit afvalwater Het tapwatergebruik is gebaseerd op de rapportage “Watergebruik in woningen en warmteterugwinning uit huishoudelijk afvalwater” (Rapport 2003.1480-3 CaubergHuygen). Het totale tapwaterverbruik per huishouden wordt hierin geraamd op 159 l/dag. Er wordt van uitgegaan dat het tapwatergebruik in de toekomst gelijk blijft. In de onderstaande tabel staan alle voorzieningen die gebruik maken van tapwater met de hoeveelheden en de toe- en afvoertemperaturen weergegeven.

Douche

Hoeveelheid water l/dag 146

Temperatuur toevoer oC 40

Temperatuur afvoer oC 35

Bad

17

40

35

Wasbak

Koudwatertappunt

koud: 7 warm: 16 koud: 20 warm: 25 heet: 58 8

13 40 13 40 55 13

13 38 13 38 50 13

Toillet

60

13

13

Wasmachine

50

13

60,40,24

Vaatwasser

14

13

65,13

Aanrecht

9

Er is uitgegaan van koudewatertoevoer voor wasmachine en vaatwasser. Er bestaan ook hotfill apparaten, die met warm water gevuld worden. De opwarming gebeurd dan via een externe warmtebron. Dit heeft ook invloed op het elektriciteitsverbruik van deze apparaten. Temperatuurverdeling tapwater toevoer (l/dag)

0

58

159

T < 15 15 < T < 25 25 < T < 40 40 < T < 55 55 < T < 65

0

204

Temperatuurverdeling tapwater afvoer (l/dag)

27 99

58

T < 15 15 < T < 25 16

25 < T < 40 40 < T < 55 55 < T < 65

221

10

Schematisch overzicht energiestromen en conversies in woning wintersituatie (Tbinnen > Tbuiten)

Rookgassen

Lucht uit warmte uit

Buiten condities Tbuiten

Zonne warmte

Lucht in koude in (warmte uit)

Ventilatie

Warmtevraag tbv ventilatie

Interne warmte (geen E)

Infiltratie Warmtehuishouding (Tbinnen)

Transmissie

Water bedrijf

Water

CV Restwarmte Arbeid Elektriciteit

Energie leverancier

Conversie

Koude

Warm water

Koud water

Warmte

Restwarmte naar riool

Riool

11

Schematisch overzicht energiestromen en conversies in woning zomersituatie (Tbuiten > Tbinnen)

Rookgassen

Lucht uit koude uit (warmte in)

Buiten condities Tbuiten

Zonne warmte

Lucht in warmte in

Ventilatie

Warmtevraag tbv ventilatie

Interne warmte (geen E)

Infiltratie Transmissie

Warmtehuishouding (Tbinnen) Koelmachine

Warmte afvoer

Water bedrijf

Water

CV Restwarmte Arbeid Elektriciteit

Energie leverancier

Conversie

Koude

Warm water

Koud water

Warmte

Restwarmte naar riool

Riool

12

5. De maatregelen voor het Exergieconcept nieuwbouw De volgende maatregelen met een relatie tot exergie - benutting van energiestromenkunnen in nieuwbouw worden genomen. Laagexergie afgiftesystemen: - Vloer- en/of wand verwarming/koeling. Warmteterugwinning: - Ventilatielucht; - alle afvalwaterstromen. Voorverwarming ventilatielucht door grondcollectoren of luchtcollectoren, trombewand. Diverse bufferingen: - Korte- en (middel)lange termijn; - temperatuurniveau afhankelijke buffering; - warmte en koude; - elektriciteit (in combinatie met PV of wind). Elektriciteit: - Slimme Energiemeter; - peak shaving; - lage gelijkstroomspanningsnet. Gebouwgebonden energielevering: - Zon-thermisch; - zon PV; - windenergie. Lage temperatuur tapwater in relatie met maatregelen legionella. (Minimale) bouwkundige randvoorwaarden De bouwkundige randvoorwaarden zijn vooral bedoeld om de uiteindelijke vermogens voor verwarmen en koelen zo gering mogelijk te maken zodat de klimatisering kan gebeuren met mediumtemperaturen die zo dicht mogelijk bij de ruimtetemperatuur liggen. De randvoorwaarden zijn: - U waarde dichte delen: U < 0,24 W/m2K); - U waarde beglazing: U < 1,2 W/m2K); - Beperking ventilatie verliezen en ventilatiepieken door geringe luchtdoorlatendheid (qv10 < 62,5 dm3/s) gecontroleerde ventilatie bijvoorbeeld door middel van gebalanceerde ventilatie met warmte terug winning of vraaggestuurde hybride ventilatiesystemen; 13

Maatregelen voor zomercomfort (beperking zoninstraling in zomer): - zonwering - overstekken. Maatregelen 45 procent CO2 reductie, haalbaar met bestaande technieken. - Verbeterde isolatie (vraagreductie; U schil < 0,24 W/m2K) - HR-WTW - Combi-WP - Douche-pijp wtw - Zonneboiler 2,8 m2 - Reductie elektriciteitsverbruik ca. 400 kWh/jaar door energiebesparende apparatuur of PV panelen (ca. 4 m2) (of windturbine voor stedelijk gebied). Maatregelen 60 procent - Verbeterde isolatie (vraagreductie; U schil < 0,20 W/m2K) - Woning op basis van “multipurpose” warmtepomp met als bronnen de reststromen van tapwater en ventilatielucht. - Thermische buffering - Reductie elektriciteitsverbruik ca. 800 kWh/jaar door energiebesparende apparatuur of PV panelen (ca. 6 m2) of windturbine voor stedelijk gebied. - Door toepassing van klimaatactieve bouwelementen, waarbij de eigenschappen van het element afgestemd worden afhankelijk van de heersende (klimaat)omstandigheden kan een verdere optimalisatie worden bereikt. Het intelligent zijn van de gebouwschil (transparant bij zonnewinst, isolerend bij warmteverlies) zal hiermee eveneens leiden tot een verdere vraagbeperking, maar ook optimalisatie van energiewinsten. Maatregelen 80 procent - Verbeterde isolatie (vraagreductie; ; U schil < 0,16 W/m2K) - Woning op basis van “multipurpose” warmtepomp, met als bronnen de reststromen van tapwater en ventilatielucht. - Intelligente thermische buffering - Reductie elektriciteitsverbruik ca. 2000 kWh/jaar door energiebesparende apparatuur of PV panelen (ca. 15 m2) of windturbine voor stedelijk gebied. Maatregelen om elektriciteitsverbruik te beperken Om het elektriciteitsverbruik te beperken dienen tenminste de volgende maatregelen worden genomen: - Hotfill wasmachine; - hotfill vaatwasser; - centrale stofzuiginstallatie; - Energiezuinige verlichting (LED verlichting).

14

De volgende maatregelen kunnen worden genomen om het elektriciteitverbruik verder te reduceren: - Energiezuinige overige apparatuur (A-labels); - coldfill koelers en vriezers (nog te ontwikkelen); - standby killers; - laagspanningsnet (gelijkstroom); - slimme meters met monitoring.

6. De uitgangspunten bestaande bouw Algemene doelstelling De algemene doelstelling is om in de toekomst minimaal afhankelijk te worden van aardgas. Gebruik van elektriciteit op verschillende manieren (duurzaam) opgewekt, zowel interne als externe levering. Doelstellingen CO2 en EPN (indicatief!) volgens Energietransitieplan PeGO: 2008 EPCindicatief = 0,72 [-] CO2 reductie = 45% 2010 EPCindicatief = 0,47 [-] CO2 reductie = 60% 2012 EPCindicatief = 0,30 [-] CO2 reductie = 80% Woningtype De rekenexercities en de bijbehorende maatregelen zijn in eerste instantie bepaald voor een tussenwoning

7. De maatregelen voor het Exergieconcept bestaande bouw Maatregelen met een relatie tot exergie (benutting van energiestromen) Ook bij bestaande bouw wordt altijd eerst uitgegaan van vraagbeperking door verbetering van thermische isolatie en beperking van infiltratie- en ventilatieverliezen (kierdichting, gecontroleerde en beheersbare ventilatie. Anders dan bij nieuwbouw zijn de stedenbouwkundige (oriëntatie, beschaduwing, aanbod van duurzame energie) en bouwkundige situatie in grote mate bepalend voor de uiteindelijke concepten en maatregelen. Waar bij nieuwbouw laag exergie afgiftesystemen in de vorm van vloer- en/of wand verwarming/koeling een absolute randvoorwaarde vormen, zijn hier de mogelijkheden beperkter. Wel zal door na-isolatie bestaande radiatoren vaak geschikt zijn voor lagere aanvoertemperaturen. Vloerverwarming in bestaande bouw zijn soms mogelijk door dunne droge opbouwsystemen. Wandverwarming (en plafondverwarming) bieden wat meer mogelijkheden, zoals droge systemen met prefab wandpanelen. Zie ook Annex 37 guidebook, www.lowex.net ) Warmteterugwinning kan plaatsvinden op ventilatielucht en (alle) afvalwaterstromen waarbij de bouwkundige situatie vaak bepalend is. Warmteterugwinning op ventilatielucht is op zich effectiever dan bij extreem geïsoleerde nieuwbouw omdat de kantelpunttemperatuur lager ligt.

15

Goed toepasbaar voor bestaande bouw is lokale gebalanceerde ventilatie met warmte terug winning (Climarad systeem) omdat hier geen kanalenwerk in de woning nodig is. Ook natuurlijke decentrale vraaggestuurde ventilatiesystemen, in combinatie met een warmtepompboiler op de mechanische afzuiging is een goed toepasbaar ventilatieconcept Diverse bufferingen: - Korte- en (middel)lange termijn; - temperatuurniveau afhankelijke buffering; - warmte en koude; - elektriciteit (in combinatie met PV of wind). Elektriciteit: - Slimme Energiemeter; - peak shaving; - lage gelijkstroomspanningsnet. Gebouwgebonden energielevering: - zon-thermisch; - zon PV; - windenergie. Lage temperatuur tapwater in relatie met maatregelen legionella. Voor de bestaande bouw in verband met de verschillende bestaande stedenbouwkundige en bouwkundige uitgangssituaties meerder oplossingsrichtingen mogelijk c.q. noodzakelijk. Er zijn derhalve twee hoofdlijnen uitgewerkt: - Een exergie renovatie conceptlijn waarbij (op beperkte schaal) gebruik wordt gemaakt van een gasinfrastructuur; - een gasloze exergie renovatie conceptlijn. Voor beide lijnen worden varianten gegeven voor een ‘zongeoriënteerde’ situatie, dat wil zeggen gunstige uitgangspunten voor gebruikmaking van zon thermisch en zon PV en situaties waar dit niet het geval is.

45%

gasinfrastructuur zon georiënteerd niet-zon georiënteerd

gasloos zon georiënteerd nietzongeoriënteerd

Schilverbetering Rc = 2,5 m2K/W




Isolerende beglazing




Verbeterde ventilatie, vraaggestuurd of WTW




DoucheWTW

DoucheWTW

DoucheWTW

DoucheWTW

16

60%

Warmtepomp

Warmtepomp

Verbeterde isolatie Rc = 3,0 m2K/W

Beperking elektriciteitsverbruik 5% Verbeterde isolatie Rc = 3,0 m2K/W










CV-ketel HR107

CV-ketel HR107

DoucheWTW

DoucheWTW

DoucheWTW

Warmtepomp

Beperking elektriciteitsverbruik 5%



DoucheWTW PV panelen ca. 3 m

2

Zonneboiler ca. 2,5 m2

80%

Gebouwgebonden winturbine Beperking elektriciteitsverbruik 15%

PV panelen ca. 6 m

Warmtepomp 2

Zonneboiler ca. 5 m2


Verbeterde isolatie Rc = 4 m2K/W












DoucheWTW

DoucheWTW

DoucheWTW

DoucheWTW

MicroWKK (Bijvoorbeeld HRe ketel)

Warmtepomp met bronnen, zoals ventilatielucht en riool of bodemlus; WKO bij collectieve systemen

Warmtepomp met bronnen, zoals ventilatielucht en riool of bodemlus; WKO bij collectieve systemen

CV-ketel HR107 PV panelen ca. 15 m

2

Zonneboiler ca. 3,5 m2 Beperking elektriciteitsverbruik 15%


PV panelen ca. 15 m2 Zonneboiler ca. 3,5 m Beperking elektriciteitsverbruik 15%

2

Gebouwgebonden winturbine Beperking elektriciteitsverbruik 25%

Voor meergezinswoningen met een bestaand collectief systeem heeft een exergieconcept met een collectieve warmtepomp in combinatie met bodemlussen of WKO de voorkeur omdat een distributiesysteem al aanwezig is. Door na-isolatie is vaak de aanwezige capaciteit van de afgiftesystemen (vrijwel altijd radiatoren) voldoende om op lagere aanvoer temperaturen van de warmtepompen te werken. Een onderscheid in wel of niet zon georiënteerd is bij meergezinswoningen met platte daken minder relevant voor de toepassing van collectieve zonnesystemen (PV, thermisch), omdat oriëntatie geen belemmerende factor hoeft te zijn. Met name galerijwoningen voldoen aan deze randvoorwaarden en zijn uitstekend geschikt voor een renovatieconcept met collectieve warmtepompen in combinatie met LTV en collectieve zonne-energiesystemen.

17

8. Maatregelen om elektriciteitsverbruik te beperken Om het elektriciteitsverbruik te beperken dienen tenminste de volgende maatregelen worden genomen: - Energiezuinige verlichting (LED verlichting); - energiezuinige overige apparatuur (A-labels); - stand-by killers; - slimme meters met monitoring. De volgende maatregelen kunnen worden genomen om het elektriciteitverbruik verder te reduceren, alleen zijn moeilijker uit te voeren bij bestaande bouw: - Coldfill koelers en vriezers (nog te ontwikkelen); - laagspanningsnet (gelijkstroom); - hotfill wasmachine; - hotfill vaatwasser. In onderstaande figuur staan de primaire energievraag per variant weergegeven. Deze is verdeeld in gas (GGE) en elektriciteit (huishoudelijk HHGE en gebouwgebonden GGGE). Met name in de eerste stap wordt veel gas bespaard door isolerende maatregelen. Bij de volgende stappen wordt ook het gasverbruik voor warm tapwater beperkt. In de twee laatste varianten wordt door middel van PV elektriciteit opgewekt. Bij bestaande bouw dient per situatie bepaald te worden welke maatregelen getroffen kunnen worden om tot de gewenste besparing te komen. Onderstaande figuur geeft voor een enkele situatie weer hoe de energieverdeling er uit kan zien. 30000 E-productie

27500

wijk

25000

HHGE

22500

GGGE

kWh primair per jaar

20000

GGE

17500 15000 12500 10000 7500 5000 2500 0 -2500

re f 1990

PEGO A

PEGO A+

PEGO A++

-5000 -7500

18

9. Barrières Er zijn verschillende barrières te overwinnen om de gewenste besparingen te bereiken. Technische barrières De belangrijkste barrière op dit moment is het op de markt ontbreken van geschikte installatietechnische componenten zoals: - Kleine compacte multipurpose warmtepompen (hiermee wordt bedoeld warmtepompen die gebruik kunnen maken van diverse bronnen in combinatie met diverse afgiftesystemen en reversibel zijn); - op de exergiewoning toegesneden energiemanagementsystemen. Deze twee componenten zijn met name nodig voor de realisatie van het 80 procent niveau. Voor het 60 procent niveau kan in principe worden volstaan met een mix van exergiemaatregelen, gebaseerd op beschikbare componenten, en bouwkundige maatregelen; - ontbreken van intelligente en compacte thermische buffering systemen, deze zijn er wel op experimenteel niveau, maar niet als ‘woningcomponent’; - laag exergie afgiftesystemen zijn op zich wel verkrijgbaar maar zijn nu nog duurder (financiële barrière) en door een bouw- en installatielogistiek, gericht op de bouwplaats, gevoeliger voor fouten dan nodig is; herziening van bouw- en productieproces bijvoorbeeld door geïntegreerde en geprefabriceerde afgifte elementen zijn hiervoor de oplossing. Deze elementen worden inmiddels in een EOS ES project ontwikkeld; - ontwikkeling van een breed aanbod aan huishoudelijke apparatuur die gebruik maakt van hot- en coldfill. Marktgerelateerde barrières De eerste ervaringen met typische exergieconcept woningen op of nagenoeg op het 45 procent reductieniveau zijn zeer positief beoordeeld door bewoners, vooral door de combinatie van 365 dagen comfort (duurzame koeling) in combinatie met goede luchtkwaliteit en zeer laag energiegebruik. Wel zijn alternatieve financierings- en exploitatieconstructies nodig voor de realisatie, zoals energie-exploitatie in eigen beheer. Traditionele energiebedrijven en de traditionele ‘gaslobby’ vormen een barrière bij grootschalige implementatie, bijvoorbeeld vanwege het achterwege kunnen blijven van een gasinfrastructuur of grootschalige traditionele warmtenetten. Witgoed fabrikanten moeten mee in de energietransitie en op grote schaal concurrerende hotfill en op termijn ook coldfill apparaten op de markt brengen Elektronica fabrikanten moeten ook mee in de energietransitie en apparaten op laagspanning op de markt brengen, dus in feite trafo/voeding in apparaat weglaten.

19

10. Onderzoeksvragen - Ontwikkeling van compacte multipurpose warmtepompen (nu opgepakt door een -

-

Nederlandse fabrikant). Ontwikkeling van een managementsysteem voor energiestromen. Ontwikkeling en introductie van een laagspanning gelijkstroomnet voor woningen. Vrijwel alle apparatuur werkt momenteel op laagspanning en maakt gebruik van trafo’s. Een laagspanningsnet vereenvoudigt de toepassing van PV (of andere) Ebronnen in combinatie met elektriciteitsbufferig. Ontwikkeling van intelligente en compacte thermische buffering systemen zowel voor korte als middellange termijn en voor warmte en koude. Verdere ontwikkeling van energie managementsystemen met specifieke aandacht voor beperking van hulpenergie. Ontwikkeling van intelligente klimaatactieve bouwelementen voor opslag en energiewinst. Ontwikkeling van zeer hoogwaardige geprefabriceerde en geïntegreerde gevelelementen voor de bestaande bouw (gevelelementen waarin alle ‘gevelfuncties’ zoals thermische en akoestische isolatie, daglichttoetreding, zonwering, ventilatie, verwarming/koeling in zijn geïntegreerd en als één element met een beperkt aantal arbeidshandelingen kan worden gemonteerd).

11. Literatuur • • •

IEA Annex 37 Low Exergy Guidebook (www.lowex.net ) Handboek LTV SenterNovem Kansrijke renovatieconcepten met LTV SenterNovem

20

PeGO Conceptlijn Exergiewoning

Recommend Documents