Energieconcept
Projectgegevens
PROJECT “De groene verbinding” Nieuwbouw 15 duurzame woningen Pallandtmarke te Zwolle
OPDRACHTGEVER
Openbaar Belang Binnengasthuisstraat 1 8022 NH, Zwolle T. (038) 45 67 222 E.
[email protected]
Projectteam PROJECTLEDEN Vormgever
Jeroen Booghaard
1048606
Constructeur
Nick Hagen
S1047364
Bouwtechnicus
Suzan Keddeman
S1046039
Bouwfysicus
Edwin Troost
S1037063
Sander Wessels
S1045748
PROJECTLEIDER Manager
KLAS BTTGB.01
Pagina
2
Inhoudsopgave 1.
Uitgangspunten ............................................................................................................................... 5 1.1.
2.
Installaties ....................................................................................................................................... 6 2.1.
3.
Maatregelen ............................................................................................................................ 5
Werking installaties ................................................................................................................. 7
Energieverbruik ............................................................................................................................... 9 3.1.
Woongebouw .......................................................................................................................... 9
3.2.
Eengezinswoningen ............................................................................................................... 12
4.
Dakinstallaties ............................................................................................................................... 14
5.
Thermische schil ............................................................................................................................ 16
6.
EPC ................................................................................................................................................. 18
7.
Bijlagen .......................................................................................................................................... 19
Pagina
3
Inleiding In dit energieconcept wordt voor 12 woningen welke in een woongebouw zijn gesitueerd en voor drie geschakelde eengezinswoningen het energieconcept opgesteld. Er is een streven naar energieneutraliteit, welke te beginnen is met het passief bouwen. Het verwachte gemiddelde verbruik wordt gekoppeld aan de verschillende type woningen om inzicht te geven in de benodigde installaties en in hoeverre energieneutraliteit te behalen is.
Pagina
4
1. Uitgangspunten Een aantal criteria zijn gegeven door de opdrachtgever waar het ontwerp aan moet voldoen. Zo is er de wens om ongeveer een oppervlak per woning van 100 à 120 m² te realiseren. Qua duurzaamheid streeft de opdrachtgever naar energie neutrale woningen. Een energie neutrale woning heeft geen energierekening. Het maakt geen gebruik van een gasaansluiting en maakt gebruik van zelf opgewekte duurzame energie. De balans gezien over een jaar qua opgeleverde energie en verbruikte energie is nul. Een uitgangspunt van een energie neutrale woning is het passiefhuis.
1.1.
Maatregelen
Om 15 energie neutrale woningen aan de pallandtmarke te realiseren is het belangrijk om het energieverbruik te minimaliseren. Dit kan worden gedaan door aan de volgende punten te voldoen: Woning zon-georiënteerd plaatsen; Warme ruimten zoals de woonkamer aan de zuidzijde indelen, koude ruimten aan de noordzijde; Gebruik maken van zonwering; Een zo groot mogelijk dakoppervlak georiënteerd op het zuiden; Een thermische schil met minimale rc-waarden voor vloer van 6,5 en voor gevels en dak van 10,0; Triple beglazing met een u-waarde va maximaal 0,8; De woning luchtdicht maken; Gebruik maken van minimale installaties; Geen gebruik maken van gas; Aarde en zon gebruiken voor warmte, warm tapwater en energie.
Pagina
5
2. Installaties Voor vier categorieën zijn installaties nodig: warmte, warm tapwater, ventilatie en energie. Rekening houdend met de verschillende doelgroepen die in de huurwoningen kunnen verblijven is er gekozen voor individuele systemen. Hierdoor heeft men zelf controle op zijn comfort. Om het energieverbruik en het benodigde oppervlak te beperken is het gewenst om zo min mogelijk installaties te gebruiken. Zehnder en Brink Climate Control hebben zogenaamde combinatie installaties welke meerdere functies voor rekening nemen. Brink maakt met zijn Passiefhuistoestel gebruik van gas. Mede hierdoor wordt er gekozen voor de Zehnder Comfobox Apart. De Comfobox Apart bestaat uit een warmtepomp, interne boiler, balansventilatie met warmteterugwinning en een externe boiler. Dit systeem beslaat slecht 1,7m2 benodigd oppervlak. Tevens kan er een zonnecollector worden aangesloten op de boiler waardoor de Comfobox Apart nog maar voor een klein deel hoeft te worden ingezet om het water te verwarmen. Het water uit de boiler kan tevens worden gebruikt voor ruimteverwarming welke is aangesloten op een LT-radiator is de hoofdruimte. Door de goede thermische isolatie blijft de warmte in de woning waardoor de vraag naar ruimteverwarming al minimaal is. In de Comfobox zit een warmteterugwin-ventilatie unit. Deze zuigt de verontreinigende lucht af uit de natte ruimten en gebruikt de warmte hiervan voor het verwarmen van aangevoerde buitenlucht voordat het wordt afgevoerd. Wel blijft de mogelijkheid tot spuiventilatie aanwezig. Voor de energievraag wordt er gebruik gemaakt van Polykristalijn-panelen. Deze panelen hebben een hoger rendament dan monokristalijn-panelen. Door het woongebouw en de geschakelde eengezinswoningen op het zuiden te orienteren kan er maximaal van het zonlicht geprofiteerd worden.
Pagina
6
2.1.
Werking installaties
1. Aardsonde 2. Koud water 3. Warm tapwater 4. Lage temperatuur verwarming 5. Zonnecollector 6. Aangevoerde buitenlucht 7. Aangezogen vuile binnenlucht 8. Afgevoerde vuile binnenlucht 9. Ventilatie 10. Polykristallijn panelen
Pagina
7
De Zehnder Comfobox Apart haalt zijn warmte uit de aarde. Een gesloten verticale aardsonde zit gekoppeld aan de geïntegreerde warmtepomp. Deze warmtepomp zit aangesloten op een 400 liter boilervat. Het koude water, wat de woning binnenkomt, zit hierop aangesloten. Ook is het warme water van de zonnecollectoren op deze boiler aangesloten. Door deze collectoren wordt het koude water verwarmd en opgeslagen in het boilervat. Dit wordt daarna afgegeven als warm tapwater en via de Comfobox aan het lage temperatuurverwarmings-systeem. Wanneer de watertemperatuur in de boiler te laag is, springt de comfobox door middel van zijn warmtepomp bij. Het ventilatiesysteem werkt kruislings. De ingeblazen lucht van buiten wordt verwarmd door de vervuilde binnenlucht te kruizen, zonder dat ze in aanraking met elkaar komen. Daarna wordt de voorverwarmde schone lucht de ruimten ingeblazen. De vervuilde binnenlucht wordt naar buiten afgeblazen. Verder bevind er op het dak polykristalijnpanelen om te voorzien in de behoefte van energie en zonnecollectoren voor warm tapwater.
Pagina
8
3. Energieverbruik Gezien we drie geschakelde gezinswoningen hebben en een woongebouw bestaande uit twaalf maisonnette woningen wordt het energieverbruik en de energievraag berekening in twee delen gesplitst.
3.1.
Woongebouw
Omdat het gebouw wordt ontworpen als een passief woning is de energiebehoefte voor verwarming niet hoger dan 15 kWh/m2 per jaar. In vergelijking met niet-passiefwoningen is de vraag naar verwarming 10 keer kleiner. In het woongebouw waar zich 12 woningen in bevinden zijn er zes met een oppervlak van 114m2 en zes van 81m2. energievraag voor verwarming uitganspunt woning 1 woning 2
m2 1 114 81
kWh pj 15 1710 1215
Figuur 3.1.1
gemiddeld energievraag per huishouden aantal personen kWh pj 1 2010 2 3360 3 4120 4 4580 5 5450 6 5790 gemiddeld 3340 Figuur 3.1.2
energieverbruik Comfobox Apart - verwarming kWh pj COP 2,6 woning 1 658 woning 2 467 Figuur 3.1.3
Pagina
9
Totale energiebehoefte (in kWh per jaar) aantal personen woning 1 woning 2 1 4378 3692 2 5728 5042 3 6488 5802 4 6948 6262 5 7818 7132 6 8158 7472 gemiddeld per huish Nl 5708 5022 Figuur 3.1.4
De polykristalijn panelen hebben een Watt Piek van 250, dit komt overeen na de berekening met factor 0,85 met 212,5 kWh1. Gecombineerd met de energievraag per huishouden per type woning resulteert de energievraag in onderstaande. Eurener PEPV 250 minimaal benodigd per woning:
huishouden bestaande uit pers.
woning 1
woning 2
woning 1
woning 2
gem. Verbruik
gem. Verbruik
opp. panelen* m2
opp. panelen* m2
1
4378 kWh
3692 kWh
21
34,40
17
29,02
2
5728 kWh
5042 kWh
27
45,01
24
39,63
3
6488 kWh
5802 kWh
31
50,99
27
45,60
4
6948 kWh
6262 kWh
33
54,60
29
49,21
5
7818 kWh
7132 kWh
37
61,44
34
56,05
6
8158 kWh
7472 kWh
38
64,11
35
58,72
gemiddeld hh in NL
5708 kWh
5022 kWh
27
44,86
24
39,47
Figuur 3.1.4
Voor de exacte bepaling van benodigde zonnepanelen is het exacte verbruik benodigd. Doordat niet duidelijk is uit hoeveel personen elk huishouden zal bestaan, gaan we uit van een huishouden van 3 personen voor woning 1, en een huishouden van 3 personen voor woning 2, gebaseerd op het aantal slaapkamers dat aanwezig is in de woningen.
1
http://www.solar-systemen.nl/Vragen-over-zonnepanelen/20-Wat-is-Watt-piek-WP
Pagina
10
Wanneer we energieneutraal willen bouwen is er een dakoppervlak van 579,51 m² nodig voor polykristalijnpanelen. minimaal aantal benodigd PV-panelen aantal
type
panelen
m2
6 woning 1
183
305,91
6 woning 2
164
273,60
totaal
579,51
Figuur 3.1.6
Pagina
11
3.2.
Eengezinswoningen
Omdat het gebouw wordt ontworpen als een passief woning is de energiebehoefte voor verwarming niet hoger dan 15 kWh/m2 per jaar. De oppervlakte van de eengezinswoningen is 109,3 m2.
energievraag voor verwarming uitganspunt eengezinswoning
m2 1 109,3
kWh pj 15 1639,5
Figuur 3.2.1
gemiddeld energievraag per huishouden aantal personen 1 2 3 4 5 6 gemiddeld
kWh pj 2010 3360 4120 4580 5450 5790 3340
Figuur 3.2.2
energieverbruik Comfobox Apart - verwarming kWh pj COP 2,6 woning 1 631 Figuur 3.2.3
Totale energiebehoefte (in kWh per jaar) aantal personen eengezinswoning 1 4280 2 5630 3 6390 4 6850 5 7720 6 8060 gemiddeld per huish Nl 5610 Figuur 3.2.4
Pagina
12
De polykristalijn panelen hebben een Watt Piek van 250 dat overeenkomt na de berekening met factor 0,85 met 212,5 kWh2. Gecombineerd met de energievraag per huishouden per type woning resulteert de energievraag in onderstaande.
Eurener PEPV 250 minimaal benodigd per woning: huishouden bestaande uit pers.
gem. Verbruik
panelen* opp. m2
1 4280 kWh
20
33,64
2 5630 kWh
26
44,25
3 6390 kWh
30
50,22
4 6850 kWh
32
53,83
5 7720 kWh
36
60,67
6 8060 kWh
38
63,34
gemiddeld hh in NL 5610 kWh
26
44,09
Figuur 5.2.5
Voor de exacte bepaling van benodigde zonnepanelen is het exacte verbruik benodigd. Doordat niet duidelijk is uit hoeveel personen het huishouden zal bestaan, gaan we uit van een huishouden van 3 personen voor de eengezinswoningen, gebaseerd op het aantal slaapkamers dat aanwezig is in de woningen. Wanneer we energieneutraal willen bouwen is er een dakoppervlak van 150,66m² nodig voor polykristalijnpanelen.
minimaal aantal benodigd PV-panelen aantal
type woning 3 eengezinswoning
totaal
panelen
m2
90
150,66
90
150,66
Figuur 5.2.6
2
http://www.solar-systemen.nl/Vragen-over-zonnepanelen/20-Wat-is-Watt-piek-WP
Pagina
13
4. Dakinstallaties Met een zonnecollector oppervlak van circa 5m2, wordt de warmtepomp voor 30% per jaar ontlast in de behoefte om warm tapwater te dekken3. Dit houdt in dat elke vierkante meter aan zonnecollector voor 6% het werk ontlast van de warmtepomp. Gezien esthetische voorkeuren wordt gekozen voor een platte plaat, welke in de onderstaande oppervlak komt. Wordt er gekozen voor 3 zonnecollectoren per woning, dan wordt de warmtepomp op basis van warm tapwater voor 41% ontzien.
zonnecollector Topson F3-1 aant
m2 1
2,3
2
4,6
3
6,9
Figuur 5.3.1
m2 zonnecollectoren benodigd woningen
m2 zonnecollectoren
Woongebouw
12
82,8
eengezinswoningen
3
20,7
Figuur 5.3.2
Zowel het woongebouw met twaalf woonfuncties als de drie geschakelde eengezinswoningen worden gebouwd als passiefwoningen waarbij het streven is naar energieneutraal. Gezien de hoeveelheid aan oppervlakte wat nodig is voor zonnepanelen en zonnecollectoren groter is dan het aanwezige oppervlak, zullen de woningen niet energieneutraal zijn.
3
Volgens documentatie Zehnder Comfobox Apart
Pagina
14
Dakoppervlak versus dakinstallatie
woningtype
m2
PV-panelen
zonnecollectoren
m2 benodigd
m2 benodigd
m2 tekort
woongebouw
448,41
579,51
82,8
213,90
eengezinswoning
159,48
150,66
20,7
11,88
Figuur 5.3.3
Energieneutraal zullen de woningen niet zijn. Wel zullen ze passief zijn door de goede thermische schil. De woningen uit het woongebouw zijn voor 67,7% energie-zelfvoorzienend. De eengezinswoningen zijn bijna volledig energie-zelfvoorzienend. Voor 93,1% kunnen ze zichzelf in energiebehoefte voldoen.
Pagina
15
5. Thermische schil De doelstelling is om een RC-waarde voor de vloer te behalen van minimaal 6.5 m2.K/W. Voor de wanden en het dak is de RC-waarde 10 m2.K/W. Ook moet de isolatie duurzaam qua materiaal zijn. Alle gekozen isolaties zijn te hergebruiken en passen daarom in de cradle-to-cradle filosofie. Isover levert glaswol isolatiedekens voor houtskeletbouw. Deze isolatie is bestemd voor het thermische, akoestische en brandveilig isoleren. Om een RC-waarde te behalen volgens de doelstelling kan er gekozen worden voor een 161mm dikke laag, waarop een tweede laag van nogmaals 161mm isolatie wordt aangebracht. Dit maakt de wandopbouw betreffende isolatie op 322 mm.
Figuur 6.1 http://www.isover.nl/producten/houtskeletbouw/gevel/systemroll-1000/
Isobouw levert passief dakplaten met een RC-waarde van 10 m2.K/W. Vanwege de prefab mogelijkheid wordt hiervoor gekozen. Ook voldoet Isobouw aan een NIBE milieubeoordeling en passen ze het cradle-to-cradle principe toe.
Figuur 6.2 http://www.isobouw.nl/nl/2/toepassing/hellend_dak.aspx
Voor de fundering en de begane grond vloer wordt gekozen voor een strokenfundering in PSblokken, daarboven worden voorgeïsoleerde kanaalplaatvloeren op bevestigd. Deze zijn leverbaar met een RC-waarde van 6,5 m2.K/W. Bij deze RC-waarde is de totale dikte van de vloer 400 mm, waarvan isolatie 212 mm.
Pagina
16
Figuur 6.3 http://www.vbi.nl/?pageID=100&Title=Vloeren&Productgroep=4
Wat betreft beglazing zijn er verschillende opties. De voorkeur gaat uit naar drievoudige beglazing, gezien hier een U-waarde mogelijkheid is tot 0,6 W/m2.K. hier zit een argon-gas in verwerkt wat de totale glas-dikte van 42 mm maakt. Type glas
U-waarde
Enkelglas
5.8 W/m²K
Dubbelgglas
2.8 W/m²K
Hoogrendementsglas met lucht
1.4 W/m²K
Hoogrendementsglas met gas
1.1 W/m²K
Drievoudig glas met gas
0.6-1.0 W/m²K
Figuur 6.4a http://www.nissinkglass.com/nl/glassoorten/isolatieglas/driedubbel-glas
U-waarde
Glas compositie
Spouwdikte
Totale Glasdikte
0.6 W/m²K
4mm low-e / 15mm + argon / 4mm / 15mm + argon / 4mm lowe
2 x 15mm
42mm
0.7 W/m²K
4mm low-e / 12mm + argon / 4mm / 12mm + argon / 4mm lowe
2 x 12mm
36mm
0.8 W/m²K
4mm low-e / 10mm + argon / 4mm / 10mm + argon / 4mm lowe
2 x 10mm
32mm
1.0 W/m²K
4mm low-e / 8mm + argon / 4mm / 8mm + argon / 4mm low-e
2 x 8mm
28mm
Figuur 6.4b http://www.nissinkglass.com/nl/glassoorten/isolatieglas/driedubbel-glas
Pagina
17
6. EPC Voor de drie verschillende woningtypen is de voorlopige EPC berekend. Aan de hand van de bouwgegevens en de installaties is met het programma Enorm een Energie Prestatie coëfficiënt per woning bepaald. Per woningtype is de EPC uitkomst: Grondgebonden woning
0,07
Boven woning
-0,01
Eengezinswoning
-0,18
Gezien de norm maximaal 0,6 is, voldoen alle woningtypen aan de EPC-eis van het bouwbesluit. In de bijlagen is de volledige EPC berekening toegevoegd aan het verslag.
Pagina
18
7. Bijlagen
Pagina
19
