ROL VAN INSTALLATIETECHNIEKEN EN IMPACT OP UW ONTWERP. Dirk Saelens. Afdeling Bouwfysica, Departement Burgerlijke Bouwkunde, K.U

NAV STUDIENAMIDDAG MASSIEF PASSIEFBOUW IN DE PRAKTIJK: AANPAK VAN ONTWERP TOT REALISATIE NAAR EEN PASSIEVE WONING OP BASIS VAN TRADITIONELE BOUWMETHODES

ROL VAN INSTALLATIETECHNIEKEN EN IMPACT OP UW ONTWERP Dirk Saelens Afdeling Bouwfysica, Departement Burgerlijke Bouwkunde, K.U.Leuven 1

Inhoud • Situering – passiefwoningen en installaties

• Beschrijving technieken – – – –

ventilatie verwarming en sanitair warm water koeling integratie hernieuwbare energie

• Samenvatting

NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

2

Situering • Passiefhuisstandaard via 6 punten: 1. Warmteverliezen beperken door ver doorgedreven isolatie 2. Warmteverliezen beperken door zeer goede luchtdichtheid van het gebouw 3. Warmtewinsten optimaliseren door gebruik van passieve energie 4. Luchtkwaliteit waarborgen door ventilatie met warmteterugwinning 5. Laag energiegebruik door efficiënte apparaten 6. Hernieuwbare energie


3

Situering • Passiefhuiscertificaat (www.passiefhuisplatform.be) – De netto energiebehoefte voor verwarming ≤ 15 kWh/m²a – Luchtdichtheid n50 ≤ 0,6 h-1 – Temperatuuroverschrijdingsfrequentie boven 25 °C ≤ 5%

• Nulenergiecertificaat (www.passiefhuisplatform.be) – De totale energievraag voor ruimteverwarming en koeling blijft beperkt tot 15 kWh/m²jaar. – Luchtdichtheid n50 ≤ 0,6 h-1 – De resterende energievraag voor ruimteverwarming en koeling wordt volledig gecompenseerd door ter plaatse opgewekte hernieuwbare energie: • warmtepomp • thermische zonnecollectoren • PV installatie NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

4

Situering • Doel – Energievraag zo klein dat installaties niet nodig zijn? – Typisch installatieschema:


5

Beschrijving technieken • • • •

Ventilatie Verwarming en sanitair warm water Koeling Integratie hernieuwbare energie


6

Ventilatie • NBN 50-001 biedt 4 vereenvoudigde strategieën: - natuurlijke ventilatie (systeem A) - inblaasventilatie (systeem B) - extractieventilatie (systeem C) - gebalanceerde ventilatie (systeem D)

A

B


C

D

7

Ventilatie • logische keuze: systeem D met warmtewisselaar enige systeem met mogelijkheid tot warmterecuperatie door warmtewisselaar

figuur: PHP Technische Installatiewijzer. Ventilatie en klimatisatie van passiefhuizen met laag vermogen.

• voorzie een bypass voor het tussenseizoen! NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

8

Ventilatie • Dimensionering – – – –

typische totale debieten: Ga = 200 à 400 m³/h sectie kanalen = Ga/v (Ga in m³/s; v = 1.5 à 5 m/s) v.b. afmetingen warmteterugwisselingsunit (702 x 851 x 572) ook aansluitingen niet vergeten


9

Ventilatie • systeem D met warmtewisselaar


10

Ventilatie • systeem D met warmtewisselaar


11

Ventilatie • Aandachtspunten – – – –

energieverbruik ventilatoren onderhoud van de filters correcte balancering beperk lengte van de leidingen – akoestisch comfort (dempers, inblaasmonden) – bevriezingsgevaar warmtewisselaar: • elektrische weerstand • koppelen met bodemwisselaar (glycol of lucht/bodem) gevolg: rendement wtw daalt!


12

Ventilatie • Alternatieven: – systeem D met bodemwisselaars (al dan niet in combinatie met WTW) • bodem / vloeistof wisselaar • bodem / lucht wisselaar (grondbuis)

– systeem C met verdamper op extractielucht

figuren: PHP Technische Installatiewijzer. Ventilatie en klimatisatie van passiefhuizen met laag vermogen.


13

Verwarming • Lage warmtevraag verwarming nodig? • Afgiftesyteem Ventilatielucht of klassiek hydronisch – 15 kWh/m² Verwarmen via lucht is in principe mogelijk – Naverwarming lucht: centraal of decentraal Problematiek van comfort in verschillende zones – Klassiek hydronisch systeem (radiatoren, convectoren, vloerverwarming) nuttig?

• Warmteproductie – Klassieke hoogrendement of condensatieketel – Warmtepomp (lucht-water of water-water) – Elektrisch

• Integratie van sanitair warm water? NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

14

Verwarming • Basissysteem – centrale elektrische naverwarming op de lucht – problemen: • realiseren comfort in alle zones • verwarmen met elektriciteit • sanitair warm tapwater: ook elektrisch?



15

Verwarming • Uitbreiding basissysteem – klassieke centrale hydronische verwarming op de lucht + plaatselijke radiator – problemen: • realiseren comfort in overige zones • duurder • vermogen en rendement compatibel met combinatie met warm tapwater (geen condensatieketel) NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk


16

Verwarming • Klassiek systeem – klassieke hydronische verwarming met ketel of combiketel – alternatief: hydronische naverwarming van de lucht – problemen: • combinatie met warm tapwater: temperatuur van de boiler? • mogelijks lager rendement (thermisch opslagvat nodig) • duur NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk


17

Rendement • Simulatie van een vrijstaande woning – Gebouw • 3 energie-niveaus: K14 (n50 = 0.6 h-1); K24 (n50 = 2.3 h-1); K34 (n50 = 4.0 h-1) • 2 bouwwijzen: massiefbouw – houtskeletbouw

– hydronische installatie zonder thermische opslag (boiler)


18

Rendement • Rendement sterk afhankelijk van isolatiekwaliteit 100% 90%

HSB K14

80% Massief K14

Totale efficiëntie

70% 60%

HSB K24

50% Massief K24

40%

rendement elektrische verwarming 30% HSB K34 20% 10%

Massief K34

0% jan

feb

mrt

apr

mei

jun

jul

aug


sep

okt

nov

dec 19

Rendement • Klein verschil tussen houtskeletbouw en massiefbouw 45.0

Primair energieverbruik (kWh/m²a)

40.0

39.1

39.7

HSB K34

Massief K44

35.0 30.0 25.0

24.3

24.5

HSB K24

Massief K24

20.0 15.0 11.2

11.4

HSB K14

Massief K14

10.0 5.0 0.0


20

Verwarming • Hernieuwbare bronnen – zonneboiler, bijstook met klassieke of bioketel; decentrale naverwarming van de lucht – alternatieven: • warmtepompen • grondbuizen • PV-installatie



21

Verwarming • Warmtepomp systeem I – klassieke warmtepomp met decentrale naverwarming van de lucht – alternatief: centrale naverwarming – problemen: • combinatie met warm tapwater: lage COP of vereist elektrische naverwarming • regeling warmtepomp / sanitair warm water • laag rendement • nog duurder NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk


22

Verwarming • Warmtepomp systeem II – warmtepomp op extractielucht met centrale naverwarming van de lucht – problemen: • voldoende vermogen? • combinatie met warm tapwater: lage COP of vereist elektrische naverwarming • regeling warmtepomp / sanitair warm water • laag rendement • nog duurder NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk


23

Verwarming • Grondbuis – klassieke centrale hydronische verwarming op de lucht + plaatselijke radiator – grondbuis met bypass



24

Verwarming • Grond warmtewisselaar – klassieke hydronische verwarming met ketel of combiketel – glycolgrondwarmtewisselaar



25

Verwarming • Dimensionering – klassieke warmtevraagberekening volgens NBN 12831 – laag vermogen verwarming versus hoger vermogen voor sanitair warm water – vaak opslag nodig in boiler(s) voorbeeld: warmtepomp gekoppeld aan geothermisch systeem


26

Verwarming • Aandachtspunten – – – – –

opstartvermogen rendement van volledige systeem aandacht voor integratie sanitair warm water regeling complexiteit


27

Koeling? • Te vermijden! – Door goede zonwering! bepaalde zonweringsystemen hebben negatieve invloed op de warmtevraag – Bypass van warmtewisselaar in tussenseizoen – Grondbuis (mogelijks IAQ problemen) of bodem-vloeistofwarmtewisselaar


28

Integratie van PV-systemen • naar nul-energiegebouwen? • zonneparadox: vraag en aanbod niet in overeenstemming! • opslag nodig ~2.2 kWe ~2.8 kWe ~7.2 kWe ~6 kWe

~2.4 kWe

~4.2 kWe ~3.2 kWe NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

~4.2 kWe

∑ 32.2 kWe 29

Integratie van PV-systemen • naar nul-energiegebouwen? •

•

simulatie van elektrisch energieverbruik: • klimatisatie met warmtepomp • stochastisch gebruik van elektrische apparaten jaarlijkse opbrengst PV is gelijk aan jaarlijks verbruik


30

Integratie van PV-systemen • naar nul-energiegebouwen?

levering aan grid opname van grid


31

Integratie van PV-systemen • naar nul-energiegebouwen? γD (-): “Het deel van de vraag dat geleverd wordt door het PV systeem”: hoeveel van het verbruik leveren we zelf? γD,max (-): “Het maximum deel dat we kunnen leveren omdat de zon niet altijd schijnt”: hoeveel kunnen we maximaal zelf produceren? γS (-): “Het deel van van het PV systeem dat overeenkomt met de vraag in het gebouw”: de dekkingsgraad of hoeveel van de productie gebruiken we zelf? ?D,max (-)

?D (-)

?S (-)

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 2 4 5 6 8 9 1 2 3 5 6 8 9 0 2 3 5 6 1 2 4 5 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

32

Integratie van PV-systemen • naar nul-energiegebouwen? – – – –

gerealiseerde jaarlijkse dekkingsgraad is kleiner dan 30 % gevolg: 70 % moet geabsorbeerd worden door het net problemen: spanningspieken, instabiliteit, … oplossing: thermische opslag, stuurbare lasten “Smart Grids” ?D,max (-)

?D (-)

?S (-)

1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 9 3 7 1 5 2 4 5 6 8 9 1 2 3 5 6 8 9 0 2 3 5 6 1 2 4 5 7 8 9 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

33

Samenvatting • Ventilatie: – Systeem D aangewezen • Onderhoud • Plaats en integratie in ontwerp • Bypass op warmteterugwinning

• Verwarming: – Warmtevraag voor verwarming zeer laag luchtverwarming – Toch worden de technieken zeer snel zeer complex – Aandacht voor de combinatie sanitair warm water: best gescheiden houden – Mogelijk gevolg: lage rendementen (contradictie: lage energievraag)

• Koeling: actieve koeling te vermijden! • Integratie hernieuwbare energie: duur en mogelijks belangrijke impact op distributienet NAV STUDIENAMIDDAG - Massief Passiefbouw in de praktijk

34

ROL VAN INSTALLATIETECHNIEKEN EN IMPACT OP UW ONTWERP. Dirk Saelens. Afdeling Bouwfysica, Departement Burgerlijke Bouwkunde, K.U

Recommend Documents