Slimme keuzes voor woningconcepten met warmtepompen Interactie tussen gevelisolatie, ventilatiesystemen en capaciteit warmtepompsystemen Per 1 januari 2015 worden de EPCeisen aangescherpt. Voor woningen gaat de EPC van 0,60 naar 0,40. Daarnaast wordt per 1 januari de minimale warmteweerstand (Rcwaarde) verhoogd. De Rc-waarde van de dichte delen wordt verhoogd van 3,5 m²K/W naar 4,5 m²K/W voor gevels en van 3,5 m²K/W naar 6,0 m²K/W voor daken. Voor de begane grondvloeren geldt nog steeds de huidige eis van een Rc-waarde van 3,5 m²K/W. Met de toekomstige aanscherpingen is dit een goed moment om na te denken over de keuze voor een integraal woningconcept op basis van een warmtepomp.
Een warmtepompsysteem bestaat uit een keten van verschillende schakels: bron, warmtepomp, afgiftesysteem, regeling, ventilatiesysteem en kwaliteit van de gebouwschil. Wanneer de combinatie van bron en warmtepomp niet goed is afgestemd op de werkelijke warmtebehoefte van de woning, zal de (elektrische) bijverwarming vaker moeten bijspringen om de woning warm te houden. Dit draagt niet bij aan het in de hand houden van de energiekosten. Toepassing van een ventilatiesysteem zonder warmteterugwinning veroorzaakt een forse toename van zowel het verwarmingsvermogen (en dat heeft weer gevolgen voor bron, warmtepomp en afgiftesysteem) als de warmtevraag, met daaraan gekoppeld het energiegebruik. Om een warmtepompsysteem succesvol te ontwerpen en te realiseren is dus niet alleen kennis van zaken van het eigen vakgebied nodig, maar de bereidheid van alle partijen om echt integraal te ontwerpen en te realiseren.
PRIJS VAN WARMTEPOMP EN GESLOTEN BODEMWARMTEWISSELAAR De prijs van de warmtepomp wordt in beperkte mate beïnvloed door het gevraagde vermogen. Als een kleinere warmtepomp kan worden geselecteerd blijven veel componenten van de warmtepomp vrijwel gelijk. Andere kunnen iets kleiner worden. Veel (vaste) kosten blijven echter hetzelfde.
} VERMOGEN EN INVESTERINGSKOSTEN (EXCLUSIEF BTW)
De kosten van een gesloten bodemwarmtewisselaar (gbww) worden daarentegen bepaald door een vast bedrag per strekkende meter en een vast vermogen per strekkende meter (bij de betreffende bodemgesteldheid). Het te leveren vermogen (en dus de lengte) van de gbww heeft daarmee een veel sterkere invloed op de prijsverandering dan het vermogen van de warmtepomp. Dit is weergegeven in bovenstaande figuur. De prijzen in deze grafiek zijn gebaseerd op concrete opgaves van leveranciers en bronboorbedrijven, op basis van ontwerpen conform ISSO 72 en ISSO 73. Wanneer de isolatiewaarde van de woning verbetert, kan het opgestelde vermogen van het warmtepompsysteem (warmtepomp + bron) gereduceerd worden. Hetzelfde geldt voor vervanging van een ventilatiesysteem dat gebaseerd is op natuurlijke toevoer en mechanische afvoer door een gebalanceerd ventilatiesysteem met warmteterugwinning. Wat zijn slimme keuzes wat betreft investeringskosten en
wat zijn slimme keuzes als het gaat om exploitatiekosten?
UITGANGSPUNTEN De berekeningen zijn gebaseerd op de volgende uitgangspunten: • VA101 (ISSO 51) voor het benodigde vermogen, hierbij zijn de regels volgens Bouwbesluit 2012 gehanteerd; • VA114 voor het energiejaarverbruik, hierbij zijn realistische waarden voor de clo-factor (winter 1,0 en zomer 0,7) en ruimtetemperaturen (20°C in de woonkamer en 18°C in de slaapkamers) gebruikt; • EPC-berekeningen volgens NEN 7120; • elektriciteitsprijsstijging van 3% per jaar. In de voorbeelden zijn kosten voor montage en afgiftesysteem niet meegenomen. Om de verschillen te duiden en de voorbeelden overzichtelijk te houden is uitgegaan van meer-/ minderkosten. In onderstaande tabel zijn de meer-/minderkosten voor de verschillende maatregelen opgenomen. In sommige gevallen is de
vermogensverlaging door maatregelen beperkt. In de praktijk wordt er dan geen andere warmtepomp geselecteerd. In deze berekeningen wordt er dan wel een besparing aan toegerekend om inzicht te geven aan het financiële effect van de maatregelen.
} MEER- EN MINDERKOSTEN VAN DIVERSE MAATREGELEN Maatregelen
Prijsverschil
Reductie warmtepompvermogen
€ 280,- per 1 kW vermogen warmtepomp
Kleiner bronvermogen
€ 900,- per 1 kW vermogen gbww
1 m dakisolatie verbeteren van Rc 3,5 naar Rc 6
€ 7,50
1 m2 gevelisolatie verbeteren van Rc 3,5 naar Rc 4,5
€ 4,50
1 m gevelisolatie verbeteren van Rc 3,5 naar Rc 6
€ 11,-
2
2
1 m2 vloerisolatie verbeteren van Rc 3,5 naar Rc 6
€ 8,-
1 m glas verbeteren van hr U 1,7 W/m K (inclusief kozijnen) naar hr U 1,2 W/m K
€ 31,-
1 m2 glas verbeteren van hr++ U 1,7 W/m2K (inclusief kozijnen) naar hr++ U 1,0 W/m2K
€ 56,-
2
++
2
++
2
Vervangen natuurlijke toevoer met mechanisch afvoersysteem (type C), vraagsturing op CO2-niveau en zelfregelende gevelroosters door balansventilatie met warmteterugwinning (rendement = 95%)
€ 1.500,-
ISOLATIE EN GLAS De isolatie van een woning heeft directe invloed op de transmissieverliezen en daarmee het op te stellen vermogen. In de varianten zijn verschillende isolatiewaarden doorgerekend die met een traditionele bouwstijl te realiseren zijn en binnen reguliere rekenmethodieken tot redelijke energiegebruiken komen. Ook is in deze varianten het glas verbeterd van Uwindow = 1,7 W/m2 K naar 1,2
W/m2 K en 1,0 W/m2 K (drievoudig glas). In onderstaand tabel zijn de drie onderzochte varianten weergegeven.
} ONDERZOCHTE VARIANTEN MET BETREKKING TOT EFFECT VAN DE ISOLATIEWAARDE VAN DE GEVEL Variant
Omschrijving
Basis (huidig Bouwbesluit)
Rc van gevel, dak en vloer = 3,5 m²K/W Uwindow = 1,65 W/m2K
Verbeterd (Bouwbesluit per 1 januari 2015)
Rc vloer: 3,5 m²K/W Rc gevel: 4,5 m²K/W Rc dak: 6,0 m²K/W Uwindow = 1,2 W/m2K
Goed
Rc van gevel, dak en vloer = 6 m²K/W Uwindow = 1,0 W/m2K
} WARMTEWEERSTAND VAN GEÏSOLEERDE GEVELDELEN INVLOED VENTILATIESYSTEEM OP PIEKVERMOGEN Voor deze analyse is het effect van twee ventilatiesystemen vergeleken: CO2-gestuurde mechanische afzuiging met natuurlijke toevoer (type C) met zelfregelende roosters en balansventilatie (type D) met warmteterugwinning. Omdat er veel vermogen nodig is
om bij lage buitentemperaturen alle ventilatielucht te verwarmen tot de gewenste binnentemperatuur heeft het type ventilatiesysteem een grote invloed op het benodigde piekvermogen. Een balansventilatiesysteem heeft door zijn warmteterugwinning slechts 15% van dit vermogen nodig om de gewenste luchttemperatuur te halen (bij
een praktisch rendement van 85%). In onderstaande tabel zijn de meerkosten van een balansventilatiesysteem (duurdere unit en meer kanalen met ventielen) opgenomen ten opzichte van een mechanisch afvoersysteem (type C). Hierin zijn ook de kosten voor ventilatieroosters en CO2-sensoren verwerkt.
} ONDERZOCHTE VARIANTEN MET BETREKKING TOT VENTILATIESYSTEMEN Variant
Omschrijving
Basis
Natuurlijke toevoer met mechanische afvoersystemen (type C), vraagsturing op CO2-niveau en gevelroosters ZR
Verbeterd
Balansventilatie met warmteterugwinning (rendement = 95%)
WONINGTYPE Variaties in ventilatiesysteem en isolatiegraad kunnen verschillende invloed hebben op verschillende woningtypes. In dit artikel is ervoor gekozen om een 2^1-kap-woning te analyseren. Deze is als volgt gekarakteriseerd: • dak 74 m2; • gevel 127 m2; • vloer 57 m2; • glas 22 m2; • inhoud 420 m3.
In onderstaande tabel is het piekvermogen berekend bij vraaggestuurd ventileren (op basis van CO2-waardes) en bij balansventilatie. Per ventilatiesysteem is gevarieerd met de isolatiegraad van de woningschil.
} ANALYSE VERSCHILLENDE VARIANTEN Vraaggestuurd ventilatiesysteem C met zelfregelende roosters Isolatiegraad woningschil
Basis
Benodigd piekvermogen (kW)
Verbeterd
Goed
7,1 (= referentie)
6,5
6,1
Verschil in benodigd vermogen (kW)
-
-/- 0,6
-/- 1,0
Totale minderinvestering ten opzichte van de referentie (reductie kosten warmtepomp + gbww)
-
€ 650,-
€ 1.000,-
Totale minderinvestering ten opzichte van de referentie (kosten verbetering isolatiewaarde)
-
€ 2.700,-
€ 5.300,-
Netto meerinvestering ten opzichte van de referentie
-
€ 2.050,-
€ 4.300,-
Resulterende energiebesparing ten opzichte van de referentie (kWh/jaar)
-
400
550
Balansventilatie wtw Isolatiegraad woningschil Benodigd piekvermogen (kW)
Basis
Verbeterd
Goed
4,2
3,6
3,3
Verschil in benodigd vermogen ten opzichte van de referentie (‘Basis’ met vraaggestuurd ventilatiesysteem C met ZR (kW))
-/- 2,9
-/- 3,5
-/- 3,8
Totale minderinvestering ten opzichte van de referentie (reductie kosten warmtepomp + gbww)
€ 2.900,-
€ 3.550,-
€ 3.900,-
Totale meerinvestering ten opzichte van de referentie (kosten verbetering isolatiewaarde + ventilatiesysteem)
€ 1.500,-
€ 4.200,-
€ 6.800,-
Netto meerinvestering ten opzichte van de referentie
€ 1.400,-
€ 650,-
€ 2.900,-
850
1.050
1.250
Resulterende energiebesparing ten opzichte van de referentie (kWh/jaar)
} BENODIGD VERWARMINGSVERMOGEN VAN DE VERSCHILLENDE VARIANTEN
} MEER-/MINDERKOSTEN VAN DE VARIANTEN JAARLIJKSE ENERGIEKOSTEN
WOONLASTEN
In de onderstaande grafiek zijn de jaarlijkse energiekosten weergegeven over een periode van 30 jaar. Deze energiekosten zijn het woninggebonden elektriciteitsverbruik voor woningverwarming, warmtapwater en ventilatie. Een woning met isolatiepakket ‘basis’ en een ventilatiesysteem type C heeft de hoogste energiekosten. De woning met isolatiepakket ‘goed’ en balansventilatie (type D) met warmterugwinning heeft, zoals verwacht, de laagste energiekosten.
In de volgende figuren zijn de jaarlijkse woonlasten weergegeven over een periode van 30 jaar en 16 jaar. Hierin zijn behalve de woninggebonden energiekosten ook de kosten voor financiering van de meerkosten (of voordeel van een lagere hypotheek) opgenomen. Huishoudelijk energieverbruik is hierin niet meegenomen. Dit huishoudelijk verbruik maakt de verschillen tussen de varianten in de grafieken minder duidelijk en is in principe voor alle situaties gelijk. Naast onderhoud moet er na de
} JAARLIJKSE WONINGGEBONDEN ENERGIEKOSTEN VAN DE VARIANTEN
technische levensduur van de installatie een herinvestering gepleegd worden. Deze herinvestering is hier opgevoerd als jaarlijkse reservering. Hierdoor is geen knik te zien in de grafiek. Voor deze herinvestering in de installatie is rekening gehouden met de technische levensduur en inflatie (2%). Let wel, het gaat in deze grafieken om de energiekosten, een reservering voor de vervangingskosten en de financieringskosten van de meerof minderkosten in vergelijking met de referentiesituatie (isolatiepakket ‘basis’ en ventilatiesysteem C met vraagsturing).
} JAARLIJKSE ENERGIE GERELATEERDE WOONLASTEN (GEDURENDE 30 JAAR)
} JAARLIJKSE ENERGIE GERELATEERDE WOONLASTEN (GEDURENDE 16 JAAR) CONCLUSIE
MEER INFO
Op basis van bovenstaande analyses kan geconcludeerd worden dat toepassing van een balansventilatiesysteem met wtw zowel lagere investeringskosten als lagere energiekosten geeft bij een woning met een bodemgekoppelde warmtepomp ten opzichte van een zelfde woning met een ventilatiesysteem gebaseerd op natuurlijke toevoer en mechanische afvoer. Extra aandacht voor isolatie van de woning is vanuit kostenoverwegingen (bij de nieuwe isolatie eisen uit het Bouwbesluit) nog geen interessante oplossing, al kan dit snel veranderen als de meerkosten voor extra isolatie verminderen.
Gert Harm ten Bolscher
[email protected] @GertHarmtb www.dwa.nl
Het verschil tussen kijken en zien.
