Les 3 Energieneutraal ontwerpen

• Bouwkunde
• MBO
• Studiejaar 3

Les 3 Energieneutraal ontwerpen

Inhoudsopgave

- Terugblik les 2

- Leerdoelen van les 3

- Energiebehoefte

- Energiebehoefte voor verwarming

- Warmtestromen

- Transmissie

- Opdracht 1 les 3  Transmissieberekening

- Opdracht 2 les 3 Warmteweerstandsberekening

- Ventilatie

- Opdracht 2 les 3  Ventilatiebalansberekening

Van welke soorten energieverbruik is er sprake bij een energieneutrale woning?

1. Gebouwgebonden
2. Niet gebouwgebonden
3. Zonne-energie
4. Windenergie

Wat verstaan we onder energieneutraal?

1. niet gebouwgebonden verbruik is 0 kWh aan het einde van een jaar
2. gebouwgebonden en niet gebouwgebonden is 0 kWh aan het einde van het jaar
3. gebouwgebonden verbruik is bijna 0 kWh aan het einde van een jaar
4. gebouwgebonden verbruik is 0 kWh aan het einde van een jaar

Leerdoelen van les 3

Leerdoelen

Aan het einde van deze les over energieneutraal ontwerpen kan de student:

- omschrijven wat met energiebehoefte bedoeld wordt

- voorschriften van luchtverversing opzoeken in het Bouwbesluit

- verschillende warmtestromen noemen die de basis vormen voor de energiebalans

- een eenvoudige transmissieberekening maken

- een eenvoudige warmteweerstandsberekening maken

- verschillende ventilatiesystemen noemen

- een ventilatiebalansberekening maken van een eenvoudige woning

Energiebehoefte

De energiebehoefte is de energiebalans (warmtebalans) binnen een gebouw. 

De energiebehoefte wordt bepaald voor alle gebruiksvoorzieningen in een

gebouw, dus voor verwarming, koeling, hulpenergie (bv door pompen en ventilatoren), ventilatie, verlichting etc. 

Energiebehoefte voor verwarming

De energiebehoefte voor verwarming ontstaat bijvoorbeeld door de warmteverliezen door de gebouwschil. Interne warmtebronnen zoals een fornuis of oven en warmte van de zon compenseren deze warmteverliezen voor een deel, dus die worden van de warmteverliezen afgetrokken.

De warmte, die de verwarmingsinstallatie levert 

om in de energiebehoefte voor verwarming te voorzien, 

is de nuttige warmte. Dit is de energie (warmte) die 

bijv. radiatoren afgeven om het gebouw op temperatuur 

te houden.

Warmtestromen

De energiebalans vormt de basis voor het bepalen van de energiebehoefte en is opgebouwd uit de volgende warmtestromen:

1. Transmissie, warmteoverdracht door de gebouwschil heen

2. Ventilatie, luchtverversing van de ruimte

3. Infiltratie, luchtstroming door kieren en naden

4. Zoninstraling, straling van de zon die door doorzichtige oppervlakken naar binnen komt

5. Interne warmtebronnen, productie van warmte binnen in de ruimte, door personen, apparatuur en verlichting

De bovenstaande onderdelen worden in de volgende sheets verder uitgelegd.

Warmtestromen

1. Transmissie

De transmissie van een gebouwdeel is de warmtestroom door een constructie bij een temperatuurverschil.

De transmissie reken je uit met de volgende formule:

ps: als je hierin ook de tijd meeneemt (* t in sec.) dan krijg je
een antwoord in Joules!

Opdracht 1 les 3

Transmissieberekening

Van de docent krijg je een opgave. Gebruik voor de uitwerking het format in Excel. Zorg dat je beide de antwoorden in je digitale portfolio toevoegt. 

Bereken met excel (bestand in teams) hoeveel warmte er per uur (3600 seconden)  stroomt  door een baksteenwand. Maak de berekening en kopieer deze later voor beton en glas volgens de opgave.

Warmtestromen

Warmtegeleidingscoëfficiënt (λ lambda)

Bij geleiding is de warmtestroom afhankelijk van:

- De dikte (d) van het materiaal

- Het temperatuurverschil (ΔT)

- De oppervlakte (A), en

De warmtegeleidingscoëfficiënt: de hoeveelheid Watt energie die gaat door 1 m² van een 1 m dikke materiaallaag bij een temperatuurverschil van 1 Kelvin.

Bijvoorbeeld:  Aluminium 160 W/(mK), voelt koud aan, geleiding is hoog!

                              PIR isolatie 0.022 W/(mk), voelt warm aan, geleiding is laag!

Warmtestromen

Warmtedoorgangscoëfficiënt (U-waarde) en warmteweerstand (R-waarde)

• Voor glastypen en kozijnen wordt een U-waarde gegeven;

• Voor dichte onderdelen in vloer, dak en gevels wordt een isolatiewaarde “R” gegeven. De relatie tussen U-waarde en R-waarde is:

Rsi en Rse zijn de aanduidingen voor 

de warmteweerstand van lucht 

op het materiaal en aan de andere 

kant van het materiaal op lucht. 

Warmtestromen

Warmteweerstand van een constructie

In de praktijk blijkt het nooit mogelijk om precies te bouwen volgens de tekening. Spouwisolatie sluit bijvoorbeeld nooit volledig luchtdicht aan tegen het binnenspouwblad. Bij warmteweerstandsberekeningen van een constructie moet je dus een correctiefactor van 0,05 toepassen. De Rc wordt berekend met de onderstaande formule.

Opdracht 2 les 3

Warmteweerstandsberekening

Van de docent krijg je een opgave. Gebruik voor de uitwerking het format in Excel. Zorg dat je beide de antwoorden in je digitale portfolio toevoegt. 

Maak een warmteweerstandberekening van een spouwmuur met een binnenspouwblad van beton (d=120 mm), een laag isolatie (d=120mm) een luchtspouw van 30 mm, een buitenspouwblad van baksteen (d=100mm). Maak ook een warmteweerstandberekening van dubbel glas met afmetingen van buiten naar binnen van 5-15-4 mm de spouw van het glas is gevuld met stilstaande lucht. Het glas zit in een houten kozijn van 2 x 1,6 meter. Het kozijnprofiel is 67 x 114 mm en is van meranti. Bereken het warmtetransport van deze gevel per uur

Warmtestromen

2. Ventilatie

Omdat een goede luchtkwaliteit belangrijk is voor de gezondheid en het welzijn van mensen

zijn er wetten die voor voldoende ventilatie zorgen in alle gebouwen.

De wettelijke eisen voor ventilatie zijn vastgelegd in het Bouwbesluit.

Verder zijn van toepassing:

• NEN 1087:2018 - Voorschriften voor ventilatie van gebouwen 

• ISSO-publicatie 61 - Ventilatiesystemen in woningen en woongebouwen

• ISSO-publicatie 62 - Centrale gebalanceerde ventilatiesystemen met

warmteterugwinning in woningen en woongebouwen

• En andere gerelateerde normen.

Bouwbesluit

In het Bouwbesluit worden eisen gesteld voor de luchtverversing van ruimten.

https://www.bouwbesluitonline.nl/

Noodzaak van ventileren

Ventilatie vervangt de ‘gebruikte’ binnenlucht door ‘verse’

buitenlucht op een gecontroleerde manier. 

Als je bewust een raam of ventilatierooster openzet, of een mechanische afzuiging aanzet, spreken we van gecontroleerde ventilatie.

Elke dag ademt de mens +/- 12 m3 lucht in en uit. Hij neemt daarbij +/- 0,7 kg zuurstof op en ademt koolstofdioxide en waterdamp weer uit.

Ventilatiesystemen

Systeem A: ventilatie via de ramen;

Systeem B: mechanische toevoer en afvoer via ramen (vrijwel niet toegepast);

Systeem C: mechanische afvoer en aanvoer via ramen (veel toegepast vanaf jaren ‘1980);

Systeem D: mechanische toevoer én afvoer (veel toegepast vanaf jaren 2000).

Principe van doorstroomventilatie

In een luchtdicht gebouw kun je een ongestoorde luchtstroom creëren. Als je in een ruimte lucht inblaast bouw je daar druk op. Door lucht af te zuigen ontstaat plaatselijk een onderdruk. Met deze plaatselijke drukverschillen door balansventilatie is een gerichte doorstroming van alle ruimten mogelijk.

Bij balansventilatie in een luchtdicht gebouw kunnen we handig gebruik maken van deze drukverschillen met het principe van doorstroomventilatie:

Doorstroomprincipe

Hoe werkt het doorstroomprincipe?

1. Voldoende verse lucht toevoeren in slaapkamers.

2. Deze lucht stroomt via overstroomvoorzieningen (bijvoorbeeld spleten onder deuren) naar de afvoerruimten (bijvoorbeeld toilet, badkamer en keuken)

3. Secundaire ruimten, zoals verkeersruimten worden mee-geventileerd zonder een extra toevoer.

4. De meeste afvoercapaciteit aanbrengen in de keuken (ivm fijnstof)

5. De woonkamer wordt door hoge luchtafvoer in keuken extra geventileerd met de lucht

afkomstig uit de slaapkamers. Daardoor kan de directe luchttoevoer in de woonkamer

worden verminderd.

Voorbeeld ventilatiebalansberekening

blijft 8+8+10,5 = 26,5 - 14 = 12,5 over die via verkeersruimte naar  beneden gaat

Van de 12,5 die over was

wordt 7 via toilet afgezogen. De rest (5,5) gaat onder de deur door naar de woonkamer.

capaciteit 365 m3/uur

Opdracht 3 les 3

Ventilatiebalansberekening

Gebruik voor de uitwerking het format in Excel. Zorg dat je de antwoorden in je digitale portfolio toevoegt. 

In het voorgaande voorbeeld is uitgegaan van ventilatiesysteem C. 

Ga voor deze opgave uit van ventilatiesysteem D (mechanische aan en afvoer)

1. Zoek in het Bouwbesluit de voorschriften op die gelden voor luchtverversing in een woning.

2. Maak in Excel (gebruik het format) een tabel met de verschillende ruimtes van de 2 onder 1 kapwoning van Dorpshaven.

3. Vermeld per ruimte het oppervlak.

4. Bepaal de benodigde ventilatie per verblijfsruimte en vervolgens per verblijfsgebied.

5. Maak een ventilatiebalansberekening.

6. Welke capaciteit unit heb je nodig? Zoek op internet een geschikte unit.

7. Wat is het terugwinrendement volgens opgave van de leverancier?

nog uitwerken