Materiaal- en energiestromen 3
1. herhaling
Gezonde, energie-efficiënte en comfortabele gebouwen bekomen we door een balans tussen
materiaal- en energiestromen.
− Energiestromen: 40% primaire energie gaat naar gebouwen. Hiervan hebben architecten
20% regelbaarheid zoals ventilatie, verlichting… de overige 20% zoals stekker toestellen,
koken… ligt buiten onze handen.
− Materiaalstromen: koolstofkost belangrijk om opwarming van de aarde tegen te gaan
o Embodied energy
o Operational energy
Materiaalstromen:
− Metalen
− Polymeren
− Ceramics
− Composites
Energiestromen
− Warmtebalans
o Verlies = winsten
• Balanceren om een comfortabel binnenklimaat te creëren door met de
parameters warmtevraag (winter) of koudevraag (zomer)
• Winsten door zonlicht, verwarming, interne productie & interne opslag
• Verliezen door de bouwenveloppe transparant en opaak, lekken & ventilatie
o 3 warmteoverdrachtmechanismen (formules kennen, dia 10)
• Conductie/geleiding = warmtetransport van twee voorwerpen die met elkaar
in contact zijn
• Convectie = warmtestroming via een gas of vloeistof
• Straling = elektromagnetische stralingen uit een warm voorwerp die een
ander voorwerp verwarmen
− Vochtbalans (water + damp)
• Capillariteit, diffusie, condensatie, relatieve vochtigheid, Mollier
“ vochtige lucht weegt minder dan droge
lucht. Watermolecule vervangen
zuurstofmolecule die zwaarder zijn.
Daardoor zal vochtige lucht opdrijven, omdat
het lichter is en omdat er een verschil is in
dampdruk.”
− Balansen van licht (optica) en geluid (akoestiek):
In vorm van straling (zonnestraling) en golven (geluidsgolven)
− Balansen van CO2 en andere polluenten (=organische elementen, geuren…) (ventilatie)
Massabalans van CO2 zie dia 13, schema
,Ontwerp, prestatiebepaling en installaties in M&E 3
1. ventilatie
Als we ramen openen, dan doen we dat op een intuïtieve manier gebaseerd op ons gevoel van
comfort, onze perceptie van binnenluchtklimaat, weersvoorspellingen… Het is iets dat we van nature
doen om muffe lucht te verversen, geuren te vermijden, warmte af te voeren…
Huizen zijn beter geïsoleerd dan vroeger en infiltratie- en ventilatieverliezen zijn belangrijker
geworden. De isolatielaag wordt steeds dikker omdat men streeft naar ecologische
isolatiematerialen die minder presteren als o.a. PUR, PIR… Deze moeten dus dikker zijn om dezelfde
isolatiewaarde te bekomen.
Afwezigheid van luchtverversing door infiltratie vergroot het belang van ventilatie voor de
binnenluchtkwaliteit. De manier waarop we ventileren heeft zich moeten aanpassen aan onze
‘nieuwe’ manier van bouwen met o,a. ventilatieluiken, warmtewisselaars, mechanische
ventilatoren…
− Natuurlijke ventilatie:
o Maakt gebruikt van natuurlijke drijvende krachten
o Gratis
o Comfort probleem
o Vrij beschikbaar
o Luchtdrukverschil komt door de wind, verschil in temperatuur en vochtigheid
o Vb. raam openzetten, raamrooster boven een raam (controleerbare scheur),...
− Mechanische ventilatie
o gebruik hulpenergie (elektriciteit)
o Verbeterde regelbaarheid
o Filtering van de inlaatlucht
o Warmteterugwinning
o Luchtdrukverschil wordt gemaakt door de elektrische ventilator
o Vb. materialen: buizen, motoren, warmtewisselaars, toevoer- en afvoermonden
Wat is ventilatie?
p : luchttransport door gebouw door verschil in luchtdruk, kan natuurlijk of
mechanisch ontstaan. Beide kunnen aanwezig zijn, ideaal of niet? Wel wanneer de
onder- en overdruk aan dezelfde kant zitten als de systemen, dan zal het mechanisch
systeem minder hard moeten werken omdat het wordt geholpen door de natuur.
Niet wanneer de ventilator tegen de wind moet duwen en dus extra hard moet
werken. Daarom is luchtdichtheid belangrijk bij mechanische systemen om de
controle te garanderen.
Binnenlucht wordt verwarmd, vervuild en bevochtigd door mensen, processen en bouwmaterialen
=> teveel aan warmte, vocht en vervuiling moet afgevoerd en vervangen worden door verse en droge
,buitenlucht. Enkel voor bronnen die niet kunnen worden vermeden -> broncontrole (met schauw,
dampkap…)
Ventilatie = gewenste stroming van lucht door natuurlijk of mechanisch geïnduceerde drukverschillen
In/exfiltratie = ongewenste stroming van lucht door openingen in de gebouwenveloppe (spleten,
kieren…) t.g.v. een onzorgvuldige afwerking door gekoppelde drukverschillen*
− Te veel in- en exfiltratie belemmert een goede werking van ventilatieprocessen -> ventilatie
vereist een goede luchtdichtheid van de gebouwenveloppe
− * veel infiltratie zorgt voor een ander luchtdrukniveau binnen, wat impact heeft op het
ventilatiesysteem (samenhangen van gekoppelde en geïnduceerde drukverschillen)
Tijdens de winter:
− Kunnen infiltratie en ventilatie aanleiding geven tot ongewenste tochtverschijnselen en
energieverliezen
-> luchtdicht gebouwen + ventilatiedebieten afstemmen op vraag
Tijdens de zomer
− Kan ventilatie overtollige warmte afvoeren en zorgen voor een aangenaam binnenklimaat =
Free Cooling
Wat moeten we doen bij ventilatie?
Eerst proberen we de polluentenconcentratie zo laag
mogelijk te maken. De vervuiling naar beneden halen tot
een niveau dat acceptabel is (niet helemaal weg). Binnen-
luchtkwaliteit anders voor elk type gebouw zoals een
ziekenhuis versus een woning. Om dit te behalen moet
de ventilatie hoeveelheid stijgen. Intensiever ventileren
gaat samen met een hoger energieverbruik voor
verwarming (space conditioning). Daarbij vraag extra
ventileren ook meer energie tot de 3de macht.
We zoeken dus op elk moment een optimum met een acceptabel concentratie vervuiling, het
ventilatiedebiet dat daarmee overeenstemt en een optimale capaciteit voor verwarming. Het
optimum zal continu moeten veranderen omdat alle randvoorwaarden (temperaturen,
drukverschillen…) variabel zijn. We passen daarom vraagsturing toe. Dat betekent het
ventilatiedebiet afstemmen op wat er op dat moment nodig is, opgemeten door sensoren.
Een andere manier is door meer interne opslag, dus hogere ruimtes met meer verse lucht OF beter
presteren dan de tress hold/grens, het vervuilingsniveau dat acceptabel is.
Daarom moeten we energie-efficiënt ventileren om te zorgen voor een goede binnenluchtkwaliteit
(IAQ = indoor air quality) en thermisch comfort.
− Bijkomende voordelen:
o Oppervlakte condensatie weg-vetileren i.p.v. isolatie bijplaatsen
o Ontwikkeling huisstofmijt afremmen -> lagere RH
o Verminderen schadelijke uitwisseling van bouwmaterialen
, Wat is gezonde lucht? Bepaald door normen
− NBN15251 beoogt een gezond binnenmilieu tijdens alle seizoenen, door definitie van…
o Buitenluchtkwaliteit, OAQ (Outdoor Air Quality) -> ODA (OutDoor Air) klassen
o Binnenlichtkwaliteit, IAQ (Indoor Air Quality) -> IDA (InDoor Air) klassen
o Filterprestaties van het verluchtingssysteem
Kwaliteitsniveaus buitenlucht (ODA)
350ppm is een zeer goede
buitenluchtkwaliteit die in België niet zal
halen. (1) Wij rekenen met 400 of 450 ppm
(2 & 3)
Uitgerekend op CO2 niveaus, maar er zit
meer in. Door de hoeveelheid voldoet je aan
alle niveaus wanneer je voldoet aan het CO2
niveau.
Kwaliteitsniveaus binnenlucht (IDA)
IDA 1 = hoge IAQ - IDA 4 = lage IAQ
IDA gedefinieerd d.m.v. het buitenniveau
Rekenen met CO2 omdat dat het meest
voorkomt (andere gassen zijn lager in
concentratie) + onvermijdelijk (zelfs de mens
is een CO2 bron)
Waarom verluchten?
CO2-productie mens: GCO2 = 0,16.M (l/h.pers)
− 1 MET = 58,2 W/m² = eenheid van metabolisme = warmteproductie van persoon in rust
(gemiddelde persoon is 1,8m²)
− M staat voor het menselijk metabolisme per m² lichaamsoppervlak (metabolic rate) in W/m²
= afhankelijk van het activiteitsniveaus = voelbare + latente warmteproductie
− Voelbaar/latent:
o Voelbare warmte = warmte waardoor de temp. van een voorwerp/stof wijzigt bij
toevoer/afvoer
o Latente warmte = warmte nodig om de fasetoestand van een voorwerp/stof te
wijzigen
o Vb. warmte nodig om water te verdampen > temperatuur blijft 100°, maar toestand
wijzigt = verdampingswarmte (zweet)
1. herhaling
Gezonde, energie-efficiënte en comfortabele gebouwen bekomen we door een balans tussen
materiaal- en energiestromen.
− Energiestromen: 40% primaire energie gaat naar gebouwen. Hiervan hebben architecten
20% regelbaarheid zoals ventilatie, verlichting… de overige 20% zoals stekker toestellen,
koken… ligt buiten onze handen.
− Materiaalstromen: koolstofkost belangrijk om opwarming van de aarde tegen te gaan
o Embodied energy
o Operational energy
Materiaalstromen:
− Metalen
− Polymeren
− Ceramics
− Composites
Energiestromen
− Warmtebalans
o Verlies = winsten
• Balanceren om een comfortabel binnenklimaat te creëren door met de
parameters warmtevraag (winter) of koudevraag (zomer)
• Winsten door zonlicht, verwarming, interne productie & interne opslag
• Verliezen door de bouwenveloppe transparant en opaak, lekken & ventilatie
o 3 warmteoverdrachtmechanismen (formules kennen, dia 10)
• Conductie/geleiding = warmtetransport van twee voorwerpen die met elkaar
in contact zijn
• Convectie = warmtestroming via een gas of vloeistof
• Straling = elektromagnetische stralingen uit een warm voorwerp die een
ander voorwerp verwarmen
− Vochtbalans (water + damp)
• Capillariteit, diffusie, condensatie, relatieve vochtigheid, Mollier
“ vochtige lucht weegt minder dan droge
lucht. Watermolecule vervangen
zuurstofmolecule die zwaarder zijn.
Daardoor zal vochtige lucht opdrijven, omdat
het lichter is en omdat er een verschil is in
dampdruk.”
− Balansen van licht (optica) en geluid (akoestiek):
In vorm van straling (zonnestraling) en golven (geluidsgolven)
− Balansen van CO2 en andere polluenten (=organische elementen, geuren…) (ventilatie)
Massabalans van CO2 zie dia 13, schema
,Ontwerp, prestatiebepaling en installaties in M&E 3
1. ventilatie
Als we ramen openen, dan doen we dat op een intuïtieve manier gebaseerd op ons gevoel van
comfort, onze perceptie van binnenluchtklimaat, weersvoorspellingen… Het is iets dat we van nature
doen om muffe lucht te verversen, geuren te vermijden, warmte af te voeren…
Huizen zijn beter geïsoleerd dan vroeger en infiltratie- en ventilatieverliezen zijn belangrijker
geworden. De isolatielaag wordt steeds dikker omdat men streeft naar ecologische
isolatiematerialen die minder presteren als o.a. PUR, PIR… Deze moeten dus dikker zijn om dezelfde
isolatiewaarde te bekomen.
Afwezigheid van luchtverversing door infiltratie vergroot het belang van ventilatie voor de
binnenluchtkwaliteit. De manier waarop we ventileren heeft zich moeten aanpassen aan onze
‘nieuwe’ manier van bouwen met o,a. ventilatieluiken, warmtewisselaars, mechanische
ventilatoren…
− Natuurlijke ventilatie:
o Maakt gebruikt van natuurlijke drijvende krachten
o Gratis
o Comfort probleem
o Vrij beschikbaar
o Luchtdrukverschil komt door de wind, verschil in temperatuur en vochtigheid
o Vb. raam openzetten, raamrooster boven een raam (controleerbare scheur),...
− Mechanische ventilatie
o gebruik hulpenergie (elektriciteit)
o Verbeterde regelbaarheid
o Filtering van de inlaatlucht
o Warmteterugwinning
o Luchtdrukverschil wordt gemaakt door de elektrische ventilator
o Vb. materialen: buizen, motoren, warmtewisselaars, toevoer- en afvoermonden
Wat is ventilatie?
p : luchttransport door gebouw door verschil in luchtdruk, kan natuurlijk of
mechanisch ontstaan. Beide kunnen aanwezig zijn, ideaal of niet? Wel wanneer de
onder- en overdruk aan dezelfde kant zitten als de systemen, dan zal het mechanisch
systeem minder hard moeten werken omdat het wordt geholpen door de natuur.
Niet wanneer de ventilator tegen de wind moet duwen en dus extra hard moet
werken. Daarom is luchtdichtheid belangrijk bij mechanische systemen om de
controle te garanderen.
Binnenlucht wordt verwarmd, vervuild en bevochtigd door mensen, processen en bouwmaterialen
=> teveel aan warmte, vocht en vervuiling moet afgevoerd en vervangen worden door verse en droge
,buitenlucht. Enkel voor bronnen die niet kunnen worden vermeden -> broncontrole (met schauw,
dampkap…)
Ventilatie = gewenste stroming van lucht door natuurlijk of mechanisch geïnduceerde drukverschillen
In/exfiltratie = ongewenste stroming van lucht door openingen in de gebouwenveloppe (spleten,
kieren…) t.g.v. een onzorgvuldige afwerking door gekoppelde drukverschillen*
− Te veel in- en exfiltratie belemmert een goede werking van ventilatieprocessen -> ventilatie
vereist een goede luchtdichtheid van de gebouwenveloppe
− * veel infiltratie zorgt voor een ander luchtdrukniveau binnen, wat impact heeft op het
ventilatiesysteem (samenhangen van gekoppelde en geïnduceerde drukverschillen)
Tijdens de winter:
− Kunnen infiltratie en ventilatie aanleiding geven tot ongewenste tochtverschijnselen en
energieverliezen
-> luchtdicht gebouwen + ventilatiedebieten afstemmen op vraag
Tijdens de zomer
− Kan ventilatie overtollige warmte afvoeren en zorgen voor een aangenaam binnenklimaat =
Free Cooling
Wat moeten we doen bij ventilatie?
Eerst proberen we de polluentenconcentratie zo laag
mogelijk te maken. De vervuiling naar beneden halen tot
een niveau dat acceptabel is (niet helemaal weg). Binnen-
luchtkwaliteit anders voor elk type gebouw zoals een
ziekenhuis versus een woning. Om dit te behalen moet
de ventilatie hoeveelheid stijgen. Intensiever ventileren
gaat samen met een hoger energieverbruik voor
verwarming (space conditioning). Daarbij vraag extra
ventileren ook meer energie tot de 3de macht.
We zoeken dus op elk moment een optimum met een acceptabel concentratie vervuiling, het
ventilatiedebiet dat daarmee overeenstemt en een optimale capaciteit voor verwarming. Het
optimum zal continu moeten veranderen omdat alle randvoorwaarden (temperaturen,
drukverschillen…) variabel zijn. We passen daarom vraagsturing toe. Dat betekent het
ventilatiedebiet afstemmen op wat er op dat moment nodig is, opgemeten door sensoren.
Een andere manier is door meer interne opslag, dus hogere ruimtes met meer verse lucht OF beter
presteren dan de tress hold/grens, het vervuilingsniveau dat acceptabel is.
Daarom moeten we energie-efficiënt ventileren om te zorgen voor een goede binnenluchtkwaliteit
(IAQ = indoor air quality) en thermisch comfort.
− Bijkomende voordelen:
o Oppervlakte condensatie weg-vetileren i.p.v. isolatie bijplaatsen
o Ontwikkeling huisstofmijt afremmen -> lagere RH
o Verminderen schadelijke uitwisseling van bouwmaterialen
, Wat is gezonde lucht? Bepaald door normen
− NBN15251 beoogt een gezond binnenmilieu tijdens alle seizoenen, door definitie van…
o Buitenluchtkwaliteit, OAQ (Outdoor Air Quality) -> ODA (OutDoor Air) klassen
o Binnenlichtkwaliteit, IAQ (Indoor Air Quality) -> IDA (InDoor Air) klassen
o Filterprestaties van het verluchtingssysteem
Kwaliteitsniveaus buitenlucht (ODA)
350ppm is een zeer goede
buitenluchtkwaliteit die in België niet zal
halen. (1) Wij rekenen met 400 of 450 ppm
(2 & 3)
Uitgerekend op CO2 niveaus, maar er zit
meer in. Door de hoeveelheid voldoet je aan
alle niveaus wanneer je voldoet aan het CO2
niveau.
Kwaliteitsniveaus binnenlucht (IDA)
IDA 1 = hoge IAQ - IDA 4 = lage IAQ
IDA gedefinieerd d.m.v. het buitenniveau
Rekenen met CO2 omdat dat het meest
voorkomt (andere gassen zijn lager in
concentratie) + onvermijdelijk (zelfs de mens
is een CO2 bron)
Waarom verluchten?
CO2-productie mens: GCO2 = 0,16.M (l/h.pers)
− 1 MET = 58,2 W/m² = eenheid van metabolisme = warmteproductie van persoon in rust
(gemiddelde persoon is 1,8m²)
− M staat voor het menselijk metabolisme per m² lichaamsoppervlak (metabolic rate) in W/m²
= afhankelijk van het activiteitsniveaus = voelbare + latente warmteproductie
− Voelbaar/latent:
o Voelbare warmte = warmte waardoor de temp. van een voorwerp/stof wijzigt bij
toevoer/afvoer
o Latente warmte = warmte nodig om de fasetoestand van een voorwerp/stof te
wijzigen
o Vb. warmte nodig om water te verdampen > temperatuur blijft 100°, maar toestand
wijzigt = verdampingswarmte (zweet)
