Prestaties van thermisch-comfort installaties in woningbouw in Nederland

Abstract

Heden ten dage zijn er onoverzichtelijk veel verschillende klimaatinstallaties. Deze installaties geven vaak problemen in verschillende fasen van het bouwproces, zo ook in de ontwerpfase. In dit werk is een selectie van meest voorkomende installaties in de woningbouw integraal onderzocht in haar omgeving om de thermische en energetische prestaties vast te stellen. Om deze installaties te kunnen onderzoeken is er voor gekozen om zelf een computermodel op te zetten op basis van de Eindige Elementen Methode, waarin zowel het bouwfysische als het installatietechnische onderdeel zijn gemodelleerd. Het model is iteratief in overleg met bouwfysische en installatietechnische adviseurs tot stand gekomen. Het model is gevalideerd met behulp van VABI, door handmatige nacalculaties, en door vergelijkingen met andere reeds voor handen zijnde referenties. Uit het computermodel blijkt dat de thermostaat van grote invloed is op het gewenste binnenklimaat. Veel thermostaten meten enkel de luchttemperatuur en regelen de installaties dus niet op basis van de operatieve temperatuur. Hierdoor slaan luchtverwarmingsinstallaties te snel af, terwijl vloer- en wandverwarming te laat afslaat. Bij een regeling op basis van de operatieve temperatuur is de opwarming bij vloerverwarming nog steeds traag ten opzichte van radiatoren, terwijl (lokaal opgewekte) wand- en luchtverwarming 15 tot 30% sneller verwarmt. Dit komt doordat de laatste twee de warmte direct afgeven aan het vertrek, terwijl de ‘zware’ installaties eerst een watervoerend pakket en andere massa moeten verwarmen. ‘Zware’ installaties kennen dan ook nog steeds meer overshoot en energiegebruik als gevolg daarvan. Luchtverwarming gebruikt meer energie, omdat deze een ventilator gebruikt. Elektrische wandverwarming kent vergelijkbare energetische prestaties als radiatoren. Een warmtepomp (WP) verbruikt de minste primaire energie, maar kent zo een laag vermogen dat ze continue aan moet staan voor een goede verwarming. Tevens hebben ventilatie-installaties als warmteterugwinning (WTW) en vraagsturing (VS) invloed op de opwarming en het energieverbruik. VS zorgt ervoor dat er voor dat er bij afwezigheid maar 10% warmte verloren gaat t.o.v. 30% bij WTW en warmt dus sneller op. WTW kent echter minder energieverbruik, omdat deze ook bij aanwezigheid functioneert en dan ook tot 70% van de warmte terugwint. Onderzoek naar gebruikerspatronen heeft opgeleverd dat het continue laten aanstaan van de verwarming in een goed geïsoleerd gebouw 10 tot 15 % meer energie kost. Het kost slechts 1% wanneer ook WTW wordt toegepast. Tenslotte blijkt voor de zomer van belang dat er warmere zomers bestaan dan waar de normen nu rekening mee houden en die dus regelmatig overschreden worden. Verder blijkt het vermogen van koeling ontzettend van belang, omdat temperatuuroverschrijding vaak met grote warmtelasten gepaard gaat. Men moet tevoren preventief koelen om aan de normen te voldoen. Als het koelvermogen dan ook nog gering is, zoals bij een WP het geval is, is het moment dat de WP aanvangt met koelen vaak al te laat. Daarbij blijkt elektrische koeling bij een hogere setpoint (dus niet preventief) vergelijkbare energetische en thermische prestaties te behalen als een WP-koeling. Een regeling op basis van de operatieve temperatuur kan 10 tot 20% energie besparen bij veel verwarmingsinstallaties. Het verdient aandacht om regelingen door te ontwikkelen en aan te passen. Elektrische installaties blijken een betere thermische prestatie te kunnen leveren voor de opwarming. In combinatie met aanwezigheidsdetectie kan het 10 tot 15% energie besparen te opzicht van andere verwarmingsinstallaties. Echter gezien het primaire energieverbruik van elektrische energie is het dan gunstiger om continue te verwarmen met bijv. aardgas of zelfs een WP, in combinatie met WTW, omdat dan helemaal niet meer opgewarmd hoeft te worden en dit slechts 1% meer energie kost. Voor koeling is er nog geen comfortabel alternatief voor handen. Verder verdient het aanbeveling om andere klimaatjaren als referentie te gebruiken.