Opleiding Duurzaam Gebouw...2014/11/13 · Goed presterende ventilatoren kiezen 6.Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen 7.De blaas- en afzuigroosters positioneren 8.Een efficiënt

Leefmilieu Brussel

EFFICIËNT EEN VENTILATIESYSTEEM ONTWERPEN (TERTIAIRE GEBOUWEN EN GROTE WOONGEBOUWEN)

Anne-Laure MAERCKXCENERGIE

OpleidingDuurzaam Gebouw :ENERGIE

2

Aan het einde van de presentatie de ontwerpprincipes voor een efficiënt ventilatiesysteem kennen, waarbij rekening wordt gehouden met de volgende aspecten:

• het luchtdebiet• de prestaties van de ventilator• de afmetingen en isolatie van de leidingen• de regeling• het onderhoud• de registratie van het verbruik

Doelstellingen van de presentatie

3

● Korte herhaling van de theorie: waarom ventileren?

● Hoe te ventileren? ● Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen● Een ventilatiesysteem onderhouden● Het energieverbruik volgen● Conclusies

Indeling van de presentatie

4


● Hoe te ventileren? ● Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen● Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden● Het energieverbruik volgen● Conclusies

5

3 hoofdredenen: ●Het ademhalingscomfort van de bewoners verzekeren

► CO2-concentratie (toevoer van verse lucht)► Vochtigheid► Geur

●Gezonde ruimten garanderen► De invloed van in het gebouw aanwezige verontreinigende

stoffen verminderen (VOS, formaldehyde, radon, ...)

●Het thermisch comfort verzekeren► Verwarming via de lucht► Vooral: koeling door free-cooling en ventilatie ‘s nachts

Zie de presentatiemodule “Doelen”

6



7

Hoe te ventileren?

Hygiënische ventilatie: ●Toepasselijke regelgeving

► NBN D50-001: dimensionering voor residentiële gebouwen (woningen, rusthuizen,…)

► EN 13779: dimensionering voor tertiaire gebouwen(kantoren, openbare gebouwen,…)

► EPB► ARAB

8

Hoe te ventileren?

Twee basisprincipes: 1. inkomend debiet = uitgaand debiet

9

Hoe te ventileren?

2. Pulsie- doorvoer - afvoer► Toevoer van verse lucht in “droge” vertrekken► Doorvoer via circulatiezones► Afvoer van vervuilde lucht via “vochtige vertrekken”

Luchttoevoer

“Droge”vertrekken

woonkamer, slaapkamer,

kantoor

“Droge”vertrekken

woonkamer, slaapkamer,

kantoor

Doorvoer

Circulatie

Gang,trappenhuis

Circulatie

Gang,trappenhuis

Afvoer

“Vochtige”vertrekken

Keuken, badkamer, wc,

washok

“Vochtige”vertrekken

Keuken, badkamer, wc,

washok

Doorvoer

10

Hoe te ventileren?

● Residentiële toepassingen: NBN D 50-001 en EPB (eis 1: hygiënische ventilatie)

Opmerking: het debiet kan over verschillende openingen worden verdeeld

11

Hoe te ventileren?

● Residentiële toepassingen: NBN D 50-001 en EPB (eis 1: hygiënische ventilatie)

Opmerking: het debiet kan over verschillende openingen worden verdeeld

12

Hoe te ventileren?

● Niet-residentiële toepassingen: EN 13779, EPB en ARAB

► Ruimten die niet bestemd zijn voor menselijke bewoning► Vertrek waar geen of weinig mensen verblijven: gang, trap,

archieven

► EPB: minimaal 1,3 m³/u per m²► Wc: min 25 m³/u per wc of 15 m³/u.m²► Douches: min 50 m³/u per douche► Open keuken: min 75 m³/u

EN 13779 ‘High quality’

‘medium quality’

‘moderate quality’

‘low quality’

Klasse IDA1 IDA2 IDA3 IDA4

Debiet (m³/u.m²) - 3> 2,5

2(1,3-2,5)

1<1,3

● Niet-residentiële toepassingen: EN 13779, EPB en ARAB

► Ruimten die bestemd zijn voor menselijke bewoning ► Basisclassificatie “Indoor Air Quality” (IDA)

► EPB: minimaal 22 m³/u per persoon

► ARAB: minimaal 30 m³/u/persoon13

Hoe te ventileren?

EN 13779 ‘High quality’

‘medium quality’

‘moderate quality’

‘low quality’


Debiet (m³/u.pers)

72>54

45(36-54)

29(22-36)

18<22

14

Hoe te ventileren? ● Niet-residentiële toepassingen:

► Debiet gedefinieerd in m³/u per persoon Bepaling van het aantal personen: Max. tussen plannen (ontwerp) en EPB (regelgeving)

Enkele waarden uit de EPB Functie Grondoppervlak per

persoon (m²/pers.)Kantoorgebouw

kantoor 15

ontvangstruimten, receptie, vergaderzalen 3,5

hoofdingang 10

Horecarestaurants, cafetaria, snelbuffet, kantinebars, cocktailbars

1,5

keukens, kitchenettes 10

Onderwijsinstellingleslokaal 4

multifunctioneel lokaal 1

15

Oefening: debietberekening• Eengezinswoning

Begane grond: woonkamer, keuken, logeerkamer, douche

Eerste etage: 3 slaapkamers, badkamer, zolder

16

Oefening: debietberekening

• Begane grond: toevoer van verse lucht

17


• Begane grond: afvoer van vervuilde lucht

18


• Eerste etage: toevoer van verse lucht

19


• Eerste etage: afvoer van vervuilde lucht

20


• Begane grond: doorstroom

21


• Eerste etage: doorstroom

22

Hoe te ventileren?

Ventilatie en comfort: zijn de minimale debieten toereikend om optimaal comfort te verzekeren?

●CEN-rapport CR 1752 (Design criteria for indoor environment – 1998)

Single office A B CHinder door CO2-concentratie

36 m³/u.p 25 14

Low-polluting 72 50 29

Non low-polluting building

108 76 43

23

Hoe te ventileren?

Ventilatie en comfort: zijn de minimale debieten toereikend om optimaal comfort te verzekeren?

●EPB (EN 13779): ► Gaat uit van een ‘low polluting building’► Geen rokers

* Predicted Percentage of Dissatisfied


Ventilatiedebiet (m³/u/pers)

72 45 29 18

PPD* (%) 13 18 26! 33

24

Hoe te ventileren?

Energie en luchtkwaliteit:●Ventilatie verbruikt altijd energie!

► Luchtverwarming: luchtdebiet en ∆T°► Luchtcirculatie: luchtdebiet, drukverlies, rendement

●Luchtkwaliteit = comfort = prioriteit●Energie = niet te verwaarlozen

Er moet een compromis gevonden worden

25

Hoe te ventileren?

Energie en luchtkwaliteit: voorbeeld

●Slecht geïsoleerd kantoor van 20 m²► Enkel glas► Muren niet geïsoleerd

Transmissieverlies: 585 W► Ventilatie: 60 m³/u

Verlies door ventilatie: 184 W

●Goed geïsoleerd kantoor van 20 m²► Dubbel glas► Muren geïsoleerd



26

Hoe te ventileren?

Energie en luchtkwaliteit: voorbeeld

●Goed geïsoleerd kantoor van 20 m²► Dubbel glas► Muren geïsoleerd



27



28

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen

Herhaling: de verschillende ventilatiesystemen ●Systeem A: natuurlijke aan- en afvoer

Bron: Energie +

29


● Systeem B: mechanische aanvoer en natuurlijke afvoer

Bron: Energie +

30


● Systeem C: natuurlijke aanvoer en mechanische afvoer

Bron: Energie +

31


● Systeem D: mechanische aan- en afvoer

Bron: Energie +

Onmisbaar voor passieve gebouwen

32


● Hybride ventilatie► Mechanische ventilatie indien nodig ► Natuurlijke ventilatie indien mogelijk

33


Herhaling: ●Centralisatie en decentralisatie van ventilatie-units

Voordelen•Ieder wint zijn eigen warmte terug.•Ieder betaalt zijn eigen elektrisch verbruik.•Ieder beheert het onderhoud van zijn systeem.•Het energetisch rendement van een ventilatiesysteem met gescheiden units is beter.

Nadelen•Moeilijk te onderhouden, vooral in huurgebouwen.•Benodigde ruimte.•Lawaai van de ventilatoren.

Voordelen• Gemakkelijker uit te voeren• Gemakkelijk te onderhouden in huurgebouwen •Meer ruimte en minder lawaai in de appartementen

Nadelen•De appartementen hebben geen onafhankelijk verbruik.De temperatuur van de retourlucht is het gemiddelde van de temperaturen van de retourlucht van de appartementen. •De regeling is niet zo soepel.•Er is een vaste drukverdeling. Dit is niet bevorderlijk voor een verantwoordelijke houding.•Niet per se goedkoper als rekening wordt gehouden met de scheidingsinstrumenten.

34

Centrale ventilatie-units Decentrale ventilatie-units

Centraal of decentraal?

35


Ontwerpstrategie voor een efficiënt ventilatiesysteem1.Het ventilatiedebiet verminderen2.Het werkingsdebiet verminderen (= vraaggestuurde ventilatie)3.De ventilatie 's nachts en in het weekend uitschakelen4.De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen5.Goed presterende ventilatoren kiezen6.Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen7.De blaas- en afzuigroosters positioneren8.Een efficiënt leidingnetwerk ontwerpen9.De leidingen isoleren

36


1. Het ventilatiedebiet verminderen► Doel: de ventilatie-units zo nauwkeurig mogelijk

dimensioneren, een te grote overdimensionering vermijden (hoog energieverbruik)

► Een compromis zoeken tussen comfort en energieprestatie

► 30 m³/u (22 m³/u) in niet-residentiële gebouwen (residentiële gebouwen) is een wettelijk minimum

0

20

40

60

80

100

20.000 m³/u 15.000 m³/u 37


1. Het werkingsdebiet verminderen: voorbeeld●Ventilatie-unit: 20.000 m³/u●Vermogen van de ventilator: 8 kW●Vermindering van het debiet met 63 %

38


2. Het werkingsdebiet verminderen (= vraaggestuurde ventilatie)

► Door de ventilator opgenomen vermogen: verandert als (het debiet)³!

Bron: Technische gegevens BatEx

39


2. Het werkingsdebiet verminderen (= vraaggestuurde ventilatie)

► Het debiet van verse lucht aanpassen afhankelijk van het aantal aanwezigen

› Detectie van aanwezigheid› CO2-sondes (vergaderruimtes, klaslokalen: variabel

aantal personen)› Programmering met tijdschakelaar (cafetaria, keuken:

terugkerende aanwezigheid van personen)

40


2. Het werkingsdebiet verminderen: voorbeeld●Ventilatie-unit: 300 m³/u●Constant debiet geregeld debiet: besparing 70 %

0

20

40

60

80

100

Constant debiet Geregeld debiet

41


3. De ventilatie 's nachts en in het weekend uitschakelen

► Tertiaire sector (kantoren): kantooruren = 50 u/week… terwijl een week 7 x 24 u = 168 u duurt

vermindering met 70 % van de werkingsduur

42


4. De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen (systeem D)

► Van belang: › wanneer het gebouw voldoende luchtdicht is (n50 < 1 vol/u)› wanneer er evenwicht is tussen luchttoevoer en afzuiging

► Rendementsberekening: › Warmteterugwinning: η = (t2-t1)/ (t3-t1)› Vochtterugwinning: η = (h2-h1)/ (h3-h1)

Toegevoerde lucht

Afgezogen lucht

1 2

34

43

-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

maa

ndag

28/0

2/00

0:0

0

maa

ndag

28/0

2/00

12:

00

dins

dag

29/0

2/00

0:0

0

dins

dag

29/0

2/00

12:

00

woe

nsda

g01

/03/

00 0

:00

woe

nsda

g01

/03/

00 1

2:00

dond

erda

g02

/03/

00 0

:00

dond

erda

g02

/03/

00 1

2:00

tijdstip

Tem

pera

tuur

in °C

HR-warmtewisselaar: meestal hoeft de lucht niet meer voorverwarmd te worden

Warmteterugwinning

Temperatuurstijging van de toegevoerde lucht door de warmtewisselaar

44

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen4. De warmte uit de afgezogen lucht terugwinnen: welke warmtewisselaar? ●Warmtewisselaar met glycolwater

► Luchttoevoer en afzuiging gescheiden► Toepassing: ziekenhuizen (geen risico van contaminatie)+ eenvoudige regeling van T° (3-weg kraan)- Laag rendement- Drukval van glycolwater verbruik van de pomp- Risico op ijsvorming- Kost niet verwaarloosbaar voor kleine installaties

45


● Platenwarmtewisselaar+ Geen bewegende onderdelen laag elektriciteitsverbruik+ Weinig onderhoud+ Zeer laag risico op vervuiling van verse lucht

- Pulsie en extractie in de nabijheid - Neemt veel plaats in - Aanzienlijk drukverliezen bij grote debieten- Beperkte vochtterugwinning- Risico op ijsvorming

46


● Warmtewiel+ Vochtterugwinning (latente warmte)+ Hoog rendement+ Beperkte drukverliezen in verhouding tot het hoge rendement+ neemt relatief weinig plaats in+ beperkt risico op ijsvorming

- Pulsie en extractie in de nabijheid - Bewegende onderdelen elektriciteits-

verbruik en onderhoud- Risico op vervuiling van verse lucht

47


● Regeneratieve warmtewisselaar+ Vochtterugwinning (latente warmte)+ Hoog rendement+ Beperkte drukverliezen

- Neemt veel ruimte in- Grote investering

48


4. Warmte terugwinnen: voorbeeld●Besparing op voorverwarming van binnenkomende lucht

49

Warmtewisse-laar met

glycolwater

Platenwarmte-wisselaar Warmtewiel Regeneratief

Besparing in de winter € 2.010 € 2.175 € 2.860 € 3.175

Winst/verlies in % in vergelijking met standaard: -8% 100 % +31 % +46 %

Besparing in de zomer € 0 € 58 € 87 € 86

Winst/verlies in % in vergelijking met standaard: - 100 % 100 % +50 % + 48 %

Rendement bij 8 °C (t°/vochtigheid)

55 %0%

56 %0 %

81 %42 %

94 %10 %

Prijs (9.500 m³/u) € 15.000 € 15.000 € 18.000 € 42.000

Warmteterugwinning

50


Keuzecriteria voor warmtewisselaars:► Toepassing► Ruimte ► Rendement► Onderhoud► Investering► …

51


5. Goed presterende ventilatoren kiezen

Debiet (m³/u) Minimaal vereist rendement

Minimaal aanbevolen rendement

> 20.000 80 % 82 %

> 10.000 78 % 80 %

> 6.000 75 % 77 %

> 3.000 70 % 72 %

< 3.000 60 % 60 %

5. Goed presterende ventilatoren kiezen●SFP = Specific fan power

= de hoeveelheid lucht die de ventilator nodig heeft om een bepaald luchtdebiet te leveren

waarin PS = opgenomen elektrisch vermogen tijdens luchttoevoer [W]

Pe = opgenomen elektrisch vermogen tijdens retour [W]Qvmax = het grootste debiet (toevoer of afzuiging) [m³/s]

52


Categorie PSFP in W/m³.sSFP 1 < 500SFP 2 500 – 750SFP 3 750 – 1.250SFP 4 1.250 – 2.000

53


5. Goed presterende ventilatoren kiezen: voorbeeld●Ventilatie-unit: 20.000 m³/u●Vermogen van de ventilator: 8 kW●Rendement van de ventilator 70% 80%: besparing 13%

54


6. Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen●Doel: energieverlies door lekken in het netwerk vermijden

• Rechthoekige leiding met rechte hoeken

• Lekkage ... Tot 50 %!

• Ronde leiding

• Luchtdicht!

Klasse C

55


6. Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen: voorbeeld●Ventilatie-unit: 20.000 m³/u●Vermogen van de ventilator: 8 kW●Debietverlies van 5 % stijging van het verbruik met 16 %

0

20

40

60

80

100

120

20.000 m³/u 21.050 m³/u

56


7. De blaas- en afzuigroosters positioneren●Doel: een goede kwaliteit van de luchtvermenging in het vertrek verzekeren●Aandachtspunten:

► Directe aanzuiging van de toegevoerde lucht door de retourluchtopening vermijden

► Dode zones vermijden► Vorming van onderdruk in het vertrek voorkomen (toevoerlucht

kortgesloten met afzuiging)

57

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen8. Een efficiënt leidingnetwerk ontwerpen●Doel: drukverliezen zo veel mogelijk beperken●Traject van het leidingnetwerk

► zo kort mogelijk, eventueel onderverdelen in meerdere autonome netwerken (met homogene belasting)

58


► Met zo min mogelijk bochtstukken, aftakkingen, sectieveranderingen

59

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen● Brede leidingen kiezen om de drukverliezen te beperken

► Debiet

► Drukverliezen per lengte-eenheid

► Leidingverliezen

Als de doorsnede met de helft wordt verminderdVerdubbelt de snelheidNemen de drukverliezen toe met een factor 4!

waarin v = luchtsnelheid [m/s] S = leidingdoorsnede [m²]∆P = drukverlies [Pa]l = lengte van de leiding [m]d = leidingdiameter [m]λ = wrijvingscoëfficiënt ρ = soortelijke massa [kg/m³]k = coëfficiënt leidingverlies

60


200 m³/h

61


Maximale drukverliezen: ventilatienetwerk

Component Lage drukverlieze

n [Pa]

Middelmatige drukverliezen

[Pa]

Hoge drukverliezen

[Pa]

Leidingen 100 200 300

Warmtebatterij 40 80 120

Koude batterij 100 140 180

Demper 30 50 80

Opening toevoerlucht 30 50 100

Aanzuigopening verse buitenlucht 20 50 70

62

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen8. Een efficiënt leidingnetwerk ontwerpen: voorbeeld●Ventilatie-unit: 20.000 m³/u●Vermogen van de ventilator: 8 kW●Snelheid in hoofdleiding: 6 m/s (1.000 Pa) 4 m/s (444 Pa): besparing van 46 %

0

20

40

60

80

100

1.000 Pa (6 m/s) 444 Pa (4 m/s)

63

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpen9. De leidingen isoleren ●Doel: de warmteverliezen verminderen, met name

► Van de inkomende lucht (voorverwarmd)► Van de uitgaande lucht (warmteterugwinning)

●Referentie: EPB Verwarming

64


Mechanische ventilatie en akoestiek

Probleem Oplossing

Extern lawaai - Zorg voor een geluidsisolerende leiding (soepel of stijf) die de unit isoleert van buiten

Lawaai van de ventilatie-unit

- Kies een stille ventilatie-unit- Zorg voor een trillingsvrij bevestigingssysteem

65

Een efficiënt ventilatiesysteem ontwerpenProblematiek Oplossing

Lawaai door de lucht • in de leidingen • ter hoogte van de openingen

- Zorg voor soepele manchetten tussen de unit en de leidingen om voortplanting van de trillingen via de leidingen te voorkomen

- Zorg voor een stijve geluiddemper of een geluidsisolerende slang na de ventilatie-unit

- Dimensioneer de leidingen op een lage snelheid (beperking van de drukverliezen en verhoging van het akoestisch comfort):

- Max. 2 m/s in leidingen- Drukverliezen van max. 1 Pa/m

- Zorg bij doorgangen in wanden voor elastisch materiaal van dezelfde breedte als de wand

- Zorg voor een bevestigingsbeugel met een soepele band (beperkt de overdracht van trillingen)

- Zorg voor een geluidsisolerende slang tussen de leidingen en de openingen

- Zorg voor geluidsisolerende openingen (duurder)

66



67

Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden ● Doelen: de luchtkwaliteit garanderen en de

drukverliezen in het leidingnetwerk beperken● Aandachtspunten:

► Toegankelijkheid van de unit en het leidingnetwerk › zorg voor een technische ruimte die groot genoeg is om

gemakkelijk onderhoud aan de unit te kunnen plegen› zorg voor inspectieopeningen op bepaalde plaatsen in het

leidingnetwerk (bochtstukken)› vermijd te nauwe leidingen: onmogelijk te reinigen

► Netheid van de blaas- en afzuigroosters› zorg dat de noodzaak tot reiniging op het oog kan worden

bepaald (zichtbaarheid van de openingen)› zorg dat de openingen goed bereikbaar zijn › reiniging 1 x per jaar

68

Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden

► Vervanging/reiniging van de filters › reiniging elke 3 maanden › en wanneer een alarm aangeeft dat het drukverlies te groot is › jaarlijkse vervanging aangeraden (max. elke 2 jaar)

► Reiniging van de warmtewisselaar › elke 2 jaar

► Volledig onderhoud van het systeem door de installateur (technische controle, inspectie van de dichtheid,...)

› elke 3 jaar

69

Een efficiënt ventilatiesysteem onderhouden

► Slechte voorbeelden

70



71

Het energieverbruik volgen

● Doel: controle van de prestaties en het verbruik van de installatie mogelijk maken

● Actiemiddelen: ► aansluiting op het gebouwbeheerssysteem

› alarmen in geval van storingen in het systeem (filters, ventilator,...)

› centrale instelling van de installatie (bedrijfsuren, debiet,...)› in geval van een teller op de elektrische voeding:

nauwkeurige controle van het verbruik waarnemen van afwijkingen

72

Het energieverbruik volgen

► meetacties: › efficiëntie van de terugwinning van warmte/vocht› overeenstemming met de eisen ten aanzien van de regeling

bij afwezigheid van gebouwautomatiseringStopzetting van de installatie om 21.15 uInschakeling om 3.00 u

Regeling komt niet overeen met het aantal personen

Geringe terugwinning van warmte en vocht

Gebrek aan evenwicht tussen toevoer en afzuiging (slechte afstelling van de ventilatoren)

73



74

Conclusies

● Bij een slecht ontwerp kan de ventilatie een post met een zeer groot energieverbruik zijn

● Het is dus belangrijk om in de beginfase aangepaste systemen te ontwerpen waarmee het uiteindelijke verbruik tot een minimum kan worden beperkt...

● ... en om rekening te houden met de aspecten van onderhoud en controle van het verbruik, met behulp waarvan de goede prestaties van het systeem langdurig kunnen worden verzekerd.

75

● Energie +► http://www.energieplus-lesite.be/

● Modelbestekken voor uitvoerders en architecten: ► www.leefmilieubrussel.be > Professionelen > Sector >

Gebouw (constructie, beheer) > Onze hulmiddelen > REG-instrumenten

● EPB-reglement● Video over het waarom van ventilatie (NL):

► http://www.binnenklimaat.be/

Nuttige hulpmiddellen, websites, enz. :

Gids Duurzame Gebouwen:

● Fiches ENE02, ENE04, ENE07► www.leefmilieubrussel.be/gidsduurzamegebouwen

76

Wat u van deze presentatie moet onthouden

● Het is belangrijk om► de ontwerpdebieten te optimaliseren, de ventilatie-units

niet onnodig te overdimensioneren► het leidingnetwerk zodanig te ontwerpen dat de

drukverliezen worden beperkt en het onderhoud wordt vergemakkelijkt

► componenten met goede prestaties te kiezen (ventilatoren, warmtewisselaars)

► te zorgen voor een goede regeling en een efficiënte controle van de installatie

77

Contact

Anne-Laure MaerckxDuurzame adviseurGegevens

: 02 513 96 13E-mail : [email protected]

Documents

Opleiding Duurzaam Gebouw...2014/11/13 · Goed presterende ventilatoren kiezen 6.Luchtdichte leidingnetwerken ontwerpen 7.De blaas- en afzuigroosters positioneren 8.Een efficiënt