TVVL Magazine maart 2013

Maart 2013 | Jaargang 42 | Nr 3

Alternatief q√n-methode

Gebruikswaarde ziekenhuizen

Correctief onderhoud in hoog-bouw

Duurzaam plug & play appartement

JAA

RGA

NG

42 N

R. 3 T

VV

L MA

GA

ZINE M

AA

RT 2013

Geloof ons.Het origineel is beter!

Daikin maakt het u steeds comfortabeler.

nu nóg

Soms scheelt het maar één letter en is het toch een wereld van verschil. In de installatiemarkt vormen de drie letters VRV al jaren een begrip. VRV maakte het als eerste mogelijk om meerdere ruimtes individueel te koelen en te verwarmen met één buitendeel. Andere aanbieders volgden met het VRF-systeem. Inderdaad, dat scheelt maar één letter. Maar het is niet het origineel.

En de originele VRV overtreft nu ook zichzelf. De 4e generatie VRV biedt drie revolutionaire innovaties: continue verwarming met warmtepomp (dus ook tijdens de ontdooicyclus), variabele verdampingstemperatuur en de VRV-configurator voor een eenvoudigere inbedrijfstelling.

Ga naar www.daikin.nl/VRV-IV voor meer informatie over deze innovaties. Hier kunt u ook het boekje "VRV IV, nóg meer originele voordelen" aanvragen.

VRV

® van Daikin. Het origineel is nu nog beter!

Soms scheelt het maar één letter en is het toch een wereld van verschil. In de installatiemarkt vormen de drie letters VRV al jaren een begrip. VRV maakte het als eerste mogelijk om meerdere ruimtes individueel te koelen en te verwarmen met één buitendeel. Andere aanbieders volgden met het VRF-systeem. Inderdaad, dat scheelt maar één letter.

En de originele VRV overtreft nu ook zichzelf. De 4e generatie VRV biedt continue verwarming met warmtepomp

(dus ook tijdens de ontdooicyclus), variabele verdampingstemperatuur

voor meer informatie over deze innovaties. Hier kunt u ook het boekje "VRV IV, nóg meer originele

TM0313_cover.indd 1 7-3-2013 8:45:19

3

Inhoudsopgave

TVVL MAGAZINE

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld ‘door redactieraadleden’. De uniforme ‘peer review’ waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in het vakgebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden (‘peer reviewers’) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

36

32

24

Project: Plug & Play

aPPartement

IntervIew:

Peter luscuere

gebruIkswaarde

zIekenhuIs

een koelbatterIj In nIet-ontwerPcondItIes

Ir. A.H.T.M. (Alet) van den Brink, ir. G. (Gert) Boxem, dr.ir. A.W.M.

(Jos) van Schijndel 4

nauwkeurIger en zuInIger alternatIef voor

de q√n-methode

Ing. O.W.W. (Oscar) Nuijten 10

correctIef onderhoud van sanItaIre Instal-

latIes

C.J. (Janice) Yen 14

levensduur van hvac InstallatIes

C.F.H. (Cyp) van Rijn, R.G. (Ronald) Kollaard, C.M. (Coen) van de

Sande 18

toekomstIge gebruIkswaarde zIekenhuIs-

gebouwen

Ir. R. (Ragna) Clocquet 24

uItfaserIng van gloeIlamPen

Ing. R. (Rienk) Visser – PLDA 28

Maart 2013

IntervIew 32ProjectbeschrIjvIng 36actueel 39uItgelIcht 43regelgevIng 45boekbesPrekIng 46InternatIonaal 47summary 48voorbeschouwIng 49agenda 50

TVVL Magazine is het officiele orgaan van TVVL Platform voor Mens en Techniek. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kunnen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag wor-den verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begunstigers van TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt € 139,15 incl. BTW per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

RedactieRaad: drs.ir. P.M.d. (Martijn) Kruijsse (voorzitter)Mw. dr. L.c.M. (Laure) itard M. (Michiel) van KaamH. (Henk) LodderG.J. (Geert) LugtMw. drs. c. (carina) Muldering. O.W.W. (Oscar) NuijtenMw. drs.ir. i. (ineke) thieraufing. J. (Jaap) Veermaning. R (Rienk) Vissering. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur)

Redactie: drs.ir. P.M.d. (Martijn) Kruijsse (voorzitter)Mw. drs. c. (carina) Muldering. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur)

Redactie-adReS: tVVL: de Mulderij 12, 3831 NV LeusdenPostbus 311, 3830 aJ Leusdentelefoon redactie (033) 434 57 50Fax redactie (033) 432 15 81 email [email protected]

UitGaVe: Merlijn Media BVZuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Postbus 275, 2740 aG Waddinxveentelefoon (0182) 631717 email [email protected]

SecRetaRiaat:email [email protected]

aBONNeMeNteN: Merlijn Media BVPostbus 275, 2740 aG Waddinxveentelefoon (0182) 631717email [email protected] Benelux € 109,- Buitenland € 212,- Studenten € 87,- Losse nummers € 18,- extra bewijsexemplaren € 13,-

Het abonnement wordt geacht gecon-tinueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnementsperiode schriftelijk wordt opgezegd.

adVeRteNtie-exPLOitatie: Merlijn Media BV Ruud Struijk telefoon (0182) 631717 email [email protected]

PRePReSS: Yolanda van der Neut

dRUK: ten Brink, Meppel

iSSN 0165-5523

© tVVL, 2013

Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties geschieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. alle daar in vervatte informatie is zorgvuldig gecontroleerd. de auteurs kunnen echter geen verantwoordelijk-heid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

TM0313_inhoud.indd 3 28-2-2013 15:20:17

4 TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

ISSO47 ‘Ontwerp van hydraulische schakelingen voor koelen’ geeft de huidige

kennis weer van de waterzijdige prestaties van een koelbatterij in deellast,

gecombineerd met een hydraulische module. Een enkele term omschrijft de

prestaties of eigenschappen. Het beeld van waterzijdige prestaties in deellast

is daardoor onvolledig. Dit artikel beschrijft een nieuwe weergave om het

deellastgedrag van een koelbatterij in niet-ontwerpcondities beter inzichtelijk te

maken. Conclusie is dat er geen eenvoudig verband is tussen vermogen, waterzijdig

debiet en waterzijdig temperatuurverschil. Ook is de weergave uit ISSO47 maar

gedeeltelijk correct. Een voorbeeld van deze nieuwe weergave is de invloed van een

constantdebietklep op de waterzijdige prestaties.

Een koelbatterij in niet-ontwerpcondities

Ir. A.H.T.M. (Alet) van den Brink, Kropman Installatietechniek; ir. G. (Gert) Boxem, dr.ir. A.W.M. ( Jos) van Schijndel, Technische Universiteit Eindhoven

Het belang van koelen van gebouwen is over de laatste decennia toegenomen. De koelbehoefte is gestegen door betere isolatie in combinatie met de interne warmtelast. Het is belangrijk dat deze koelbehoefte op economisch en energetisch efficiënte wijze wordt ingevuld. Het hydraulische ontwerp van het koelcircuit is een belangrijke voorwaarde voor een goede energetische prestatie van het gehele koelsysteem. ISSO publicatie 47 [1] geeft de handvatten voor het ontwerp van de hydraulische schakelingen, waarbij de prestaties in deellast worden weergegeven. Toch komen er in de praktijk situaties voor waarin de verwachtte prestaties achterblijven en het waterzijdig temperatuurverschil in deellast onvoldoende of niet wordt gere-aliseerd. De capaciteit van de opgestelde koelmachines wordt dan slecht benut en veel WKO-installaties functioneren niet meer naar verwachting. Dit leidt tot een hoger energie-

gebruik. Naast algemeen bekende oorzaken, bijvoorbeeld niet of verkeerd inregelen, is het huidige inzicht in het deellastgedrag nog onvoldoende om het verminderde waterzijdig temperatuurverschil in deellast sluitend te verklaren.

NIEUWE PRESENTATIEMETHODE

Voor koelbatterijen is de vollast- of ontwerp-conditie goed gedefinieerd voor de primaire zijde (water) en de secundaire zijde (lucht). Koelbatterijen in luchtbehandelingskasten worden namelijk voor deze nominale conditie geselecteerd. Hierbij zijn de vereiste prestaties op basis van lucht- en waterzijdige gegevens de invoer voor de selectie. De uitvoer is een koelbatterij met een kA-waarde [W/K] die de prestaties levert onder ontwerpcondities. De kA-waarde kan voorgesteld worden als de capaciteit van de warmtewisselaar. Door de

combinatie van voelbare en latente koeling is het moeilijk om voor niet-ontwerpcondities de water- en luchtzijdige gegevens goed te bepalen. Dit wordt verder gecompliceerd doordat deze combinatie ook afhankelijk is van de watersnelheid en de waterintredetem-peratuur van de koelbatterij. De waterzijdige eigenschappen van koelbatterijen in deellast zijn mede afhankelijk van de gekozen hydrau-lische module. De huidige kennis hierover is weergegeven in ISSO47.In dit artikel worden de waterzijdige prestaties van een koelbatterij voor niet-ontwerpcondi-ties op een nieuwe wijze weergegeven, zodat er meer inzicht wordt verkregen in het deel-lastgedrag van de combinatie koelbatterij en

Dit artikel maakt deel uit van een serie artikelen die de huidige kennis van water-zijdige systemen aanvult.

Algemene waterzijdige prestaties

TM0313_vdbrink_2125.indd 4 28-2-2013 15:24:54

5TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

hydraulische module. Voor deze nieuwe pre-sentatiemethode wordt de debiet- of smoorre-geling gebruikt, module 6 uit ISSO47 [1]. Deze wordt in de klimaattechniek veel toegepast en is in figuur 1 [1] links weergegeven. Bij deze wijze van regelen is het wenselijk dat de retourwatertemperatuur stijgt bij een dalend vermogen, waardoor de transportener-gie daalt. Een eigenschap van deze module is dat het debiet in deellast daalt. Hierdoor daalt de waterzijdige warmteoverdrachtscoëfficiënt van water-op-buis waardoor de kA-waarde van de koelbatterij ook afneemt.

Een tweede veel toegepaste module is de zogenaamde meng- en smoorschakeling, module 5 [1]. Deze module is vereenvoudigd rechts weergegeven in figuur 1. De primaire temperatuur θin,prim [°C] blijft gelijk en het vermogen wordt geregeld door het debiet qm,prim [kg/s] te reduceren. De pomp CP zorgt voor een constant debiet qm,sec [kg/s] over de koelbatterij, waardoor het vermogen geregeld wordt door een hogere mengtemperatuur θin,sec [ºC] aan de koelbatterij toe te voeren. Hierdoor blijft de kA-waarde constant. Deze regeling wordt vaak gebruikt om de secundaire tem-peratuur θin,sec te verhogen om bijvoorbeeld condensatie te voorkomen (droge koeling). De waterzijdige kenmerken zijn in figuur 1 met een enkele term weergegeven en het stijgend waterzijdig temperatuurverschil in deellast is een eigenschap van beide modulen [1]. Deze enkele term geeft geen volledig beeld van de prestaties in deellast.De documentatie van standaard koelbatte-rijen van leveranciers geven in tabellen op wat de prestaties voor afwijkende condities ten opzichte van de ontwerpconditie zijn. In [2] worden op basis van deze data de wijzigende prestaties van de koelbatterij weergegeven, zie figuur 2.

De genoemde data zijn uitsluitend geba-seerd op de vollast intredeconditie, waarbij vermogens beneden 60% van het ontwerpver-mogen niet zijn weergegeven. Tevens zijn de waterzijdige temperaturen en de toegepaste hydraulische module niet vermeld.Het is wenselijk om ook de waterzijdige prestaties van de geselecteerde koelbatterij onder niet-ontwerpcondities in een eenvou-dige en herkenbare achtergrond te hebben. Deze prestaties worden beïnvloed door de stijgende warmteweerstand van water-op-buis als gevolg van het dalend debiet in de buis van de koelbatterij. Omdat veel koelbatterijen worden geregeld door middel van een smoor-regeling en de achterblijvende waterzijdige prestaties met de huidige kennis niet verklaar-baar zijn, is het van belang dat de waterzijdige

-Figuur 1- Hydraulische inpassing met een smoorschakeling (links) en een smoor- en mengschakeling

(rechts) [1]

-Figuur 2- Deellastprestaties van een koelbatterij voor koeling in een luchtbehandelings kast [2]

TM0313_vdbrink_2125.indd 5 28-2-2013 15:24:57


temperaturen en debieten van deze combina-tie van koelbatterij en hydraulische module beter bekend worden.Het doel van dit artikel is om meer inzicht te geven in de waterzijdige prestaties van de combinatie koelbatterij en gebruikermodule 6. Met behulp van een model van de koelbat-terij worden de prestaties berekend en grafisch gepresenteerd in een achtergrond die eenvou-dig te gebruiken is binnen het vakgebied. Het resultaat is dat de ontwerper de prestaties van de combinatie van koelbatterij en gebruiksmo-dule in vol- en deellast beter kan beoordelen.

TOELICHTING EN UITLEGOm de prestaties van de koelbatterij in deellast weer te geven, worden deze voor niet-ontwerpcondities berekend. Het gebruikte theoretisch model is gebaseerd op het werk van Elmahdy en Mitalas, ‘A simple model for cooling and dehumidifying coils for use in cal-culating energy’ [3] en vindt haar basis in het werk van Threlkeld, ‘Thermal Environmental Engineering’ [4]. Dit model formuleert aan de hand van de afzonderlijke warmteweerstanden aan de binnenzijde (waterzijdig) en aan de bui-tenzijde (luchtzijdig) van de koelbatterij, en de warmteweerstand van de buis de totale warm-tedoorgangscoëfficiënt k [W/m².K] van de wisselaar. Hierbij wordt gebruik gemaakt van experimentele correlaties om de waterzijdige en luchtzijdige warmteoverdrachtscoëfficiën-ten te berekenen. De warmteweerstand van de buis zelf is gering [4]. Voor een uitgebreide beschrijving van het model wordt verwezen naar [5].Het model van Elmahdy en Mitalas is op vier punten verbeterd. In de eerste plaats is de Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD) vervangen door de εNTU-methode (resp. effectiveness en Number of Transfer Units), waardoor de deellastprestaties direct berekend kunnen worden. Bij een constant luchtdebiet en een dalend waterdebiet stijgt de waterzijdige warmteweerstand en krijgt deze een groter aandeel in de totale warmte-weerstand van de koelbatterij. Het model is uitgebreid met laminaire en overgangsstro-ming op basis van het werk van Brandemuehl et al [7]. De tweede verbetering is dat de invloed van bochten (U-bends) bij laminaire stroming is meegenomen op basis van het werk van Haglund Stignor et al [8]. Na elke bocht wordt de laminaire stroming verstoord en treedt er een verschijnsel op vergelijkbaar met het intredeverschijnsel, waardoor de warmteoverdrachtscoëfficiënt groter wordt. De derde verbetering is dat in de originele publicatie en in [7] een term uit een verge-lijking is weggevallen [9]. Dit is alsnog aan het model toegevoegd. In de vierde plaats,

ten slotte, is de invoerwijze ten opzichte van [7] gewijzigd. Door de invoer van fysieke afmetingen van de koelbatterij en door enkele variabelen constant te veronderstellen, is het aantal invoerparameters van de koelbatterij gereduceerd van 18 naar 10. Het model is geprogrammeerd in Matlab.Het model is in staat om droge, natte en gedeeltelijk natte koeling weer te geven. De publicaties van Elmahdy zijn voorzien van meetwaarden en fysieke afmetingen van twee koelbatterijen [3], [6]. Voor turbulente stro-ming is de hoogste gemiddelde afwijking ≤5%. Het is nu mogelijk om voor elke luchtintre-deconditie het waterzijdig debiet en tempe-ratuurverschil te bepalen en de resultaten te presenteren. Bij het koelen van vochtige lucht kan naast het verlagen van de temperatuur ook het absoluut vochtgehalte dalen. Dit proces wordt weergegeven in het Mollier-diagram. Dit diagram wordt veel gebruikt in de klimaat-techniek en is daarom geschikt als achtergrond om de resultaten van de koelbatterij onder niet-ontwerpcondities weer te geven. De resultaten worden genormaliseerd met behulp van het nominale vermogen Pnom [W], het nominale waterzijdig temperatuurverschil (θuit,nom - θin,nom) [K] en het nominale waterzijdig debiet qm,nom [kg/s], alle bij de ontwerpconditie. Deze genormaliseerde of procentuele groothe-den worden als volgt berekend:P* = P / Pnom

P* [-] is het genormaliseerde vermogen, P [W] het berekende totaal vermogen van de luchtin-

tredeconditie en Pnom [W] het totaal vermogen onder ontwerpcondities:T* = Ɵuit – Ɵin / Ɵuit,nom – Ɵin,nom

T* [-] is het genormaliseerde waterzijdige temperatuurverschil , θuit [ºC] de wateruit- en θin [ºC] de waterintredetemperatuur bij de luchtintredeconditie, θin,nom [ºC] de waterin- en θuit,nom [ºC] de wateruittredetemperatuur onder ontwerpcondities:qm* = qm / qm,nom

Hierin is qm* [-] het genormaliseerde waterzijdige debiet, qm [kg/s] het berekende debiet en qm,nom [kg/s] het debiet onder ontwerpcondities. De ontwerpintredecondi-tie van 28°C/60% (xin,nom = 14,3g/kg), wordt weergegeven door een stip in het diagram. De resultaten zijn berekend met een stapgrootte voor het vochtigheidsgehalte van 0,1g/kg en voor het temperatuurverschil van 0,1K bij een constante luchtdruk van 101,325 kPa. Een aantal grafieken geeft de resultaten van de koelbatterij met module 6 als vermogens-regeling (variabele warmteoverdracht) met een onbeperkt debiet. Daarna wordt een voorbeeld gegeven van de toepassing van deze presentatiemethode, waarbij het maximum debiet wordt begrensd. Op vergelijkbare wijze kunnen ook de Voelbare Warmte Factor (VWF) [-], het uittredend vochtgehalte [g/kg] en het aandeel van het uitwendige oppervlak van de koelbatterij waar condensatie optreedt Fwet [-] worden weergegeven. Deze zijn hier niet weergegeven. In de weergegeven afbeeldingen

-Figuur 3- Lijnen van constant vermogen P* van een koelbatterij voor ontwerp en

niet-ontwerpcondities, module 6

TM0313_vdbrink_2125.indd 6 28-2-2013 15:24:58


worden de luchthoeveelheid, wateraanvoer- en de luchtuittredetemperatuur constant gehouden, tenzij expliciet aangegeven.

CONSTANT VERMOGENIn figuur 3 zijn de (contour)lijnen van totaal constant vermogen P* weergegeven in het Mollier-diagram voor ontwerp (stip, aangege-ven door de rode pijl) en niet-ontwerpcondi-ties. De grafiek is horizontaal verdeeld in twee delen, waarbij voor elke luchtintredeconditie het dimensieloos vermogen afgelezen kan worden. Bij elke luchtintredeconditie op de lijn P*=1 (paarse lijn) is het lucht en waterzijdig vermogen P gelijk aan het ontwerpvermogen Pnom. Deze lijn loopt door de ontwerpconditie (=stip). Onder deze lijn neemt het vermogen af en is er sprake van deellast bedrijf: P*<1. Boven deze lijn neemt het vermogen toe: P*>1. Daarnaast wordt de grafiek verticaal verdeeld in drie delen door twee (lichtblauwe) lijnen. In het eerste en linkerdeel van de grafiek lopen de lijnen van gelijk vermogen horizontaal en op gelijke afstand van elkaar. Het betreft hier droge koeling en de afstand is alleen afhan-kelijk van het temperatuurverschil tussen de luchtin- en luchtuittredetemperatuur. In het tweede en rechterdeel lopen de lijnen van gelijk vermogen niet meer horizontaal en treedt er ontvochtiging op. Deze lijnen lopen nagenoeg gelijk met de enthalpielijn. Het derde deel is het overgangsgebied van volledig droge naar volledig natte koeling en ligt tussen beide gebieden. Hier zijn de lijnen gebogen en is er sprake van een gedeeltelijk natte koelbatterij.

Uit de grafiek is af te lezen dat het absoluut vochtgehalte waar de condensatie start, niet constant is. Bij een stijgende luchttemperatuur treedt condensatie op bij een dalend absoluut vochtgehalte op en het startpunt verschuift naar links. Door het stijgend waterdebiet daalt de overgangsweerstand en daalt de oppervlak-tetemperatuur van de koelbatterij. Het punt waar de ontvochtiging start is dus niet alleen afhankelijk van de watertempera-tuur, maar ook van de watersnelheid in de batterij.

CONSTANT WATERDEBIETIn figuur 4 zijn de lijnen van constant debiet qm* weergegeven. Deze grafiek is al complexer doordat het waterdebiet niet regelmatig stijgt met het stijgen van het vermogen. Dit is met name bij de droge koeling goed te zien. Hier is een toename van het debiet van 0,2 naar 0,3 goed voor een temperatuurdaling van ongeveer 2K. Echter, een toename van het debiet 0,7 naar 0,8 resulteert in een daling van

-Figuur 4- Lijnen van constant waterdebiet qm* van een koelbatterij voor ontwerpen niet-

ontwerpcondities, module 6

-Figuur 5- Lijnen van constante waterzijdige temperatuurverschillen T* van een koelbatterij voor

ontwerpen niet-ontwerpcondities, module 6

TM0313_vdbrink_2125.indd 7 28-2-2013 15:25:00


1K. Indien het debiet stijgt tot een waarde >1 (de groene lijn), resulteert een lichte verhoging van het vermogen in een niet te verwaarlozen hoger waterdebiet. Dit betekent dat meer vermogen al snel resulteert in veel meer debiet. Dit heeft als gevolg dat het waterzijdig temperatuurverschil daalt (figuur 5).

CONSTANT WATERZIJDIG TEMPERATUURVERSCHIL

In figuur 5 zijn de lijnen van constante waterzij-dige temperatuurverschillen T* weergegeven en vormen ze het verband tussen het vermo-gen P* en het waterdebiet qm*. Deze figuur geeft een goed beeld van het complexe gedrag van het waterzijdig temperatuurverschil. De eerste conclusie is dat er geen eenvoudig verband is tussen het koelvermogen en het waterzijdig temperatuurverschil. Zo zijn er twee (rode) lijnen van intredecondities, waarbij het waterzijdig temperatuurverschil gelijk is aan het ontwerptemperatuurverschil: T*=1. De eerste lijn loopt door de ontwerpconditie (stip) en de tweede lijn start bij een luchtintredetem-peratuur van ±18°C. Deze twee lijnen verdelen het Mollier-diagram in drie delen. In de eerste twee delen stijgt het temperatuurverschil in deellast in overeenstemming met ISSO47. Echter, in het tussenliggende derde deel daalt het temperatuurverschil in deellast. De tweede conclusie is dat het waterzijdig temperatuur-verschil in deellast niet uitsluitend stijgt, zoals in ISSO47 wordt weergegeven.

WATERZIJDIG DEBIETBEGRENZING

De toegevoegde waarde van deze methode wordt duidelijk wanneer het maximum debiet wordt begrensd op de ontwerpwaarde: qm*≤1. Het doel is om inzicht te geven in de invloed van een dergelijke maatregel op de waterzij-dige prestaties van de koelbatterij.In het voorgaande is uitgegaan van een ongelimiteerd debiet. Hierdoor bestaat het risico van een hydraulische onbalans wat resulteert in een ongelijkmatige verdeling van de debieten tussen de verbruikers. Om deze onbalans te voorkomen wordt de installatie ingeregeld, waarbij het ontwerpdebiet qm* van de koelbatterij wordt ingesteld op de waarde qm*=1 bij een volledig geopend inregelventiel. Dit inregelen wordt traditioneel gedaan door middel van het inregelventiel met een vaste, instelbare weerstand. Het nadeel is dat een hoger drukverschil een debiet qm*>1 veroor-zaakt. Een maatregel om dit te verhelpen is de constantdebietregelaar. Hierbij worden de inregelafsluiter en het regelventiel vaak geïn-tegreerd, waarbij deze wordt ingesteld op het ontwerpdebiet van qm*=1. Onafhankelijk van de (hogere) voordruk is nu het debiet begrensd

-Figuur 6- Lijnen van constant vermogen P* van een koelbatterij voor ontwerp en niet-

ontwerpcondities, module 6 met debietbegrenzing

-Figuur 7- Lijnen van constant waterzijdige temperatuurverschillen T* van een koelbatterij voor

ontwerp en niet-ontwerpcondities, module 6 met debietbegrenzing

TM0313_vdbrink_2125.indd 8 28-2-2013 15:25:02


NOMENCLATUURA Oppervlakte m²k Warmtedoorgangscoefficient van de koelbatterij W/m².KP Vermogen Wqm Debiet kg/sT Temperatuurverschil Kv Luchtdebiet m³/sV Luchtsnelheid m/sx Vochtgehalte g/kgθ Temperatuur °C

Sub-/superscriptsa air (lucht)in intredenom ontwerpconditieprim primaire zijdesec secundaire zijdeset setpoint (luchtzijdig)uit uittrede* genormaliseerde waarde

Ontwerp koelbatterijDebiet (lucht) Va 0,93 m³/s

op de ontwerpwaarde.In figuur 6 zijn de lijnen van het totaal constant vermogen P* weergegeven, waarbij het debiet is begrensd op qm*=1. De figuur is identiek aan figuur 3 tot de lijnen van constant debiet qm*=1 (groene lijn). Boven deze lijn stijgt het vermo-gen minder sterk, doordat deze alleen wordt gerealiseerd door de verhoging van de tempe-ratuur van het retourwater. Als gevolg daarvan daalt het vermogen en stijgt de luchtuittrede-temperatuur ten opzichte van de ingestelde waarde van 15ºC (niet weergegeven).Het waterzijdig debiet blijft gelijk aan figuur 4, waarbij het maximum debiet is begrensd tot qm*=1. In figuur 7 zijn de lijnen van constante waterzijdige temperatuurverschillen T* weergegeven. In deze figuur is te zien dat bij de ontwerpconditie (stip) het temperatuur-verschil een buigpunt heeft. De lijn door deze buigpunten vormen de lijn qm*=1 (groen lijn). Het waterzijdig temperatuurverschil voor het debiet is ten opzichte van figuur 5 ongewij-zigd tot qm*=1 en blijft vervolgens constant. De derde conclusie is dat een regelklep met debietbegrenzing geen verschil laat zien met de onbegrensde situatie totdat het waterzijdig debiet de ontwerpwaarde heeft bereikt. Het belang deze conclusie wordt in een vervolgarti-kel toegelicht.

CONCLUSIEIn dit artikel is een nieuwe wijze gepresenteerd om het deellast gedrag van een koelbatterij voor niet-ontwerpcondities weer te geven,

waarbij de samenhang tussen het vermogen, het waterzijdig debiet en temperatuurverschil inzichtelijk is gemaakt. Er blijkt geen eenvoudig verband te zijn tussen het vermogen enerzijds en het waterzijdige debiet en temperatuurver-schil anderzijds. De conclusie is dat het toepassen van een waterzijdig smoorregeling (module 6) in tegenstelling de huidige kennis, in deellast niet uitsluitend resulteert in een stijgende retourwatertemperatuur. Er is een gebied met luchtintredecondities waarin het waterzij-dig temperatuurverschil in deellast daalt ten opzichte van de ontwerpconditie. Dit veroorzaakt lagere retourtemperaturen in de gekoeldwaterinstallatie dan bij de ontwerp-conditie. Ten slotte, de constantdebietklep geeft geen verschil in het waterzijdig gedrag totdat het ontwerpdebiet is bereikt.

VERVOLGARTIKELDit eerste artikel heeft een nieuwe wijze gepre-senteerd om de waterzijdige prestaties van een koelbatterij in niet-ontwerpcondities weer te gegeven. In het tweede artikel wordt de speci-fieke waterzijdige prestaties van module 6 voor een Nederlands klimaatjaar weergegeven. Immers, het huidige diagram geeft algemeen inzicht maar de relevante luchtcondities en de frequentie ervan blijven onderbelicht. De mate waarin het gebied met de lagere retourwa-tertemperaturen een rol spelen wordt hierin behandeld.

LITERATUURLIJST1. ISSO-publicatie 47, Ontwerp van hydrau-

lische schakelingen voor koelen, ISBN 90-5044-112-2, 2005

2. Lu. L., Cai, W., Xie, L., Li, S., S, Y.C., HVAC system optimization – in building sections, 2005

3. Elmahdy, A.H., Mitalas, G.P., (1977) ‘A simple model for cooling and dehumidi-fying coils for use in calculating energy’, ASHRAE Annual Meeting, pp. 103-117

4. Threlkeld, J.L., ‘Thermal Environmental Engineering’, 2nd edition, 1970

5. Brink, A.H.T.M., van den, Waterzijdige pres-taties van een koelbatterij in niet-ontwerp-condities, afstudeerscriptie TU/e, 2012

6. Elmahdy, A.H. 1979, Biggs, R.C., Finned tube heat exchanger: correlation of dry surface heat transfer data, 1979

7. Brandemuehl, M.J., Gabel, S., ‘Toolkit for HVAC System Energy Calculation’, Subroutine type 73, 1993

8. Haglund Stignor C., Sundén, B., Fahlén, P., Liquid side heat transfer and pressure drop in finned-tube cooling-coils operated with secondary refrigerants, 2007

9. Persoonlijke correspondentie met Elmahdy, 2011

Debiet (water) qm,nom 1,15 kg/sLuchtintredetemperatuur θa,in 28°CLuchtuittredetemperatuur θa,uit 15°CVermogen Pnom 27.980 WVochtgehalte, uittrede xa,uit 9,6 g/kgVochtgehalte, intrede xa,in 14,3 g/kgWaterintredetemperatuur θin,nom 6°CWateruittredetemperatuur θuit,nom 11,8°C

Fysieke afmetingen koelbatterijBreedte koelbatterij 0,61 mHoogte koelbatterij 0,61 mAantal rijen 4Rijafstand 32,8 mmAantal circuits 20Buitendiameter buis 7 mmBinnendiameter buis 6 mmAantal vinnen 433 m-1

Dikte vin 0,165 mmVervuilingsweerstand 0 m².K/WMateriaal buis koperMateriaal vinnen aluminium

TM0313_vdbrink_2125.indd 9 28-2-2013 15:25:02

10 TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

ISSO en KWR hebben nieuwe rekenregels geformuleerd waarvan de uitkomsten

veel dichter bij de gemeten waterverbruiken liggen dan die van de bestaande

(q√n-)methode. Deze regels zijn het resultaat van diverse onderzoeken die TVVL

in de afgelopen jaren liet uitvoeren, onder meer door KWR-Watercycle Research

Institute. Met de nieuwe rekenregels is het voor het eerst ook mogelijk om een

realistische inschatting te maken van het warmwaterverbruik. Simdeum heet het

simulatieprogramma dat KWR daarbij gebruikt. De herziene uitgave van ISSO-

publicatie 55 ‘Ontwerpen van collectieve leidingwaterinstallaties’, gebruikt de

nieuwe rekenregels en licht deze met voorbeelden toe.

Nauwkeuriger en zuiniger alternatief voor de q√n-methode

Ing. O.W.W. (Oscar) Nuijten, projectcoördinator ISSO, lid van de expertgroep ST van TVVL en de redactieraad van TVVL Magazine, en docent aan de post-bachelor opleiding HIT-W van Avans+

De q√n-methode voor het bepalen van de maximum-moment-volumestroom (qv,mm) is inmiddels meer dan zestig jaar oud. De meest eenvoudige vorm houdt alleen rekening met de aanwezige tappunten en geeft per tappunt een standaard volumestroom. Er is in de tussentijd veel veranderd. De samenstelling van de huishoudens is gewijzigd. Rond 1950 hadden woningen slechts drie tappunten, nu zijn dat er circa tien. Het aantal bewoners per m2 gebruiksoppervlak was in die tijd vrij hoog. Dit is nu veel kleiner. Het gebruikersgedrag is sterk veranderd en ook afhankelijk van het soort bewoners/gebruikers, jong, oud, tweeverdiener, gezin, samenwonend, alleen-staand, student, allochtoon, enzovoorts. Ook is er een groot aantal verschillende bad- en douchevoorzieningen op de markt verschenen waarvan het watergebruik erg verschillend kan zijn. Het soort douchevoorziening heeft erg veel invloed op de waterafname, zowel per

dag als per seconde. Vergelijk bijvoorbeeld de spaardouche en de regendouche.

BETER ONDERBOUWDDe q√n-methode wordt – bij gebrek aan beter – ook veelvuldig toegepast in utiliteitsbouw met aanpassingen voor de aanwezigheid van brandslanghaspels, nooddouches en continue volumestromen. In de periode 1976-1980 voerde Kiwa WR (nu KWR), voor het bepalen van de diameter van aansluitleidingen (dienstleidingen van de drinkwaterbedrij-ven), op beperkte schaal metingen uit van de maximum-moment-volumestroom (MMV) van woongebouwen, scholen, gezondheids-instellingen, kantoorgebouwen en sporthal-len. De daarvan afgeleide rekenregels zijn vermeld in de huidige ISSO-publicatie 55 en zijn alleen geschikt voor het dimensioneren van aansluitleidingen. Bij deze rekenregels kan men zich ook afvragen of ze de waterafname in

-Figuur 1- Luxe douche (bron: Grohe) en spaar-

douche (bron: Milieu Centraal)

TM0313_nuijten_2128.indd 10 28-2-2013 15:34:46

11TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

de huidige situatie nog wel goed beschrijven. De drinkwaterbedrijven en de installatiesec-tor gaven tien jaar geleden aan behoefte te hebben aan beter onderbouwde rekenregels voor het dimensioneren van leidingsyste-men. Zij wilden dit mede vanuit het besef dat er waarschijnlijk sprake is van structurele overschatting van de volumestroom, met als gevolg te lage stroomsnelheden en meer kans op het achterblijven van vuil en afzettingen in de leiding. Daaruit ontstond het initiatief om meer nauwkeurige rekenregels te ontwikkelen. Nu in 2012, na een reeks van onderzoeken, simulaties, validatiemetingen, controlebereke-ningen voor verschillende soorten gebouwen, is het zover dat de herziene ISSO-publicatie 55 de nieuwe rekenregels kan publiceren.

SIMULEREN AFNAMEVoor de ontwikkeling van die nieuwe reken-regels speelt de kennis van tap- en afname-patronen van het huishoudelijk waterverbruik een belangrijke rol. Er zijn echter onnoemelijk veel metingen nodig om van alle tappunten en van verschillende soorten woningen en gebouwen voldoende informatie te krijgen om een betrouwbaar gemiddeld afnamepatroon vast te stellen. Daarom startte KWR in 2003, in opdracht van de drinkwaterbedrijven en de installatiesector (TVVL/Uneto-VNI), een onderzoek naar de mogelijkheid om afname-patronen te simuleren. Naast een inventarisa-tie van beschikbare technische gegevens van waterverbruikende toestellen en statistische gegevens over de aanwezigheid ervan, keek zij ook naar de aanwezige personen en hun waterverbruikend gedrag thuis. Op basis van deze kennis is voor woninginstallaties een stochastisch simulatiemodel ontwikkeld genaamd: Simdeum (stochastisch = op basis van kansberekening).Het gepatenteerde Simdeum berekent tap- en afnamepatronen van zowel koud- als warm-water. De afnamepatronen van koud water zijn gevalideerd met praktijkmetingen in vijf woningen. Om niet voor iedere nieuwe situatie het model Simdeum te hoeven gebruiken is een aantal specifieke woonsituaties gedefi-nieerd waarvoor rekenregels zijn opgesteld op basis van de uitkomsten van Simdeum. Aan de hand van het simulatiemodel zijn in 2007 twintig woonsituaties (woninginstal-laties) doorgerekend, die kunnen variëren in gezinssamenstelling en luxe. Vervolgens zijn van woongebouwen, bestaande uit slechts één type woonsituatie, collectieve leidinginstalla-ties van de woongebouwen doorgerekend. De uitkomsten van de simulaties zijn de maximum moment volumestroom (qv,mm-koud, qv,mm-warm) en het warmwaterverbruik in 10, 60 en 120 minuten en in 24 uur. In een spreadsheet-pro-

gramma zijn de uitkomsten van de simulaties tot maximaal 150 woningen eenvoudig te bepalen. Deze praktische tool bevat een mogelijkheid om de verschillende keuzes in te voeren, en toont vervolgens de uitkomsten. In 2008 stelde KWR op vergelijkbare manier rekenregels op voor woontorens, waarvoor zij zes verschillende type appartementen defini-eerde. Een woontoren kan verschillende type appartementen bevatten. Ook voor woon-torens zijn de rekenregels op te zoeken in een spreadsheet-programma.

AFNAME UTILITEIT Na de eerste onderzoeken voor de categorie woningen volgde een reeks van onderzoeken in opdracht van Uneto-VNI en TVVL voor de categorie utiliteit. KWR heeft Simdeum in 2009 uitgebreid en aangepast voor verschil-lende belangrijke categorieën in de utiliteits-bouw. Ook voor deze toepassing is gekeken naar de aanwezige tappunten en naar het waterverbruikend gedrag van de aanwezige personen. Men splitst het gebouw op in func-tionele ruimten, die worden gekarakteriseerd door hun waterverbruik en de aanwezigheid van een bepaald type gebruiker. Niet het patroon van opstaan, weggaan en slapen, zoals bij huishoudelijk verbruik, bepaalt het water-verbruik. In een kantoor, hotel, verpleeghuis en dergelijke gedragen gebruikers zich anders dan thuis. Belangrijk voor het waterverbruik in de utiliteitsbouw zijn de tijden van aanwezigheid en de tijden van verhoogd verbruik. Het gedrag wordt gekoppeld aan bepaalde bloktijden. KWR ontwikkelde op basis van het aangepaste simulatiemodel rekenregels voor categorieën kantoren, hotels en zorginstellingen, waarvan men de resultaten eveneens kan opzoeken in een Excel-bestand. Basis voor de rekenregels zijn afnamepatronen van een aantal ‘typolo-gieën’ binnen elke categorie, die met Simdeum zijn gesimuleerd (een typologie is in het alge-meen een onderverdeling van een groep per-sonen, beschrijvingen, objecten op basis van een aantal kenmerken). Deze typologieën zijn zodanig gestandaardiseerd dat de gebruiker op basis van de dominante variabele (aantal kantoormedewerkers, aantal hotelkamers en aantal bedden in zorginstellingen) zowel de inrichting van het gebouw als het aantal verbruikers kan berekenen en vervolgens het waterverbruik voorspellen.

VALIDATIE METINGEN KWR verrichtte in de periode 2010-2012 in een aantal specifieke woon- en utiliteitsge-bouwen, ter validatie, uitgebreide metingen. Dit was een noodzakelijke actie om de nieuwe rekenregels algemeen te kunnen invoeren en daarmee de bestaande richtlijnen, zoals

de q√n-methode, voor de grotere delen van collectieve leidingwaterinstallaties te gaan vervangen. Om er absoluut zeker van te zijn dat men het maximale waterverbruik zou meten en registreren, is elke seconde de volumestroom gemeten met een nauwkeurig-heid van 0,5%. Dit is voor het eerst dat op zo’n kleine tijdschaal het waterverbruik van zowel het koude als het warme water is gemeten. De metingen vonden plaats gedurende minimaal 20 weekdagen voor woontorens, hotels en zorginstellingen en gedurende 30 werkdagen voor kantoren. De resultaten van die metingen bevestigen de betrouwbaarheid van de nieuwe rekenregels. De uitkomsten van de rekenregels liggen voor koud water veel dichter bij het gemeten waterverbruik dan de uitkomsten van bestaande (q√n-)richtlijnen. Ook het warmwaterverbruik (zowel het piekverbruik, als het verbruik tijdens verschillende perioden) voorspellen de rekenregels goed. Voor dit verbruik bestonden nog geen richtlijnen.

OUDE VS NIEUWE REKENREGELS

Menig ontwerper zal zich achter de oren krabben bij het vergelijken van de nieuwe

-Figuur 2- Na metingen

in woontorens zijn ook hiervoor

specifieke rekenregels opgesteld

TM0313_nuijten_2128.indd 11 28-2-2013 15:34:50

12 TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

rekenregels met de uitkomsten van de bestaande (q√n-) richtlijnen. De qv,mm-koud van collectieve drinkwaterinstallaties in woon-gebouwen, die zijn berekend met de q√n-methode, zijn een factor 1,2 tot 1,6 overschat ten opzichte van Simdeum. Ook de oude

-Tabel 1- Specificatie van tappunten, gebruikstijden, volumestroom, frequentie en temperatuur van een hotel. (bron: Rekenregels voor waterverbruik in

utiliteitsbouw, KWR)

-Figuur 3- Met de nieuwe rekenregels kan de

watermeter kleiner worden (bron: Head)

functionele ruimte

tappunt D (s) Q (l/s) freq. (dag-1)

temp (°C)

opmerkingen

hotelkamer wc 144 0,042 4 10 Waterbesparende toi-letten: 30% volledige tapduur, 70% halve tapduura

douche 300-420c variabel: 0,07 tot 0,5

1,2d 38 keuze in douchekop mogelijk

wassen 40 0,083 1,2 38

tandenpoetsen 15 0,083 2,4 10

overig 45 0,083 2,4 10

bad standaard 600 0,2 0,2-0,4e 40

bijeenkomst-ruimte/pantry

wc dames 144 0,042 4f 10 Waterbesparende toi-letten: 40% volledige tapduur, 60% halve tapduur

wc heren 144 0,042 1 10

urinoir 9 0,167 3 10

wastafel 16 0,083 4,5 10

koffie/thee 4,8 0,042 5 10

water drinken 4,8 0,042 3 10

keuken keukenkraan koud1koud2

1545

0,1670,25

varieert:gemiddeld

laag

10 frequentie is afhanke-lijk van aantal couverts én aantal keukenper-soneel

keukenkraan warm1warm2

1545

0,0830,25

varieert:gemiddeld

laag

55

vaatwas machine patroon

15 0,2 varieert 10 frequentie is afhanke-lijk van aantal couverts én aantal keukenper-soneelg

schoonmaak koud water 40 0,25 varieert(laag)

10 h

warm water 40 0,25 varieert(hoog)

40

douche douche 480 0,12 0,7 38

ontwerpformules voor de utiliteitsgebouwen geven ten opzichte van de simulaties in de meeste situaties een aanzienlijke overschat-ting van de maximum volumestroom voor zowel koud als warm water. Dit wordt alleen maar groter wanneer men bij de q√n-methode

een toeslagfactor 1,4 of 1,7 gebruikt, in verband met een te verwachten hoge gebruiksin-tensiteit in bepaalde tijdsperiodes, zoals in hotels. De nieuwe rekenregels leiden veelal tot kleinere leidingdiameters, kleinere waterme-ters, drukverhogingsinstallaties met een lager vermogen en kleinere waterbehandelingsap-paratuur.

WARMTAPWATERVOORZIENINGMisschien nog veel belangrijker is dat we nu voor het eerst het warmwaterverbruik in woningen en utiliteitsbouw goed (en snel) kunnen berekenen. Toepassing van de nieuwe rekenregels leidt in de meeste gevallen tot kleinere leidingdiameters, kleinere warmwa-terinstallaties en, in combinatie met een juiste leidingconfiguratie, tot hygiënisch en ener-

TM0313_nuijten_2128.indd 12 28-2-2013 15:34:54

getisch efficiëntere leidingwaterinstallaties. In een aantal gevallen gaat dit niet op, maar daarvoor moeten we dan bedenken dat de uitkomsten in ieder geval veel betrouwbaarder zijn. Voor de warmtapwaterbereiders kunnen de nieuwe rekenregels leiden tot een kleinere inhoud/vermogen-combinatie. De oorzaak van te grote warmtapwatervoorzieningen in de huidige praktijk ligt vooral bij veilige aannames en de grote veiligheidsfactoren, omdat men het gebruik en gebruikspatroon van tevoren niet kent. Met de nieuwe rekenregels kan men offertes van leveranciers van warmtapwater-voorzieningen beter met elkaar vergelijken. De ‘black box’-berekeningen van de leveranciers kunnen in de prullenbak, in elk geval voor de gebouwen waarvoor de rekenregels beschik-baar zijn.

BEPERKTE TOEPASSING De rekenregels hebben hun nauwkeurigheid bewezen tot een minimum aantal aangesloten eenheden. Voor de categorie woningen is dat één woning. Voor hotels is dat een gebouw met twintig kamers, voor verpleeghuizen is dat een omvang van twintig bedden en voor kantoren is dat een gebouw met twintig werk-plekken. Bij het ontwerpen van de drinkwa-terinstallatie moet men dus goed kijken naar het aantal eenheden dat op een leidingdeel is aangesloten. Is het aantal eenheden op een leidingdeel kleiner dan moet men de q√n-methode gebruiken, omdat we daarvoor niets beters hebben. De q√n-methode voor de leidingdelen na het

voor het watergebruik in woontorens, TVVL-ST18, KWR-08.089

2. Pieterse-Quirijns, E. J. (2010). Rekenregels voor het waterverbruik in utiliteitsbouw, TVVL-ST23, KWR-2010.072.

3. Van Bruggen, M. (2007) Water- en ener-giebesparing bij leidingwaterinstallatie, Een inventarisatie van de mogelijkheden, TVVL-ST-20.

4. ISSO (2001). Ontwerpen van tapwaterin-stallaties voor woon- en utiliteitsgebou-wen. ISSO-publicatie 55.

5. http://www.infobladen-huishoudelijk-warmwatergebruik.nl/index.cfm?act=esite.tonen&pagina=30

-Figuur 4- De warmtapwatervoorraadtoestellen kunnen in veel gevallen kleiner worden uitgevoerd.

overgangspunt moet men wel aanpassen op de uitkomst van de rekenregel op het overgangs-punt, om een naadloze overgang te verkrijgen. De formule ziet er dan als volgt uit: qv,mm = 0,083.f√n.

PRESENTATIEEind vorig jaar zijn de nieuwe rekenregels op een congres gepresenteerd aan een publiek van circa 170 specialisten op het gebied van het ontwerpen van leidingwaterinstallaties. Begin dit jaar is de nieuwe ISSO-publicatie 55 verschenen, waarin iedereen kan kennismaken met de rekenregels, de uitgebreide beschrijving en de toelichting met voorbeelden.

LITERATUUR1. Pieterse-Quirijns, E. J. (2007). Rekenregels

(bron: Nibe)

Alles voor een gezond binnenklimaat

Luchtbehandeling KlimaatplafondsLuchtverdeeltechniek

Solid Air levert alles op het gebied van klimaatbeheersing en luchttechniek, van roosters en luchtbehandelingkasten tot en met koelconvectoren en klimaatplafonds. Producten van Solid Air onderscheiden zich door effi ciënt warmte-/koude transport, lagetemperatuur-

verwarming, hogere lekdichtheidsklasses en het gebruik van duurzame materialen.

tel +31 (0)20 696 69 [email protected]

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN 13

TM0313_nuijten_2128.indd 13 28-2-2013 15:34:58

14 TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

Als onderdeel van het TVVL ST-beleidsplan wordt door de Expertgroep Sanitaire

Technieken deelgenomen aan het jaarlijkse CIB-W062 symposium. CIB staat voor

International Council for Research and Innovation in Building and Construction.

Het congres dient om wereldwijd kennis uit te wisselen op het gebied van sanitaire

installaties. In september 2012 organiseerde de Heriot Watt University van

Edinburgh het symposium. Deelnemers uit verschillende landen presenteerden

de resultaten van hun onderzoek. Janice Yen van de Jinwen University of Science

and Technology doet onderzoek naar het onderhoud van sanitaire installaties in

gebouwen. Dit artikel gaat in op het correctieve onderhoud in hoogbouw.

Correctief onderhoud van sanitaire installaties

C.J. ( Janice) Yen, Assistent professor in Environment and property management, Jinwen Uni-versity of Science and Technology, TaiwanVertaling en bewerking W.G. van der Schee, Wolter & Dros, en W.J.H. Scheffer, TVVL Expert-groep Sanitaire Technieken

In Taiwan wordt voor de levensduur van een gebouw ongeveer veertig jaar aangehou-den. Omdat de eerste hoogbouw ontstond in de zestiger jaren is op dit moment de verlenging van de levensduur van de gebou-wen een serieus onderwerp in Taiwan. Gebouwonderhoud is te onderscheiden in drie verschillende soorten: cyclisch onderhoud, preventief onderhoud en correc-tief onder-houd.Mevrouw Janice Yen van de Jinwen University of Science and Technology in Taiwan heeft het onderhoud in een realistische situatie in hoog-bouw onderzocht en de drie soorten onder-houd voor zes verschillende disciplines binnen een gebouw vergeleken. Het gebouw waar dit artikel betrekking op heeft, is een zeer groot en hoog gebouw en is globaal te verdelen in twee gebieden: een verhuurd deel met kantoren en woningen en een openbaar deel met winkels en horeca.

LEVENSDUUR GEBOUWDe levensduur van een gebouw omvat meerdere fasen: ontwerp, realisatie, ople-veren, gebruik en sloop. Het onderhoud van een gebouw heeft ten doel de technische staat ervan te behouden of terug te brengen naar een niveau dat nodig wordt geacht voor de door het gebouw te vervullen functies. Optimaal en adequaat onderhoud van de gebouwinstallaties, zoals de elektrische instal-laties, klimaatinstallaties, leidingwater- en afvoerinstallaties, zijn daarbij van cruciaal belang om de levensduur van een gebouw te verlengen. Onderzoek in Taiwan toont aan dat de gebouwkwaliteit afneemt na een periode van tien à vijftien jaar [1]. Het verlengen van de levensduur van hoogbouw is op dit moment een actueel en belangrijk aandachtpunt in Taiwan, aangezien de eerste hoogbouw in de zestiger jaren ontstond. De bouwregelgeving in Taiwan bepaalt dat een gebouw met meer dan

zestien verdiepingen of met een hoogte van meer dan 50 meter hoogbouw is. In Taiwan is weinig vlakke bouwgrond beschik-baar. Langs de kust bevindt zich een relatief smalle vlakke strook, maar al snel landinwaarts ontstaan bergen. Daarom is er een trend gaande dat gebouwen steeds hoger worden en de installaties daarmee omvangrijker en com-plexer. De International Facility Management Association (IFMA) definieert Facility Management als een professie die meerdere disciplines omvat om de functionaliteit van een gebouw te waarborgen [2]. De Charted Institute of Building (CIOB) onderscheidt drie soorten onderhoud: cyclisch onderhoud, preventief onderhoud en correctief onderhoud [3], zie tabel 1.Voor een gebouw met een levensduur van veertig jaar bedragen de exploitatiekosten tot 70% van de totale life cycle kosten (LCC). Dit geeft aan dat de exploitatiekosten een belang-

In Taiwanese hoogbouw

TM0313_yen_2129.indd 14 28-2-2013 16:34:23

15TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

rijke overweging moeten zijn bij het maken van keuzes tijdens de ontwerpfase.Om het correctieve onderhoud van het gebouw met de installaties te beoordelen, onderscheiden de onderzoekers zes disciplines: bouwkunde, sanitaire installaties, HVAC-installaties, brandbeveiligingsinstallaties, elek-trische installaties en interne huisvesting, zie tabel 2. Van het onderzochte gebouw bedroe-gen de bouwkosten ongeveer 1,5 miljard euro en het gebouw is nu acht jaar in gebruik.

GEBOUWRIOLERING In een standleiding met een primair ontspan-ningssysteem treden ten gevolge van lozingen van-uit sanitaire toestellen drukvariaties op die afhankelijk zijn van de hoogte van het lozingspunt, het lozingsvolume, de diameter en de lengte van de standleiding. In een ongun-stige situatie kunnen deze factoren leiden tot extreme positieve en negatieve drukken in de standleiding met het leegblazen van het waterslot van stankafsluiters en stankoverlast tot gevolg (zie figuur 1). In wetenschappelijke kringen in Taiwan is over het fenomeen van het afvoeren van water in een standleiding en de daarbij optredende drukken in de standlei-ding in hoogbouw reeds veel gediscussieerd en gepubliceerd (Cheng, 2008) [4]. In Taiwan wordt voor de gebouwriolering in hoogbouw het parallel ontspanningssysteem toegepast. Het parallel ontspanningssysteem is in staat om grote drukverschillen in de standleiding te elimineren (zie figuur 2). Figuur 3 toont in een sterk vereenvoudigde vorm het principeschema van de gebouw-riolering voor huishoudelijk afvalwater. De diameter van het onderste deel van de standleiding is 250 mm. In de Nederlandse richtlijnen (NTR 3216 [5]) wordt als alternatief voor het primaire ontspanningssysteem onder

soort onderhoud Definitie

Cyclisch onderhoud Onderhoud met een min of meer regelmatig terugke-rend karakter.

Preventief onderhoud Onderhoud op gezette intervallen waarbij niet ge-stuurd wordt op de noodzaak van het bezoek. De uitvoering verloopt volgens een vast schema en is niet afhankelijk van het gebruik.

Correctief onderhoud Gebreken herstellen na bijvoorbeeld de melding van een klacht of een constatering van een persoon.

Discipline Voorbeelden

Bouwkunde Reparaties aan hang- en sluitwerk, muren repareren en schilderen, gordijnen repareren, kasten repareren.

Sanitaire installaties Lekkages, storingen aan drinkfonteinen, verstoppingen in closets, urinoirs, afvoerputten en afvoerleidingen.

HVAC-installaties Ruimtetemperatuur te hoog of te laag, lekkages in venti-latorconvectoren, stankklachten, geen koeling, te weinig luchttoevoer.

Brandbeveiligingsinstal-laties

Storingen aan de elektrische voeding, storingen aan klep-pen, storingen aan brandmelders.

Elektrische installaties Geen spanning, overbelasting, storingen aan apparaten ten gevolge van een onderbreking van de voeding.

Interne huisvesting Toename van de elektriciteitsafname, verhuizingen.

-Tabel 1- Overzicht met drie soorten onderhoud

-Tabel 2- Zes disciplines binnen het onderzoek naar correctief onderhoud met voorbeelden

luchtintrede

naar buiten-riolering

watergordijn ontstaat

watergordijn ontstaat

stroming aan wand

lozing in toestel

overdruk

nat deel

droog deel

-Figuur 1- Stroming in de leidingen van een afvoersysteem met het gestileerd drukverloop in de

standleiding

-Figuur 2- Luchtstroming in parallel ontspanningssysteem

-Figuur 3- Vereenvoudigd principeschema

binnenriolering

Lozing Luchtintrede

Leeg zuigen

Overdruk bij

TM0313_yen_2129.indd 15 28-2-2013 16:34:24

-Figuur 4- Vereenvoudigd principeschema

leidingwaterinstallatie

16 TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

andere genoemd het direct parallel ontspan-ningssysteem waarbij de ontspanningsleiding direct naast de standleiding op elke bouwlaag in verbinding staat met de standleiding.

LeidingwaterinstallatieDe leidingwaterinstallatie van het gebouw bestaat globaal uit een drinkwaterreservoir in de kelder, meerdere drukverhogingsinstal-laties, drinkwaterreservoirs op de verdiepingen, toevoerleidingen, drukreduceerventielen en warmtapwaterbereiders. Figuur 4 toont in een sterk vereen-voudigde vorm het principe-schema van de leidingwaterinstallatie.

RANGORDEOm een indicatie te krijgen welke plaats het correctieve onderhoud aan de sanitaire installaties inneemt in het totale correctieve onderhoud, zijn voor de zes disciplines het aantal meldingen en bestede uren voor cor-rectief onderhoud op een rijtje gezet. Figuur 5 toont over 2010 en 2011 de rangorde in aantal meldingen en bestede uren van het correctieve onderhoud voor het verhuurde deel en het openbare deel. In het verhuurde deel bedroeg het aantal meldingen voor correctief onder-houd 2.842, wat overeenkomt met 27% van het totaal van 10.535. In het verhuurde deel bedroeg het aantal bestede uren aan correctief onderhoud 9.964 uur, wat overeenkomt met 42% van het totaal van 23.892 uur. In het openbare deel zijn de aantallen respectievelijk 7.693 (73%) en 13.928 uur (58%).Figuur 6 is duidelijk zichtbaar dat de elektrische installatie het meeste correctieve onderhoud vraagt in zowel het verhuurde als openbare deel van het gebouw. De belangrijkste factor hierin is de grote hoeveelheid aan verlichting, speciale verlichtingsapparatuur en het elek-tronisch ballastsysteem hoog in het gebouw. Het correctieve onderhoud aan de bouwkunde staat in zowel het verhuurde als openbare deel op de tweede plaats. Echter, in aantal bestede

fire water tank

Water supply inlet

Pressure relif valve

fire water tank

0

2.000

4.000

6.000

8.000

10.000

12.000

Meldingen (totaal)

Meldingen (verhuurd)

Meldingen (openbaar)

0

5.000

10.000

15.000

20.000

25.000

30.000

Bestede uren (totaal)

Bestede uren (verhuurd)

Bestede uren (openbaar)

REGELGEVING IN NEDERLANDHet Bouwbesluit 2012 schrijft in artikel 1.16 voor dat installaties functioneren overeenkom-stig de op de installaties van toepassing zijnde voorschriften, dat de installaties adequaat worden beheerd, onderhouden en gecontroleerd, en dat de installaties zodanig worden gebruikt dat geen gevaar voor de gezondheid of de veiligheid ontstaat dan wel voortduurt. De zorgplichten in de Drinkwaterwet en het Drinkwaterbesluit stellen dat een eigenaar van een leidingwaterinstallatie verantwoordelijk is voor het in stand houden van de kwaliteit van die in-stallatie. In Waterwerkblad 1.4 G Beheer van leidingwaterinstallaties en ISSO-publicatie 55.5 Beheer en onderhoud collectieve leidingwaterinstallaties zijn deze voor-schriften verder uitgewerkt. ISSO-publicatie 55.5 geeft richtlijnen voor het beheren en onderhouden van collectieve installaties. De basis voor het onderhoud is het opstellen van een onderhoudsanalyse als onderdeel van het beheer. De publicatie geeft een model voor een beheer- en onderhoudsplan waarvan gebruikt gemaakt kan worden bij de onderhoudsanalyse en de uitvoering van het onderhoud. NTR3216 ‘Riolering van Bouwwerken’ bevat eveneens een apart hoofdstuk over het beheer en onderhoud van rioleringsinstallaties.

-Figuur 5- Aantal afgehandelde meldingen van correctief onderhoud in het gebouw in 2010 en 2011

-Figuur 6- Aantal bestede uren correctief onderhoud in het gebouw in 2010 en 2011

uren staat correctief onderhoud op de vierde plaats, aangezien het hier vaak gaat om een-voudige ingrepen zoals reparaties aan sloten en gordijnen.Correctief onderhoud aan sanitaire installaties staat in bestede uren in het openbare deel op de tweede plaats en in het verhuurde deel op de vierde plaats (zie figuur 6). Het belangrijke

verschil in afgehandelde meldingen tussen het verhuurde en openbare deel zijn de uren benodigd voor het verhelpen van verstop-pingen in de gebouwriolering in het openbare deel, in combinatie met het herstellen van de sanitaire toestellen. De verstoppingen in de gebouwriolering worden veroorzaakt door het wegspoelen van tissues en andere vaste delen

TM0313_yen_2129.indd 16 28-2-2013 16:34:24

17TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

die niet in de riolering thuishoren. Daarnaast worden onder andere de volgende storingen gemeld: laag water in reservoirs, waterlekka-ges, te kleine volumestroom aan de kraan op de hoogste verdieping, stankoverlast door het ontbreken van een waterslot in de stankaf-sluiter, water uit een closetpot op de begane grond door een te hoge druk in de standleiding.In het kader is uitgelegd hoe het onderhoud aan leidingwaterinstallaties in Nederland is geregeld.

ONDERHOUDSKOSTENVoor wat betreft de kosten aan correctief onderhoud zijn de getallen voor de zes disci-plines eveneens op een rijtje gezet. In figuur 7 is te zien dat het correctief onderhoud aan de sanitaire installatie qua kosten op de tweede plaats staat. In het openbare deel bedragen de kosten 11,7% van het totale correctief onder-houd, het op twee na hoogste. Figuur 7 geeft ook aan dat de sanitaire installaties tezamen

met de elektrische installatie in het openbare deel de belangrijkste financiële posten zijn in het correctief onderhoud.De kosten voor correctief onderhoud die in rekening worden gebracht in het verhuurde deel, bedragen het uurloon van een monteur maal het aantal uren. In het openbare deel worden de kosten voor het correctief onder-houd voornamelijk betaald uit een standaard bijdrage per maand. Om de kosten van cor-rectief onderhoud tussen het verhuurde deel en het openbare deel te kunnen vergelijken met die in het verhuurde deel, zijn in beide posten het aantal uur vermenigvuldigd met een uurloon van een monteur.

CONCLUSIEIn vergelijking met de onderzochte disciplines nemen de sanitaire installaties qua kosten voor correctief onderhoud, na elektrische instal-laties en klimaatintallaties, de derde plaats in. In het openbare deel treden meer verstop-

pingen in de gebouwriolering op dan in het verhuurde deel van het gebouw. Bezoekers van het winkelcentrum gebruiken de sanitaire toe-stellen niet altijd voor het echte doel waar ze voor bedoeld zijn. In de realisatiefase moeten deze ervaringen meegenomen worden; houd de afvoerleidingen eenvoudig bereikbaar en breng extra voorzieningen aan om de gebouwriolering snel te kunnen ontstoppen. In de realisatiefase zijn dat beperkte extra kosten die tijdens de gehele levensduur van een gebouw profijt opleveren, zowel praktisch als financieel.De resultaten van het onderzoek worden gebruikt om het ontwerpproces te verbeteren en de exploitatiekosten te verlagen.

LITERATUURLIJST1. C.L. Cheng, A physical study of plumbing

lifecycle in apartment houses, Building and Environment, Vol.36, No.9,pp.1049-1056, 2001

2. IFMA, http://www.ifma.org/3. Alan Spedding, CIOB Handbook of Facilities

Management 2nd Edition, The Chartered Institute of Building, 1995

4. C.L. Cheng, C.J. Yen, W.H. Lu, K.C. Ho, An Empirical Approach to Peak Air Pressure on 2-Pipes Vertical Drainage Stack, Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol.31, No.2, pp.199-213, 2008.

5. NTR 3216, Riolering van bouwwerken - Richtlijnen voor ontwerp, uitvoering en beheer, ISSO, Rotterdam, april 2012

6. Ontwerpen van sanitaire installaties, ISSO, Rotterdam, januari 2008.

7. ISSO 55.5, Beheer en onderhoud leiding-water collectieve leidingwaterinstallaties, ISSO, Rotterdam, oktober 2012.

€-

€50.000

€100.000

€150.000

€200.000

€250.000

Kosten (verhuurd)

Kosten (Openbaar)

Kosten (totaal)

-Figuur 7- Kosten correctief onderhoud in het gebouw in 2010 en 2011

Bij Solid Air is elke luchtbehandelingskast uniekBij Solid Air Luchtbehandeling doen we niet aan standaardoplossingen.

Ieder apparaat is uniek, omdat iedere klantvraag dat ook is. Wij leveren modulaire luchtbehandelingskasten op maat, al of niet met

generatieve wtw of met wtw op basis van adiabatische koeling.

Solid Air is ook de bedenker en producent van de Aeolus; de enige compacte HR wtw-unit die werkelijk compleet

en geheel stekkerklaar wordt geleverd.


TM0313_yen_2129.indd 17 28-2-2013 16:34:25

18 TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

Levensduurgegevens in de gebouwde omgeving zijn zeer schaars. De

Rijksgebouwendienst (Rgd) heeft daarom, in samenwerking met Asset

Management Consultancy en de brancheorganisaties NVKL en VLA, een techniek

ontwikkeld deze op een onderbouwde manier te bepalen via expertmeningen

op basis van de NEN 2767. De resultaten van twee pilot projecten tonen aan dat

deze experts betrouwbare schattingen kunnen geven van het verloop van NEN-

condities in de tijd, inclusief de inherente spreiding (kansaspecten). Met deze kennis

kunnen onderhoudsbeslissingen in termen van ‘kosten-baten’ over de levenscyclus

worden onderbouwd. De Rgd heeft een softwarepakket laten ontwikkelen dat zij

ter beschikking stelt van brancheorganisaties om daarmee een eigen database op te

bouwen.

Levensduur van HVAC installaties

C.F.H. (Cyp) van Rijn, Asset Management Consultancy, R.G. (Ronald) Kollaard, Rijksgebouwendienst Directie Beheer en C.M. (Coen) van de Sande, projectmanager FME-NVKL

Gebouweigenaren leggen, via lange termijn prestatiecontracten zoals PPS, Dbfmo of main contracting, in toenemende mate het volledig technische beheer neer bij contractors. Voor laatstgenoemden is dit een belangrijke uitbrei-ding van hun markt, maar, omdat zij nu ook aansprakelijk zijn voor de technische conditie, leidt dit ook tot aanzienlijke economische risi-co’s. Waar vervangingsinvesteringen tot zeven maal de kosten van (preventief, correctief) onderhoud overstijgen, wordt het bereiken van de technische levensduur van systeemonder-delen een kritische contract parameter. Ook bij het afsluiten van een contract zal een gebou-weigenaar willen uitgaan van onderbouwde levensduren, daarin gesteund door wettelijke maatregelen als de op conformiteit uitge-werkte EU-richtlijn in het Burgerlijk Wetboek.

In conflictsituaties zal de rechter uitgaan van een ‘geaccepteerde’ levensduur. Echter, geaccepteerde en onderbouwde gegevens over levensduren ontbreken. De Rijksgebouwendienst (Rgd) heeft daarom, in samenwerking met Asset Management Consultancy en de brancheorganisaties NVKL en VLA, een techniek ontwikkeld om op basis van de NEN 2767 via expertmeningen dergelijke levensduren op een onderbouwde manier te bepalen. Hierbij wordt uitgegaan van een inherente spreiding (onzekerheid) in deze waarden, die wordt veroorzaakt door de initiële kwaliteit, het samenbouwen, de belasting en het onderhoud van de onderdelen van een luchtbehandelingsinstallatie. Het voordeel van een dergelijke kansmatige levensduur bepaling ligt in zowel de afschatting van de zakelijke

risico’s als in de acceptatie van dergelijke onze-kerheid in conflictsituaties. Op basis van twee geslaagde pilot projecten (luchtbehandelingskast, koelmachine) heeft de Rgd een softwarepakket laten ontwikkelen dat zij ter beschikking stelt aan brancheorganisa-ties om daarmee een branche-eigen database op te bouwen. Voorwaarde is dat de resultaten beschikbaar zijn voor andere partijen, zoals opdrachtgevers, ontwerpers etc., om daarmee onderbouwde vervangingsinvesteringen en onderhoudsprogramma’s vast te stellen.

ACHTERGRONDDe Rijksgebouwendienst beheert circa 2.000 objecten, variërend van 350 monumenten tot gebouwen van verschillende aard zoals paleizen, kantoren penitentiaire inrichtingen

Kans of bedreiging voor installatiebedrijven?

TM0313_vanrijn_2130.indd 18 28-2-2013 16:12:45

19TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

en musea; in totaal circa 7.000.000 m² bruto vloeroppervlak. Om dit areaal effectief te beheren participeert de Rgd van oudsher actief in de ontwikkeling van normen en beheerstra-tegieën. Zij gebruikt de NEN 2767, als mede-ontwikkelaar, voor het vaststellen van een meerjarenonderhoudsprognose (MOP) aan de hand van gebouwinspecties, wensen van de gebruiker en de vigerende vastgoed visie. De RGD ontwikkelde RgdBOEI® om het instandhoudingsproces van een gebouw te organiseren op basis van integrale, efficiënte en doelmatige afweging van diverse dee-laspecten op het gebied van brandveiligheid, onderhoud, energie en inzicht in het voldoen aan de wet en regelgeving. Het meer-jaarlijks onderhoud word gestuurd op basis van risico-inschattingen. Duurzaamheid wordt projectmatig aangepakt; van alle alternatieven worden levensduurkosten berekend. De Rgd stimuleert middellange termijncontracten en publiek private samenwerking (PPS) voor gebouw gebonden huisvestingsprojecten. Ondanks deze inspanningen blijken verwachte investeringen, zoals neergelegd in de MOP, af te wijken van de praktijk. Hierdoor ontstaan onacceptabele meerjarenbudgetonder- en -overschrijdingen.De brancheorganisaties NVKL en VLA behartigen de belangen van erkende leve-ranciers, installateurs en onderhoudsfirma’s van gebouw gebonden koel-, klimaat- en luchtbehandelingssystemen. In deze branche wordt circa 2.5 miljard euro per jaar uitgege-ven aan vervangingsonderhoud ten opzichte van 350 miljoen aan preventief en correc-tief onderhoud. Voor deze bedrijven zijn de lange termijncontracten en PPS constructies een nieuwe markt, sterk afwijkend van de traditionele die is gebaseerd op inspannings-

verplichtingen. Echter, zij lopen nu een groter risico onderdelen van installaties tijdens een contractperiode op eigen kosten te moeten vervangen.In alle hiervoor genoemde voorbeelden is het, voor zowel de leverancier, de onderhoudsfirma als de gebouwbeheerder noodzakelijk een betrouwbare inschatting te kunnen maken van de technische levensduur van systemen en hun elementen; wanneer ontstaat de noodzaak van vervanging van componenten, elementen en/of het gehele systeem?

VERGELIJKING MET INDUSTRIEIn de grootschalige industrie is onderhoud op basis van risico (Risk Based maintenance, RBM) al decennialang gemeengoed. Industriële ontwerpen worden standaard doorgerekend op totale levensduurkosten, dat wil zeggen van aanschaf, gebruik en onderhoud tot afstoting en uiteindelijk sloop. Hierbij spelen ook de gevolgkosten van technisch falen een belang-rijke rol; vaak overstijgen die de kosten van onderhoud met een factor 10 tot 100.Voor de beoordeling van ontwerp alterna-tieven gebruikt de industrie z.g. beschikbaar-heidsblokdiagrammen, zoals weergegeven in figuur 1 (in dit geval, voor een luchtbehande-lingskast). Met behulp van softwarepakketten berekent men de kans op het vervullen van een functionele eis, zoals een gedefinieerd productievolume per uur, gegeven een pro-cesontwerp, keuze van onderdelen en gekozen onderhoudsstrategie. De benodigde gegevens (gemiddelde tijd tot (MTTF) en het tijdsafhan-kelijk karakter van falen) komen uit databases als Oreda en Eireda, naast de in-huis-gege-vensbanken van fabrikanten en onderhouds-contractors. Voor een zinnige statistische bepaling van de MTTF zijn uitgebreide datasets

over de levensduur noodzakelijk.Voor gebouw gebonden elementen kan een zelfde aanpak worden gevolgd. Ook hier zijn duidelijk systeemonderdelen te onderschei-den en worden aan elk systeem concrete functionele eisen gesteld. Echter, zelfs bij grote gebouwbeheerders als de RGD en bij brancheorganisaties ontbreken gegevens over faalgedrag en daarmee over levensduur van onderdelen. Een statistische benadering is daarnaast lastig; door de lange levensduren van 10 tot 20 jaar wordt de vereiste periode van gegevensverzameling dusdanig lang dat de resultaten worden ingehaald door technische vernieuwingen.

ACHTERGROND NIEUWE TECHNIEK

Een ontwerper van een installatie of gebouw kiest materialen en afmetingen zodanig dat onder standaard condities een van tevoren gedefinieerde afkeurwaarde (conditieniveau) bereikt wordt binnen een geaccepteerd tijdsinterval, zoals geschetst in het linker gedeelte van figuur 2. Hij kan de levensduur van curve A vergroten door extra materiaal (curve B) of door een materiaal te kiezen met hogere weerstand (curve C). Door natuurlijke variaties in belasting en omgevingsfactoren ontstaat echter een aanmerkelijke spreiding rond een dergelijke gemiddelde waarde. Het rechtergedeelte van figuur 2 geeft een aantal mogelijke verouderingstrajecten, zoals die werden gevonden in een simulatie waarin de afname van de conditie per tijdsinterval kansmatig wordt bepaald. Het is duidelijk dat de afkeurconditie nu niet meer op één specifiek moment in de tijd wordt bereikt. Uit het aantal overschrijdingen van de afkeurnorm op een specifiek moment in de tijd resulteert

-Figuur 1- Voorbeeld van een beschikbaarheidsblokdiagram van een luchtbehandelingskast

-Figuur 2-

TM0313_vanrijn_2130.indd 19 28-2-2013 16:12:46


een kansverdeling voor de tijd tot falen, zoals gestippeld is weergegeven, waaruit de gemid-delde tijd tot falen (MTTF) en spreiding kan worden berekend. In deze aanpak hebben is ervoor gekozen de afkeurniveaus te kiezen in lijn met de conditie-scores, zoals gedefinieerd in NEN2767, waarbij vervanging plaats kan vinden op conditie 4 of 5, afhankelijk van de eisen van de gebouw-beheerder. Wanneer deze conditieniveaus gedetailleerd worden beschreven voor de onderdelen van een installatie, zal een leveran-

-Figuur 3- Voorbeeld van een decompositie van een koelmachine

-Figuur 4- Invulformulier zoals gebruikt in het luchtbehandelingskast proefproject

-Figuur 5- Voorbeeld uit de luchtbehandelingskast studie

cier, inspecteur of onderhoudsmonteur deze eenduidig kunnen herkennen.In de twee proefprojecten (een ‘standaard’ 10.000 m3/h luchtbehandelingskast, een 400 kW koelmachine met schroef- of scrollcom-pressoren) werden 10 tot 12 experts getraind in de achtergronden van een kansmatige uitspraak over de tijd waarin een onderdeel van een installatie van de nieuwe conditie 1 op tijd nul vervalt tot een hogere conditiescore. Daarna werd de installatie goed gedefinieerd aan de hand van specificaties, beschrijving

van de locatie en het gevolgde onderhoud. De onderdelen werden gekozen aan de hand van een functionele decompositie, een voorbeeld is gegeven in figuur 3.De deelnemers werd gevraagd hun individuele mening te geven over de tijdsperiode tussen nieuwbouw en het bereiken van een van de vijf conditiescores op drie verschillende manieren:- de waarde waarbij de eerste 10% van een

specifiek onderdeel een gegeven conditie behaalt; de ‘worst case’;

- de waarde waarbij de helft van dergelijke onderdelen de gegeven conditie heeft behaald; de ‘gemiddelde waarde’;

- de waarde waarbij 90% van de onderdelen de gegeven conditie heeft behaald; de ‘best case’.

Figuur 4 toont een invulformulier zoals gebruikt in het luchtbehandelingskast proef-project. Uit de verzamelde meningen werd daarna per onderdeel de MTTF en de spreiding berekend. Bij deze analyses bleek de nauw-keurigheid en spreiding van de individuele expertmeningen goed te vergelijken met de gesimuleerde resultaten van eenzelfde aantal realisaties van een bekende levensduurverde-ling.

TM0313_vanrijn_2130.indd 20 28-2-2013 16:12:48

21TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

Uit beide studies bleek dat ontwerpers duide-lijk streven naar redelijk gelijke levensduren van de verschillende systeemonderdelen. In het geval van de luchtbehandelingskast vari-eren deze van 12 tot 14 jaar voor de overgang naar de conditie NEN 4 (met uitzondering van de nozzles: 6 jaar) en 17 tot 23 jaar voor condi-tie 5. Voor de koelmachine waren deze getallen 10 tot 15, respectievelijk 13 tot 20 jaar. In enkele specifieke gevallen gaven leveranciers een hogere waarde; hun producten tonen in de praktijk een langere levensduur.Opvallend was in beide studies het relatieve korte tijdsverloop tussen het bereiken van de NEN conditie 4 en 5. Figuur 5 toont een voor-beeld uit de luchtbehandelingskast studie. De laagste waarde is drie jaar, de hoogste negen; het gemiddelde is zes jaar. Bij de koelmachine waren deze waarden respectievelijk drie, vijf en vier jaar. In dergelijke gevallen is het vijfjarige inspectie-interval van de RgdBOEI® te lang om het conditieverloop te borgen; dergelijke inspecties kunnen beter worden uitgevoerd in samenhang met het dagelijks of jaarlijks onderhoud.De experts schatten in beide projecten het verloop van de conditie als redelijk lineair in de tijd (10,50, 90% lijnen in figuur 6) ; in tegenstelling tot de theoretische levens-duur kromme (TLK) uit het Handboek Onderhoudsinspecties. De TLK leidt tot een zeer conservatieve schatting van het conditie-verloop; een onderdeel dat vervangen wordt op 2/3 van de TLK (in de recentste versie van de NEN 2767 is het begrip ‘verval’ doorgetrokken van 2/3 naar 87.5% van de TLK) wordt zeker te vroeg vervangen. Daarnaast zagen we een bijna 1 op 1 relatie tussen het conditieniveau en de daarbij mogelijke waarden van intensiteit en omvang; voor een gegeven NEN-score vulden vrijwel alle experts dezelfde waarden in.Met de nu bekende levensduren en hun spreiding kan onderbouwde informatie worden gegeven over het verwachte gedrag van een installatie. In de praktijk worden de gemiddelde jaarlijkse kosten vaak berekend door de vervangingskosten te delen door de levensduur. Bij het afsluiten van een project zijn echter de kosten per jaar bepalend en deze fluctueren sterk. Zo toont figuur 7 de verwachte onderhoudskosten per jaar gedu-rende een 40-jarige projectperiode, wanneer elk onderdeel separaat wordt vervangen bij het behalen van of conditie 4 of conditie 5. De lange termijn gemiddelde jaarlijkse kosten zijn respectievelijk 8.4 en 5.2 k€, maar de kosten voor een, zeg achtjarig, contract zijn sterk afhankelijk van de aanvangsdatum.Een geplande integrale vervanging kan kosteneffectief zijn indien de onderdelen een redelijk gelijke levensduur hebben met weinig

-Figuur 6- Conditieverloop koelmachine

-Figuur 7- Jaarlijkse onderhoudskosten NEN4- versus NEN5-koelmachine

-Figuur 8- Een voorbeeld waarin een luchtbehandelingskast elke tien jaar planmatig wordt vervangen

TM0313_vanrijn_2130.indd 21 28-2-2013 16:12:49


spreiding en tevens de kosten van (spoedei-sende) correctieve vervanging veel hoger zijn dan die van een geplande. Figuur 8 toont een voorbeeld waarin een luchtbehandelingskast elke tien jaar planmatig wordt vervangen. De main contractor loopt dan een zeker risico om al voor die datum onderdelen te moeten vervangen, gegeven de spreiding in levensduur (resterende correctieve kosten). Door het interval te variëren (tabel 1, van alleen correctief tot vervanging elke acht, tien of twaalf jaar) kan een main contractor onderzoeken of, en met welk interval, een dergelijke integrale vervanging kosteneffec-tief is. Duidelijk zichtbaar is het effect op de verwachte gemiddelde kosten, frequentie van falen en beschikbaarheid. Bij de eerste voor-beelden bleken de kosten van noodzakelijke spoedvervangingen in veel gevallen slechts 20 tot 40% hoger dan die van geplande. In dergelijke gevallen is het volledig uitbuiten van de levensduur (correctief onderhoud) de meest kosten effectieve strategie.

CONCLUSIESHet is goed mogelijk de levensduur van (onder-delen van) gebouw gebonden installaties te bepalen door experts op een gestructureerde manier te bevragen naar hun inzichten en ervaringen. De resultaten komen qua nauw-keurigheid en onzekerheid overeen met die op basis van het verzamelen van veldgegevens over een langdurige periode ( 30 tot 50 jaar). Een belangrijk aspect is hierbij direct aandacht te geven aan de inherente spreiding veroor-zaakt door onzekerheden in materiaaleigen-schappen, belasting en gebruik. Levensduren

-Tabel 1-

worden daardoor gezien als uitkomsten van een kansproces; de risico’s voor beheerder en (main) contractor worden zichtbaar gemaakt. Dit inzicht kan vertaald worden naar contract-specificaties en speelt een rol in mogelijke juridische afwikkeling van conflicten.Met betrekking tot de NEN 2767 toonden de twee proef projecten aan dat:- een specifiekere/eenduidigere definitie

noodzakelijk is van de te observeren effecten behorende bij de verschillende NEN-condities dan die in de norm. Hierdoor zullen in de praktijk minder interpretatieverschillen ontstaan tussen inspecteurs, contractors en eigenaren;

- het conditieverloop in de tijd redelijk lineair is in tegenstelling tot wat de nu gebruikte theoretische levensduurkromme (TLK) voorspelt;

- er een sterke correlatie bestaat tussen een specifiek NEN-conditieniveau en de daarbij mogelijke omvang en intensiteit score;

- het verval in conditie van NEN 4 naar NEN 5 dusdanig snel kan zijn dat de bestaande periode van vijf jaar in de RgdBOEI® te lang is om dit proces te borgen. Het verdient dan aanbeveling dergelijke inspectietaken op

Interval geplande vervangingen

gem. systeemkosten/jaar, k€

gem. aantal falen/jaar

gem. systeem beschikbaar-

heid, %

Alleen correctief 7,8 2,1 99,4

acht jaar 9,0 0,5 99,6

tien jaar 7,9 0,6 99,3

twaalf jaar 8,2 1,3 99,1

te nemen in het reguliere onderhoud; een overgang naar main contracting.

Met de op deze manier verkregen gegevens over de kansverdeling van de levensduren van componenten kunnen systemen worden doorgerekend in termen van frequentie en kosten van noodzakelijke vervangingen over een specifieke contractperiode. De pilot studies toonden aan dat vervangings-onderhoud op 5- i.p.v. 4-conditie kan leiden tot een besparing van 30 tot 40 % op vervangings-kosten. Op basis van twee geslaagde pilot pro-jecten (luchtbehandelingskast, koelmachine) heeft de Rgd een web-based (SharePoint) softwarepakket laten ontwikkelen dat zij ter beschikking stelt aan brancheorganisaties om daarmee een branche-eigen database op te bouwen. Voorwaarde is dat de resultaten beschikbaar zijn voor andere partijen, zoals opdrachtgevers, ontwerpers etc., om daarmee onderbouwde vervangingsinvesteringen en onderhoudsprogramma’s vast te stellen. Met het beschikbaar stellen van deze software benadrukt de Rijksgebouwendienst haar maat-schappelijke rol in het verbeteren van gebouw gebonden onderhoud, zowel voor eigenaren als main contractors.


Bij Solid Air zien we een mooie toekomst voor klimaatplafonds. Bij deze geavanceerde klimaattechniek wordt koelte, warmte én verse lucht aangevoerd via het plafond. Dat levert indrukwekkende prestaties op:

• geen radiatoren meer nodig en toch dezelfde warmteopbrengst;• meer koelvermogen dan bij welk ander systeem dan ook, en zónder tocht!• klimaatplafonds zijn energiezuiniger dan andere klimaatsystemen;• bij dit systeem houd je het hoofd koel en de voeten warm;

dat is pas echte thermische behaaglijkheid.

Klimaatplafonds; dé techniek van de toekomst

TM0313_vanrijn_2130.indd 22 28-2-2013 16:12:50

Passivhaus certificaat ComfoAir XL voor de utiliteit.

Hij is binnen!

Zehnder Group Nederland ∙ Lingenstraat 2 ∙ 8028 PM Zwolle ∙ T 038 429 69 11

www.comfoairxl.nl

De ComfoAir XL is ontwikkeld met een significante

energiebesparing als uitgangspunt. Resultaat: het behalen van

het prestigieuze Passivhaus certificaat. De prestaties die nodig

zijn voor het behalen van het certificaat zijn gerealiseerd door

te voldoen aan de streng gestelde criteria op onder andere:

thermisch comfort, energiezuinigheid, warmteterugwin-

rendement, luchtdichtheid, geluidsisolatie en luchtkwaliteit.

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met één van onze specialisten.

Noord Nederland: Marck Freriksen, [email protected], +31(0) 6 51 35 72 59

Zuid Nederland: Robert Nonnekes, [email protected], +31(0) 6 30 72 56 08

Meer voordelen van de ComfoAir XL:

Regeling met ModBus communicatie

Unieke luchtdichte behuizing

Vernieuwd filterconcept

Standaard 5 jaar garantie

Komt in aanmerking voor de

Energie-Investeringsaftrek

TM0313_23_zehnder.indd 23 12-3-2013 9:25:37

Documents

TVVL Magazine maart 2013