Arnold Janssens Faculteit ingenieurswetenschappen en architectuur, Universiteit Gent

1. Intelligente oplossingen voor energie en comfort 18/10/2012Slimme ventilatie voor lage-energiegebouwen Arnold Janssens Faculteit ingenieurswetenschappen en architectuur, Universiteit Gent

2. Overzicht • Invloed ventilatie op energieprestatie • Technieken • Prestatiegebaseerd ontwerp • Toepassingen

3. Voelbarewarmte (ventilatieverliezen) Blootgesteld: x = 10 Matigbeschut: x = 14 Sterkbeschut: x = 25 Effectiviteit warmterecuperatie i e sup Invloed ventilatie op energieprestatie Infiltratievoud luchtlekkage Ventilatievoud systeem

4. Electrisch verbruik (ventilatoren) Specific Fan Power SFP 1: < 0.14 W/(m3/h) SFP 2: < 0.21 W/(m3/h) SFP 3: < 0.35 W/(m3/h) SFP 4: < 0.56 W/(m3/h) SFP 5: > 0.56 W/(m3/h) Invloed ventilatie op energieprestatie Drukval leidingen +luchtgroep Ventilatiedebiet systeem Globale efficiëntie ventilator

5. Invloedventilatie op energieprestatie Ventilatie: 9% Ventilatie: 24% Ventilatoren: 6% Ventilatoren: 14% VerdelingpostenprimairenergiegebruikbijE60-woning met ventilatiesysteemC K27, v50 = 3 m³/h/m² VerdelingpostenprimairenergiegebruikbijE45-woning met ventilatiesysteemD-WTW K25, v50 = 1 m³/h/m²

6. Trade-off heat recovery – fan energy • Specific fan power residential ventilation units • Minimum heat recovery effectiveness to compensate primary fan energy use Source: Caillou 2011 Source: Laverge 2012

7. Energiebesparende ventilatietechnieken • Vraaggestuurde ventilatie • Vermindering verwarmingsbehoefte • Vermindering hulpenergiegebruik • Warmtewiel • Vermindering verwarmingsbehoefte • Extractielucht als warmtebron voor WP • Vermindering energiegebruik voor verwarming • Nachtventilatie • Comfortbeheersing • Vermindering koelbehoefte • Aarde-lucht warmtewisselaar • Comfortbeheersing bij piekbelasting (topkoeling)

8. Prestatiegebaseerd ontwerp • Criteria • Dimensionering • Sturing • Beoordeling d.m.v. simulatie

9. Hygiënischeventilatie: Afvoer van polluentenafkomstig van menselijkebezetting Perceived indoor air quality (IAQ): Geuren (bio-effluenten) CO2alscomfortindicatorvoorgeurhinder Basis voorontwerp en vraagsturing Prestatiegebaseerdontwerp:criteria

10. Criteriahygiënischeventilatie: Luchtdebieten EN 13779:2004 Rokers: debietseisen x2

11. Prestatiegebaseerd ontwerp:keuze sturingen hygiënische ventilatie

12. Nieuwe inzichten IAQ-criteria • Geplande revisie EN 15251: indoor environmental criteria (Bron: Rehva Journal 8/2012) • Huidige criteria gebaseerd op perceptie van bezoekers (non-adaptedoccupants) • Grote verschillen met perceptie van vaste gebruikers (adaptedoccupants) • Ontwerpdebiet 8 m³/h ipv 22 m³/h per persoon (IDA3) • Belang invloed van emissies van gebouw en systemen op perceptie • Ontwerpdebiet 0.3 à 1.4 m³/h per vloeroppervlak (IDA3)

13. Ventilatiemodel Luchtdebieten, onderdruk,… Polluent- en ventilatiebalans Binnenluchtkwaliteit Prestatiegebaseerdontwerp:modelindeling Niveau gebouw: Multizone modellen Niveau component: HAM-modellen Warmte Lucht Polluent/vocht Thermische gebouwsimulatie Energievraag, thermisch comfort HAM-model Transmissie, condensatie, vochtgehaltes, spouwventilatie,… Gekoppelde vocht- en ventilatiebalans en HAM-model Invloed van vochtbuffering, interactie binnenklimaat - componentprestaties Gekoppeld thermisch en ventilatiemodel Comfort bij natuurlijke ventilatie Gekoppeld thermisch, ventilatie- en vochtmodel Evaluatie gebouwen met vochtgestuurde systemen

14. Spatial discretization of building zones Very fine Fine IntermediateCoarse ComputationalFluid Dynamics: Temperature, velocity and concentration fieldswithin a room Zonal models: Temperature and humidity distribution within a room Multi-zonemodels (BES): Well-mixed air withinindividual room Single zone model: Homogeneous conditions withinwhole building

15. Toepassingen • Comfortevaluatie passieve koeling • Multizone thermische en ventilatiemodellen • Gelijkwaardigheid vraaggestuurde extractieventilatie • Multizone polluentmodellen

16. Evaluatie invloed passieve koeltechnieken in lage-energie-kantoorgebouw Kantoor SDWorx, Kortrijk: Bouwkundige maatregelen (oriëntatie, zonwering, thermische isolatie) Luchtgroep met aarde-luchtwarmtewisselaar Natuurlijke nachtventilatie Multizone ventilatiemodellenToepassingsvoorbeeld thermisch + ventilatiemodel

17. Multizone ventilatiemodellenToepassingsvoorbeeld thermisch + ventilatiemodel • Regelparametersnachtkoeling: • Tijd: 22:00h-6:00h • e,max > 20°C • si > 22°C • i - e > 2°C • i < 70% • v < 10 m/s

18. Goede piek- prestatie Winter 2003 Warme zomer 2003 Ts Te Ta . D ma L Gemeten thermische prestatie ALWW ALWW uittredetemperatuur (°C) Buitentemperatuur (°C)

19. Invoerventilatiemodel Voorbeeld uitvoer TRNSYS-COMIS p e grondbuismodel Multizone ventilatiemodellenToepassingsvoorbeeld thermisch + ventilatiemodel

20. Evaluatie comfort bij fluctuerende temperaturen: < 3% overschrijdingen tijdens gebruiksuren (EN 15251) Gewogen temperatuuroverschrijdingen (GTO-Rijksgebouwendienst NL): < 150 h: goed comfort > 200 h: onvoldoende comfort Thermisch comfort: criteria EN 15251

21. Resultaat [Breesch et al. 2003]: Vergelijking effect passieve koeltechnieken op zomercomfort (GTO) Effectieve bezetting Ontwerpbezetting Multizone ventilatiemodellenToepassingsvoorbeeld thermisch + ventilatiemodel

22. Besparingkoelvraagbijnatuurlijkenachtventilatie • Relatievebesparing in kantoren (Breesch H. 2006) A = 4600 kg/m per m² vloer A = 2600 kg/m per m² vloer Comfortabel zonder actieve koeling

23. Invoer ventilatiemodel Voorbeeld uitvoer ContamW Multizone poluentmodellenToepassingsvoorbeeld polluent + ventilatiemodel

24. Beoordelingresidentiëlevraaggestuurdeventilatiesystemen: gelijkwaardigheidsprincipe A Gelijkwaardig = minstens even goede binnenluchtkwaliteit dan standaardsysteem A Haalbare binnenluchtkwaliteit (gecumuleerde C02-blootstelling) C D Ventilatieverliezen (gemiddeld debiet)

25. Prestaties vraaggestuurde systemen: gelijkwaardigheidsprincipe A Gelijkwaardig = minstens even goede binnenluchtkwaliteit dan standaardsysteem A Haalbare binnenluchtkwaliteit (gecumuleerde C02-blootstelling) C reductie D Ventilatieverliezen (gemiddeld debiet)

26. Prestaties vraaggestuurde systemen: gelijkwaardigheidsprincipe A Gelijkwaardig = minstens even goede binnenluchtkwaliteit dan standaardsysteem A Gelijkwaardige vraaggestuurde systemen C, met kleinere warmteverliezen dan standaardsysteem C Haalbare binnenluchtkwaliteit (gecumuleerde C02-blootstelling) C Gelijkwaardige vraaggestuurde systemen C, met kleinere warmteverliezen en betere IAQ dan standaardsysteem C D Ventilatieverliezen

27. Besluit • Belangrijke invloed ventilatie op energieprestatie lage-energiegebouwen • Ventilatieverliezen + Hulpenergie • Prestatiegebaseerd ontwerp zorgt voor oplossingen op maat, goed comfort en vermindering energiegebruik • Inzicht in criteria • Simulatie van prestaties

28. Bedankt voor uw aandacht