20181023 oververhitting van gebouwen
•
0 gefällt mir•997 views
Cedubo Inspectie en onderhoud van gebouwen 23/10/2018
Empfohlen
Weitere ähnliche Inhalte
Mehr von Andy Camps
Mehr von Andy Camps (16)
20181023 oververhitting van gebouwen
- 1. Oververhitting van gebouwen Hoe voorkomen en hoe oplossen Andy Camps
- 2. Even voorstellen • Andy Camps • andy.camps@pxl.be • https://twitter.com/andy_camps • Hogeschool PXL, lector HVAC sinds 2001 • 0496 208081 © A. Camps2
- 3. Afgelopen zomer © A. Camps3
- 4. Wat we al wisten wordt door KMI bevestigd © A. Camps4
- 5. Het was warm en droog - uitzonderlijk © A. Camps5
- 6. Oververhitting? • Comfort – wanneer is het oververhitting? • Hoe wordt comfort bepaald? • Welke methode wordt er gebruikt om oververhitting in cijfers te gieten? • Oververhitting = warmtebalans in onevenwicht • Te veel warmtetoevoer • Te weinig warmteafvoer • Waar komt warmte vandaan? © A. Camps6
- 7. Comfort • 7 meetbare parameters die de thermische omgeving vastleggen • Luchttemperatuur ta • Natteboltemperatuur twb • Dauwpunttemperatuur tdp • Waterdampdruk pa • Totale atmosferische druk pt • Relatieve vochtigheid RV • Vochtniveau Wa (ook wel absolute vochtigheid x) • Kort samengevat: het Mollierdiagram © A. Camps7
- 8. 1,0 clo 0,5 clo Zone meer naar rechts Bij minder kleding Bij lagere activiteitsgraad Bij lagere stralingstemperatuur 8 Zone meer naar links Bij meer kleding Bij hogere activiteitsgraad Bij hogere stralingstemperatuur
- 9. 1,0 clo 0,5 clo Zone meer naar onder Bij meer kleding Bij hogere activiteitsgraad Bij hogere stralingstemperatuur Zone meer naar boven Bij minder kleding Bij lagere activiteitsgraad Bij lagere stralingstemperatuur De zone met 0,5 clo komt overeen met de zomersituatie De zone met 1,0 clo komt overeen met de wintersituatie 9
- 10. Welke methode wordt er gebruikt om oververhitting in cijfers te gieten? • Oververhitting van de mens vs. oververhitting van het gebouw • Heat Stress Index (ouder systeem, vooral USA) • Humidex (ouder systeem, vooral Canada) © A. Camps10
- 11. Heat Stress Index Uiterste voorzichtigheid Voorzichtigheid GevaarHI-27 HI-32 HI-41 HI-54 Extreem gevaar 11
- 12. Weinig of geen ongemak Humidex = 29 Humidex = 35 Humidex = 40 Humidex = 45 Humidex = 54 Merkbaar ongemak Duidelijk ongemak Intensief ongemak Vermijd inspanning Gevaarlijk ongemak Humidex 12
- 13. Welke methode wordt er gebruikt om oververhitting in cijfers te gieten? © A. Camps • Natte bol temperatuur • Luchttemperatuur • Luchtbeweging • Stralingstemperatuur • Luchtvochtigheid • Over ganse wereld gebruikt 13
- 14. WBGT = 18 WBGT = 20 WBGT = 25 WBGT = 32 WBGT = 39 Voorzichtigheid Uiterste voorzichtigheid Gevaar Extreem gevaar Natte boltemperatuur WBGT 14
- 15. Gevoelstemperatuur © A. Camps • Wetenschappelijke methode (Fanger) • Luchttemperatuur • Gemiddelde stralingstemperatuur • Relatieve vochtigheid • Windsnelheid • Luchtdruk • Werkt ook naar lage temperatuur 15
- 16. Gevoelstemperatuur PT = 20 PT = 26 PT = 32 PT = 38 PT = Ta PT = Ta Comfortabel Warm – lage warmtelast Warm – matige warmtelast Heet – zware warmtelast Zeer heet – zeer zware warmtelast 16
- 17. Comfort en (werk)prestatie – geen reden tot paniek Relatieveprestatie 50 55 Relatieve temperatuur (T - Tc), °C -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 60 65 70 75 80 85 90 95 100 17
- 18. Niet-uniforme omgevingscondities en lokaal discomfort 18 Temperatuur asymmetrie, °C Percentageontevreden 1 0 5 10 15 20 25 30 35 40 2 3 5 10 20 30 50 100 Warm plafond Koude wand Koud plafond Warme wand
- 19. Heel veel grafieken • En die zou je allemaal tegelijk moeten beschouwen • Zelf proberen • http://comfort.cbe. berkeley.edu/ © A. Camps19
- 20. Waar komt warmte vandaan? • Buiten • Directe en indirecte zonnestraling • Warmtegeleiding door wanden van buiten naar binnen • Lucht van buiten naar binnen • Binnen • Mensen • Elektrische apparatuur en verlichting • Massa (goederen, leidingen met warm water, …) • Oververhitting = stijging binnentemperatuur wanneer er meer warmtewinsten dan warmteverliezen zijn • Oplossing = zorgen dat de warmte niet binnenkomt © A. Camps20
- 21. Indirecte zonnestraling • Zonnestraling wordt door verschillende oppervlakken gereflecteerd • Beton, asfalt, wateroppervlak • De zonnestraling wordt opgeslaan in een thermische massa aan de buitenkant – warme muur als de zon onder gegaan is – effect blijft lager duren © A. Camps21
- 22. Warmtegeleiding doorheen muren • Q = U . A . T • Q: warmtestroom in Watt • U: warmtedoorgangscoëfficiënt (“vroeger” ook wel K-waarde) in W/(m²·K) • A: oppervlak van de wand in m² • T: temperatuurverschil binnen-buiten in K (Kelvin) • Warmteweerstand R = 1/U • Binnen comforttemperatuur ↔ buiten hittegolf warmtestroom van buiten naar binnen © A. Camps22
- 23. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps23
- 24. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps24
- 25. Beglazing • g-waarde: zonnewinstfactor (SHGC: solar heat gain coefficient) • Geeft de relatie aan tussen vermogen van de zon buiten en vermogen dat effectief binnenkomt • Voorbeeld: venster van 25m² waarvan 80% glas is 20m² glas • Gemiddelde vermogen zonnestraling: 350W/m² • 7000 Watt aan buitenkant • g-waarde van 3-voudig glas = 0,5 • 3500 Watt naar binnen • g-waarden uit tabellen (of fabrikant) © A. Camps25
- 26. Beperken zonnewinsten via vensters • Schaduw! • Zonwering = schaduw • Schaduw van ander gebouw of structuur = schaduw • Schaduw van boom = schaduw • Schaduw = verlaging van g-waarde © A. Camps26
- 28. Zonwering • Aan buitenkant • Warmte blijft buiten • Buitenzonwering warmt op, maar komt als lange golf straling niet door het glas • Aan binnenkant • Warmte komt door glas • Binnenzonwering warmt op en geeft secundaire lage golf straling af naar de ruimte en het glas • Glas warmt op (omdat lange golf straling niet door glas gaat) • Binnenomgeving warmt op • Reflecterende binnenzonwering helpt: iemand die aluminium folie tegen de vensters heeft gezien deze zomer? • Voorbeelden (benaderend – niet alle factoren worden mee beschouwd in dit overzicht): • Dubbel glas: g-waarde = 0,7 • Dubbel glas met buitenzonwering: g-waarde = 0,15 • Dubbel glas met binnenzonwering: g-waarde = 0,45 © A. Camps28
- 29. Structurele (vaste) zonwering © A. Camps29
- 30. Structurele (vaste) zonwering © A. Camps30
- 31. Beperken van zonnewinsten via vensters • Film op glas • Reflectief of absorberend • Meestal op binnenvlak van glas geplaatst (warmte-absorptie komt naar binnen) • Film aan buitenkant – plaatsingsmogelijkheid aan buitenkant en levensduur? © A. Camps31
- 32. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps32
- 33. Lucht van buiten naar binnen • Ventilatie van het gebouw doet het gebouw opwarmen • Dat klopt! • Hoeveel? • Hangt af van het debiet en de temperaturen die een rol spelen • Verschil tussen natuurlijke toevoer van buitenlucht en toevoer via een warmtewisselaar © A. Camps33
- 34. Lucht van buiten naar binnen – natuurlijke toevoer • Lucht neemt slechts zeer weinig warmte op • Q = m.c.T • 1000 m³/h aan 1,2kg/m³ = 1200 kg/h = 0,333 kg/s • Clucht = 1,005 kJ/kgK • Temperatuurverschil binnen – buiten 10°C • Q = 0,333 kg/s . 1,005 kJ/kgK . 10K = 3,35 kJ/s = 3,35kW • Is dit veel of weinig? • Opening van 1m² directe zonstraling levert 1kW warmte op (let op: er staat hier niet dat een raam van 1m² 1kW warmte oplevert) © A. Camps34
- 35. Lucht van buiten naar binnen – toevoer via warmteterugwinning • Q = m.c.T • 1000 m³/h aan 1,2kg/m³ = 1200 kg/h = 0,333 kg/s • Clucht = 1,005 kJ/kgK • Temperatuurverschil binnen – buiten 10°C • Maar: op deze 10K is een warmteterugwinning van +/-70% perfect mogelijk • Temperatuurverschil wordt daardoor kleiner: in dit voorbeeld 3°C • Q = 0,333 kg/s . 1,005 kJ/kgK . 3K = 1,005 kJ/s = 1,005kW • Dit is zonder probleem 1/3 van de warmte bij natuurlijke toevoer © A. Camps35
- 36. Nachtkoeling en bypass • Nachtkoeling: verhoogd debiet ‘s nachts om gebouw af te koelen (wordt verder bij thermische massa bekeken) • Bypass: tijdens koelere periode ‘s nachts wordt de warmtewisselaar van een warmteterugwinsysteem omzeild (“gebypassed”) • Debiet bij bypass beperkt • Debiet beperkt = weinig koelvermogen (Q = m.c.T) • Bij een hittegolf… • Zakt de temperatuur ‘s nachts niet genoeg • Bypass kan niet onbeperkt gebruikt worden: lager dan 16°C = condensatie, tenzij modulerende bypass met actieve vochtsturing gebruikt wordt © A. Camps36
- 37. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps37
- 38. Mensen • Een mens produceert warmte • 58W/m² met een gemiddeld mensoppervlak van 1,8m² = +/- 105Watt • Verschil naargelang activiteit en kleding • Gemakkelijk rekenen: 1 persoon met zittende activiteit = 100 Watt • Heeft dit veel impact? • Warmte van 1 persoon wegvoeren met ventilatie • Q = m.c.T m = Q /c.T debiet = Q /1,2.c.T • Debiet1K = 100 Watt/(1,2kg/m³.1,005kJ/kgK.1K) = 0,0829m³/s = 298 m³/h • Debiet5K = 100 Watt/(1,2kg/m³.1,005kJ/kgK.5K) = 0,0166m³/s = 60 m³/h • Debiet10K = 100 Watt/(1,2kg/m³.1,005kJ/kgK.10K) = 0,0083m³/s = 30 m³/h • Mensen opleiden! Is een raam open doen altijd een goed plan? © A. Camps38
- 39. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps39
- 40. Elektrische apparatuur • Elektrisch vermogen wordt vrijwel volledig in warmte omgezet • Geen echt “reken”-probleem als elektrisch vermogen van toestel als warmte gerekend wordt • Elektrische apparatuur niet steeds in gebruik aan maximaal vermogen • Verlichting = warmte = niet onderschatten • 1 TL-armatuur met 2 lampen = vergelijkbaar met 1 persoon (zie vorige slide) • Efficiënte verlichting = winst op elektrisch verbruik en winst op oververhittingsrisico © A. Camps40
- 41. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps41
- 42. Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Voorkom nabijheid reflecterende vlakken • Gebruik grondgebaseerde koeling • Aardwarmtewisselaar, Bodemwarmtewisselaar • Grondopslag • Beperk oppervlak van directe zonne-instraling • Ondergrondse of gedeeltelijk ondergrondse ruimten • Oriëntatie (samen met directe zonne-instraling) • Skylights • Planten (zie ook verder) • Interne en externe schaduw • Natuurlijke ventilatie • Mechanische ventilatie • Thermische massa (zie verder) • Koelsysteem (zie verder) © A. Camps42
- 43. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps43
- 44. Thermische massa • Zware materialen zoals baksteen of beton kunnen zich als buffer gedragen • Het duurt langer voor de ruimte opwarmt bij hoge thermische massa • Als de thermische massa opgewarmd is, dan blijft deze lang warm • Conclusie: de warmte in de thermische massa moet afgevoerd worden © A. Camps44
- 45. Warmte uit thermische massa afvoeren • Door zeer intensief te ventileren = flush out • Hoeveel ventileren? 6 tot 10 keer het volume van de ruimte per uur • Waarom zoveel debiet? • Lucht neemt weinig warmte op • Q = m.c.T • T in praktijk vrijwel nooit meer dan 10°C conclusie: dit werkt alleen goed als het debiet groot is • Bij natuurlijke afvoer van warmte • Verschillende (zeer) grote openingen in gebouw • Automatisering / veiligheid • Luchtkwaliteit buiten • Mechanische ventilatie? Slecht plan omwille van elektrisch verbruik © A. Camps45
- 46. Warmte thermische massa afvoeren met intensieve ventilatie © A. Camps Van links naar rechts = betere “spoeling” = meer afvoer warmte in thermische massa 46
- 47. Thermische massa aan buitenkant van het gebouw • “Warme wand nadat zon onder gegaan is” • Warmte die in wand zit wordt zowel naar buiten als naar binnen gestraald • Oververhitting in late namiddag/vroege avond door samenvallen van deze warmtewinst naar binnen met activiteit binnen • Oplossing: thermische massa aan buitenkant uitschakelen/beperken? • Groene wanden, groene daken • Witte dakafwerking © A. Camps47
- 48. Thermische massa van goederen • Warme producten of materialen die van buiten naar binnen gebracht worden • Warm (water) leidingen • Eenvoudig na te gaan met thermische camera © A. Camps48
- 49. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem © A. Camps49
- 50. Actief koelsysteem • De klassieke “airco” • Opletten met indianenverhalen zoals “condensor afkoelen met water” • Energieverbruik! • Verschillende systemen, verschillende aankoopprijs, verschillende exploitatiekosten © A. Camps50
- 51. Oplossingen voor oververhitting • Zonne-instraling beperken • Voorkomen dat warme buitenlucht binnenkomt • Mensen… • Beperken van onnodig elektrisch verbruik (≈ warmte) • Ontwerp van gebouw – ontwerp om oververhitting te beperken • Hoge thermische massa – opletten! • Actief koelsysteem • 1 formule onthouden als het over lucht gaat: Q = m.c.T © A. Camps51
- 52. Bronnen • Ashrae Handbook Fundamentals - Thermal Comfort, 2017 • Ashrae Handbook Fundamentals - Fenestration, 2017 • Psychrometric chart as a basis for outdoor thermal analysis, Mansoureh Tahbaz, 2011 • Defining Overheating, Zero Carbon Hub, 2015 • Presentatie Hilde Breesh op 17/10/2018 in Zwijnaarde © A. Camps52
- 53. Oververhitting van gebouwen Hoe voorkomen en hoe oplossen Andy Camps