Klimaatbeheersingsinstallaties ontwerpen (KLIC)

a.. Reed Business OpLeidingen Vochtige lucht Kli-C 2 VWF o o .~ <t> 3000 2.500 Mollier-hlx-diagram voor vochtige lucht. barometrische druk: 101,3 kPa K1i-C27363_020 Figuur 38 Mollier-hlx-diagram - 48-

a ReedBusinessOpleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 2.6.11 LUCHTBEHANDELINGSINSTALLATIEMET LUCHTKANALEN VOOR EEN WINTERPERIODE Figuur 39 Luchtbehandelingsinstallatie met luchtkanalen Zie in het mollier-hlx-diagram van figuur 41 voor het mogelijke verloop van de conditie voor een winterperiode. In deze situatie is geen bevochtiging nodig, doordat de mengluchtconditie zo is gekozen dat deze direct naverwarmd kan worden tot aan de gewenste inblaasluchtconditie. 2.6.12 LUCHTBEHANDELINGSINSTALLATIEMET LUCHTKANALEN VOOR HET WINTERSEIZOEN B7363_020 Figuur 40 Luchtbehandelingsinstallatie met luchtkanalen Zie in het mollier-hlx-diagram van figuur 42 voor het mogelijke verloop van de conditie voor het winterseizoen. In deze situatie is bevochtiging nodig, doordat gekozen is voor 100% ventilatielucht. De lucht wordt eerst na het warmtewiel voorverwarmd, dan bevochtigd en daarna naverwarmd. - 49-

a. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 Wintertoestand (figuur NO TAG) B = ruimtebelastingsdriehoek 1 = gewenste ruimteconditie 2 = gewenste inblaasconditie ruimte 3 = buitenluchtconditie 5 = uittreeluchtconditie voorverwarmer 6 = uittreeluchtconditie bevochtiger 7 = uittreeluchtconditie warmtewiel 3-7 = MI warmtewiel 4-5 = MI voorverwarmer 6-2 = MI naverwarmer 5-6 = adiabatisch bevochtigen Voor verdere gegevens en uitleg over warmteterugwinning wordt verwezen naar paragraaf 2.7.7363_020 - 50-

(I.. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 VWF oo .£ 'l:> . 3000 2500 Mollier-h/x-diagram voor vochtige luch!. barometrische druk: 101,3 kPa KIi-C27363_020 Figuur 41 Mollier-hlx-diagram - 51 -

eReedBusineOspsleidingen Vochtige lucht KIi-C 2 VWF 40~JL~-+_J~~~+,+-~~-r~-t~~~~~~Jj~ o o .s <D 2500 1000 Mollier-h/x-diagram voor vochtige lucht. barometrische druk: 101,3 kPa Kli-C2 Figuur427363_020 - 52 -

a Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 2.7 WARMTETERUGWINNING EN ENERGIEBESPARING Door invoering van het bouwbesluit in 1992 en de EPN-norm van 1995 is door de wetgever vastgelegd, dat een gebouw of woning voor het verkrijgen van een bouwvergunning dient te voldoen aan de EPN-norm. In deze normstelling wordt per gebouw of locatie een zogenaamde EP-coefficient aangegeven, waaraan de berekening dient te voldoen. Deze factoren zijn vastgelegd in de NEN-normen en hebben ten doel om over een langere periode deze normen door de regering jaarlijks te laten bijstellen, zodat kan worden voldaan aan het gestelde in de beleidsvoering voor energie- besparing. Oat voor energiebesparing vele mogelijkheden zijn, moge duidelijk zijn. Echter, door aanscherping van de EPN-norm is het bijna niet meer mogelijk gebouwen te ontwerpen zonder gebruik te maken van warmteterugwinningsystemen en andere energiezuinige technieken. In dit hoofdstuk zal een aantal veelvoorkomende warmteterugwinningssyste- men worden belicht. 2.7.1 BESPARINGSMOGELlJKHEDEN De grote hoeveelheden energie, die in klimaatbehandelingsinstallaties worden verbruikt, duiden erop, dat hier besparingsmaatregelen een relatief hoog effect hebben. Zelfs vrij aanzienlijke investeringen kunnen, mede als gevolg van de hoge energiekosten, snel rendabel blijken te zijn. 8elangrijke besparingsmogelijkheden zijn: - verlaging van de luchtconditie-eisen (Iagere wintercondities en hogere zomercondities); isolatiemaatregelen; - vermindering van de ventilatie tot de onderste acceptabele grens; rendementsverbetering van de apparatuur; economisch installatieontwerp, respectievelijk ontwerprenovatie; regeltechnische maatregelen; warmteterugwinning (warmterecuperatie); gebruik van alternatieve energiebronnen (zonne-energie en bodemwarmte). 2.7.2 KLiMAATFACTOREN7363_020 Het binnenklimaat wordt be'invloed door een aantal interne en externe factoren. Het effectief omgaan met deze factoren leidt in het algemeen tot energiebespa- ring. Een aantal van deze factoren zijn: - verlichting; Energiebesparing is o.a. mogelijk door: * spotverlichting in plaats van algemene verlichting; * afvoer van verlichtingswarmte buiten de klimaatinstallatie om; - 53-

a Reed Business OpLeidingen Vochtige lucht Kli-C 2 * vermindering van de verlichtingsafstand; * verlaging van het verlichtingsniveau op minder belangrijke plaatsen; * vervangen van oude armaturen door hoogrendementarmaturen. zonbelasting via ramen, muren, daken, enz.; Besparingsmogelijkheden: * zonwering (buitenzonwering, automatisering!); * dakspouwventilatie; * lichtkleurige daken en dakbesproeiing (bij platte daken); * buitenmuren met een zwaar binnenblad en isolatie, aangebracht in de spouw; * zonwerende beglazing (stralingsreflectie), zogenaamde low E-begla- zing. ongecontroleerde ventilatie (tocht); Besparingsmogelijkheden: * automatische deursluiters; * afdichten van kieren; * afsluiten van ramen; * tochtschermen plaatsen - luchtsluizen; * luchtgordijnen aanbrengen. warmteafgevende apparaten en machines; Besparingsmogelijkheden: * beperken van de inschakelduur; * separate warmteafvoer; * optimalisering van de apparatuur. warmtetransmissie; Evenals bij de zonbelasting zijn hier isolatiemaatregelen de belangrijkste. belasting door personen; Gezien het feit, dat vele installaties juist ten behoeve van de persoonlijke behaaglijkheidworden gebruikt, is hier, behalve het maximaliseren c.q. mi- nimaliseren van de behaaglijkheidsgrenzen, nauwelijks sprake van bespa- ringsmogelijkheden. 2.7.3 DEELTECHNIEKEN In deze cursus werden de belangrijkste deeltechnieken reeds uitvoerig behandeld, zodat het hier niet nodig is daarop nogmaals uitgebreid in te gaan. In dit gedeelte zullen dan ook uitsluitend de energieaspecten in ventilatiesyste- men worden aangehaald. LUCHTTECHNIEK EN BEHAAGLlJKHEID De factoren, die het behaaglijkheidsgevoel beTnvloeden, zijn in het hoofdstuk over de warmtebalans behandeld. Uit het oogpunt van energiebesparing kun- nen een aantal factoren elkaar echter tegenwerken.7363_020 ~54-

a Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 27363_020 Het directe punt van het minimale energieverbruik zal ertoe leiden, dat de grenzen van het geaccepteerde behaaglijkheidsgebied worden verlegd naar de zone 'nog behaaqlllk; terwijl men de ontwerpcondities met het oog op de maxi- male buitencondities zal bepalen op grond van de verwachting hoe vaak en hoe lang de acceptabele grenzen worden overschreden. In het algemeen zullen in de zomer de binnencondities op de maximale ac- ceptabele temperatuur en de maximale vochtigheid worden gesteld en zal een overschrijding van deze waarde gedurende 10% van de tijd, dat de installatie in bedrijf is, worden geaccepteerd. Dit betekent dat de ontwerpbuitenconditie wordt verlaagd van bijvoorbeeld +30 DC en 50% RV naar +28 DC en 55% RV. Hierdoor zullen de ontworpen installaties zowel voor de ge\"installeerde koelcapaciteit (10-20%) als voor de luchthoeveelheid kleiner uitvallen. Aan de andere kant zullen eisen tot verhoging van de arbeidsproductiviteit, vermindering van het ziekteverzuim en kwaliteitsverbetering juist een tegenge- stelde invloed uitoefenen. Daarom zal men juist zo veel mogelijk en over een zo lang mogelijke periode binnen de behaaglijkheidsgrenzen willen blijven. Van geval tot geval moeten deze, vaak met elkaar tegenstrijdige aspecten van het ontwerp dan ook tot een aanvaardbaar compromis worden gebracht. 2.7.4 ENERGIEBESPARING IN LUCHTBEHANDELINGSINSTALLATIES Zonder aanspraak te maken op volledigheid wordt hier een overzicht geboden van de belangrijkste energiebesparingsmogelijkheden bij luchtbehandelingsin- stallaties. In het kort samengevat zijn deze punten: 1. beperking van de ventilatie tot eenminimum (ventilatielucht koelen/verwar- men kost energie); 2. warmteterugwinning uit de afvoerlucht; 3. verhoging RV betekent in de zomersituatie minder energieverbruik (Iagere ruimtetemperatuur mogelijk); 4. isoleren gebruiksruimte; 5. - gunstigste dimensionering kanalen; - laagst mogelijke snelheid; lage weerstandsfactor; - isolatie kanalen; - beperking lekverliezen. 6. optimalisering van de regeling; - buitentemperatuurcompensatie; - zo veeI mogelijk gebruikmaken van in de buitenlucht aanwezige (voor verwarming) of afwezige (voor koeling) energie (free cooling); - dag/nachtlweekeindregeling. WARMTETERUGWINNING IN LUCHTBEHANDELlNGSSYSTEMEN Warmteterugwinning is te onderscheiden in recuperatief en regeneratief: recuperatieve systemen, waar warmteuitwisseling geschiedt door gescheiden oppervlakten in de vorm van pijpen, platen of dergelijke, zon- der tussenmedium; Er is sprake van een volledige scheiding tussen de toe- en afvoer. De luchtstromen moeten bij elkaar worden gebracht (platenwisselaar). - 55 -

(J.. ReedBusinessOpleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 regeneratieve systemen, waar de warmteuitwisseling geschiedt via een tussenmedium (twin coil, heat pipe of warmtewiel); Bij twin coil-systemen kunnen de toe- en afvoerluchtunits gescheiden wor- den opgesteld, omdat het tussenmedium met behulp van een pomp wordt verzorgd. Systemen: twin coil-systeem; heat pipe-systeem; kruisstroomwisselaar; warmtewiel; kantelsysteem. Het twin coil-systeem bestaat in principe uit twee elementen, sen in de afvoer- lucht en €len in de toevoerlucht, die via een gesloten leidingwerk en een circu- latiepomp met elkaar verbonden zijn. Het leidingnet is gevuld met een water/ glycolmengsel (antivries), om bevriezing in de winter te voorkomen. Het medium neemt uit de afvoerluchtstroom de warmte op en staat deze af aan de toevoerzijde. Gebruikelijk is de toepassing van een driewegventiel om be- vriezing van de condens op de afvoerbatterij te voorkomen of om de capaciteit van de batterij te verlagen. AULs>EB=t> FOL =t>8<> .r7363_020 Figuur 43 Het heat pipe-systeem bestaat uit een lamellenwarmtewisselaar met verticale of horizontale pijpen, waarbij het onderste (Iagere) deeI functioneert als een verdamper en het bovenste (hogere) deel als condensor. De warmtewisselaar is gevuld met een koelmiddel. De warme afvoerlucht stroomt over het lagere deel en verwarmt het verdampende medium. Het gas stijgt naar het bovenste deel, waar de koudere toevoerlucht stroomt. Daar condenseert hetmedium, staat de warmte af en druppelt omlaag via de pijpwand. Heat pipe-warmtewisselaars kunnen worden toegepast waar ver- menging van de luchtstromen niet toelaatbaar is. De luchtstromen, en dus de kanalen, dienen bij elkaar te komen. Voordeel : Geen bewegende delen. - 56-

(J.. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 Nadeel : Indien boven elkaar gebouwd, moet de afvoerlucht onder doorstro- men. a. Principe heat pipe ---afvoerlucht --c::r buitenlucht druppel- afscheider b. Figuur 44 Bij het systeem met een platenwisselaar kruisen twee luchtstromen in tegen- stroom in lagen van geprofileerde platen om en om. De richting van de geprofi- leerde platen wisselt in een rechthoekige vorm van de ene op de andere plaat, zodat twee gescheiden meervoudige passages ontstaan, die aan het einde ten opzichte van elkaar zijn afgedicht. De luchtlekkage van de ene luchtstroom naar de andere is minder dan 1% bij 1000 Pa verschildruk. Goede convectie en geleiding ontstaat door een groot warmte uitwisselend oppervlak (350 x frontoppervlak) en dunne geleidende materialen. De luchtstromen dienen te worden samengebracht in een unit; geen vochtover- dracht, geen bewegende delen. Een bypassklep in de buitenlucht kan worden gebruikt om het rendement te be'invloeden om zo de platenwisselaar te ont- dooien of om de gewenste inblaastemperatuur te realiseren. Een bijkomend voordeel van deze klep is de mogelijkheid van vrije koeling, zonder warmtete- rugwinning.7363_020 - 57-

(J... Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 Figuur 45 Luchtbehandelingskast met ingebouwde kruisstroomwisselaar Het warmtewiel bestaat uit een rotor die warmte en mogelijk vocht van de afvoerlucht overdraagt aan de toevoerlucht met een hoog rendement. De rotor bestaat uit strips van aluminiumfolie en wordt vervaardigd in twee verschillende uitvoeringen van materiaal. Een die zowel warmte als vocht (hygroscopische rotor) overdraagt, terwijl de andere warmte en eventueel condensvocht over- draagt. De vochtoverdracht komt tot stand door het snel fabrieksmatig te laten oxideren van het wiel, waardoor de hygroscopische werking wordt vergroot. Een spoelzone voorkomt overdracht van de afvoerlucht naar de toevoerlucht. De rotor functioneert als een warmteopslag van warmte, die wordt geabsor- beerd van de afvoerlucht en afgestaan aan de toevoerlucht. Daarom dienen de beide luchtstromen en kanalen te worden samengebracht in een unit. Indien de lucht is belast met reuk en bacterien, verdient het aanbeveling deze vorm van warmteterugwinning niet toe te passen. De constructie van het warmtewiel is van een zelfreinigend type. afvoerlucht ¢== ] warmtewiel KlI-C2 Figuur 46 Het kantelsysteemprincipe bestaat uit twee warmtebuffers, verbonden door een 'karner; waarin door middel van een omstelklep de aan- en afvoerlucht in wis- selende richting gescheiden van elkaar passeren.7363_020 - 58-

,(],. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 De warmtebuffers bestaan uit aluminiumplaten, die in geval van warmteterug- winning de warmte van de afvoerlucht opslaan en vervolgens aan de toevoer- lucht afstaan. De warmteopname, respectievelijk afgifie, vindt beurtelings in beide aluminiumplatenblokken plaats. Met behulp van de omstelklep wordt de stromingsrichting volgens een vaste interval van 60 s omgekeerd. Op deze wijze worden de buffers om en om opgeladen en ontladen. Afhankelijk van het jaargetijde wint het systeem uit de afvoerlucht warmte, koude of vocht terug. Dit werkingsprincipe maakt het mogelijk om in de zomer extra te koelen, Bij gematigde luchtsnelheden kan zelfs een temperatuurbehoud tot 93% worden behaald. De levensduur is bijzonder lang, terwijl de onderhoudskosten laag zijn. Het geheim hierachter is een pneumatische aansturing met een minimum aan bewegende delen. Het kanthermsysteem is op vele manieren aan een luchtbe- handelingskast te koppelen. Voordeel : Hoog rendement. Nadeel : Groot benodigd vloeroppervlak voor plaatsen van het kanthermsysteem situatie 1 toevoerlucht 19°C7363_020 situatie 2 (na 70, 100, 130 of 160 s) toevoerlucht 19°C Figuur 47 Het rendement voor de voelbare warmte kan worden berekend met de onder- staande formule, uitgaande van een toevoer/afvoerluchtverhouding van 1 : 1. o - 0.'ll =_1_0. Eli - El\" waarin: 'll = rendement. 81 = temperatuur toevoerlucht na de wisselaar. 8; = temperatuur buitenlucht. 8e = temperatuur afvoerlucht na de wisselaar. - 59-

(].. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 27363_020 Systeem Voordelen Nadelen Warmtewiel - Hoog rendement - Bijna uitsluitend toepasbaar Twin coil - Vochtuitwisseling mogelijk met retourluchtcombinatie Heat pipe - Veel kanaalwerk Kruisstroomwisselaar - Hoge aanschafkosten (platenwisselaar) - Kans op luchtlekkages, met Kantelsysteem als gevolg meer onderhoud - Relatief lage aanschafkosten - Laag rendement - Toe- en afvoerlucht behoeven - Gebruik van glycol niet dicht bij elkaar te liggen (milieubelastend) - Meerdere batterijen hydrau- lisch met elkaar te koppelen - Redelijk rendement - Bijna uitsluitend toepasbaar in - Geen bewegende delen luchtbehandelingskast - Lage onderhoudskosten - Eenvoudig regelbaar - Kanalen bij elkaar te brengen - Aanschafkosten relatief laag - Hoog rendement - Kanalen bij elkaar te brengen - Geen bewegende delen - Toepassing bijna altijd met - Lage onderhoudskosten - Goed reinigbaar luchtbehandelingskast - Extra aandacht voor vorstbe- veiliging bij vorst - Zeer hoog rendement - Extra veel kanaalwerk - Hogere onderhoudskosten benodigd dan andere systemen - Veel plaatsruimte benodigd - Vochtuitwisseling mogelijk - Hoge aanschafkosten - Eenvoudig te reinigen Tabel 6 Voor- en nadelen diverse warmteterugwinningssystemen De diverse systemen hebben aile een verschillend rendement, dat afhankelijk is van de verhouding van de luchtstromen. Uitgaande van een toevoerluchVaf- voerluchtverhouding van 1:1 kunnen voor de verschillende systemen de onder- staande rendementen worden behaald. twin coil-systeem : 50-60%; kruisstroomwisselaar : 50-60%; heat pipe-systeem : 50-60%; warmtewiel : 65-80%; kantelsysteem : 90-93%. Het moge duidelijk zijn, dat ook de aanschafkosten in relatie staan tot de haal- bare rendementen. Zo heeft het twin coil-systeem de laagste aanschafkosten en zal het kantelsysteem het kostbaarste zijn. Het meest worden in de praktijk het twin coil-systeem en het warmtewiel toe- gepast. Het heat pipe-systeem wordt minder toegepast; de redenen hiervan berusten wellicht op onbekendheid van het systeem. Tweetoerenschakeling ventilatoren Naast de besproken warmteterugwinning wordt bij luchtbehandelingssystemen ook veel gebruikgemaakt van toerengeregelde ventilatoren, die bijvoorbeeld door terugschakeling naar 50 of 60% van de capaciteit ook een aanzienlijke besparing mogelijk maken. - 60-

(J.. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 Een voorbeeld: Een kantoorgebouw is uitgevoerd met een luchtbehandelingsinstallatie, die in de winter ventileert en zomers de koeling verzorgt. Deze installaties zijn veelal uitgelegd op een circulatievoud van 3 tot 4. In de zomer is deze luchthoeveelheid benodigd voor de koeling. Echter, in de winter kan worden volstaan met een ventilatievoud van 2; dit komt overeen met circa 50 m3/h per persoon, uitgaande van 1 persoon per 10 m2 vioeroppperviak. Door de toerenschakeling van de ventilatoren kan een aanzienlijke besparing behaald worden. Adiabatische koeling Een ander voorkomend systeem is een luchtbehandelingskast met adiabatische koeling. Bij adiabatische koeling wordt de atvoerlucht uit een gebouw gekoeld door het vernevelen van water. Door de gedwongen verdamping van het water wordt warmte onttrokken aan de afvoerlucht, waardoor adiabatische keeling ontstaat. De koude uit de afvoerlucht wordt vervolgens via een warmtewisselaar (warm- tewiel of kruisstroomwisselaar) aan de toevoerlucht overgedragen. In de winter doet deze warmtewisselaar tevens dienst als warmteterugwinsysteem. Bij deze techniek vindt koudeopwekking in de luchtbehandelingskast plaats. Het systeem is niet geschikt om te ontvochtigen en eveneens niet geschikt voor gebouwen met een hoge warmtelast en/of koudevraag. Ten opzichte van conventionele koeling wordt een aanzienlijke besparing op elektrische energie bereikt. Met adiabatische koeling is het mogelijk, afhankelijk van de buitencondities, inblaastemperaturen te realiseren van 18-19 DC. Omdat voor ruimten met een hoge warmtelast lagere inblaastemperaturen nodig zijn, wordt dit systeem in de praktijk vaak toegepast in combinatie met een mechanische koelmachine. ..afvoerlucht bevochtigen ..afvoerlucht ~ .. koeling buitenlucht warmtewiel toevoerlucht Figuur 48 bevochtigen Vanwege de mogelijke besparing op elektrische energie is het systeem met adiabatische koeling een aantrekkelijke optie.7363_020 - 61 -

(!... Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 Warmtekussens Onder warmteterugwinning kan men ook verstaan het gebruik van warmtekus- sens, die onder de kap van bedrijfsgebouwen met conventionele verwarming ontstaan. Doordat warme lucht opstijgt, zal zich onder het dak bij een bedrijtshal, vooral wanneer deze goed is gei\"soleerd, een warmtekussen vormen. Bij een tempera- tuur op werkhoogte van 18°C kan de temperatuur onder het dak wei 35 tot 40°C bedragen. Dit effect is sterker, naarmate de hal hoger is. E co 160C KlI-C2 Figuur 49 Temperatuurverloop in hallen met conventionele verwarming Door het plaatsen van ventilatieschachten kan de warme lucht boven uit de hal worden atgezogen en bij de vloer weer worden uitgeblazen. Boven in de schacht wordt een kleine ventilator gemonteerd. Men dient er wei op bedacht te zijn dat de lucht boven het leetniveau niet ernstig verontreinigd is, anders blaast men atgewerkte en vervuilde lucht weer in de hal. ventilator'----I,7363_020 _-'---.C>-_ Kli-C2 Figuur 50 Temperatuurverloop in hallen met ventilatieschachten Het is duidelijk, dat door deze methode direct energie wordt bespaard (de gemiddelde halluchttemperatuur daalt van circa 30 naar 20°C), terwijl verder de warmteverliezen via de kap sterk worden verminderd. (Bij een buitentempe- ratuur van 0 \"C nemen de warmteverliezen van het dak met circa 30% at; het temperatuurverschil D, vermindert van 33 naar 22°C.) Deze voorziening is weinig kostbaar, bespaart 30-50% op de energiekosten en verhoogt de behaaglijkheid voor de medewerkers. - 62-

a Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 2.7.5 VRIJE KOELING Onder dit begrip wordt verstaan het gebruik van koele omgevingslucht in plaats van het laten-functioneren van de koelmachine. In de praktijk komt dit neer op de mogelijkheid gedurende overgangsseizoenen bij installaties met een aanzienlijke interne warmtelast de hoeveelheid buiten- lucht te kunnen regelen tussen 100% en de minimumhoeveelheid. Deze methode kan het beste worden ge\"illustreerd aan de hand van een voor- beeld. Stel, dat in een ruimte een constante conditie van 23°C en 67% <I> moet worden gehandhaafd, de interne vochttoevoer 0,001 kg/kg bedraagt, de interne con- stante warmtelast 3,5 kJ/kg is en dat er minimaal10% buitenlucht moet worden bijgemengd. Er ontstaat dan een situatie zoals in de figuren 51,52,53 en 54 met de cijfers 1-3-7 is aangegeven. In de zomer zijn daarbij de buitenluchtconditie en de externe warmtelast maxi- maal, evenals de koelcapaciteit. De klimaatinstallatie zal dan werken volgens figuur 51. 47363_020 1 = ruimteconditie. 2 = inblaasconditie. 4 = (maximale) buitenluchtconditie. 5 = mengpunt binnen/buitenlucht. 2- 7 = externe voelbare warmte (variabel). 7-3 = interne voelbare warmte (constant). 3-1 = interne latente warmte (constant). 1-5 = warmtetoevoer buitenlucht (10 %). 5-2 = koelcapaciteit. 6 = oppervlaktetemperatuur koeler. 8 = (circa)koudemiddeltemperatuur (2'-6 == 6-8). Figuur 51 Zomertoestand - 63-

(,J.. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 Indien in de overgangsseizoenen de externe warmtelast en de buitenluchtcon- ditie afnemen, zal bij een constante buitenluchtlretourluchtverhouding van 10%/90% toch nog een aanzienlijke koelcapaciteit nodig zijn (figuur 52). K11-C2 Figuur 52 Toestand in tussenseizoen zonder free cooling Wanneer echter de verhouding buitenluchtlretourlucht wordt gewijzigd in circa 45%/55%, is in het geheel geen mechanische koeling meer nodig en zal aileen nog iets moeten worden bevochtigd om op de gewenste ruimteconditie uit te komen (figuur 53). B7363_020 Geen mechanische koeling nodig (free cooling). Verhouding buitenlucht/retourlucht 45 %/55 %. Nabevochtiging nodig (B). 5 = mengpunt = 45 % buitenlucht. 5-2 = bevochtiging met versproeid water. Indien bevochtiging met stoom, mengen tot 5'. =5'-2 bevochtiging met stoom. Bij situatie 4\"-5\" (60 % buitenlucht) naverwarming nodig (5\"-2). Figuur 53 Toestand in tussenseizoen met lage buitentemperatuur Bij wat hogere buitentemperaturen kan zelfs met 100% buitenlucht worden gewerkt, waarbij mogelijk nog wat moet worden gekoeld en naverwarmd. De verwarmingsenergie kan ook zeer goed van de condensor worden betrokken (warmteterugwinning) (figuur 54). - 64-

(J.. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 2 3 intern extern 8 100 % buitenlucht. Free cooling + enige koeling + naverwarming nodig. Hiervoor condensorwarmte toe te passen als meest economische oplossing. 4- 5 = koeltraject. 5-2 = naverwarming. Figuur 54 Toestand in tussenseizoen met gemiddelde buitentemperatuur Installaties, die geschikt zijn voor tree cooling, hebben een wat atwijkende uitvoering ten opzichte van installaties zonder deze methode. In de eerste plaats moeten de installaties geschikt zijn om zowel met 100% buitenlucht als met aile tussenstanden tussen minimumbuitenluchthoeveelheid en 100% buitenlucht te kunnen werken. Vervolgens dient de koelinstallatie een groot capaciteitsregelbereik te hebben (Iietst tussen 10 en 100%) en geschikt te zijn voor naverwarming doormiddel van condensorwarmte. Een andere mogelijkheid van tree cooling is om de voorverwarmingsbatterij te gebruiken als koelgenerator, waarin het circulerende water door de buiten- lucht kan worden afgekoeld. Oit koude water kan dan worden benut om de interne warmtelast at te voeren (zie ook hootdstuk Kli-C 7). Tenslotte zal de regelinstallatie aan de eisen van tree cooling aangepast moe- ten zijn, waardoor op elk moment automatisch de keuze kan worden gemaakt tussen meer buitenlucht ot inschakelen van de koelinstallatie. In het algemeen zijn elektronische regelingen hiervoor het beste geschikt. Bij deze regelingen worden continu de gewenste binnenconditie, de internewarmtetoevoer en de externe conditie met elkaar vergeleken, waarbij ook vaak het absolute vochtge- halte wordt gemeten. Gezien de vele uitvoeringen van installaties, zijn ook de regelinstallaties niet identiek, maar aan de installatie-uitvoering aangepast.7363_020 - 65-

aReed Business Opleidingen Vochtige lucht 2.8 VRAGEN 1. De luchtconditie in een ruimte is 24 °C/50% Ij>. Bepaal de partlele dampdruk en natteboltemperatuur. (Gebruik het h/x-diagram en tabel 1.) 2. De vochtinhoud (x) van de ruimtelucht is 0,006 kg/k9dl\"De maximum- hoeveelheid waterdamp (x) die de lucht kan bevatten, is 0,008 kg/k9dl. Bereken de verzadigingsgraad tjJ. 3. De ruimteluchtconditie is 24 °C/60% Ij> en de inblaasluchtconditie is16 °C/75% Ij>. Bepaal het enthalpieverschil (MJ). (Gebruik het hlx-dia- gram.) 4. In een ruimte is een relatieve vochtigheid van 70% gemeten en het dauwpunt van de ruimte is 12°C. Bepaal aan de hand van het hlx-diagram de ruimtetemperatuur. 5. In een ruimte wordt 5 m3/s lucht met een conditie van 15 °C/80% Ij> eerst naverwarmd tot 23°C en daarna via een wandrooster ingeblazen. De soortelijke massa (Q) van de lucht is 1,2 kq/m\", Bereken het vermogen Ij> van de naverwarmer. 6. Lucht met een conditie van 24 °C/48% Ij> wordt door een luchtkoeler met een oppervlaktetemperatuur (koelerdauwpunt) van 10°C afgekoeld tot 15 DC. De luchthoeveelheid over de luchtkoeler is 20 000 m3/h. De soor- telijke massa (Q) van de lucht is 1,2 kg/m3.Bereken met gebruik van het hlx-diagram het totale koelvermogen van de luchtkoeler. 7. 0,1 m3/s buitenlucht met een conditie van 25 DC/60% Ij> wordt gekoeld door een vloeistofkoeler tot een eindconditie van 12 DC. Het koeler- dauwpunt (kdp) is 5 DC. De ruimteluchtconditie is 22 DC/60% Ij>. Bepaal en bereken aan de hand van het hlx-diagram het volgende: a. de enthalpie van de lucht voor en na de koeler; b. de latente en voelbare warmte van de koeler; c. de bypassfactor (BF) van de koeler; d. de voelbare-warmtefactor (VWF) van de ruimte. 8. In een mengsectie van een luchtbehandelingskast wordt 3 m3/s buitenlucht met een conditie van 28 DC/45% Ij> gemengd met 4 m3/s retourlucht uit de ruimte met een conditie van 20 DC/52,5% Ij>. De menglucht wordt hierna gekoeld door een luchtkoeler waarvan het koelerdauwpunt (kdp) 6 DC en de bypassfactor (BF) 0,4 is. Bepaal en bereken aan de hand van het hlx-diagram het volgende: a. de in- en uittreeluchtcondities van de koeler; b. het totale koelvermogen van de luchtkoeler; c. de hoeveelheid water die per uur door de luchtkoeler uit de lucht wordt onttrokken. 9. In een ruimte met een inhoud van 1200 m3moet een luchtconditie van 22 DC/50% Ij> onderhouden worden. Er wordt lucht ververst (geventi- leerd) met buitenlucht, waarvan de conditie 12 DC/70% Ij> is. Het venti la- tievoud is gesteld op 2.7363_020 - 66-

(J.. Reed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 27363_020 Verdere gegevens: =x1 0,0084 kg/k9dl• =x2 0,0062 kg/k9dl• Mengverhouding retourlucht : buitenlucht = 4 : 1. a. Teken het proces in het hlx-diagram. Bepaal en bereken nu aan de hand van het hlx-diagram het volgende: b. de hoeveelheid retour- en buitenlucht; c. de warmte-inhoud van de ruimte- en mengluchtconditie. 10. Een luchtbehandelingskast is samengesteld uit de volgende onderdelen: een afvoerventilator; een kleppensectie, bestaande uit een buitenluchtklep, een retourluchtklep en een afvoerluchtklep; een mengsectie met zakkenfilters; een verwarmingssectie met luchtverwarmer; een sproeibevochtigingssectie met druppelvanger; een koelersectie met luchtkoeler; een toevoerventilatorsectie. Verder is het volgende gegeven: =qv 1 m3/s', ventilatieluchtdebiet retourluchtdebiet qr = 3 m3/s', zomerbuitenluchttemperatuur Se = 30 DC; zomer natteboltemperatuur Snb = 23 DC; relatieve vochtigheid <I> =54%; retourluchttemperatuur S = 24 DC; relatieve vochtigheid retourlucht soortelijke massa <I> =50%; Q = 1,2 kg/m3. Gevraagd: a. Maak een schets van de luchtbehandelingskast. b. Berekening voor een zomerperiode. Bepaal de luchtconditie in de mengkamer. De lucht wordt gekoeld door de luchtkoeler met een koelerdauwpunt (kdp) van 5 DC tot een gewenste inblaas- temperatuur van 15 DC. Teken het proces in het hlx-diagram. Hoe groot is de totale warmtebelasting in de ruimte? Hoe groot is de voelbare ruimtebelasting? Hoe groot is de latente ruimtebelasting? Hoe groot is het totale koelvermogen van de luchtkoeler? Gegevens voor het winterseizoen: winterbuitenluchttemperatuur Se = -10 DC; absolute vochtigheid x = 0,001 kg/k9dl; retourluchttemperatuur S = 22 DC; relatieve vochtigheid retourlucht <I> =50%; soortelijke massa Q = 1,2 kq/rn\"; menglucht als voor zomerperiode. c. Berekening voor een winterperiode. De bevochtiging geschiedt in de sproeisectie. Hoe groot is dan het vermogen van de luchtverwarmer bij een ruimte- luchtinblaasconditie van 28 DC/32% f? Hoe groot is het bevochtigingsrendement van de - 67-

aReed Business Opleidingen Vochtige lucht Kli-C 27363_020 sproeisectie? Hoe groot zal het vermogen van de luchtverwarmermoeten zijn, indien in plaats van de sproeisectie een stoombevoch- tiger wordt toegepast met een enthalpie van 2750 kJ/kg? 11. Een installatie is berekend voor zowel het zomer- als het winterseizoen. De luchtbehandelingskast bestaat uit de volgende onderdelen: een kleppensectie, bestaande uit een buitenluchtklep en een retourluchtklep; een mengsectie met zakkenfilters; een voorverwarmingssectie met luchtverwarmer; een koelersectie met luchtkoeler; een naverwarmingssectie met luchtverwarmer; een luchttoevoerventilator. De klimaatinstallatie is bestemd voor een ruimte met een inhoud van 800 m\", De ruimteluchtconditie is 20 DC/50% cp. Gegevens voor het zomerseizoen: : 30 DCdben 22 DCnb; buitenluchtconditie : 13,4 kW; voelbare-warmtebelasting van de ruimte : 10,7 kW. latente-warmtebelasting van de ruimte Gegevens voor het winterseizoen: : -10 DCdi60% cp; buitenluchtconditie voelbare-warmtebelasting van de ruimte : 20% van de gegeven voelbare warmtebe- latente-warmtebelasting van de ruimte lasting van de ruimte voelbare-koudetransmissie in de zomer; (warmteverlies) van de ruimte : 10,7 kW; : 11 kW; Verder is het volgende gegeven: soortelijke massa van de lucht : 1,2 kg/m3; koelerdauwpunt : 4 DC; Voor zowel zomer als winter wordt 25% ventilatie toegepast. De relatieve vochtigheid van de uittredende lucht, gemeten direct na de luchtkoeler, is 90%. Gevraagd: a. Teken eerst aile gegevens van het proces in het hlx-diagram. (Ga hierbij zo nauwkeurig mogelijk te werk om tot het goede resultaat te komen.) b. 8epaal nu eerst het latente enthalpieverschil MIl' c. Hoe groot wordt nu de totale luchthoeveelheid in m3/h? d. Hoe groot is dan het circulatievoud in de ruimte? e. Hoe groot is het vermogen van de luchtkoeler? f. Hoe groot is het vermogen van de voorverwarmer in de winter? g. Hoe groot is dan het maximaal benodigde vermogen van de naverwarmer? h. Wat is nu de maximalewaarde van de luchtinblaastemperatuur in de winter? 12. Warmteterugwinning wordt o.a. bereikt met de navolgende systemen. Geef aan wat niet in deze opsomming thuishoort (2x!). - 68-

(J... Reed Business OpLeidingen Vochtige lucht Kli-C 2 a. Benutting condensorwarmte. b. Gebruik van warmte uit de afzuiglucht. c. Gebruik van zonnepanelen. d. Benutten van rookgaswarmte. e. Monteren van koelmachines met een gunstige COP-verhouding. 13. Een warmtepomp is een installatie, waarbij: a. door middel van pompcirculatie warm water wordt rondgepompt. b. een koelinstallatie zorgt voor het warmtetransport. c. bronwater na afkoeling weer in de grond wordt teruggepompt. d. de lucht wordt opgewarmd door de condensor van de koelinstallatie. 14. Een klimaatbehandelingsinstallatie regelt een ruimteconditie van 22°C en 70% cp. De vochttoevoer in de ruimte is 0,7 g/kg, terwijl de interne warmtetoevoer leidt tot een temperatuurstijging van 2 K en de externe warmtetoevoer leidt tot een temperatuurstijging van 1 K. De bevochti- ging geschiedt in een sproeikamer. De buitenluchtconditie is 15°C en 75% cp. De minimale buitenluchttoevoer is 10%. a. Bepaal de luchtuitblaasconditie uit de luchtkoeler bij een koeler- oppervlaktetemperatuur van +10°C en bepaal de warmteafvoer door de koelmachine in kJ/kg. b. Indien vrije koeling wordt toegepast, wat moet dan de buiten- luchtlretourluchtverhouding zijn en wat is dan de luchtconditie voor de bevochtiger? Gebruik hiervoor het hlx-diagram van de volgende bladzijde. De condities zijn aangegeven met 1 en 2. 0613/697363_020 - 69-



(J.... Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 37363_030 INHOUD 3.0 Inleiding 3.1 Aigemene begrippen 3.1.1 Warmtebelasting 3.1.2 Koellast 3.1.3 Voelbare warmte 3.1.4 Latente warmte 3.1.5 Accumulatie 3.2 Gebouw 3.2.1 Aspecten 3.3 Behaaglijkheidsbegrippen 3.3.1 Uitgangspunten 3.3.2 De mens 3.3.3 Behaaglijkheid 3.3.4 Wandinvloeden 3.3.6 PMV-index 3.4 Warmtebelasting 3.4.1 Aigemeen overzicht 3.5 Interne belasting 3.5.1 Personen 3.5.2 Verlichting 3.5.3 Machines en apparatuur 3.5.4 Inbreng goederen 3.6 Externe belasting 3.6.1 Inleiding 3.6.2 Zonnetijd 3.6.3 De zonnehoogte en het azimut 3.6.4 Het zonnebaandiagram 3.6.5 Zon via de ramen 3.6.6 Zonwering 3.6.7 Transmissie door glas 3.6.8 Wanden en daken 3.6.9 Infiltratie 3.7 Berekenen koellast volgens verkorte NEN 5067 3.7.1 Inleiding 3.7.2 Afmetingen 3.7.3 Schaduw 3.7.4 Accumulatie 3.7.5 Specifieke werkzame massa (SWM) 3.7.6 SWM en verlichting 3.7.7 SWM en stralingswarmte 3.7.8 Koellastvermindering door verhoging van de ruimteluchttemperatuur 3.8 Voorbeeldberekening 3.8.1 Toelichting formulier 1A 3.8.2 Formulier 1A Koellastberekening algemene gegevens 3.8.3 Toelichting formulier 1B -0-

(J. Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 37363_030 3.8.4 Formulier 1B Koellastberekening algemene gegevens 3.8.5 Toelichting formulier 2 3.8.6 Formulier 2 Koellastberekening voelbare interne koellast 3.8.7 Toelichting formulier 3 3.8.8 Formulier 3A Koellastberekening voelbare externe koellast door glasvlakken (zonnestraling) 3.8.9 Formulier 3B Koellastberekening voelbare externe koellast door glasvlakken (transmissie) 3.8.10 Toelichting formulier 4 3.8.11 Formulier 4 Koellastberekening voelbare externe koellast door buitenmuren, binnenmuren en daken en infiltratie 3.8.12 Toelichting formulier 5 3.8.13 Formulier 5 Latente koellastberekening en totalenberekening van de formulieren 2, 3 en 4 3.9 Tabellen ten behoeve van koellastberekeningen 3.9.1 Absorptlecoefflclent a 3.9.2 Soortelijke massa's per oppervlakte-eenheid van bouwmaterialen 3.9.3 SWM-waarden 3.9.4 Personen (activiteiten en kleding) 3.9.5 Personen (metabolisme/voelbare en latente warmteafgifte) 3.9.6 Verlichting (reductiefactor 't) 3.9.7 Verlichting (convectiefactor CFt) 3.9.8 Verlichting (S. - en S. -waarden) 3.9.9 IV(O) IV(tOO) 3.9.10 3.9.11 Verlichting (verlichtingssterkte E en ge\"installeerd vermogen) 3.9.12 Zonbelasting via ramen (ZTA en U-waarden) 3.9.13 Zonbelasting via ramen (beschaduwingsfactoren) 3.9.14 Zonbelasting via ramen met bihnenzonwering (qzg) 3.9.15 Zonbelasting via ramen zonder binnenzonwering (qzg) 3.9.16 Wandinvloeden (puitenmuurmassa~s (kg/m2)) 3.9.17 Oakinvloeden (categorie-indeling dakconstn.icties) Wandinvloeden (de qzt-waarden) 3.9.18 3.9.19 eK.N.M.I.-zomertijdtemperaturen ( egem etmaalgemiddelde) Constructiematerialen U-factoren. Thermodynamische eigenschappen van water en verzadigde waterdamp 3.10 Formulieren koellastberekeningen 3.10.1 Formulier 1A Koellastberekening algemene gegevens 3.10.2 Formulier 1B Koellastberekening algemene gegevens 3.10.3 Formulier 2 Koellastberekening voelbare interne koellast 3.10.4 Formulier 3A Koellastberekening voelbare externe koellast door 3.10.5 glasvlakken (zonnestraling) Formulier 3B Koellastberekening voelbare externe koellast door 3.10.6 glasvlakken (transmissie) 3.10.7 Formulier 4 Koellastberekening voelbare externe koellast door buitenmuren, binnenmuren en daken en infiltratie Formulier 5 Latente koellastberekening en totalenberekening van de formulieren 2, 3 en 4 3.11 Overzicht warmtebelasting berekeningsmethoden 3.11.1 Inleiding 3.11.2 De Carrier-methode 3.11.3 De VOl-methode 3.11.4 De SBC-methode 3.11.5 De VERAC-methode - 01 -

a Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen KIi-C 3 3.11.6 De NEN 5067-methode 3.12 EEG-richtlijnen bouwproducten en bouwbesluiten 3.12.1 Inleiding 3.12.2 Eisen bouwbesluit 3.12.3 Overzicht belangrijkste ventilatie-eisen 3.12.4 Uittreksels van huidige Arbo-wetten, aanbevolen PMV-waarden, aanvullende eisen binnenklimaat 3.13 Casus: een tankstation/winkelcombinatie 3.13.1 Inleiding 3.13.2 Aigemene gegevens 3.13.3 Technische gegevens gebouw 3.13.4 Ontwerpcriteria 3.13.5 Orientatle 3.13.6 Oppervlakteafmetingen gebouwonderdelen 3.13.7 Volume gebouwonderdelen 3.13.8 Formulieren koellastberekening (casus) 3.14 Trefwoorden7363_030 - 02-



(J.. Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 33.0 INLEIDING De transmissie- en de koellastberekening zijn twee verschillende berekeningen. In de winter geeft de transmissieberekening aan hoeveel warmte er uit een gebouw verloren gaat. De koellastberekening bepaalt voor het warmere jaarge- tijde de hoeveelheid warmte die een gebouw binnenkomt. De transmissieberekening is een eenvoudige berekening, die voornamelijk ge- baseerd is op het opmeten van oppervlakken. Het opzoeken van de U-waarde en het vaststellen van het temperatuurverschil. Het berekenen van het warmte- verlies is dan: oppervlak x U-waarde x at. Omdat er altijd kleine kiertjes zijn waardoor warmte verloren gaat, wordt er een spleettoeslag gerekend. Om een gebouw op te warmen moet er extra energie worden geleverd. Dit is de aanwarmtoeslag. De koellastberekening is een stuk ingewikkelder om te maken omdat hier een groter aantal invloeden een rol spelen. De koellastberekening wordt gemaakt volgens de Nederlandse norm NEN 5067. Koellastberekeningen worden als gevolg van de complexiteit over het algemeen gemaakt door de computer. Om inzicht te krijgen in de processen die een rol spelen, wordt in deze oplei- ding een verkorte koellastberekening gemaakt, die is afgeleid van de hiervoor genoemde norm. Sterk vereenvoudigde berekeningen zoals de in het verleden gebruikte Carrier- en VERAC-methoden zijn hier buiten beschouwing gelaten. Voordat begonnen wordt met de berekening worden een aantal basisbegrippen en uitgangspunten behandeld die noodzakelijk zijn om de tabellen goed te kun- nen gebruiken.3.1 ALGEMENEBEGRIPPEN3.1.1 WARMTEBELASTING De warmtebelasting P, in watt of kiloWatt, wordt gedefinieerd als: de hoeveel- heid warmte die op een bepaald tijdstip door interne en externe warmtebronnen aan een ruimte wordt toegevoerd. De voelbare warmtebelasting wordt door straling, stroming of geleiding afgege- ven. De latente belasting door verdampingswarmte van de in de ruimte aanwe- zige waterdamp.3.1.2 KOELLAST De koellast Q, in watt of kiloWatt, is de hoeveelheid warmte die op een bepaald tijdstip uit de ruimte moet worden afgevoerd. Door de vele invloeden die, zoals eerder opgemerkt, inwerken op de warmtebelasting is de koellast niet gelijk aan de warmtelast. - 1-

a Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.1.3 VOELBARE WARMTE Voelbare warmte is de warmte die invloed heeft op het stijgen of dalen van de temperatuur in de ruimte. Het is de warmte van verlichting, personen, buiten- lucht, apparatuur en zonnewarmte. 3.1.4 LATENTE WARMTE Latente warmte is de warmte die geen invloed heeft op de temperatuur en die door waterdamp wordt veroorzaakt. Personen, buitenlucht en apparatuur (bij- voorbeeld een waterkoker) zijn de bronnen van latente warmte. 3.1.5 ACCUMULATIE Accumulatie wordt veroorzaakt door massa. De massa van gevels, wanden, vloeren, daken en meubilair. Een tafel wordt warm wanneer de zon erop schijnt. Wanneer de zon weg is, zal de tafel nog steeds warm zijn en warmte afge- ven. Wanneer de zon op een gevel schijnt, dan duurt het enige tijd voordat de warmte binnendringt. De warmte komt nog steeds binnen als de zon allang is ondergegaan. De massa, lees: dikte, van de wand speelt een grote rol bij de accumulatie (zie figuur 1).7363_030 -2-

a Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 II -> == DDD a. Plattegrond met richting zonbestraling 1111 ~ ~,b. Verticaal muurvlak met hoogte van de zonbestraling geen zonbestraling .L - .J:. I+ i u~ ~ \"'V' I 7u Bu 9u 10 u 11 u 12 u 13 u 14 u KU-C3 c. Warmteaccumulatie in de muur ~ warmtetoevoer (+) . ...-y..~ warmteafvoer (-). geaccumuleerde warmte. o Figuur 1 Schematische voorstelling van de warmteaccumulatie in een muur bij varlerende zonsrichting en zonshoogte over een deeI van een dag 3.2 GEBOUW Om een goede koellastberekening te maken is een gedegen onderzoek van aile aspecten van een gebouw van groot belang. Hoe nauwkeuriger dit onder- zoek wordt uitgevoerd, hoe beter de berekening. 3.2.1 ASPECTEN Aspecten die onderzocht moeten worden zijn de kompasrichting om zoninvloe- den en windrichtingen te bepalen, aanwezigheid nu en in de toekomst van ge- bouwen en bomen voor de schaduwwerking, spiegelende oppervlakken, zoals water en parkeerplaatsen, de bestemming van het gebouw.7363_030 -3 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 Voor een ziekenhuis gelden andere normen dan voor een kantoor. Een wa- renhuis wil andere condities dan een fabriek. Daarnaast zijn aspecten als de afmetingen van de ramen, soort glas en de kozijnen, de hoogte van de ruimte en verlaagde plafonds, de toegepaste bouwmaterialen en kleuren, trappen, liften en deuren van belang. Verder wil je weten of aile ruimtes wei zijn gecondi- tioneerd, de bezetting van de ruimtes door personen en de activiteiten van die personen, de verlichting en het soort verlichting. Zijn de armaturen ingebouwd of opgebouwd? Wordt er via de armaturen afgezogen en hoeveel? Deze op- somming is niet volledig maar gedurende de les komen aile aspecten aan bod. 3.3 BEHAAGLlJKHEIDSBEGRIPPEN 3.3.1 UITGANGSPUNTEN Behaaglijkheid is een subjectief begrip. Het enige wat de ontwerper hiervoor kan doen is afspraken maken over de parameters die met behaaglijkheid te ma- ken hebben en deze vast te leggen in het pakket van eisen. Voorts is er de nodige wet- en regelgeving waaraan moet worden voldaan. Het Bouwbesluit, de Arbowet en verschillende NEN-normen vormen het kader. Voor de ontwerper zijn er daarnaast de nodige ISSO-publicaties, die helpen bij het maken van keuzes en berekeningen. 3.3.2 DE MENS Een mens voelt zich behaaglijk wanneer de hoeveelheid warmte die wordt geproduceerd kan worden opgenomen door de omgeving. Dit wordt het thermi- sche evenwicht genoemd. De hoeveelheid warmte die een mens produceert heeft te maken met ons ver- mogen om onze lichaamstemperatuur op 37°C te houden. Dit proces heet he- meothermie. Het gebeurt door de stofwisseling en de warmteafgifte te regelen. Bij de stofwisseling worden de koolhydraten, vetten en eiwitten omgezet in voor het lichaam bruikbare bouwstoffen en brandstoffen. Dit wordt metabolisme genoemd. Voor het regelen van de warmteafgifte speelt de huid een belangrijke rol. Uiter- aard is de mate van activiteit van belang. Voor iemand die rustig zittend kantoor werk doet is de warmteafgifte 130 W. Wanneer deze medewerker '5 avonds naar de sportschool gaat, is de warmteafgifte tijdens een rondje 'spinning' 500 W. De warmteafgifie vindt plaats door straling, stroming en geleiding en door het verdampen van waterdamp via de huid en de uitgeademde lucht.7363_030 3.3.3 BEHAAGLlJKHEID De definitie van behaaglijkheid is hiervoor al gegeven en verder concreet ge- maakt met de volgende parameters. drogeboltemperatuur; natteboltemperatuur of relatieve vochtigheid; - 4-

(J.. ReedBusinessOpleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 luchtsnelheid; wand- of oppervlaktetemperatuur. Vervolgens worden deze parameters in verbinding gebracht met: activiteiten; en kleding. Er is veel onderzoek verricht waaruit blijkt dat wat de ene persoon een pret- tig binnenklimaat vindt, door de ander als tochtig, benauwd of te koud wordt ervaren. Een stelling die hieruit is voortgekomen zegt dat wanneer 90% van de gebruikers van een gebouw tevreden is, de installatie goed is. Voorts is uit dit onderzoek duidelijke geworden dat de binnentemperatuur in de zomer niet veellager mag zijn dan de buitentemperatuur (zie figuur 2). KU-C3 buitentemperatuur DB - Figuur 2 De relatieve vochtigheid moet volgens de laatste aanbevelingen tussen de 30% en 70% liggen. Bij een lagere relatieve vochtigheid gaat statische elektriciteit een rol spelen en bij een hogere het gevoel van benauwdheid. Ook is er een relatie tussen temperatuur en relatieve vochtigheid (zie figuur 3).7363_030 -5 -

a ReedBusinessOpleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 24~~~~---+~-~---1 22 KU-C3 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31°C 32 basisbinnentemperatuur _ Figuur 3 Aanbevolen binnentemperaturen in afhankelijkheid van de RV binnen en de buiten- temperatuur 3.3.4 WANDINVLOEDEN Uit het eerdergenoemde onderzoek is verder gebleken dat de temperatuur van wanden een rol speelt. Wanneer een wand een hogere temperatuur heeft dan de ruimte, dan zal de afgegeven warmte door straling effect hebben op het comfortgevoel. Een lagere ruimtetemperatuur is dan de oplossing. Wanneer de wand een lagere temperatuur heeft dan de ruimte, dan zal door straling warmte onttrokken worden aan de mens en ook dat geeft een onaange- naam gevoel. Een hogere ruimtetemperatuur is hier de oplossing. Om de wandtemperatuur en de invloed daarvan te meten, staat de zwartebol- thermometer ter beschikking (zie figuur 4). Ais gevolg van de straling, positief of negatief, zal deze thermometer de invloed van de wandtemperatuur aangeven.7363_030 -6 -

aReedBusinessOpleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 ro-------- thermometer E E ._---- matzwarte bol ~ / \"(11_--- straling / KU-C3 Figuur 4 Globe- of zwarteboltemperatuur Op het behaaglijkheidsdiagram in figuur 5 wordt met de wandtemperatuur reke- ning gehouden. In het behaaglijkheidsdiagram wordt tevens rekening gehouden met de drogeboltemperatuur en relatieve vochtigheid. Volgens dit diagram is A: behaaglijk, B: nog behaaglijk en C: onbehaaglijk. 1 :~ 1 II:---1---+--+--- 30 Cl temperatuur - RV -e. <:l nog behaaglijk \"0 ~'I:---+---t-------j 28 ::; 'Qi :::J .J:: 1il E E-Cl Q; oo> .------1----1 26 tem r - RV Q) Q) behaaglijk > -'0 1-1----1 24 1;i;i : Q) ~ Q) ~ \"0 \"IIN'N~M1~~Of\"\"I-__I 22 ~ \"0 temperatuur - wandtemperatuur \"E nog behaaglijk ~~ii\------I 20 ~ ~ temperatuur - wandtemperatuur behaaglijk optimaal KU-C3 behaaglijkheids- gebied luchttemperatuur 01 - Figuur 5 8ehaaglijkheid: gecombineerd diagram 81- 8Wg- $ Natuurlijk is ook de luchtsnelheid van belang en de invloed hiervan op het gevoel van behaaglijkheid is weergegeven in figuur 6. Zoals eerder aangegeven spelen de kleding en de activiteiten ook een rol. Voor de activiteiten van laag (1) naar hoog (3) gelden andere condities.7363_030 - 7-

(J.. ReedBusinessOpleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 0,5 r ::. \"0 \"Qi ..c::: Wc 2l s~o: 0, 12 14 16 18 20 22 24 26°C 28 luchttemperatuur 0, - Figuur 6 91-v-diagram; grenzen van de acceptabele luchtsnelheid 0,05 en 0,25 m/s7363_030 Figuur 7 8ehaaglijkheidsgebieden in het hlx-diagram voor verschillende activiteiten -8 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.3.6 PMV-INDEX De predicted mean vote- of PMV-index betekent: de voorspelbare gemiddeld positieve beoordeling van het binnenklimaat. Deze index is het resultaat van het eerder aangegeven jarenlange onderzoek bij proefpersonen naar het subjec- tieve begrip behaaglijkheid. In figuur 8 vind je op de linkeras van de grafiek predicted percentage of dissatisfied (PPD): het voorspelbare percentage onte- vredenen. Uit figuur 8 kan je aflezen dat 0% tot 10% acceptabel is en dit getal is weer net zo subjectief als het onderwerp zelf. Marketingafdelingen van leveranciers belo- yen veel betere PPD-waardes en beroepen zich daarbij op eigen onderzoeken. Het enige wat de ontwerper te doen staat is om ervoor te zorgen dat de tempe- ratuur, vochtigheid en luchtsnelheid zijn zoals afgesproken en vastgelegd in het pakket van eisen worden gerealiseerd. Dit proces begint met het maken van de transmissieberekening en de koellastberekening. 1~~ ~ , -'\" 1 80 \"\ ,;' \ o 60 \ v D.. I' / \ -D.. 40 \ J / 30 + -- - - - 1- 20 II ;10- ,\ ,I - - 'i. I/' 4 I' -2,0 ./ KU-C3 -1,5 -1,0 -0,5 0 0,5 1,0 1,5 2,0 L PMV-index acceptabel Figuur 8 3.4 WARMTEBELASTING 3.4.1 ALGEMEEN OVERZICHT De warmtebelasting (<I» in watt is de voelbare (<1» belasting en de latente (<1>1) belasting. Er wordt onderscheid gemaakt tussen interne en externe belasting.7363_030 -9-

(].. Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.5 INTERNE BELASTING 3.5.1 PERSONEN Aile door de mens geproduceerde warmte komt ten laste van de ruimte. De hoeveelheid warmte staat in relatie tot de zwaarte van de verrichte arbeid. Een dee I is voelbare warmte en een dee I is latente warmte. 3.5.2 VERLICHTING Aile door de verlichting verbruikte energie komt ten laste aan de ruimte. Deels door straling en deels door stroming. De wijze van monteren en eventuele afzui- ging be'invloeden de warmteafgifte. De warmtebelasting wordt berekend met de formule: waarin: '1 = reductiefactor, die aangeeft hoeveel warmte ten laste komt van de ruimte of wordt afgevoerd middels de afzuiging (zie tabel 6 in paragraaf 3.9); '2 = de vereffeningfactor houdt rekening met het aantal branduren van de ver- lichting en de massa van het gebouw; N1 = het aansluitvermogen inclusief voorschakelapparatuur. '1.De reductiefactor Deze geeft aan welk deel van het ge'installeerde verlich- tingsvermogen tot de warmtebelasting van de ruimte moet worden gerekend. Hierdoor ontstaat een verschil tussen een niet-afgezogen armatuur (bijvoor- '1beeld vrijhangend) met = 1,0 en een armatuur, waardoorheen lucht wordt afgezogen. Wanneer deze factor niet door de fabrikant is opgegeven, kunnen '1richtwaarden voor worden afgelezen in tabel 6 (paragraaf 3.9). '2.De vereffeningsfactor Deze waarde houdt rekening met de brandtijd van de lampen en het warmteaccumulatievermogen in het vertrek. Hierbij wordt ge- bruikgemaakt van de Specifieke Werkzame Massa (SWM), die later uitvoeriger wordt behandeld (paragraaf 'Berekening van de koellast volgens de verkorte- NEN 5067-methode'). Het totaal ge\"installeerd aansluitvermogen HI in watt van de verlichtings- armaturen inclusief de voorschakelapparatuur kan op verschillende wijzen worden bepaald: Het is gegeven en wordt als zodanig in de berekening opgenomen. Er wordt een ge'installeerd vermogen per m2 vloeroppervlak aangehouden. Richtwaarden hiervoor geeft tabel 9 (paragraaf 3.9). Het wordt berekend op basis van de aanbevolen gemiddelde verlichtingssterkte E in lux. De formule voor deze berekening is: =N 1,25·E·Av! I 171p ·1]1 waarin: 1,25 = factor voor afgegeven warmte voorschakelapparatuur en veroudering verlichting.7363_030 - 10 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koeliastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 E = nominale verlichtingssterkte op het werkvlak in lux (tabel 9). =AVI vloeroppervlak ruimte in m2• 11lp = specifieke lichtopbrengst in lumenlW (gegeven door fabrikant). 111 = verlichtingsrendement (opgegeven door fabrikant, richtwaarde tussen 0,75 en 0,85, vaak aangehouden 0,8). Voorbeeldberekening: Gegeven: Kantoorruimte (A) = 50 m2, aangenomen luxwaarde (E) = 750 Ix (zie tabel 9 in paragraaf 3.9), type (I) verlichtingsarmatuur met luchtafzuiging (zie tabel 7 in paragraaf 3.9) en luchtafzuiging 0,0083 m3/s/100W via onge'isoleerde kana- =len (zie tabel 6 in paragraaf 3.9),TLD-armatuur (111) 50 IIW (gegevens van fabrikant), 111 = 0;8 (gegevens van fabrikant). p Het ge'instalieerd vermogen wordt dan: N = 1,25 x 750 x 50 = 1172W 1 50 x 0,8 3.5.3 MACHINES EN APPARATUUR Bij het bepalen van warmteafgifte kan niet worden uitgegaan van de gegevens op het typeplaatje. Je moet achterhalen wat de afgegeven warmte is en die is niet gelijk aan het ge'installeerde vermogen. De voelbare warmtebelasting wordt berekend met de formule: =m'I'mv Nm . m 1 . m 2 (W) waarin: m, de benuttingsfactor is. Een benuttingsfactor van 0,6 geeft aan dat de ma- chine of het apparaat 60% van de tijd in gebruik is; m2 is de geJijktijdigheidsfactor en geeft aan hoeveel machines en apparaten gelijktijdig in bedrijf zijn. Wanneer acht van de tien machines en apparaten ge- lijk in bedrijf zijn, is de factor 0,8. De latente warmtebelasting wordt berekend met de forrnule: waarin: Wm de vochtafgifte is in kg/s; =hVerd de verdampingswarmte in kJ/kg. 3.5.4 INBRENG GOEDEREN7363_030 Wanneer er sprake is van goederen die bij een bepaalde conditie bewaard moeten worden, dan kan er ook sprake zijn van een warmtelast. Oit is wanneer die goederen met een hogere temperatuur en/of vochtigheid binnenkomen dan de bewaarconditie voorschrijft. - 11 -

(]... Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen KIi-C 3 De voelbare warmtebelasting wordt berekend met de formule: <l> = q . c . (8 - 8 ) (W) gv 9 gab waarbij: c:q de massa is in kg/s; = de soorte!ijke warmte J/kg . K; 8a = de aanvoertemperatuur; 8b = de bewaartemperatuur. De latente warmtebelasting wordt berekend met de formule: =8 Wmg . hverd (W) gl waarbij: =Wmg. de vochtafgifte is in kg/s; hVeld de verdampingswarmte in kJ/kg. 3.6 EXTERNE BELASTING 3.6.1 INLEIDING De zon is de grootste externe warmtebron. De hoek van de zon ten opzichte van de horizon en ten opzichte van het gebouw bepalen de hoeveelheid warm- te die binnenkomt. Om een indruk te krijgen van de hoeveelheid warmte van de zon: in de zomer rond de middag is de warmte op een horizontaal vlak 750 WI m2• Op de zuidgevel500 WI m2• In de winter is de zonnewarmte 350 W/m2 op het horizontale vlak en 650 W/m2 op de zuidgevel. Dat de grotere hoeveelheid warmte op de zuidgevel in de winter alles te maken heeft met de stand van de zen ten opzichte van de horizon moge duidelijk zijn (zie figuur 9).7363_030 - 12 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koeliastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 KU-C3 Figuur 9 t 800 --- zomer t -ijl W/m2 h -h--=- winter 60 zonhoogte (h) ~e 700- horizontaal vlak. :5 boven de horizon Q) 30 - 15 -Cw 600- 10 C) e ~ 500 u; 400 300 200 5 100 0 4 6 8 10 12 14 16 18 h 20 o uren van de dag (zonnetijd) - KU-C3 Figuur 10 3.6.2 ZONNETIJD In het diagram van figuur 10 is het begrip zonnetijd gebruikt. Deze zonnetijd maakt het mogelijk om dit diagram waar ook ter wereld te gebruiken. Wanneer je in Nederland gebruik wilt maken van de zonnetijd, moet je een correctie ma- ken naar onze breedtegraad. De correcties zijn dan: Zonnetijd 12.00 uur = 12.40 uur Nederlandse wintertijd. Zonnetijd 12.00 uur = 13.40 uur Nederlandse zomertijd.7363_030 - 13 -

aReed Business OpLeidingen Warmtebelasting en koeliastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.6.3 DE ZONNEHOOGTE EN HET AZIMUT De baan die de zon maakt van zonsopgang tot zonsondergang loopt altijd van oost naar west. De hoogte van de zon ten opzichte van de horizon verandert door het jaar heen in het ritme van de jaargetijden. De hoek ten opzichte van de horizon wordt de elevatie genoemd. De draairichting van de zon ten opzichte van het noorden heet de azimut. AI deze gegevens zijn verzameld in het zon- nebaandiagram dat gemaakt is voor Nederland 52 °NB (noorderbreedte) (zie figuur 11).7363_030 - 14 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 Zonhoogte: 12 juli Zonnetijd 12.00 uur komt overeen met a. 22 juni 1 augustus Middeneuropese tijd (MET) 12.40 uur b. 1 juni (= Nederlandse wintertijd). c. 13 mei 13 augustus Nederlandse zomertijd = 13.40 uur. d. 1 mei 1 september e. 12 april I f. 1 april 12 september N g. 21 maart 23 september I h. 14 maart i. 1 maart 1 oktober o 10 j. 11 februari 14oktober k, 1 februari I. 12 januari 1 november m. 22 december 11 november 1 december-w- ~ ~-o- 8- Gekozen datum: 6 mei -i> 7 augustus. KU·C3 Gekozen tijd : 10.00 uur. Z I Figuur 11 Zonnebaandiagram voor 52 °NB7363_030 - 15 -

(J.Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.6.4 HET ZONNEBAANDIAGRAM De buitenste ring van het zonnebaandiagram geeft de graden zoals die ook op een kompas staan: a tot m de maanden juni tot december; 4 tot 20 zijn de uren van de dag. De verticale as geeft een hoek in graden ten opzichte van de horizon. Voorbeeld: Het is 6 mei en 10.00 uur in de ochtend. Op het diagram is tussen c en d de datum te vinden. Na het volgen van de kromming tot 10, vind je punt A. Met een passer vind je de zonnehoogte van 47°. Door een lijn te trekken naar de kompasroos is de richting van 135° af te lezen. V~~r 7 augustus is de uitkomst hetzelfde. 3.6.5 ZON VIA DE RAMEN Ramen laten 80% tot 85% van de straling door. De overige 15% tot 20% wordt voor een deel gereflecteerd en voor een deel geabsorbeerd. Het geabsorbeer- de deel komt als transmissiewarmte alsnog binnen. Figuur 12 laat de hoeveelheid binnendringende warmte zien bij enkel glas. Het verschil tussen enkel en dubbel glas is verwaarloosbaar klein (zie figuur 13).7363_030 <Ps KU-C3 <ps!O! = <Ps + <Psl + <Ps2 + 2 x <Pc De in het vertrek binnendringende warmte <Psv = <Ps + <Ps2 + <Pc Afhankelijk van de zonnestand is <Psv \"'\" 0, 8 - 0, 85 x <ps!O! Figuur 12 Zondoorlating bij een enkele glasruit De formule voor het berekenen van de warmtebelasting door zonnestraling is: =<l>zg z . Ag x ZTA . qzgswm (W) - 16 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 - Os -Or -+------ 11'11 Os = spouwtemperatuur, Or = ruittemperatuur. 01 = luchttemperatuur. KU-OS Figuur 13 Stralingsenergie door dubbele ruit <PSIOI = <Ps + 2 X <PSt + 4 x <Ps2 + 4 x <Pc De in het vertrek binnendringende warmte <Psv = <Ps + 2 x <Ps + <Pc + extra warmtetrans- missie door verhoglng spouwtsmperatuur \"\" 1 x <Pc. 2 <Psv = <Ps + 2 x <Ps + 2 x <Pc( \"\" 0, 75 - 0, 8 x «; ) 2• Gerekend is met de situatie, dat 01 buiten en binnen gelijk is (geen transmissiewarmte).7363_030 3.6.6 ZONWERING BUITENZONWERING De meest effectieve manier om de zon te weren is buitenzonwering, zonne- schermen of markiezen. Dit betekent 70% tot 75% minder stralingswarmte binnen. Rolluiken, lamellen en de zogenaamde screens zullen ook goed afschermen, maar deze worden warm. Door het temperatuurverschil dringt er door transmis- sie alsnog warmte binnen. BINNENZONWERING Wanneer de zonwering aan de binnenzijde is aangebracht zal deze ook op- warm en en de warmte door stroming/confectie alsnog aan de ruimte afgeven. Hetzelfde effect doet zich voor wanneer de zonwering, vaak in de vorm van lamellen, is aangebracht tussen de twee lagen glas. - 17 -

a.Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.6.7 TRANSMISSIE DOOR GLAS De transmissie door het glas wordt uitsluitend bepaald door het oppervlak, de U-waarde en het temperatuurverschil. Je berekent de transmissie met de formule: <I> = U . A . Ll8 (W) In tegenstelling tot de stralingswarmte doet het er nu wei toe wat welk glas er wordt toegepast. 3.6.8 WANDEN EN OAKEN Bij buitenwanden en daken treedt het accumulatie-effect op. Het duurt enige tijd voor de warmte de ruimtetemperatuur be\"invloedt. De standaardformule: <I> = U . A . Ll8 (W) is daarom hier niet bruikbaar, omdat deze uitgaat van een constant tempera- tuurverschil en een constante transmissie. Wat hierbij een rol speelt is het absorptlecoefficient van de wand. Deze coef- ficient is afhankelijk van het gebruikte materiaal, de kleur en de orlentatie. De orientatie is de plaats ten opzichte van de zon (west, zuid, oost). De formule voor het berekenen van de belasting is: <I> = a . qzt. A w (W) w waarin: a = het absorptiecoefficient (zie tabel1 in paragraaf 3.9); qzt= de warmtebelasting gerelateerd aan het coefficient (zie tabel14, 15, 16 in paragraaf 3.9); A = het betreffende oppervlak In de qzt-waarde wordt naast het coefficient ook rekening gehouden met de tijdstip. Het is hierdoor mogelijk dat er een negatieve waarde ontstaat. De wand heeft dan een lagere temperatuur dan de ruimtetemperatuur. Dit wordt nega- tieve accumulatie genoemd. Binnenwanden worden apart berekend. Dan wordt geen rekening gehouden met de hiervoor genoemde factoren. De gebruikte formule is dan:7363_030 3.6.9 INFILTRATIE Infiltratie is de lucht die door kiertjes binnendringt. Maar ook lucht die binnen- komt door geopende ramen en deuren wordt bij de infiltratie gerekend. Deze - 18 -

a.Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 lucht geeft een voelbare en een latente belasting aan de ruimte. Omdat dit een lastig in te schatten gegeven is wordt er over het algemeen gerekend met een percentage van de ruimte-inhoud. De formule voor het berekenen van de voelbare belasting is: <l>vinf= q . p . A8 :1000 (W) waarin: q = de luchthoeveelheid in m3/s; p = de soortelijke massa van lucht 1,2 m3/kg; A8 = het temperatuurverschil. De formule voor het berekenen van de latente belasting is: = sx .<1>1 q . p . hVerd : 1000 (W) waarin: q = de luchthoeveelheid in m3/s; p = de soortelijke massa van lucht 1,2 m3/kg; Ilx = het vochtverschil in kg/kg en hverde verdampingswarmte van water. 3.7 BEREKENEN KOELLAST VOLGENS VERKORTE NEN 5067 3.7.1 INLEIDING Met deze verkorte NEN 5067-methode is een ontwerper in staat om met een nauwkeurigheid van 5% een berekening te maken van de hoeveelheid warmte die er op een bepaald tijdstip moet worden afgevoerd om te voldoen aan de eerder geformuleerde eisen ten aan zien van de binnentemperatuur. De grootste verandering ten opzichte van de uitgebreide rekenmethode zijn de indeling van de gebouwconstructie in licht, middel en zwaar, het gebruik van de zogenaamde specifieke werkzame massa (SWM), het gebruik van slechts twee typen zonwering (binnen- en buitenzonwering), en het gebruik van een reduc- tiefactor voor het beschaduwen. 3.7.2 AFMETINGEN V~~r het bepalen van de hoeveelheid warmte die door daken, wanden en vloe- ren naar binnen komt worden de inwendige afmetingen gehanteerd. Bij de ra- men wordt het glasoppervlak zonder de kozijnen in rekening gebracht. Wanneer er een verlaagd plafond aanwezig is, dan reken je de ruimte boven het plafond niet mee. Aileen wanneer de ruimte boven het plafond wordt gebruikt om lucht toe of af te voeren, wordt gerekend met de gehele ruimtehoogte.7363_030 - 19 -

(J... Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.7.3 SCHADUW Schaduw op een gevel kan worden veroorzaakt door een gebouw, bomen of constructiedelen van het gebouw zelf (zie figuur 15). De schaduw is afhankelijk van de tijd van het jaar, het uur van de dag en de orientatie ten opzichte van het noorden. SOIia.duwfaolOr Ii Is Iia verl10uding ~us~e~de op~nlrBnllezonnastraliriq blr be'1ichaduwlll~ en blJ 9\"\"n bElschaduwl·ng. H: H,H en ~ z is alhankelijk van h -- beschaduwd deer van he! raam H, beschaduwing van geveldelen Figuur 15 Beschaduwingsfactor voor een glasvlak Met de volgende waarden kan grafisch de z-factor worden bepaald: -H-+He, n- H, GG waarin: H = het hoogteverschil tussen het uitstekende deel en de bovenkant van het raam. H, = de hoogte van het raam. C = de diepte van het uitstekende deeI. Voorbeeld : z voor gevel zuid maand juli 13.00 uur zonnetijd Hc1=1,5 H+cH1=2 .. z=0,7 3.7.4 ACCUMULATIE Voor het vaststellen van de accumulatie wordt er bij de verkorte berekenings- methode van uitgegaan dat aileen de bouwdelen die actief meedoen aan de accumulatie gerekend worden. De accumulatie is ook afhankelijk van de zwaarte van de bouwdelen. In figuur 16 is dit weergegeven voor een lichte gevel en voor een zware gevel. De invloeden van accumulatie op de wand en op het dak vind je in tabel14, 15 en 16 in paragraaf 3.9. Ze zijn daar ingedeeld naar cateqorleen. De accumulatie wordt in andere gevallen weergegeven in de SWM. Zie paragraaf 3.7.5.7363_030 - 20-

(J..Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 I a o 6 12 18 h 24 daguren - zonnetijd -- ... a = warmtebelasting op de gevel. b = effect op de ruimtebelasting bij lichte gevels. c = effect op de ruimtebelasting bij zware gevels. c1 = invloed van de vorige dag. Figuur 16 Invloed accumulatie op de ruimtelijke warmtebelasting 3.7.5 SPECIFIEKE WERKZAME MASSA (SWM) In de verkorte koellastberekening wordt de SWM gebruikt voor het bepalen van de hoeveelheid warmte die door aeeumulatie wordt opgenomen. Dit vindt plaats bij het berekenen van de verliehtingswarmte en de zonbelasting door de ramen. In beide gevallen zijn er tabellen waarbij de SWM gegeven wordt in 0 kg/m2 en 100 kg/m2.voo: tussenliggende waarden moet ge'interpoleerd worden. In tabel 3 staan ook hogere SWM-waarden. In deze opleiding wordt uitsluitend tot 100 kg/m2 gerekend. De SWM is te berekenen. Er wordt dan voor massieve steenaehtige wanden en vloeren een dikte van maximaal 6 em genomen. Voor ge'isoleerde wanden reken je aileen het dee I binnen de isolatie. Bij wanden met een isolerende dek- laag, tapijt en plafond wordt een eorreetiefaetor toegepast. Ook hier reken je de ruimte boven het verlaagde plafond niet mee, tenzij deze ruimte meedoet in de luehteireulatie (zie figuur 5).7363_030 - 21 -

aReed Business Opleidingen Warmtebelasting en koeliastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 zie tekst over --, l~~~~[~ ~XO,7 isolerende beperkingen ... -~~~~_ deklaag7363_030 1<U-C3 Figuur 17 Wanddikten ten behoeve van bepaling SWM 3.7.6 SWM EN VERLICHTING De verlichting wordt berekend met de formule: waarin: '1 = reductiefactor, die aangeeft hoeveel warmte ten laste komt van de ruimte of wordt afgevoerd middels de afzuiging (zie tabel 6 in paragraaf 3.9); '2 = de vereffeningfactor; houdt rekening met het aantal branduren van de ver- lichting en de massa van het gebouw (zie tabel 8 in paragraaf 3.9); N1 = het aansluitvermogen inclusief voorschakelapparatuur. Voor het bepalen van de '2-waarde is de formule: Wanneer je dit uitrekent, dan levert dit de Slvswm-waardoep, zoals te zien is in tabel 8 in paragraaf 3.9.8. Dit wordt gegeven voor 0 kg/m2 en voor 100 kg/m2. Bij o kg/m2 is'2 0,674 wanneer het licht van 8 tot 18 uur aan is. Bij 100 is'2 0,877. Wanneer de SWM bijvoorbeeld 75 kg/m2 is, dan moet er ge'interpoleerd worden: (0,674 - 0,877) x 75 L2 wordt 0,877+---------------------- = 0,725 100 Wanneer het armatuur wordt afgezogen met 30 m3/h via het plenum van het plafond, dan wordt t, = 0,55 volgens tabel 6 in paragraaf 3.9, vervolgens wordt aangenomen dat N1 = 250 W: <1>1 = 0,55 x 0,725 x 250 = 100 W - 22-

a.. Reed Business Opleidingen Warmtebelasting en koellastberekening voor ruimten en gebouwen Kli-C 3 3.7.7 SWM EN STRALlNGSWARMTE De warmtebelasting door zonnestraling is: <!> = z . A . ZTA . q (W) zg 9 zgSWM waarin: = de beschaduwingsfactor. lie tabel11a en 11b, par. 3.9. = netto glasoppervlak (rn\"), z = zontoetredingsfactor. lie tabel10, par. 3.9. = zonbelasting per m2 glasoppervlak bij onbelemmerde Ag zontoetreding en voor de SWM, die bij het desbetreffende vertrek ZTA behoort (W/m2) (zie tabellen 11a en 11b, 12 en 13 in paragraaf 3.9). De bepaling van q verloopt analoog aan de bepaling van Siv . Daarvoor Z9SWM 100 moeten de tabellen 12 en 13 in paragraaf 3.9 worden gebruikt, waarin on- derscheid wordt gemaakt tussen ramen met en zonder binnenzonwering. Bij binnenzonwering komt namelijk extra convectiewarmte in het vertrek vrij. De bepaling van q verloopt als voigt: Z9SWM )xq = zgSWM q + ( qz -q SWM zgo 9,011 1'''0!lo0 (W/m2), waarin: qzg = zonbelasting bij SWM °= (zie de tabellen 14 en 15). o = 100 (zie de tabellen 14 en 15). q 9 = zonbelasting bij SWM z 100 Ook hier geldt deze berekening voor SWM > 20 kg/m2 tot 100 kg/m2. Voorbeeld: Zuldoost, zonder zonwering, juli 14.00 uur q = 524 q = 293 SMW = 95 zgo zg100 (zie voorbeeld paragraaf 3.7.6) q = 524 + (293-524)x95 = 304 100 z9SWM Z= 0,7 Ag = 5 m2 ZTA (enkel glas zonder bescherming) = 0,8 <!> = Z . A . ZTA . q = 0,7 x 5 x 0,8 x 304 = 851 W Z9 9 Z9SWM 3.7.8 KOELLASTVERMINDERING DOOR VERHOGING VAN DE RUIMTELUCHTTEMPERATUUR7363_030 Afhankelijk van de toepassing van een ontwerp, heeft men de keuze of een constante ruimtetemperatuur te ontwerpen of een ruimtetemperatuur met een tijdelijke verhoging van de temperatuur van een of meer graden bij maximale warmtebelasting toe te staan. In het laatste geval zal blijken dat de installatie - 23-