5. De theorie
5.6 Specifieke opzet
6.5.2. Het fysiek model
6.5.2.6.5.2.
6.5.2. Het fysiek modelHet fysiek modelHet fysiek modelHet fysiek model
Het fysieke model bevat de processtructuur die schuilgaat achter de versie welke een gebruiker tot zijn beschikking heeft. Hierin zijn alle doorverwijzingen en formules opgenomen waarmee een antwoord wordt bepaald.
Bouwkundig deel Bouwkundig deelBouwkundig deel Bouwkundig deel
Processtructuur specifiek bekeken voor bouwkundig deel Processtructuur specifiek bekeken voor bouwkundig deelProcesstructuur specifiek bekeken voor bouwkundig deel Processtructuur specifiek bekeken voor bouwkundig deel
Ten opzichte van de tweede opzet van de tool is de structuur van de tool drastisch veranderd. Allereerst is er een globale dummy van de tool gemaakt. Deze is vervolgens steeds verder uitgebreid. Ten opzichte van de tweede opzet is op deze manier een duidelijke en overzichtelijke tool gemaakt.
Input
Ten opzichte van de tweede opzet van de tool is de input gebouwschil niet veel gewijzigd. In dit gedeelte wordt de bestaande gebouwschil ingevuld en wordt vervolgens de bestaande Rc-waarde uitgerekend. Doordat dit gedeelte al volledig werkte is hier verder weinig aangepast.
Processtap 1: Invoeren bestaande situatie.
Bij de input gebouwschil wordt de bestaande opbouw en dikte van de gevel, het dak en de begane grond door de gebruiker ingevoerd. Deze opties zien er als volgt uit:
Opbouw gevel: Opbouw gevel:Opbouw gevel:
Opbouw gevel: Laag 1 Laag 2 Laag 3 Laag 4
Steen (B1, B2, B3) Ja Geen KZS
Pleisterlaag Nee Minerale wol Poriso
Natuursteen Spuitwol Isolatiesteen
Beton EPS Anders, nl.:
Tegels XPS
Houtproduct PUR
Harde kunststof PIR
Anders, nl.: Anders, nl.:
Opbouw dak: Opbouw dak:Opbouw dak:
Opbouw dak: Laag 1 Laag 2 Laag 3 Laag 4 Laag 5
Geen Geen Geen Geen Geen
EPDM Isolatie H. balklaag Isolatie Stucwerk
Kunststof Plaatmateriaal H. balklaag iso Plaatmateria al
Anders, nl.:
Aluminium H. balklaag Beton Anders, nl.:
Dakpannen H. balklaag iso Gasbeton Bitumen Anders, nl.: Holle baksteen
Leien Cusveller
Anders, nl.: BPV
KPV Anders, nl.:
Opbouw beg.gr. Opbouw beg.gr.Opbouw beg.gr.
Opbouw beg.gr. Laag 1 Laag 2 Laag 3 Laag 4
Geen Geen Geen Geen
H. plaatmateriaal Isolatie (zwevend)
Betonvloer op zand
Isolatie
Afwerkvloer beton Anders, nl.: H. balklaag Anders, nl.:
Anders, nl.: H. balklaag iso
Dragende betonvloer Anders, nl.:
Iedere optie/ materiaal heeft zijn eigen lambda-waarde die tevoorschijn komt wanneer er voor een materiaal wordt gekozen. Bijvoorbeeld; bij de opbouw gevel, laag 1, ziet de formule er in excel als volgt uit:
61 Vervolgens dient ook de dikte van het materiaal ingevoerd te worden. Hierna kan de Rd van het materiaal
met de volgende formule berekend worden:
=(dikte/1000)/lambda=waarde
Uiteindelijk wordt de Rd van laag 1 t/m 4 bij elkaar opgeteld en vormt dit de Rc-waarde van de
gevelopbouw. Als deze Rc-waarde (bij een kwaliteitsprofiel klasse A) lager ligt dan 3,5 kleurt deze cel rood. Als de waarde tussen de 3,5 en 5,0 ligt kleurt deze oranje en als de waarde hoger is dan 5,0, kleurt de cel groen. Onder de Rc-waarde staat nog een extra toevoeging (Het teken ‘/’ of de letters ‘A’, ‘B’ of ‘C’) die teruggrijpt op het behaalde kwaliteitsprofiel. Dit gebeurt met de volgende formule binnen Excel:
=IF(M73>5;"A";IF(M73>3,49;"B/C";IF(M73>0;"/";)))
Uiteindelijk verschijnt de Rc-waarde van de opbouw van de gevel, het dak en de begane grondvloer.
Output
Tegenover de tweede opzet is hier veel gebeurd. Bij de tweede opzet was hier nog niet veel over bekend en werden er nog geen getallen of oplossingen automatisch gegenereerd.
Processtap 2: Genereren van oplossingen.
Het eerste idee om de oplossingen voor de gevel, het dak en de begane grondvloer weer te geven was door alle oplossingen, voor bijvoorbeeld de gevel, in één pull-down menu weer te geven. Om hier vervolgens gegevens aan de koppelen bleek erg lastig en haast onmogelijk. De benodigde dikte van de oplossing wordt namelijk gecreërd door de formule:
= benodigde rc / lambda waarde materiaal * 1000.
Als de oplossing ‘spouwvulling’ wordt gekozen is de benodigde dikte eenvoudig te berekenen. Als de oplossing echter voorzetwand+spouwisolatie is, wordt de berekening een stuk gecompliceerder. Beide materialen hebben namelijk een verschillende lambda-waarde en de ‘benodigde dikte’ kan hierdoor niet correct berekend worden.
Daarom is er voor gekozen om per oplossing een appart ‘pull-down’ menu te creëren met de antwoorden ‘ja’ en ‘nee’. Hierdoor kunnen er meerdere oplossingen gekozen worden en is per oplossing duidelijker welke dikte deze nodig heeft om de gevraagde rc te behalen. Tevens is er op deze manier een duidelijker overzicht welke kosten een oplossing met zich meebrengt.
De nieuwe gewenste Rc-waarde wordt van het tabblad ‘Input PVE’ gehaald met behulp van de volgende formule:
=INP.GEBOUW!M73
De overige Rc-waarde wordt via een eenvoudige rekensom berekend:
Gewenste Rc - Bestaande Rc = overig te behalen Rc
Als we dan verder gaan kijken naar de oplossingen zien we de volgende 6 kolommen; Breedte bestaande spouwmuur – lambda waarde – benodigde bijkomende dikte – benodigde m² - kosten per m² - totale kosten. Deze 6 kolommen bevatten ieder een belangrijke formule en zijn gekoppeld aan het pull-down menu. Bijvoorbeeld de kolom ‘benodigd m²’ heeft de volgende formule:
=IF(P18="Nee";"0";IF(P18="Ja";(INP.GEBOUW!J45);))
Als bij het pull-down menu dus ‘Nee’ wordt geselecteerd springen alle kolommen op ‘0’. Als hier ‘Ja’ wordt geselecteerd treden alle formules in werking.
62 Als de bestaande situatie een spouwmuur heeft wordt de breedte hiervan automatisch ingevuld in de 1e
kolom. Ook de lambda-waarde wordt automatisch ingevuld. Vervolgens wordt de ‘benodigde bijkomende dikte’ berekend volgens de volgende formule: (in het voorbeeld hierboven komt er een foutmelding doordat nog niet alle gegevens bij de input zijn ingevuld)
= (resterende benodigde Rc / lambda-waarde)*1000
De benodigde vierkante meters wordt uit de input gehaald met de volgende formule:
=IF(P20="Nee";"0";IF(P20="Ja";(INP.GEBOUW!J45);))
en de kosten worden uit het tabblad GEGEVENS gehaald. Alle kosten zijn in het tabblad ‘gegevens’ opgenomen om de aanpasbaarheid van de tool te vereenvoudigen. Als de prijzen veranderen hoeft dit maar op 1 plaats aangepast te worden. Vervolgens wordt dit in de hele tool aangepast.
De totale kosten worden met de volgende formule berekend:
= Benodigd m² * kosten per m² = totale kosten
De kosten van het dak en de begane grond worden op dezelfde manier gegenereerd.
63 Installatietechnisch deel, ventilatie
Installatietechnisch deel, ventilatieInstallatietechnisch deel, ventilatie Installatietechnisch deel, ventilatie
In de voorgaande opzetten is getracht een werkend systeem op te zetten waarmee de bestaande situatie kan worden beoordeeld en waarop vervolgens oplossingen kunnen worden aangedragen voor aanpak van het bestaande. In de tweede opzet was het werkend krijgen van deze functie niet gelukt. Daarom is het achterliggende proces opnieuw bekeken en aangepast
Processtructuur specifiek bekeken v Processtructuur specifiek bekeken vProcesstructuur specifiek bekeken v
Processtructuur specifiek bekeken voor ventilatieoor ventilatieoor ventilatieoor ventilatie
Ten opzichte van de voorgaande opzet is de processtructuur verder vereenvoudigd om een werkend model te krijgen. De processtructuur wordt op dezelfde wijze behandeld als in voorgaande opzet met hierbij de toelichting hoe het een en ander is gewijzigd.
Input
De benodigde input is ten opzichte van de tweede opzet van ‘de tool’ enigszins gewijzigd. Algemeen dienen de volgende installatietechnische gegevens van de huidige toestand te worden geïnventariseerd om te bepalen hoe de huidige toestand zich verhoudt ten opzichte van een gekozen kwaliteitsprofiel.
Natuurlijke ventilatie
Mechanische afvoer, natuurlijke toevoer Maximaal debiet m3/u
regeling - Afhankelijk van gebruik
- tijdsafhankelijk met meerstanden - CO2 gestuurd
Mechanische toevoer, natuurlijke afvoer Maximaal debiet m3/u
regeling - Afhankelijk van gebruik
- tijdsafhankelijk met meerstanden - CO2 gestuurd Gebalanceerde ventilatie Maximaal debiet m3/u WTW - geen - 60-75% rendement - 75-90% rendement - 90>% rendement regeling - Afhankelijk van gebruik
- tijdsafhankelijk met meerstanden - CO2 gestuurd
- volledig variabel volume
Bij invoer in het fysiek model wordt de mogelijkheid tot invoeren van gegevens stapsgewijs bepaald. Wanneer wordt ingevoerd dat natuurlijke ventilatie het bestaande principe is dan vervallen de overige invoeropties, deze zijn dan niet zichtbaar.
Bij mechanische ventilatie worden de opties voor het invoeren van maximaal debiet en de regeling voor ventilatie zichtbaar.
Aanvullend is hierbij de mogelijkheid opgenomen bovenstaande gegevens per zone te bekijken. Het is namelijk mogelijk dat in plaats van een centraal systeem een gezoneerd of zelfs decentraal systeem aanwezig kan zijn. Aanvankelijk zou bij invoer van een getal bij aantal zones ook in die hoeveelheid een invulmatrix moeten verschijnen. Dit is echter nog niet het geval.
Bij het in te vullen aantal zones kan worden aangegeven hoeveel lokalen binnen deze zone vallen en hoeveel toiletten per zone aanwezig zijn.
64 Processtap 1: beoordelen of aanwezige ventilatie voldoet en of onderdelen behouden kunnen blijven.
In voorgaande opzet was voor beoordeling van het bestaande een opsomming gemaakt van ventilatieprincipes. De ventilatieprincipes werden vervolgens in tabelvorm gekoppeld aan de bijhorende eisen voor ventilatie uit het PVE frisse scholen. Bij elke eis werd vervolgens aangeduid of aan een C/B/A kwaliteit kan worden voldaan.
In de derde opzet verschilt de aanpak voor beoordeling. De aanpak die bij de derde tool wordt gehanteerd is een aanpak welke het mogelijk maakt om een werkend model op te stellen in Excel. De methode hiervoor is ten opzichte van de tweede opzet eenvoudiger doordat stapsgewijs wordt gewerkt.
In eerste instantie wordt het bestaande ventilatieprincipe bepaald. Aan de hand van het ventilatieprincipe kan bijvoorbeeld al worden bepaald dat aan een aantal eisen niet kan worden voldaan. Telkens wordt gekeken of wordt voldaan aan C kwaliteit tot A kwaliteit.
ventilatieprincipe
De meest belangrijke bepaling is het ventilatieprincipe. Hiermee wordt in n eerste instantie bepaald of ventilatoren/units aanwezig zijn. In geval van natuurlijke ventilatie kan niet worden voldaan aan de eisen. Waardoor rechtstreeks kan worden overgegaan op het bepalen van een oplossing. In geval van
mechanische ventilatie kan niet worden voldaan aan de eisen voor energiezuinige ventilatie en ook niet aan een A-kwaliteit voor de regeling ventilatie.
Maximaal debiet ventilatoren/units
Het bepalen of het maximaal debiet van aanwezige ventilatoren of units voldoet aan de gestelde eisen wordt bepaald door middel van een formule die het maximaal debiet terugrekend naar het maximaal debiet per lokaal/per uur/per leerling. Door op deze manier terug te rekenen kan de bestaande situatie worden vergeleken met de gestelde eisen.
Als volgt:
Een maximaal debiet van een ventilator of unit wordt ingevoerd als inputgegeven. Om dit terug te rekenen naar het aantal m3/uur/leerling/lokaal wordt de volgende formule toegepast:
(Maximaal debiet - (aantal toiletten * 50m³/u)) / (aantal lokalen zone 1 * maximale bezetting)
Het resultaat is het debiet in: m3/uur/leerling/lokaal. Dit getal kan worden gekoppeld aan de eisen die worden gesteld in het PVE voor frisse scholen. Hierin stelt eis ‘2A binnenlucht, luchtverversing’:
C – kwaliteit: 21,6 m3/uur/leerling/lokaal B – kwaliteit: 30,6 m3/uur/leerling/lokaal A – kwaliteit: 43,2 m3/uur/leerling/lokaal
Er kan nu dus simpelweg per zone worden gekeken of de huidige systemen de gestelde kwaliteit theoretisch kunnen behalen en of de systemen hiermee in aanmerking komen om te worden behouden.
Regelingen
De beoordeling of regelingen voldoen is in de derde opzet teruggebracht tot het bepalen of een volgens PVE gevraagde regeling aanwezig is in de bestaande situatie. Hierin stelt eis ‘1D energie, regeling ventilatie’:
C – kwaliteit: regeling afhankelijk van gebruik B – kwaliteit: vraaggestuurde regeling
A – kwaliteit: Volledig variabel volume (in geval van een gebalanceerd systeem)
Bij de input wordt aangegeven of een dergelijke regeling (eventueel per zone) aanwezig is. Aan de hand van de ingevoerde regeling kan worden bepaald welk kwaliteitsniveau wordt behaald.
65 Warmteterugwinning
De beoordeling of warmteterugwinning voldoet aan de gestelde eisen is in de eerste instantie afhankelijk van het ventilatieprincipe en in tweede instantie van het gegeven dat wordt ingevoerd in de input.
Wanneer bij de input wordt aangegeven dat natuurlijk of enkel mechanisch wordt geventileerd wordt per definitie geen eis behaald. In geval een gebalanceerd systeem aanwezig zou zijn wordt in de input gevraagd of een WTW aanwezig is in het ventilatiesysteem en wat het rendement van de toegepaste WTW is. Hierin stelt de eis ‘1C energie, energiezuinige ventilatie’:
C – kwaliteit: rendement WTW 60-75% B – kwaliteit: rendement WTW 75-90% A – kwaliteit: rendement WTW 90>%
In geval een WTW zou zijn toegepast kan op die wijze eenvoudig worden bepaald aan welk kwaliteitsprofiel wordt voldaan.
66 Processtap 2: Welke oplossingen voldoen aan de in het PVE gestelde eisen?
In voorgaande opzet was voor bepaling van de te kiezen oplossingen een opsomming gemaakt van
ventilatieprincipes. De ventilatieprincipes werden vervolgens in tabelvorm gekoppeld aan de mogelijk te behalen eisen volgens het PVE frisse scholen. Bij elke eis werd vervolgens aangeduid of aan een C/B/A kwaliteit kan worden voldaan.
In de derde opzet verschilt de aanpak voor het kiezen van oplossingen omdat net als bij de beoordeling van het bestaande stapsgewijs wordt gewerkt. Navolgend is het stappenplan voor de bepaling van de ventilatieoplossingen opgenomen.
1. Vaststellen kwaliteitsprofiel
In eerste instantie wordt een kwaliteitsprofiel vastgesteld in het tabblad PVE. Aan de hand van de hoofdstukkenstructuur van het PVE voor frisse scholen kan telkens een C/B/A kwaliteit worden vastgelegd.
Wanneer eisen zijn vastgelegd zijn deze automatisch gekoppeld aan waarden. De waarden die hieraan zijn gekoppeld kunnen gekwalificeerd of gekwantificeerd zijn.
2. Vaststellen benodigde ventilatieprincipe
stap twee betreft het bepalen van het benodigde principe voor ventilatie. Het principe voor een te kiezen ventilatieprincipe is afhankelijk van de eisen die worden gesteld. Met name de eisen 1C en 1D zijn bepalend voor het ventilatieprincipe omdat hierin eisen voorkomen welke enkel mogelijk zijn in geval wordt gekozen voor een gebalanceerd systeem.
Gebalanceerd systeem
Een gebalanceerd systeem is per definitie de oplossing wanneer bij onderstaande eisen het aangegeven kwaliteitsprofiel wordt gevraagd:
1C energiezuinige ventilatie: C/B/A 1D regeling ventilatie: A
Mechanische ventilatie is
Is in de overige gevallen de oplossing
Natuurlijke ventilatie
Natuurlijke ventilatie wordt niet als oplossing aangemerkt omdat hiermee niet aantoonbaar een debiet is vast te stellen wat een verplicht criterium is volgens eis
3. Vaststellen of centrale opstelling voor het ventilatieprincipe toepasbaar is
Stap drie betreft het bepalen van inpasbaarheid van het onder stap twee bepaalde ventilatieprincipe. Met name wordt gekeken in hoeverre ruimte beschikbaar is voor het plaatsen van benodigde kanalen. Hiervoor wordt in stappen gezocht naar het antwoord op de vraag of de kanalen mogelijk inpasbaar zijn. In eerste instantie wordt uitgegaan van een centraal systeem omdat dit kostentechnisch
interessanter is dan het decentraal plaatsen van deze voorzieningen. Er wordt dan ook eerst bekeken of een centrale oplossing mogelijk is voordat wordt overgegaan op toetsing tot het decentraal plaatsen van units.
a. Bepalen van de beschikbare ruimte.
De beschikbare ruimte wordt bepaald door het aanduiden van een plaats waar kanalen dienen te worden ondergebracht. Hierbij kan een keuze worden gemaakt tussen:
a.1 nagenoeg onbeperkte ruimte
er is sprake van nagenoeg onbeperkte ruimte wanneer bijvoorbeeld in het geval van casus Budschop een onbenutte zolder ter beschikking kan worden gesteld voor het onderbrengen van verzamel kanalen. Er wordt met deze optie aangenomen dat het onderbrengen van kanalen geen probleem vormt binnen de ruimtelijk volumes.
67 De gangzone als traditionele plaats voor het plaatsen van verzamelkanalen. In geval de
gangzone wordt aangemerkt wordt de beschikbare ruimte berekend uit gegevens welke zijn ingevoerd bij de input. Voor berekening wordt de beschikbare hoogte tot onderzijde constructief plafond in gangen verminderd met de minimaal verplichte hoogte volgens nieuwbouweisen uit het bouwbesluit (2300mm), een eventuele plafondafwerking (70mm) en ruimte welke benodigd is voor bevestiging van kanalen (100mm). Voor de beschikbare breedte wordt eveneens ruimte in mindering gebracht voor het bevestigen van kanalen (100mm i.g.v. enkel mechanisch, 150mm i.g.v. gebalanceerd systeem) en eventueel aanwezige leidingen (n.t.b. door opname)
a.3 een nader te specificeren ruimte;
Een nader te specificeren ruimte kan worden toegekend in geval beide bovengenoemde opties niet mogelijk zijn. In dit geval kunnen breedte en beschikbare hoogte worden
opgegeven. De in te voeren beschikbare breedte en hoogte betreffen de minimale maten op de plaats waar een verzamelkanaal maximaal zal zijn. Daarom dient hiervoor de positie van een opstelplaats voor een unit/ventilator te zijn bepaald zodat kan worden bepaald waar zich het meest kritische punt voor de doorvoer van een verzamelkanaal bevindt. Zie ook bepalen positie opstelplaats ventilatoren/ventilatieunits.
In principe geldt dezelfde berekening voor de werkelijk beschikbare ruimte zoals deze is vermeld onder a.2
Na specificatie van de positie en hierbij de berekening van de werkelijk beschikbare hoogte en breedte kan door vermenigvuldiging worden bepaald wat de werkelijk beschikbare oppervlakte van de doorsnede ter plaatse van een ‘kritisch punt’ is.
b. Bepalen opstelplaats ventilatoren/ventilatieunit
Wanneer de positie voor plaatsing van het verzamelkanaal is vastgesteld dient vervolgens een positie voor opstelling van een centrale unit te worden vastgesteld. Het bepalen van deze positie dient handmatig te gebeuren. In de afbeelding rechts is handmatig een positie gekozen voor het opstellen van een centrale unit bij casus Budschop. Waarbij het verzamelkanaal door de gangzone is gelegd.
Door de positie te bepalen kan worden gekeken waar de kanaaldimensies maximaal zullen zijn. In afbeelding nr… zal dit dit bij de overgang van lange naar korte vleugel zijn. Als het ‘kritische punt’ (punt met maximale kanaaldimensies) is vastgesteld kan hierbij ook worden gekeken wat het aantal lokalen en toiletten is dat aangesloten zal worden op deze kanalen.
c. Bepalen maximale debieten ter plaatse van het ‘kritisch punt’.
Het debiet dat ter plaatse van het meest kritische punt door de verzamelkanalen dient te stromen wordt bepaald door een formule. Als volgt:
68 d. Bepalen benodigde kanaaloppervlakte.
Voor het bepalen van de benodigde kanaaloppervlakte wordt de SBR120, bepalingsmethodiek voor luchtkanalen toegepast. Met de SBR120 kan een ontwerpberekening voor benodigde kanaaldimensies worden opgesteld.
De ontwerpberekening uit de SBR wordt volgens de methode uitgevoerd met onderstaande grafiek. Omdat er met de onder punt c. bepaalde gegevens reeds een debiet in m3/uur bekend is komt bij de toepassing in de tool het bovenste gedeelte te vervallen.
Er wordt feitelijk gewerkt met onderstaande grafiek. De onderstaande grafiek geeft feitelijk een lineair verband weer tussen m3 lucht per uur en de benodigde kanaaloppervlakte. Omdat het een lineair verband betreft kan worden teruggerekend wat de toename in m2 is per m3lucht/uur. Er wordt uitgegaan van de aanbevolen waarde voor luchtsnelheid ter voorkoming klachten met betrekking tot tocht en geluidsoverlast.
Omgerekend is per toename van 1 m3 lucht per uur sprake van een toename van 0.0000714m2 in benodigd kanaaloppervlak.
De benodigde kanaaloppervlakte kan worden bepaald aan de hand van de volgende formule:
In geval van enkel mechanische ventilatie:
((aantal lokalen * (maximale bezetting * eis PVE 2A in m3/uur)) + ( aantal toiletten * 50 m3/uur )* 0.0000714m2)
In geval van een gebalanceerd systeem:
(((aantal lokalen * (maximale bezetting * eis PVE 2A in m3/uur)) + ( aantal toiletten * 50 m3/uur )* 0.0000714m2) * 2)
69 4. Vaststellen of centrale opstelling voor het ventilatieprincipe toepasbaar is
In geval een centrale opstelling niet mogelijk blijkt te zijn kan worden gekeken in hoeverre decentrale oplossingen mogelijk zijn. In dat geval dient conform stap opnieuw per zone te worden doorlopen.
5. Vaststellen of lokale opstelling voor het ventilatieprincipe toepasbaar is
In het geval zowel centrale als decentrale oplossingen niet mogelijk blijken te zijn kan als laatste middel worden gekeken of een lokale opstelling kan worden gemaakt. Het toepassen van lokale opstellingen heeft tot gevolg dat dit kostenverhogend werkt doordat units/ventilatoren en componenten dienen te worden toegepast.
Per lokaal zal moeten worden gekeken of opstelruimte beschikbaar is voor de toepassing van lokale voorzieningen. Hierbij zal tevens rekening moeten worden gehouden met geluidsproductie.