BIJLAGE 3: PRAKTIJKSTUDIE
5
A – CASESTUDY
5.1 GELDENDE NORMEN
Bij de uitvoering van deze casestudy zijn de volgende geldende normen en richtlijnen betrokken:
Code Titel
NEN 1068 ‘Thermische isolatie van gebouwen –
Rekenmethode’
NPR 2068 ‘Thermische isolatie van gebouwen –
vereenvoudigde rekenmethode’
NEN-EN 673 ‘Glas voor gebouwen – Bepaling van de
warmtedoorganscoëfficiënt (U-waarde) – Berekeningsmethode’
NEN-EN-ISO 6946 ‘Componenten en elementen va gebouwen –
Warmteweerstand en warmtedoorgangscoëfficiënt – Berekeningsmethode’
NEN-EN-ISO 10077-1 ‘Thermische eigenschappen van ramen, deuren
en luiken - Berekening van de
warmtedoorgangscoëfficiënt – Deel 1: Algemeen’
NEN-EN-ISO 10077-2 ‘Thermische eigenschappen van ramen, deuren
en luiken - Berekening van de
warmtedoorgangscoëfficiënt - Deel 2: Numerieke methode voor kozijnen’
NEN-ISO 7345 ‘Thermische isolaties – fysische grootheden,
definities en symbolen’
UIT 43 ‘Praktijkgids Bouwbesluit – Energieprestatie’
5.2 REKENMETHODEN
Uit de in de hiervoor genoemde normen zijn enkele formules gebruikt die een rol spelen in het beantwoorden van de vraag. De formules zijn verwerkt in een MS Excel werkblad. In de volgende paragrafen worden de formules weergegeven en toegelicht.
Bijlage: 3
Warmteweerstand 5.2.1
De warmteweerstand van een constructie kan worden berekend met de volgende formule:
(1) ∑
Rc = warmteweerstand van de constructie [m2∙K/W] Rm = warmteweerstand materiaal [m2∙K/W]
Rsi = warmteovergangsweerstand aan de zijde van de ingaande warmtestroom binnen [m2∙K/W]
Rse = warmteovergangsweerstand aan de zijde van de uitgaande warmtestroom [m2∙K/W]
α = correctiefactor
De warmte-overgangsweerstanden zijn vastgelegd in normen. In principe geldt voor Rsi een waarde van 0,13 m2∙K/W en voor Rse een waarde van 0,04 m2∙K/W.
De warmteweerstand van een materiaal (Rm) kan worden bepaald met de volgende formule:
(2)
Rm = warmteweerstand materiaal [m2∙K/W] d = dikte van de materiaallaag [m] λ = warmtegeleidingscoëfficiënt [W/m2∙K]
Warmtedoorgangscoëfficiënt 5.2.2
Middels formule 3 kan de verkregen warmteweerstand van de constructie worden vertaald naar een warmtedoorgangscoëfficiënt van de constructie.
(3)
U = Warmtedoorgangscoëfficiënt [W/m2∙K]
Rc = warmteweerstand van de constructie [m2∙K/W]
Rsi = warmteovergangsweerstand aan de zijde van de ingaande warmtestroom binnen [m2∙K/W]
Bijlage: 3
Rse = warmteovergangsweerstand aan de zijde van de uitgaande warmtestroom [m2∙K/W]
Van gevelelementen wordt over het algemeen direct de warmtedoorgangs- coëfficiënt gegeven. Bij de bepaling van deze warmtedoorgangscoëfficiënt spelen ook de overgangen tussen een kozijn en een stelkozijn een rol in de bepaling van de warmteweerstand en de afstandhouder van het glas. Dit zijn de zwakke punten in een gevelconstructie vanuit het oogpunt van thermische isolatie, de zogenaamde thermische bruggen. De formule voor de bepaling van de warmtedoorgangscoëfficiënt van gevelelementen ziet er als volgt uit:
(4) Uw = Warmtedoorgangscoëfficiënt raam [W/m2∙K] Ug = Warmtedoorgangscoëfficiënt glas [W/m2∙K] Uf = Warmtedoorgangscoëfficiënt frame [W/m2∙K] Ag = Oppervlakte glas [m2] Af = Oppervlakte frame [m2]
l = Lengte lineaire transmissie [m]
ψ = lineaire warmtedoorgangscoëfficiënt [W/m∙K]
In deze formule kan de U-waarde van het glas en frame bepaald worden middels de in de normen vastgelegde bepalingsmethoden. Daarnaast worden deze waarde door de fabrikanten vermeld bij de producten.
De lineaire warmtedoorgangscoëfficiënt geldt voor de afstandhouder van het glas en de aansluiting van het kozijn op de dichte gevel. Voor de afstandhouder wordt, in principe, de waarde aangehouden die de fabrikant opgeeft. Tevens kan deze worden verkregen uit de NEN 1068. Dit geldt eveneens voor de aansluiting van het kozijn.
Warmte 5.2.3
De warmte (Q), welke nodig is voor het op temperatuur houden van de ruimte als gevolg van de transmissie door de gevel, kan worden bepaald met formule 5.
Bijlage: 3 (5) Q = Warmte [J] U = Warmtedoorgangscoëfficiënt [W/m2∙K] A = Oppervlakte [m2] ∆T = Temperatuurverschil [K]
Binnen deze berekening zal voor de factor worden uitgegaan van de gewogen graaddagenmethode. De graaddagen geeft een maat voor de hoeveelheid energie die nodig is om een gebouw te verwarmen. Het aantal graaddagen is het verschil tussen de gewenste referentietemperatuur in het gebouw en de gemiddelde buitentemperatuur. Dit wordt geregistreerd met behulp van de weerstations van het KNMI. Met de gewogen graaddagenmethode wordt op een objectieve wijze de invloed van de buitentemperatuur en het seizoen in rekening gebracht. Dit resulteert in de volgende formule:
(6)
Kosten 5.2.4
Om het verschil in exploitatiekosten tussen de twee varianten te bepalen dient een extra berekening plaats te vinden. Hierbij wordt het resultaat van formule 5 omgerekend naar een hoeveelheid aardgas.
(7)
Qben = benodigde hoeveelheid warmte
Qgas = hoeveelheid warmte gas
r = rendement verwarmingsinstallatie
Om de totale gaskosten te bepalen kan met formule 8 de kosten van het gas dat benodigd is om in de verwarming te voldoen.
Bijlage: 3
Netto-contante waarde 5.2.5
Om de kasstromen (inkomsten en uitgaven) over een langere periode te bekijken dient middels een berekening alle kasstromen uit de toekomst vertaalde te worden naar het heden. Dit kan met de NCW-berekening zoals deze bij formule 9 is weergegeven.
(9) ∑ C0 = Netto contante waarde (NCW)
Ci = Gedisconteerde inkomsten over totale investeringslooptijd Ci = Gedisconteerde uitgaven over totale investeringslooptijd I0 = Initiële investering (uitgave) aan begin investeringsperiode ∑ Ki1-n – Ku1-n = som van gedisconteerde exploitatiekasstroom (inkomsten en uitgaven) periode 1 tot en met n
Rn = Gedisconteerde restwaarde aan einde investeringsperiode (jaar n)
De NCW-waarde uit alle kasstromen kan vergeleken worden met de investering op tijdstip nul om het rendement van de investering te bepalen.
5.3 UITGANGSPUNTEN & RANDVOORWAARDEN
Voor de berekening zijn de volgende uitgangspunten en randvoorwaarden aangehouden:
De warmtedoorgangscoëfficiënt van de stijlen en regels zijn gelijk.
De luchtspouw en gevelbekleding van het dichte geveldeel worden niet mee genomen in de berekening aangezien deze niet mee participeren in de warmte-isolatie van de gevel.
Bij beide varianten (gerealiseerde en duurzame) is sprake van de bevestiging van de isolatie middels spouwankers en de verankering van het raamelement aan het binnenspouwblad met een hoekanker. Deze zijn van belang voor de warmtedoorgangscoëfficiënt van het gevelfragment. Via deze bevestigingen treedt warmteverlies op. In de uitgevoerde berekening worden deze niet meegenomen.
Bijlage: 3
6
B – SIMULATIE
6.1 UITGANGSPUNTEN EN RANDVOORWAARDEN
Voor de uitwerking van de detaillering volgens het Bouwbesluit 2012 worden de volgende uitganspunten aangehouden. De detaillering volgens BREEAM-NL kan afwijken, afhankelijk van de eisen uit de detaillering.
Omschrijving
ALGEMEEN
Locatie Amsterdam
Aantal verdiepen 15 verdiepingen (excl. plint)
Gebouwfunctie Kantoor
Verdiepingshoogte 3,3 m (2,55 m netto) Hoogte installatieruimte 0,4 m
CONSTRUCTIE
Hoofddraagconstructie Vloeren en kolommen (beton) BOUWFYSICA
Kierdichting Dubbele kierdichting en verbeterde naaddichting
Nagalmtijd 0,5 s
Maximale geluidsbelasting (Lden) 71dB
Geluidsniveau (binnen) ≤ 40 dB(A) Geluidwering van de gevel (GA;k) ≥ 31 dB(A)
Uw-waarde ≤ 1,65 W/m2∙K
Rc-waarde ≥ 3,50 m2∙K/W
INSTALLATIETECHNIEK
Ventilatie Mechanische toe- en afvoer
GEVELTECHNIEK Geveltypen Begane grond Verdiepingen Vliesgevel Horizontale raamstrook
Te openen delen Nee
Hoogte transparante delen ≤ 900 + vloerpeil, ≥ 2250 + vloerpeil
Negge 150 mm
Gevelpakket ≤ 400 mm
Bijlage: 3
Gevelbekleding Aluminium beplating (vlak)
Profiel (materiaal) Aluminium
Zonwering Niet aanwezig
6.2 GELDENDE NORMEN & RICHTLIJNEN
Bij de uitvoering van de simulatie zijn de volgende geldende normen en richtlijnen betrokken gebruikt aanvullend op de genoemde in paragraaf 5.1.
6.3 BEREKENINGEN
B
In bijlage 6 zijn de resultaten van de berekeningen toegevoegd. Geluid6.3.1
Voor de berekening van de geluidswering van de gevel is een representatieve verblijfsruimte gekozen. In de volgende figuren is een impressie van deze ruimte weergegeven.
Code Titel
NPR 5272 Geluidwering in gebouwen - Aanwijzingen voor de
toepassing van het rekenvoorschrift voor de geluidwering van gevels op basis van NEN-EN 12354-3
NEN 5077 Geluidwering in gebouwen - Bepalingsmethoden
voor de grootheden voor geluidwering van uitwendige scheidingsconstructies, luchtgeluidisolatie, contactgeluidisolatie, geluidniveaus veroorzaakt door installaties en nagalmtijd
GGG’97 -
Bouwbesluit 2012 -
VMRG 2013 Kwaliteitseisen en Adviezen 2013 Wet Geluidshinder -
Bijlage: 3
Thermische isolatie 6.3.2
Voor de berekening van de warmtetransmissie van de gevel is dezelfde rekentool gebruikt als de casestudy.