Onderzoek naar de mogelijkheid om op basis van de invoerparameters van de energieprestatie berekening een nuttige indicatie te geven van het te verwachten comfort in een woning.
Indicatie
Binnenklimaat
Plaats: Datum: Student: Studentnr.: School: Studie: Afstudeerbedrijf: Rijswijk 11 januari 2012 Koen van der Hulst 0798158
Hogeschool Rotterdam Bouwkunde
Nieman Raadgevende Ingenieurs
Onderzoek naar de mogelijkheid om op basis van de invoerparameters van de energieprestatie berekening een nuttige indicatie te geven van het te verwachten comfort in een woning.
Indicatie
Voorwoord
Dit rapport is het eindproduct van mijn afstudeeronderzoek naar het te verwachten comfort in een woning. Dit onderzoek heeft plaatsgevonden als laatste onderdeel van mijn studie bouwkunde aan de Hogeschool Rotterdam. Ik heb dit onderzoek uitgevoerd bij Nieman Raadgevende Ingenieurs in Rijswijk.
Tijdens mijn studie zijn er bepaalde vakgebieden geweest die extra mijn aandacht trokken. In eerste instantie was dit de bouwfysica, energie in het bijzonder. Later begon duurzaamheid ook een steeds belangrijkere rol voor mij te spelen. Een van de leuke en uitdagende eigenschappen van deze vakgebieden is de hoge mate van integraal denken dat vereist wordt. De noodzaak tot integraal denken was dan ook een van de eisen die ik aan mijn afstudeeronderzoek heb gesteld. Een ander belangrijk punt vond ik de relevantie van het onderwerp. Een onderzoek wordt een stuk aantrekkelijker als je weet dat de resultaten iets op kunnen leveren waar vraag naar is. Ik was daarom ook blij toen ik na een aantal brainstormsessies uitkwam bij het huidige onderzoek. Het comfort van woningen is nu al een probleem en als er niks veranderd, zal dit probleem alleen maar groter worden.
Het onderzoek combineert een gebied waarvan ik al goed op de hoogte was (de energieprestatie) met een gebied wat onbekender voor mij was ( het comfort). Hierdoor was het voor mij mogelijk om zowel de breedte als de diepte in te gaan. Ik denk dat ik nu kan zeggen dat ik ook goed op de hoogte ben van het onderwerp: comfort in een woning.
Ik wil een aantal mensen bedanken. Ten eerste wil ik Marije Vos en Kees van Kranenburg bedanken voor hun begeleiding. Ik ga graag zelfstandig te werk, maar op de momenten dat ik hier behoefte aan had hebben zij mij erg geholpen. Ook wil ik de collega’s bij Nieman bedanken, doordat ik gebruik heb kunnen maken van de aanwezige kennis en mogelijkheden binnen het bedrijf is het gelukt om zo’n breed onderzoek af te ronden binnen twintig weken. Mijn vader wil ik bedanken voor het meerdere malen doornemen van mijn teksten. Als laatste bedank ik Marnix ’t Hart die de naam en het logo van de ClimaC tool heeft bedacht en ontworpen.
Ik heb veel geleerd en veel plezier beleeft aan mijn afstudeeronderzoek, en ik hoop dat hetzelfde straks ook geldt voor u.
10 Januari 2012, Koen van der Hulst
Samenvatting
Er treden steeds meer problemen op rond het binnenklimaat in woningen. Oorzaken hiervan zijn de steeds energiezuinigere woningen, het veranderende klimaat en de steeds hoger eisen die we stellen. De comfort en gezondheidsproblemen worden vaak pas in de gebruiksfase van de woning . Het doel van dit onderzoek is om tijdens het ontwerp van een woning al een nuttige indicatie te geven van het te verwachten binnencomfort en –klimaat.
De basisgegevens die worden gebruikt voor deze indicatie zijn dezelfde die benodigd zijn voor de berekening van de energieprestatie van een woning. Deze berekening is een verplicht moment in het ontwerpproces. Het tijdstip van de energieprestatie berekening ligt vaak zo dat er voldoende informatie beschik is voor een indicatie van het comfort, maar dat er ook nog ruimte is voor aanpassingen in het ontwerp.
Het comfort in woningen is op te delen in meerdere aspecten. De drie belangrijkste aspecten zijn het thermisch comfort, het olfactief comfort en het akoestisch comfort. Deze aspecten zorgen voor de meeste klachten in woningen.
Thermisch comfort betekent voor een persoon dat deze geen veranderingen wil maken aan de temperatuur. Het thermisch comfort valt op te delen in het algemene en het lokale comfort. Het algemene comfort gaat over de gemiddelde ervaring van het hele lichaam. Lokaal comfort gaat over het opwarmen of afkoelen van delen van het lichaam.
Olfactief comfort betreft de reukzin, bij discomfort op dit gebied gaat het om stankoverlast. Het olfactief comfort wordt in dit onderzoek gecombineerd met de luchtkwaliteit. Deze twee termen overlappen in grote mate met elkaar, beide worden beïnvloed door de luchtvervuiling. Luchtvervuiling kan veroorzaakt worden door de bewoner zelf, maar kan ook van andere bronnen binnen en buitenshuis afkomen.
Van het akoestisch comfort wordt maar een deel behandeld. Vooral de onderdelen die invloed hebben op de andere belangrijke aspecten van het comfort zijn opgenomen in de indicatie. Het gaat hierbij om het geluid dat installaties veroorzaken en het geluid van buiten dat door de ventilatievoorzieningen naar binnen kan komen.
Adaptatie speelt ook een grote rol bij de ervaring van comfort. De beoordeling van het comfort wordt beïnvloed door verwachtingen en ervaringen. Bij woningen speelt ook de regelbaarheid een grote rol. Bewoners vaak in staat is zijn omgeving individueel te beïnvloeden, en accepteren hierdoor een ruimer bereik van omstandigheden. Deze onderwerpen zijn opgenomen in de indicatie van het comfort.
Er zijn verschillende modellen ontwikkeld om aspecten van het comfort in kaart te kunnen brengen. Voor het thermisch comfort is de ATG-methodiek het best geschikt om de algemene thermische comfort in beeld te brengen. Deze methodiek is als basis gebruikt voor een aangepaste berekening van dit comfort. Naast het algemene thermisch comfort wordt ook een indicatie gegeven van het lokale thermische comfort. Basis hiervoor is het werk van de Deense professor Fanger. Het olfactief comfort en het luchtkwaliteit worden niet berekend, maar hier wordt een indicatie gegevens van de risico’s. Dit gebeurt op basis van klachten en ervaringsonderzoeken. Ditzelfde geldt voor de onderdelen van het akoestisch comfort.
van het te verwachten comfort. Op tien aspecten van het comfort wordt een indicatie gegeven. Dit gebeurt met stoplicht kleuren. Deze visualisatie maakt het mogelijk de indicatie in één oogopslag te begrijpen. De stoplichtkleuren maken een vergelijking tussen alternatieven ook een eenvoudige handeling.
Deze tool kan ingezet worden om het comfort vaker te integreren in advies op aangrenzende gebieden, zoals advies over de energieprestatie. Op deze manier kan het comfort breder en eerder onder de aandacht gebracht worden, en is de eerste stap naar comfortabeler ontwerpen en wonen gezet.
Inhoudsopgave
Voorwoord ... I Samenvatting... III Tabellen ... VIII Figuren ... IXDeel I: Inleiding
Hoofdstuk 1 Inleiding ... 1 § 1.1 Achtergrond ... 1 § 1.2 Aanleiding ... 2 § 1.3 Vraagstelling ... 2§ 1.4 Informatie & Onderzoeksmethode ... 2
§ 1.5 Implementatie ... 2 § 1.6 Leeswijzer ... 2 Hoofdstuk 2 Uitgangspunten ... 3 § 2.1 Woningen... 3 § 2.2 Bouwbesluit ... 3 § 2.3 Energieprestatie ... 4 § 2.4 Stoplichten ... 4 § 2.5 Temperatuursberekeningen ... 4 § 2.6 Conclusie ... 5
Deel II: Theoretisch Kader
Hoofdstuk 3 Energieprestatie ... 7 § 3.1 Geschiedenis ... 7 § 3.2 Normen ... 7 § 3.3 EPG ... 7 § 3.4 Ontwerpproces ... 7 § 3.5 Conclusie ... 8Hoofdstuk 4 Beschikbare gegevens ... 9
§ 4.1 Bouwkundig ... 9
§ 4.2 Installatietechnisch ... 10
§ 4.3 Conclusie ... 11
Hoofdstuk 5 Binnenklimaat & Comfort ... 12
§ 5.1 Comfort & Discomfort ... 12
§ 5.2 Binnenmilieu & Binnenklimaat... 13
§ 5.3 Conclusie ... 14
Hoofdstuk 6 Thermisch Comfort ... 15
§ 6.1 Definitie ... 15
§ 6.2 Factoren & Invloeden ... 16
§ 6.3 Algemeen thermisch comfort ... 20
Hoofdstuk 7 Olfactief Comfort / Luchtreinheid ... 35
§ 7.1 Definitie ... 35
§ 7.2 Factoren & Invloeden ... 35
§ 7.3 Indicatiemiddelen & Berekeningen ... 37
§ 7.4 Klachtenonderzoeken ... 38
§ 7.5 Conclusie ... 40
Hoofdstuk 8 Akoestisch Comfort ... 41
§ 8.1 Definitie ... 41
§ 8.2 Factoren & Invloeden ... 41
§ 8.3 Indicatiemiddelen & Berekeningen ... 41
§ 8.4 Klachtenonderzoeken: Installatiegeluid ... 42 § 8.5 Klachtenonderzoeken: Gevelgeluidwering... 42 § 8.6 Conclusie ... 42 Hoofdstuk 9 Regelbaarheid ... 43 § 9.1 Bouwkundig ... 43 § 9.2 Installatietechnisch ... 43 § 9.3 Conclusie ... 43
Hoofdstuk 10 Reactietijd verwarming ... 44
§ 10.1 Relevantie ... 44
§ 10.2 Berekening ... 44
§ 10.3 Conclusie ... 44
Deel III: Onderzoek & Resultaten
Hoofdstuk 11 Algemeen zomercomfort ... 45§ 11.1 Doel ... 45
§ 11.2 Onderzoekswijze ... 45
§ 11.3 Uitgangspunten ... 45
§ 11.4 Losse maatregelen ... 46
§ 11.5 Combinaties van maatregelen ... 47
§ 11.6 Rekenmethode ... 48 § 11.7 Validatie ... 48 § 11.8 Uitvoer ... 49 § 11.9 Conclusie ... 49 Hoofdstuk 12 Stoplichtwaardes... 50 § 12.1 Algemeen zomercomfort ... 50 § 12.2 Tocht ... 51 § 12.3 Verticaal Temperatuursverschil ... 52
§ 12.4 Stralingsasymmetrie – koude wand ... 53
§ 12.5 Olfactief Comfort ... 54
§ 12.6 Installatiegeluid ... 55
§ 12.7 Geluid door gevel ... 56
§ 12.8 Regelbaarheid ... 57
§ 12.9 Reactietijd verwarming ... 58
Deel IV: Implementatie
Hoofdstuk 13 ClimaC tool... 59
§ 13.1 Doel & Doelgroep ... 59
§ 13.2 Opbouw ... 59 § 13.3 Mogelijkheden ... 60 § 13.4 Gebruik ... 61 § 13.5 Grenzen ... 67 § 13.6 Uitbreidingsmogelijkheden ... 67 § 13.7 Conclusie ... 67
Deel V: Conclusies & Aanbevelingen
Hoofdstuk 14 Conclusies & Aanbevelingen ... 69§ 14.1 Antwoord op onderzoeksvraag ... 69
§ 14.2 Overige conclusies ... 69
§ 14.3 Aanbevelingen ... 70
Bijlagen
Bijlage 1: Verklarende Woordenlijst
Bijlage 2: Referentie tussenwoning Agentschap NL Bijlage 3: Uitgangswaarde PCS Woning
Bijlage 4: Comfortklasses volgens ISSO 7730 (Fanger) Bijlage 5: Keuzes Vabi-berekeningen
Bijlage 6: Vergelijkingen PMV-Model Bijlage 7: Invoer & Uitvoer Vabi-berekening Bijlage 8: Tabellen Database
Bijlage 9: Formules enkele maatregelen
Bijlage 10: Formules combinaties van maatregelen Bijlage 11: Voorbeeldberekening
Bijlage 12: Basisscherm ClimaC tool Bijlage 13: Opzet klachtenonderzoek
Tabellen
Tabel 1: Clo-waardes van veelgebruikte kleding 18
Tabel 2: Waardes metabolisme bij activiteitsniveau (bron: ISSO 74) 19
Tabel 3: Schalenverdeling PMV-model (bron: ASHRAE) 21
Tabel 4: Kwaliteitsklassen beoordeling thermisch binnenklimaat (bron: ISSO 74) 24
Tabel 5: Resultaten onderzoek tocht (bron: Cauberg Huygen) 27
Tabel 6: Afname afzuigcapaciteit ventilatiesysteem met de tijd (bron: Ginkel en Hasselaar, 2002) 38
Tabel 7: Effecten op de uitkomst 46
Tabel 8: Rekenwaarde uren ATG klassen 49
Tabel 9: Stoplichtkleuren algemeen zomercomfort afhankelijk van uren uit berekening 50 Tabel 10: Stoplichtkleuren tocht afhankelijk van afgifte en ventilatiesysteem 51 Tabel 11: Stoplichtkleuren verticaal temperatuursverschil afhankelijk van afgifte en U-waarde glas 52 Tabel 12: Stoplichtkleuren stralingsasymmetrie koele wand afhankelijk van U-waarde glas 53 Tabel 13:Risico indicatiegetallen olfactief comfort / luchtkwaliteit 54 Tabel 14: Stoplichtkleuren olfactief comfort / luchtkwaliteit afhankelijk van risico indicatiegetal 54
Tabel 15:Risico indicatiegetallen installatiegeluid 55
Tabel 16: Stoplichtkleuren installatiegeluid afhankelijk van risico indicatiegetal 55
Tabel 17:Risico indicatiegetallen geluid door gevel 56
Tabel 18: Stoplichtkleuren geluid door gevel afhankelijk van risico indicatiegetal 56
Tabel 19: Indicatiegetallen regelbaarheid 57
Tabel 20: Stoplichtkleuren regelbaarheid afhankelijk van indicatiegetal 57 Tabel 21: Stoplichtkleuren reactietijd verwarming afhankelijk van afgifte en bouwmethode 58
Figuren
Figuur 1: Ventilatiesysteem C & D (bron: Stork Air) 11
Figuur 2: Belangrijkste aspecten comfort ingedeeld in binnenklimaat en binnenmilieu 13 Figuur 3: Lokale thermische onbehaaglijkheid (bron: www.blowtex-educair.it): 15
Figuur 4: Invloeden binnentemperatuur 16
Figuur 5: Warmte-isolatie van kleding (bron: Klimaatinstallaties) 18 Figuur 6: Metabolisme/activiteitsniveau (bron: Klimaatinstallaties) 19 Figuur 7: Warmtebalans van een mens in een ruimte (bron: Bouwfysica) 20 Figuur 8: Percentage ontevredenen (PPD) bij een bepaalde PMV waarde 21 Figuur 9: Stroomschema ter bepaling van het gebouwtype Alpha en Beta (bron: ISSO 74) 22
Figuur 10: Gebouw/klimaattype Alfa (bron: ISSO) 23
Figuur 11: Vergelijking PMV-ATG in grafiekvorm (bron: presentatie v.d. Linden) 25 Figuur 12: Effect vermogen radiator op koude luchtstroom (bron: www.climarad.nl) 26
Figuur 13: Koudeval 29
Figuur 14: Percentage ontevredenen (PD) door temperatuursverschil hoofd-enkel 30
Figuur 15: Maximale toelaatbare zonnestraling per glastype 31
Figuur 16: Voorbeeld van de berekening van het temperatuursverloop door een constructie 32 Figuur 17: Percentage ontevredenen (PD) door stralingsasymmetrie 34 Figuur 18: Aanwezige radonconcentratie bij CO2 gestuurde ventilatie 39
Figuur 19: Schematische weergave ontwikkelde rekenmethodiek 48
Figuur 20: Uitvoervisualisatie ATG (VABI 114) 49
Figuur 21: Logo ClimaC tool 59
Figuur 23: ‘Projectgegevens’ leeg en ingevuld 61
Figuur 24: ‘Geometrie’ leeg en ingevuld 62
Figuur 25: ‘Bouwkundig’ leeg en ingevuld 62
Figuur 26: 'Installaties' leeg en ingevuld 63
Figuur 27: Keuze indicatie 64
Figuur 28: Uitgebreide indicatie 64
Figuur 29: Toelichting algemeen thermisch comfort 65
Deel I: Inleiding
Dit eerste deel van het rapport bestaat uit de inleiding en de uitgangspunten van het onderzoek. Deze hoofdstukken behandelen de achtergrond, de oorsprong van de opdracht, de uiteindelijke onderzoeksvraag en de hierbij gekozen uitgangspunten. Dit eerste deel is van belang om de rest van het verslag en onderzoek in het juiste referentiekader te zetten. Dit deel is voor alle lezers relevant.
Hoofdstuk 1 Inleiding
In dit hoofdstuk worden de achtergronden en aanleidingen voor dit onderzoek voorgelegd. Dit resulteert in een vraagstelling en de te volgen onderzoeksmethodiek. Het uiteindelijke einddoel in de vorm van de implementatie wordt verder toegelicht, en de opbouw van het rapport wordt besproken.
§ 1.1 Achtergrond
Er verschillende achtergronden die tot de huidige situatie hebben geleid. Deze achtergronden worden in de komende subparagrafen behandeld.
1.1.1 Energiezuinig bouwen
Door bouwtechnische ontwikkelingen, maar ook door een steeds verder aanscherpend beleid op het gebied van energiezuinig bouwen gaan we steeds energiezuiniger bouwen. Deze energiezuinigheid wordt bereikt door met name betere isolatie, een hogere luchtdichtheid en innovatieve installaties. Door deze maatregelen wordt de uitwisseling van warmte en lucht met buiten zoveel mogelijk beperkt, dit heeft tot gevolg dat er steeds grotere verschillen ontstaan tussen het binnen- en het buitenklimaat. Dit brengt de nodige risico’s met zich mee.
Eén van de risico’s van energiezuinig bouwen is dat de energiebesparing doorslaggevend wordt in het ontwerp. Wanneer energie besparen het doel van het ontwerp wordt, ontstaat het risico dat andere ontwerpaspecten onvoldoende aandacht krijgen. Voor het comfort van de gebruiker is het essentieel dat voldoende aandacht wordt besteed aan het menselijk gedrag en behoeftes.
1.1.2 Klimaatverandering
Gemiddeld wordt het in Nederland steeds warmer. Door deze klimaatverandering wordt in de zomer de binnentemperatuur in woningen een steeds kritischer factor. Negatieve gezondheids- en comforteffecten door een te hoge binnentemperatuur zullen in de toekomst vaker voorkomen. Klimaatbestendig bouwen, zodat de temperatuur in gebouwen tijdens hete periodes beheersbaar blijft, is daarom belangrijk. Een gevoelige groep voor de gevolgen van de klimaatverandering zijn ouderen. Door de toenemende vergrijzing in de komende jaren, neemt deze groep in omvang toe. Daarmee neemt ook de noodzaak voor voldoende aandacht op dit gebied verder toe.
1.1.3 Comforteisen
Door de welvaart die wij kennen in Nederland zijn we gewend geraakt aan een bepaald niveau van luxe en comfort. Dit niveau zal waarschijnlijk blijven stijgen. De eisen en verwachtingen die we bij een nieuwbouwwoning hebben worden hoger. Een huis wat dertig jaar geleden als comfortabel werd bestempeld krijgt deze beoordeling tegenwoordig niet meer.
§ 1.2 Aanleiding
Het comfort en de klachten van de bewoners krijgen vaak pas de aandacht wanneer er problemen optreden. Op deze manier wordt er achter de feiten aangelopen en liggen er grotere problemen in het verschiet. Denk hierbij bijvoorbeeld aan gezondheidsproblemen, een ernstige vorm van discomfort. Er moet in het ontwerpproces van een woning al voldoende aandacht zijn voor het binnenmilieu om de problemen te lijf te gaan. Een integratie met het energiebesparingbeleid is één van de mogelijke oplossingen.
§ 1.3 Vraagstelling
1.3.1 Centrale Onderzoeksvraag
De centrale onderzoeksvraag van dit onderzoek is:
Is het mogelijk om op basis van de invoerparameters van de berekening van de energieprestatie een nuttige indicatie te geven van het te verwachten comfort in een woning?
1.3.2 Deelvragen
Om antwoord te kunnen geven op de centrale onderzoeksvraag moet eerst het antwoord op een drietal deelvragen en bijbehorende onderzoeksvragen gevonden worden. Deze vragen zijn de leidraad van het onderzoek. De drie deelvragen zijn:
Welke informatie is beschikbaar bij de berekening van de energieprestatie? Welke aspecten vallen onder het comfort, binnenklimaat en binnenmilieu? Met welke methode kan een indicatie gegeven worden van deze aspecten?
§ 1.4 Informatie & Onderzoeksmethode
Er is voor dit onderzoek gebruikt gemaakt van nationale en internationale literatuur en van de aanwezige kennis bij Nieman Raadgevende Ingenieurs. Dit is aangevuld met eigen onderzoek.
§ 1.5 Implementatie
Nadat antwoord gegeven kan worden op de onderzoeksvragen is de volgende stap de implementatie van de resultaten. Dit gebeurd in vorm van een tool, die het mogelijk maakt snel en effectief gebruik te maken van de ontwikkelde indicatie.
§ 1.6 Leeswijzer
Dit rapport is opgedeeld in vier delen. Het eerste deel is de inleiding. Hierna volgt het tweede deel met de theoretische achtergrond. Het derde deel behandeld het onderzoek en de resultaten. In het vierde deel wordt de implementatie van de resultaten besproken en komt de ontwikkelde ClimaC aan bod. Het vijfde en laatste deel behandeld de conclusies en de aanbevelingen. Ieder deel en hoofdstuk van dit rapport beschikt over een korte inleiding en een conclusie om de overgang en connectie tussen de verschillende onderdelen zo goed mogelijk te laten verlopen.
Hoofdstuk 2 Uitgangspunten
In dit hoofdstuk worden de gekozen uitgangspunten op een rij gezet. De afwegingen worden toegelicht en de keuzes onderbouwd. De keuzes zijn gebaseerd op de relevantie, de duur van het onderzoek en de beschikbare gegevens en hulpmiddelen. Per onderdeel wordt het gekozen uitgangspunt in een blauw tekstvak weergegeven, wat een snel overzicht van de uitgangspunten mogelijk maakt.
§ 2.1 Woningen
Dit onderzoek richt zich op woningen. Woningen zijn er in vele soorten en maten. De grootste groep hiervan zijn rijtjeswoningen, deze woningen vertegenwoordigen bijna 50% van de woningproductie in Nederland (SenterNovem, 2006). Om deze reden is er gekozen voor rijtjeshuizen. Bij de onderdelen van dit onderzoek waar het type woning van invloed is, is in eerste instantie uitgegaan van een tussenwoning uit een rijtje.
2.1.1 Afmetingen woning
Omdat ook binnen de tussenwoningen variaties bestaan in gebruik gemaakt van een referentiewoning. Dit is een gemiddelde woning die speciaal ontwikkeld is voor onderzoeken die een bepaald type woningen behandelen. In de berekeningen is uitgegaan van de referentietussenwoning van Agentschap NL (vroeger SenterNovem). Deze woningen zijn opgesteld om een goede afspiegeling te geven van de bouwproductie. De referentietussenwoning bestaat uit drie woonlagen, met één woonkamer/keuken op de begane grond, drie slaapkamers en een badkamer op de eerste verdieping en een zolder met een zadeldak. De gebruiksoppervlakte bedraagt ongeveer 125 vierkante meter. In Bijlage 2 is informatie over de referentiewoning te vinden.
2.1.2 Bouwkundige en installatietechnische uitgangspunten
De referentiewoningen van Agentschap NL zijn qua bouwkundige en installatietechnische uitgangspunten verouderd. Ze gaan nog uit van de EPC-eis van 0,8 zoals deze voor 2011 gold. Omdat dit onderzoek zich voornamelijk op nieuwbouwwoningen richt, zijn deze uitgangspunten minder relevant. Daarom is naast de maatgeving van de referentiewoningen gebruik gemaakt van de bouwkundige en installatietechnische uitgangspunten van de PCS StarterLine van Dura Vermeer. Dit type woning kan omschreven worden als de standaardwoning van Dura Vermeer. Deze woning komt qua maatgeving en vorm overeen met de referentiewoningen van Agentschap NL. Deze woning is gericht op een EPC-eis van 0,6 en is relevanter qua bouwkundige en installatietechnische uitgangspunten. De bouwkundige en installatietechnische uitgangspunten van de StarterLine zijn opgenomen in Bijlage 3.
§ 2.2 Bouwbesluit
Bij de beoordeling van de woningen is uitgegaan van een minimaal Bouwbesluitniveau volgens het (nieuwe) Bouwbesluit 2012 dat op 1 April 2012 ingaat. Door de woningkwaliteit die bij dit niveau hoort kunnen bepaalde risico’s uitgesloten worden. Dit zijn voornamelijk aan risico’s die direct met de bouwkwaliteit te maken hebben zoals mogelijke koudebruggen door gebrekkige isolatie, of door ononderbroken constructiedelen.
Afmetingen Woning: Referentiewoning Agentschap NL SenterNovem
Type Woning: Tussenwoning (rijtjeswoning)
§ 2.3 Energieprestatie
Voor de energieprestatie van gebouwen is uitgegaan van de eisen die op dit moment gelden. Dat betekent een energieprestatiecoëfficiënt (EPC) van maximaal 0,6. Voor de bepalingsmethode van deze coëfficiënt is uitgegaan van de NEN 7120. Deze norm zou per 1 januari 2012 in werking treden, maar dit is uitgesteld tot 1 juli 2012. Het gebruik van deze norm voorkomt dat de tool snel verouderd raakt. Ook vraagt de nieuwe norm om een uitgebreidere invoer voor de energieprestatie berekening. Deze uitgebreide invoer kan extra informatie opleveren voor de indicatie van het te verwachten binnenklimaat.
2.3.1 Gebruikte software
De tool richt zich op mogelijk gebruik in combinatie met energieprestatie beoordelingssoftware. Omdat dit onderzoek parallel loopt aan de invoer van de NEN 7120 en bijbehorende EPG is steeds rekening gehouden met de op dat moment beschikbare software. De uiteindelijke software die aangehouden is voor de invoer bij de berekening van de energieprestatie is Enorm v0.52 van DGMR.
§ 2.4 Stoplichten
Het doel van de ontwikkelde tool is een indicatie te leveren die in één oogopslag begrepen wordt. Hierbij ligt de nadruk meer op het vergelijkbaar maken van resultaten dan de precieze waardes van de uitkomsten. Er is gekozen voor het gebruik van de stoplichtkleuren; groen, oranje en rood. Deze kleuren zijn algemeen bekend en worden snel geassocieerd met de bijbehorende beoordeling: goed, matig en slecht.
2.4.1 Indeling stoplichtwaardes
In de ISO 7730, de norm waarin de modellen van Fanger zijn opgenomen is een verdeling van comfortklassen opgenomen. Deze indeling vormt de basis voor een groot aantal van de stoplichtwaardes die gebruikt worden in dit onderzoek. Wanneer een andere verdeling is aangehouden of gecreëerd is dit vermeld in Deel III van dit onderzoek. In Bijlage 4 zijn de comfortklassen die door Fanger voorgesteld zijn opgenomen.
§ 2.5 Temperatuursberekeningen
2.5.1 Software
Voor de berekening van temperatuursoverschrijdingen is de VABI 114: Temperatuursoverschrijdingen software gebruikt. Deze software wordt algemeen gebruikt voor bet berekenen van temperatuursoverschrijdingen. Deze software biedt ook de mogelijkheid om de uitvoer in de ATG-methodiek te tonen. De gehanteerde invoer en het gebruik van de software is verder toegelicht in Bijlage 5.
EPG bepalingssoftware: Enorm v0.52 (DGMR) EPC bepalingsmethodiek: NEN 7120
Visualisatie indicaties tool: Stoplichten
Indeling stoplichten: ISO 7730 (Fanger)
2.5.2 Klimaatdata
Voor de beoordeling van het thermisch comfort wordt door simulatiesoftware gebruikt gemaakt van klimaatdata. Hierin zijn per uur van het jaar waardes opgenomen voor onder andere buitentemperaturen en zonnestraling. Hiervoor wordt vaak het referentiejaar van 1964/1965 in De Bilt gebruikt. Vanwege de klimaatveranderingen is dit referentiejaar steeds minder accuraat, en zorgt het voor een overwaardering van het thermische comfort in simulatiesoftware. De nieuwe EPG software, en de achterliggende NEN 7120 maken gebruik van nieuwere referentieklimaatgegevens, een bestand dat gecombineerd is uit de voorgaande twintig jaren. Dit nieuwe referentiejaar wordt bepaald met NEN 5060.
NEN 5060 biedt vier verschillende klimaatbestanden, waarvan er één (RA2008EN) speciaal bedoeld is voor software die energieberekeningen maakt zoals de nieuwe EPG software. Hierin zijn geen extreme temperaturen opgenomen. De overige drie klimaatjaren zijn bedoeld voor de berekening van bijvoorbeeld het thermisch comfort. Het verschil tussen deze drie jaren is de mate waarin er extremen optreden. Er wordt gerekend met een gemiddelde over vijf dagen, en afhankelijk van het referentiejaar is een overschrijdingskans op dit gemiddelde van 1, 2 of 5%. De keuze voor een van deze drie referentiejaren ligt vrij, maar de voorkeur ligt bij het bestand met de laagste overschrijdingskans, dus RA2008T5. Een klimaatjaar met een meer gemiddelde trend maakt het makkelijker resultaten te vergelijken en te voorspellen. Dit komt de kwaliteit van de tool ten goede.
§ 2.6 Conclusie
De in dit hoofdstuk behandelde uitgangspunten zijn gekozen om het onderzoek in te perken, maar toch relevant te houden. In de keuze is als doel aangehouden de meeste reële en relevante uitgangspunten te gebruiken. Deze uitgangspunten vormen de basis voor het verdere onderzoek zoals toegelicht in deel II en III van dit onderzoek.
Deel II: Theoretisch Kader
Dit tweede deel bevat de theorie die de basis vormt van dit onderzoek. In dit deel wordt eerst de energieprestatie behandeld. Hierna worden de verschillende onderdelen van het comfort behandeld. Dit deel dient als onderbouwing en achtergrond voor Deel III met het onderzoek en de resultaten. Voor lezers met voldoende theoretische achtergrondkennis kan dit deel overgeslagen of enkel als referentie voor dit verdere rapport gebruikt worden.
Hoofdstuk 3 Energieprestatie
Eerst wordt in dit hoofdstuk de geschiedenis van de energieprestatie voor gebouwen behandeld. Verder worden de relevante gegevens beschreven die benodigd en dus beschikbaar zijn bij het maken van een energieprestatie berekening.
§ 3.1 Geschiedenis
Tijdens de eerste oliecrisis van 1973 werd de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen pijnlijk duidelijk. Als gevolg hiervan werd de eerste regelgeving op het gebied van energiezuinig bouwen gelanceerd. Deze regelgeving is door de jaren heen steeds verder uitgebreid en aangepast. Sinds 1995 is het verplicht om bij een bouwaanvraag te bewijzen dat het te bouwen gebouw voldoet aan een Energie Prestatie Norm (EPN). Deze norm wordt uitgedrukt in een Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC). De EPC geeft informatie over de energieprestatie van het gebouw. Hoe lager de EPC, hoe zuiniger het gebouw.
De eis die gesteld wordt aan de energieprestatie van het gebouw wordt ook in termijnen verder aangescherpt: van een maximale EPC van 1,4 in 1995 tot een maximum van 0,6 sinds 1 Januari 2011 (Officiële bekendmakingen Staatsblad en Staatscourant, 2011). Voor het jaar 2020 is vastgesteld dat energieneutraal moet worden gebouwd (Lente Akkoord, 2008).
§ 3.2 Normen
De rekenmethodiek van de EPC is voor de woningbouw omschreven in de NEN 5128 norm en voor de utiliteitsbouw in de NEN 2916 norm. Vanaf 1 Juli 2012 treedt NEN 7120:2011 in werking. Deze nieuwe norm is aangepast aan de huidige situatie in Nederland en de praktijkervaringen van de laatste jaren. Gelijktijdig wordt de aan de normen gekoppelde EPN vervangen door de Energieprestatie van Gebouwen (EPG).
§ 3.3 EPG
IN de EPG zijn de fysische uitgangspunten beter verwerkt en de norm sluit aan bij de huidige specifieke omstandigheden in Nederland (NEN, 2010). De EPG moet beter aansluiten bij de praktijkervaringen van de laatste jaren. Op basis van die ervaringen is een groot aantal uitgangspunten, formules en forfaitaire waarden (kengetallen) in de EPG verbeterd ten opzichte van de huidige normen. Hierdoor worden schilmaatregelen en installatiemaatregelen beter op hun werkelijke prestatie gewaardeerd. In de EPG worden ook recente technieken zoals microwarmtekrachtkoppeling (micro-wkk) en geavanceerde ventilatiesystemen gewaardeerd (Agentschap NL, 2011).
§ 3.4 Ontwerpproces
De energiezuinigheid van een ontwerp komt (op z’n laatst) in het voorlopig ontwerp aan de orde. Op dat moment ligt de basis van de woning er al, maar is er nog ruimte voor verandering
§ 3.5 Conclusie
De energieprestatie van een ontwerp moet verplicht berekend worden om aan de Nederlandse regelgeving te voldoen. Dit gebeurt op een moment in het ontwerp dat er de basisgegevens van een ontwerp beschikbaar zijn, maar het ontwerp ook nog beïnvloed kan worden. Wanneer met de gegevens die beschikbaar zijn een indicatie van het comfort te bepalen is, kan deze gebruikt worden om het ontwerp te beïnvloeden.
Hoofdstuk 4 Beschikbare gegevens
Aan het eind van hoofdstuk 3 is toegelicht waarom gekozen is voor de energieprestatie als het moment in het ontwerpproces waarop gericht is. De beschikbare gegevens zijn gebaseerd op de invoer die benodigd is om de ENORM software in te vullen. Deze software is gebaseerd op de NEN 7120 en geeft als uitkomst een energieprestatie van een woning. De beschikbare gegevens zijn gefilterd op relevantie voor de te bepalen onderdelen van het comfort en de mate waarop ze toegepast worden.
§ 4.1 Bouwkundig
4.1.1 Transmissie
Transmissie is de geleiding van warmte door buitenmuur, vloer en dak van de woning. De geometrie van de woning moet ingevoerd worden om een juiste transmissie berekening te kunnen maken. Dit betekent dat alle scheidingsconstructies ingevuld worden, met bijbehorende eigenschappen als afmetingen en orientatie. De transmissie is afhankelijk van het temperatuursverschil tussen binnen en buiten en van de isolatiewaarde van de tussenliggende constructie. Bij dichte gevels, vloeren en daken wordt de isolatie aangegeven met een R-waarde (warmteweerstand van een materiaallaag in m2K/W) en voor ramen en deuren wordt gewoonlijk de U-waarde (warmtedoorgangscoëfficiënt in W/m²K) gebruikt. Bij ramen wordt een onderscheid gemaakt tussen de U-waarde van het raam (een combinatie van het glas en het kozijn) en de U-waarde van enkel het glas.
4.1.2 Interne warmtecapaciteit
De interne warmtecapaciteit van een woning zegt iets over de mate waarin de woning in staat in warmte op te slaan in de constructie en op een later moment weer af te geven aan de omgeving. De maatgevende factor voor deze capaciteit is de massa van de constructie. In de energieprestatieberekening wordt de warmtecapaciteit bepaald aan de hand van de bouwmethode van een woning. Deze bouwmethode kan bepaald worden aan de hand van de gewichten van afzonderlijke constructieonderdelen. Er wordt onderscheid gemaakt in vier verschillende bouwmethodes, verdeeld over drie categorieën:
traditioneel, gemengd zwaar gemengd licht
volledig houtskeletbouw.
4.1.3 Infiltratie
Infiltratie is de luchtstroming door naden en kieren en andere (ongewenste) openingen in de uitwendige scheidingsconstructie waarbij als gevolg van thermische drukverschillen luchtstroming ontstaat. Vaak is deze infiltratie ongewenst omdat deze niet gestuurd kan worden. De infiltratie van een woning is afhankelijk van de mate van luchtdichtheid. Hoe hoger de luchtdichtheid van een woning ligt, hoe minder infiltratie er optreed. De luchtdichtheid van een woning wordt in Nederland uitgedrukt in een qv10 waarde (dm3/s). De forfaitaire waarde die de Enorm software gebruikt voor een tussenwoning is 0,8 dm3/s. Deze waarde is aan de conservatieve kant.
§ 4.2 Installatietechnisch
4.2.1 Verwarming
De twee belangrijkste onderdelen van de verwarmingsinstallatie die voor de energieprestatie ingevoerd moeten worden zijn: het opwekkingstoestel en de afgifte.
Opwekkingstoestel
Het opwekkingstoestel is het toestel dat de warmte voor de verwarming van de woning opwekt. De meeste voorkomende toestellen zijn cv-ketels. Tegenwoordig worden nog enkel HR-ketels (Hoog Rendement) toegepast. Deze ketels verwarmen water, met gas als brandstof. De ketels behalen ook een hoog rendement bij het verwarmen tot een hoge temperatuur van het water Om deze reden worden deze ketels ook gebruikt om de woning te voorzien van warmtapwater. Een micro-wkk (ook wel HRe-ketel genoemd) komt is grote mate overeen met een HR-ketel. De afwijking is dat een micro-wkk naast warmte ook elektriciteit produceert.
Een warmtepomp is een andere soort opwekkingtoestel. De warmtepomp wordt de laatste jaren steeds vaker toegepast. Een warmtepomp kan verschillende bronnen heb, waarvan aardwarmte de meest toegepaste is. De bron die door een warmtepomp gebruikt wordt heeft over het algemeen een gematigde temperatuur. De warmtepomp gebruikt de warmte uit deze bron om water te verwarmen tot een hogere temperatuur. Bij dit proces verbruikt de warmtepomp elektriciteit. De warmtepomp haalt zijn beste rendement bij temperaturen onder de veertig graden Celsius.
Afgifte
Het afgiftesysteem geeft de warmte af in de woningen. Hiervoor wordt gebruikt gemaakt van de warmte die geproduceerd is door het opwekkingtoestel. Het bekendste afgiftesysteem zijn radiatoren. In een radiator wordt een groot oppervlakte metaal verwarmd. Dit oppervlakte geeft zijn warmte vervolgens via straling en convectie af aan zijn omgeving. Radiatoren worden vaak gecombineerd met een ketel.
Een ander afgifte systeem is een vloer of wandverwarming. Bij dit systeem worden in de vloer of wand verwarmingsbuizen opgenomen. Via deze buizen wordt de constructie verwarmd, en deze constructie geeft vervolgens zijn warmte af aan de omgeving.
4.2.2 Koelsystemen
Actieve koeling wordt in woningen bijna nooit in het ontwerp toegepast. Wel wordt bij de toepassing van warmtepompen regelmatig gebruikt gemaakt van passieve koeling. In de zomersituatie kunnen reversibele (omkeerbare) warmtepompsystemen gebruikt worden om koude uit de bron te gebruiken om warmte te onttrekken aan het afgiftesysteem. Hiervoor wordt alleen water rondgepompt. Deze techniek techniek levert een groot koelvermogen, en heeft maar een kleine energievraag.
Wanneer gebruikers tijdens tropische dagen niet tevreden zijn over het thermisch comfort in hun woningen is het toepassen van actieve koeling een van de eerste stappen die ondernemen wordt. Op deze momenten worden veel airconditioningunits gekocht en geplaatst.
4.2.3 Ventilatie
Er zijn veel verschillende ventilatiesystemen in gebruik. Vaak worden ze ingedeeld in 4 typen (NNI, 1999/2000). Systeem A & B worden in zo’n kleine mate toegepast dat deze voor het verdere onderzoek buiten beschouwing worden gelaten.
Systeem A: Natuurlijke toevoer en natuurlijke afvoer Systeem B: Mechanische toevoer en natuurlijke afvoer Systeem C: Natuurlijke toevoer en mechanische afvoer o Toevoer: regelbare roosters in ramen of muren.
o Afvoer: een ventilator zuigt de lucht in de natte ruimtes af via kanalen.
Systeem D: Mechanische toevoer en mechanische afvoer Dit systeem wordt gebalanceerde ventilatie genoemd
o Toevoer: een ventilator stuurt de lucht langs kanalen in de leefruimtes
o Afvoer: een ventilator zuigt de lucht in de natte ruimtes af via kanalen.
In de nieuwe ventilatienorm NEN 8088 is in bijlage 1 een verdere verdeling van ventilatiesystemen gemaakt om een betere energieverliesberekening te kunnen maken. Hierin worden geavanceerde ventilatiesystemen verder ingedeeld in categorieën. De verdeling in categorieën is gebaseerd op het type toevoer en afvoer
Toevoer
Geen (extra) sturing.
Winddrukgestuurd. Sommige roosters voor natuurlijke toevoer sluiten zich automatisch verder naarmate de winddruk toeneemt. Daardoor is de luchtstroom tamelijk constant en wordt deze amper beïnvloed door de winddruk. Dit systeem wordt ook zelfregelend genoemd.
Afvoer
Tijdgestuurd. Hierbij wordt de grootte van de luchttoevoer- en luchtafvoer volumestromen op basis van bezettingstijd gestuurd.
Centraal of decentrale zonering. Centraal betekent één ventilator voor de hele woning; decentraal betekent verscheidene ruimten met een eigen ventilator.
Vraaggestuurd. Mechanische afzuiging die door een sensor aangestuurd worden. Men noemt dit vraaggestuurde of behoeftegestuurde ventilatie. In veel gevallen meet de sensor kooldioxide, het systeem heet dan CO2-gestuurd.
§ 4.3 Conclusie
De energieprestatie berekening biedt een grote hoeveelheid informatie. Hierbij gaat het voornamelijk om bouwkundige en installatietechnische eigenschappen. Deze informatie kan gebruikt worden om een indicatie te geven van het te verwachten comfort.
Figuur 1: Ventilatiesysteem C & D (bron: Stork Air)
C
Hoofdstuk 5 Binnenklimaat & Comfort
In dit hoofdstuk worden de termen rond het binnenklimaat en het comfort toegelicht. De belangrijkste aspecten van het comfort komen voor het eerst aan de orde: thermisch, olfactief en akoestisch comfort.
§ 5.1 Comfort & Discomfort
5.1.1 Comfort
In het menselijk lichaam bevinden zich een groot aantal gevoelige elementen. Deze worden beïnvloed door signalen van buiten. Gezamenlijk bepalen deze factoren het comfort dat een persoon ervaart. Er wordt van comfort in positieve zin gesproken wanneer iets het leven gemakkelijk en plezierig maakt. Een veel gebruikt synoniem voor comfort is behaaglijkheid. Comfort valt op te delen in een aantal aspecten. Er zijn drie aspecten die zorgen voor de meeste klachten in woningen, en het belangrijkste voor dit onderzoek zijn. Deze aspecten worden in Hoofdstuk 6, Hoofdstuk 7 en Hoofdstuk 8 verder toegelicht:
Thermisch comfort Olfactief comfort Akoestisch comfort
Er zijn meer aspecten van comfort te onderscheiden die om verschillende redenen geen verdere rol spelen in de rest van dit onderzoek:
Visueel comfort. Het visueel comfort wordt beïnvloed door een aantal factoren, zoals daglicht, kunstlicht, lichtreflectie, zonwering en uitzicht. Van de factoren en invloeden van het visueel comfort is alleen de buitenzonwering in de energieprestatie in te voeren. Hierdoor kan geen nuttige indicatie van het visueel comfort gegeven worden en is dit onderdeel buiten het verdere onderzoek gelaten.
Psychologisch comfort. Er zijn verschillende psychologische aspecten te benoemen die een grote invloed op het comfort kunnen hebben. Voorbeelden zijn claustrofobie, hoogtevrees en privacy. Bovenstaande aspecten zijn (bijna) nooit van toepassing in woningen. Hiernaast kunnen deze aspecten per persoon erg wisselen. De invloeden van deze aspecten zijn moeilijk te bepalen en bijna nooit van toepassing op woningen waar dit onderzoek zich op richt. Dit is dan ook de reden dat deze aspecten niet worden opgenomen in de uiteindelijke indicatie van het binnenklimaat. Het psychologisch comfort moet niet verward worden met de psychologische adaptatie, die in dit onderzoek wel een rol speelt (zie § 6.2.8)
Stralingscomfort. De elektrische straling wordt bepaalt door de ionisatiegraad van de lucht. In de buitenlucht bestaat er een evenwicht tussen de positief en negatief geladen ionen. Een overmaat aan positieve geladen ionen leidt tot opwinding, gevolgd door onrust en moeheid. Een overmaat aan negatief geladen ionen zou een atmosfeer geven, waarin men zich rustig en comfortabel voelt. Binnen het gebouw kan de aanwezigheid van stof, en bepaalde bouwmaterialen leiden tot een overvloed aan negatieve ionen, en dus discomfort. De elektrische straling is nog niet te berekenen, noch zijn er directe invloeden vanuit bouwkundig ontwerp of installatie onderdelen, dus wordt de elektrische straling niet meegenomen in de indicatie van het binnenklimaat van dit onderzoek.
Bovenstaande factoren verschillenden ook van het akoestisch, thermisch en olfactief comfort omdat ze veel minder connecties hebben met andere aspecten van het comfort. Het zijn aspecten die goed los gezien en gekoppeld kunnen worden.
5.1.2 Discomfort
Discomfort is het niet hebben van comfort. Discomfort hoeft niet direct tot onvrede of klachten te leiden. Er bestaan bepaalde drempelwaardes waarbij discomfort overgaat in onvrede en vervolgens in een klacht (Schalkoort, 1994). Deze drempelwaardes zijn niet statisch, maar afhankelijk van bijvoorbeeld de mate waarin de gebruiker invloed kan uitoefenen op zijn omgeving. Dit wordt bevestigd door Leaman e.a. (2000). Ze benoemden een aantal psychologische factoren die van grote invloed kunnen zijn op het comfort van een persoon. Dit zijn de volgende factoren:
Persoonlijke beïnvloeding. Dit betekent de ervaren controle over verwarming, koeling, ventilatie, verlichting en geluid.
Reactiesnelheid. Dit is de snelheid waarmee aanpassingen van temperatuur, ventilatie, geluid en verlichting in de perceptie van gebruikers tegemoet komen aan hun wensen. (ISSO, 2004)
§ 5.2 Binnenmilieu & Binnenklimaat
De termen binnenmilieu en binnenklimaat worden regelmatig verwisseld of door elkaar gebruikt. Ook over de onderdelen die deel uitmaken van deze termen is verwarring. Aan de hand van Figuur 2 worden deze termen toegelicht.
Figuur 2: Belangrijkste aspecten comfort ingedeeld in binnenklimaat en binnenmilieu
5.2.1 Binnenmilieu
Het binnenmilieu is het geheel van fysische, chemische en biologische factoren in een gebouw dat van invloed is op de gezondheid, het welbevinden en de beleving van de mensen die in het gebouw verblijven1. Dit is het meest brede begrip, hieronder vallen alle verschillende onderdelen van het comfort, alsmede de psychologische aspecten die invloed hebben op het comfort van een individu.
5.2.2 Binnenklimaat
Het binnenklimaat is het complex van fysische factoren veroorzaakt door het gebouw zelf, de toegepaste bouwmaterialen, de voorzieningen in een gebouw en de daarin aangebrachte installaties2. Tot het binnenklimaat worden meestal enkel het thermisch en het olfactief comfort en/of de luchtkwaliteit gerekend. Dit onderzoek richt zich op voorgaande onderdelen,
§ 5.3 Conclusie
Het comfort is de mate waarin een persoon tevreden is over zijn omgeving. Dit comfort wordt door signalen van buiten bepaald. Het comfort is onder te verdelen in verschillende aspecten, waarvan thermisch, olfactief en akoestisch comfort de belangrijkste zijn. Deze onderdelen vormen samen een uitgebreid binnenklimaat. Op deze onderdelen zal een indicatie gegeven worden in de tool die binnen het afstudeeronderzoek in opgesteld (zie Hoofdstuk 13).
Hoofdstuk 6 Thermisch Comfort
In dit hoofdstuk wordt het thermisch comfort behandeld. Eerst wordt de onderscheiding tussen algemeen en lokaal comfort toegelicht. Vervolgens worden de invloeden op dit comfort en de reken- of indicatiemethoden behandeld. Bij elk onderdeel wordt een keuze gemaakt voor de manier waarop de indicatie gegeven wordt.
§ 6.1 Definitie
Thermische behaaglijkheid of thermisch comfort wordt gedefinieerd als “die toestand waarin de mens tevreden is over zijn thermische omgeving en geen behoefte heeft aan een warmere of koudere omgeving” (ISSO/Novem, 2000). Omdat het binnenklimaat meestal niet voor alle aanwezigen behaaglijk zal zijn, wordt er naar gestreefd dat het door zoveel mogelijk mensen als thermisch behaaglijk wordt ervaren. Daarom wordt thermische behaaglijkheid in normen gedefinieerd als “een omstandigheid waarbij minimaal een bepaald percentage (80 of 90%) van de aanwezigen tevreden zal zijn over de thermische omgeving” (ASHRAE, 2003).
Het thermisch comfort valt onder te verdelen in algemeen en lokaal thermisch (dis)comfort. Algemene thermisch discomfort beïnvloedt het hele lichaam en vindt vooral plaats in de zomer. Lokaal discomfort is ongewenste verwarming of koeling van een deel van het lichaam en vindt voornamelijk in de winter plaats.
Er wordt een onderscheid gemaakt in vier soorten lokale thermische onbehaaglijkheid (zie ook Figuur 3):
Tocht
Stralingsasymmetrie
Verticaal luchttemperatuurverschil Warme en koude vloeren
Figuur 3: Lokale thermische onbehaaglijkheid (bron: www.blowtex-educair.it): v.l.n.r. Tocht, Stralingsasymmetrie, Verticaal luchttemperatuurverschil en Warme en koude vloeren
§ 6.2 Factoren & Invloeden
Het thermisch comfort wordt bepaald door de combinatie van omgevingsfactoren die de warmte en vochtuitwisseling tussen de mens en zijn omgeving bepalen. Deze factoren worden in de komende subparagrafen verder behandeld. De factoren zijn:
Luchttemperatuur
(Gemiddelde) stralingstemperatuur Operationele temperatuur
Luchtbeweging Luchtvochtigheid
Verder zijn de volgende invloeden te benoemen die afhankelijk van de persoon zijn: Thermische weerstand van de kleding
Activiteitenniveau (metabolisme) Adaptieve thermische behaaglijkheid
6.2.1 Luchttemperatuur
De luchttemperatuur wordt uit praktisch oogpunt gedefinieerd als de temperatuur van de lucht rondom het menselijk lichaam, welke representatief is voor dat gedeelte van de omgeving dat de warmte-uitwisseling tussen het menselijk lichaam en de lucht bepaalt (Parsons, 2003). De luchttemperatuur in een ruimte vertoont vaak cyclische variaties ten gevolge van een thermosstatische regeling. Wanneer de variaties kleiner zijn dan 1°C zal er geen invloed zijn op het thermisch comfort; grotere variaties kunnen tot oncomfortabele situaties leiden (ISO 7730, 2005)
De luchttemperatuur in een woning is afhankelijk van de warmtebalans in deze woning. In Figuur 4 zijn de belangrijkste invloeden op deze balans weergegeven:
1. Transmissie
2. Interne warmteproductie 3. Verwarming (en koeling) 4. Zonne-instraling
5. Ventilatie
6. Thermische capaciteit
6.2.2 Stralingstemperatuur
Door middel van straling vindt warmteuitwisseling plaats tussen alle objecten in een ruimte. De gemiddelde stralingstemperatuur wordt gedefinieerd als de temperatuur van een denkbeeldige uniforme omhulling, waarin een kleine zwarte bol op een testpositie dezelfde stralingsuitwisseling heeft als in de werkelijke omgeving (Parsons, 2003). Onder de gemiddelde stralingstemperatuur wordt de gemiddelde oppervlaktetemperatuur van plafond, vloer, wanden, ramen, verwarmingspanelen en inrichting verstaan. Het verschil tussen de luchttemperatuur en de gemiddelde stralingstemperatuur mag niet te groot worden aangezien het anders onmogelijk is om een behaaglijk klimaat te realiseren.
6.2.3 Operationele temperatuur
In rekenmodellen wordt vaak gesproken over een operationele temperatuur, ook wel operatieve of comforttemperatuur. Dit is een combinatie van de luchttemperatuur en de stralingstemperatuur. In de meeste praktische gevallen waar de relatieve luchtsnelheid klein is (<0,2 m/s) of waar het verschil tussen de gemiddelde stralings- en luchttemperatuur klein is (<4 °C) kan de operatieve temperatuur worden berekend met de gemiddelde waarde van de lucht en de gemiddelde stralingstemperatuur. Voor hogere precisie en andere omgevingen kan de volgende formule worden gebruikt (Ashrae, 2003):
1 (1) Met hierin: , , ° , , ° , , ° Vlu <0,2 m/s 0,2 tot 0,6 m/s 0,6 tot 1,0 m/s A 0,5 0,6 0,7
6.2.4 Luchtbeweging
De relatieve luchtsnelheid heeft een grote invloed op de thermische behaaglijkheid. Hoe hoger de luchtsnelheid, hoe hoger de gewenste temperatuur ligt om discomfort te vermijden. In de winter leiden hogere luchtsnelheden vaak tot tochtverschijnselen. In de zomer worden hogere luchtsnelheden met opzet gecreëerd om de behaaglijkheids temperatuursgrens te verhogen, bijvoorbeeld met een ventilator. Ook in de zomer kan de luchtsnelheid niet onbeperkt verhoogd worden, aangezien dan ook tochtverschijnselen zullen ontstaan. Tocht is afhankelijk van de thermische toestand van het lichaam. Als een persoon het warm heeft, ervaart hij een plaatselijke en actieve koeling als aangenaam. Dezelfde prikkel kan onaangenaam aanvoelen als hij het koud heeft.
6.2.5 Luchtvochtigheid
Luchtvochtigheid kan worden uitgedrukt als relatieve of absolute vochtigheid. Meestal wordt deze uitgedrukt in de relatieve luchtvochtigheid (RV). Deze grootheid geeft de verhouding weer tussen de in de lucht aanwezige hoeveelheid waterdamp (partiële waterdampdruk) en de maximale hoeveelheid waterdamp die de lucht bij een gegeven temperatuur kan bevatten (verzadigingsdampdruk). In vergelijkingsvorm ziet dit er als volgt uit:
100% (2)
Met hierin:
ë
Het is de absolute vochtigheid, die wordt uitgedrukt als waterdampdruk in de lucht, die het warmteverlies door verdamping van een persoon beïnvloedt. Dit heeft invloed op de algemene
operatieve temperatuur (ISO, 2005). In het geval van hogere temperaturen en grotere activiteit is de invloed groter.
De luchtvochtigheid in de buitenlucht van Nederland is relatief hoog, gemiddeld rond de zeventig à tachtig procent (KNMI). In de winter kan de relatieve vochtigheid in een woning dalen vanwege de lage temperatuur van de buitenlucht, die weinig vocht kan bevatten. Wanneer veel geventileerd wordt in de winter daalt de luchtvochtigheid dus snel.
Klachten over te droge lucht hebben vaak een andere oorzaak dan daadwerkelijke droge lucht. Lage ventilatie, hoge temperaturen, luchtverontreiniging en vochtkenmerken kunnen ook leiden tot klachten over droge lucht (RIVM, 2008)
6.2.6 Thermische weerstand kleding
Kleding zorgt voor een thermische weerstand tussen het menselijk lichaam en zijn omgeving. Door kleding wordt het temperatuurverschil tussen mens en omgeving verlaagd, waardoor de warmtestroom naar de omgeving door convectie en straling afneemt. De thermische isolatiewaarde van kleding wordt meestal uitgedrukt in clo eenheden. Eén clo eenheid is de hoeveelheid thermische isolatie die benodigd is om een zittend persoon comfortabel te houden bij een omgevingstemperatuur van 21°C. Eén clo eenheid komt overeen met een waarde van 0,155 m2KW-1. Bij deze waarde wordt aangenomen dat de kleding gelijkmatig over het lichaam is verdeeld.
Kleding [clo] [m2 K/W]
Naakt 0 0,000
Korte broek, T-shirt 0,1 0,016
Lichte zomerjurk 0,3 0,046
Lichte zomerkleding 0,5 0,077
Licht zomerkostuum 0,8 0,124
Normaal kostuum 1,0 0,155
Winter kostuum 1,5 0,230
Tabel 1: Clo-waardes van veelgebruikte kleding
Figuur 5: Warmte-isolatie van kleding (bron: Klimaatinstallaties)
Kleding is één van de factoren waar een persoon veel invloed op heeft. In woningen kan aangenomen worden dat de bewoner in staat is te variëren in zijn kleding om het thermisch comfort te verhogen.
6.2.7 Activiteitenniveau (metabolisme)
De totale hoeveelheid energie die in het lichaam wordt geproduceerd, wordt het metabolisme genoemd. Metabolisme wordt meestal gerelateerd aan de lichaamsoppervlakte en wordt dan uitgedrukt in met. 1 met staat hierbij voor een metabolisme van 58,15 W/m2 (Parsons, 2003).
Klasse Metabolisme [W/m2] [met] Omschrijving 0 50 0,8 Rust 1 65 1,1 Zittende arbeid 2 100 1,8 Lage activiteit 3 165 2,8 Matige activiteit 4 230 4,0 Hoge activiteit
Tabel 2: Waardes metabolisme bij activiteitsniveau (bron: ISSO 74)
De activiteiten die voornamelijk in een woning worden uitgevoerd vallen binnen klasse 1. In vergelijkbare onderzoeken (van der Linden, Loomans, & Hensen, 2008) zijn dan ook waardes van 1,0 tot 1,2 met aangehouden.
Figuur 6: Metabolisme/activiteitsniveau (bron: Klimaatinstallaties)
6.2.8 Adaptieve thermische behaaglijkheid
Het concept van adaptieve thermische behaaglijkheid wordt als volgt omschreven: “als er een verandering optreedt die thermische onbehaaglijkheid veroorzaakt, reageren mensen op zo’n wijze dat hun thermische behaaglijkheid wordt hersteld”. Er worden hierbij drie hoofdcategorieën van adaptatie onderscheiden: gedragsmatige adaptatie, fysiologische adaptatie en psychologische adaptatie.
Gedragsmatige adaptatie
Gedragsmatige adaptatie is het aanpassen van kleding en activiteitenniveau, het openen en sluiten van ramen of het bedienen van ventilatoren. Verschillende onderzoekers wijzen op het grote belang van persoonlijke beïnvloeding. Voor een optimale comfortbeleving dient de keuze zoveel mogelijk bij de gebouwgebruiker zelf te liggen. De gedragsmatige adaptatie is gedeeltelijk opgenomen in de aannames van de kleding die gebruikt wordt. Verder wordt deze verwerkt is een indicatie van de mogelijkheid van de gebruiker om invloed uit te oefenen op het thermisch comfort (regelbaarheid, zie Hoofdstuk 9).
geleidelijk afneemt, bv. acclimatisatie. De fysiologische adaptatie is afhankelijk van bevolkingsgroepen en veranderingen van de leefomgeving en speelt hierom in dit verdere onderzoek geen rol.
Psychologische adaptatie
Psychologische adaptatie is het al of niet bewust sturen van de verwachting van de thermische omgeving. Dit gebeurt op basis van ervaringen met het binnen- en buitenklimaat in het (recente) verleden. Voor de psychologische adaptatie wordt aangenomen dat de mensen voor verschillende nieuwbouwwoningen een zelfde verwachting hebben: dat er een comfortabel binnenklimaat gecreëerd kan worden. De adaptatie aan de buitentemperatuur speelt ook een rol, en wordt in de berekenmethode voor de thermische behaaglijkheid meegenomen, deze is verwerkt in de ATG-methodiek (zie § 0).
§ 6.3 Algemeen thermisch comfort
In deze paragraaf worden de (mogelijke) indicatiemiddelen voor het algemeen thermisch comfort behandeld. Eerst komt het PMV-model aan bod, gevolgd door de Nederlandse ATG-methodiek. De indicatie van het lokale comfort komt vanaf § 6.4 aan bod.
6.3.1 PMV-model Fanger
Om de ervaring van het thermische binnenklimaat te kunnen beoordelen zijn er verschillende thermosfysiologische mensmodellen ontwikkeld. Het bekendste en meest gehanteerde model is ontwikkeld door prof. P.O. Fanger. De theorie van Fanger gaat ervan uit dat in een constante thermische omgeving en bij een constante metabolische waarde een warmte-evenwicht zal ontstaan. De warmteproductie zal in een dergelijke situatie gelijk zijn aan het warmteverlies.
Met hierin:
Op basis van deze warmtebalans en verschillende praktijkonderzoeken heeft Fanger een model opgezet dat deze onderdelen berekent. Zijn model maakt het mogelijk in één getal aan te geven wat de gemiddelde uitspraak van een grote groep mensen zal zijn over het thermische binnenklimaat. Dit getal is de PMV-waarde (Predicted Mean Vote) en is een functie van de klimaat- en persoonsafhankelijke parameters. De PMVwaarde loopt hierbij van -3 tot +-3 (van koud tot heet). In Bijlage 6 zijn de vergelijkingen die bij de berekening van de PMV-waarde horen opgenomen.
Percentage ontevredenen
De PMV voorspelt de gemiddelde waarde van de thermische
beoordeling van een grote groep mensen die worden blootgesteld aan dezelfde omgeving. Individuele beoordelingen liggen gespreid rond deze gemiddelde waarde. Het aantal mensen dat zich waarschijnlijk onaangenaam warm of koel voelt kan voorspeld worden. Het voorspelde aantal ontevredenen (predicted percentage dissatified, PPD) is een index die een kwantitatieve voorspelling van het percentage thermisch ontevreden mensen vaststelt. Aan de hand van de PMW-waarde kan dit percentage berekend worden:
100 95 0,03353 0,2179 (3)
In Figuur 8 is de het percentage ontevredenen (PPD) uitgezet tegen de PMW-waarde.
Figuur 8: Percentage ontevredenen (PPD) bij een bepaalde PMV waarde Tabel 3: Schalenverdeling PMV-model (bron: ASHRAE)
6.3.2 Adaptieve temperatuursgrenswaarden (ATG)
Via de door De Dear en Brager bij elkaar gebrachte resultaten van veldonderzoek werd in de jaren ’90 nieuwe inzichten ontwikkeld over de binnentemperatuur en de comfortbeleving van gebouwgebruikers (ISSO, 2004). Met name in gebouwen met te openen ramen waar de individuele gebruiker een grote invloed heeft op het thermisch binnenklimaat, blijkt de acceptatie van hogere binnentemperaturen veel sterker afhankelijk te zijn van de buitentemperatuur dan eerder (Fanger) werd aangenomen. In dit soort gebouwen speelt de psychologische adaptatie een belangrijke rol omdat er meer direct contact is met het buitenklimaat.
Op basis van onderzoeksresultaten stellen de Dear en Brager het hanteren van twee modellen voor temperatuursgrenzen voor. Één voor airgeconditioneerde en één voor natuurlijk geventileerde gebouwen. Op basis van deze bevindingen zijn voor Nederland adaptieve temperatuurgrenswaarden (ATG) opgesteld. Hierin is een splitsing gemaakt tussen twee gebouwtypes, Alpha en Bèta, gebaseerd op de verdeling opgesteld door de Dear en Brager. Voor deze types zijn verschillende temperatuursgrenswaarden bepaald. In Figuur 9 is het stroomschema opgenomen waarmee het gebouwtype bepaald kan worden. Vanuit het Bouwbesluit zijn te openen ramen in Nederlandse woningen verplicht. Vanwege deze ramen vallen alle woning onder gebouwtype Alpha.
De temperatuursgrenswaarden (Te,ref) zijn uitgezet in twee grafieken voor de verschillende gebouwtypes, het gaat hier om de operationele binnentemperatuur. In Figuur 10 is de grafiek voor het gebouwtype Alpha weergegeven.
Figuur 10: Gebouw/klimaattype Alfa (bron: ISSO)
De maximaal toelaatbare binnentemperatuur wordt berekend aan de hand van de gewogen gemiddelde buitentemperatuur, deze wordt berekend aan de hand van de buitentemperatuur van de afgelopen dagen (ISSO, 2004):
, 0,8 0,4 0,2 2,4 (4) Met hierin: , . , . , , ,
Hiermee wordt de adaptatie van de gebruiker verwerkt in de buitentemperatuur. Deze formule is afgeleid en gebaseerd op de Running Mean Outdoor Temperature (RMOT) uit onderzoek van de Dear en Brager.
In de grafiek uit Figuur 10 worden drie klimaatklassen onderscheiden. Deze klassen zijn gebaseerd op het percentage gebruikers waarvan gedacht wordt dat deze de binnentemperatuur accepteert. De grenzen van de klassen zijn gebaseerd op ontwikkelde formules voor de boven en ondergrenzen. De formules zijn opgenomen in Tabel 4.
klasse Acceptatie Gebouw/klimaattype Alpha Bovengrens alleen bij
Θe,ref > 10-12°C
Gebouw/klimaattype Beta En bovengrens Alfa alleen bij
Θe,ref < 10-12°C
Max Θoper = 17,8 + 0,31 * Θref Θoper = 21,45 + 0,11 * Θref
A 90% Bovengr.: Θoper < 20,3 + 0,31 * Θref
Ondergr.: Θoper > 20,2 + 0,11 * Θref
Bovengr.: Θoper < 22,7 + 0,11 * Θref
Ondergr.: Θoper > 20,2 + 0,11 * Θref
B 80% Bovengr.: Θoper < 21,3 + 0,31 * Θref
Ondergr: Θoper > 19,45 + 0,11 * Θref
Bovengr: Θoper < 23,45 + 0,11 * Θref
Ondergr: Θoper > 19,45 + 0,11 * Θref
C 65% Bovengr.: Θoper < 22,0 + 0,31 * Θref
Ondergr: Θoper > 18,95 + 0,11 * Θref
Bovengr: Θoper < 23,95 + 0,11 * Θref
Ondergr: Θoper > 18,95 + 0,11 * Θref
Tabel 4: Kwaliteitsklassen beoordeling thermisch binnenklimaat (bron: ISSO 74)
De ATG is voornamelijk bedoeld om ontwerprichtlijnen te verschaffen. Bij de typering is gekozen voor klasse B als een ontwerpklasse. Klasse A kan gebruikt worden wanneer hoge eisen aan het binnencomfort gesteld worden. Klasse C geeft een minimaal comfort en is meer van toepassing op bestaande gebouwen en tijdelijke gebouwen.
De grafieken van de ATG zijn opgesteld om te gebruiken met een metabolisme tussen de 1,0 en 1,4 met, en kleding tussen de 0,5 en 1,4 clo. De luchtsnelheid wordt niet apart meegewogen, maar is wel verdisconteerd in het model. De relatieve vochtigheid is buiten beschouwing gelaten omdat deze in Nederland maar een kleine rol speelt in de beleving van het binnenklimaat. Het blijkt dat de missende parameters voldoende in het onderliggende model zijn verdisconteerd (ISSO, 2004).
6.3.3 Vergelijking
Figuur 11: Vergelijking PMV-ATG in grafiekvorm (bron: presentatie v.d. Linden)
In Figuur 11 is de ATG-methodiek (zwarte en groene lijnen) vergeleken met het PMV-model (blauwe, oranje en rode lijnen). Wanneer in het PMV-model rekening wordt gehouden met de adaptatie van de gebruiker in de vorm van het variëren van de clo-waarde van de kleding, liggen de grenzen rond vergelijkbare temperaturen. Dit wordt bevestigd door van der Linden, Loomans & Hensen (2008) die stellen dat toepassing van het Fanger-model, met PMV/PPD als prestatie-indicator, en het gebruik van het ATG-model niet resulteert in een verschillende beoordeling van het thermisch binnenklimaat voor een gematigd buitenklimaat zoals in Nederland.
Het niet afzonderlijk beschouwen van plaatselijke onbehaaglijkheid is een zwakte van de ATG-methodiek. Het is aanbevelingswaardig om plaatselijke onbehaaglijkheid te blijven evalueren (van Hoof & Hensen, 2005). Maar dit geldt ook voor het PMV-model waar het lokale comfort afzonderlijk geëvalueerd moet worden. De indicatie van het lokale comfort wordt behandeld vanaf § 6.4.
6.3.4 Conclusie
Er moet een keuze gemaakt worden tussen de methode van Fanger, en de AGT methodiek. Het voordeel van het gebruik van de ATG-methodiek is de eenvoud en duidelijkheid van de informatie die wordt gevraagd en gegeven. Met alleen de buitentemperatuur als gegeven, kan een voorspelling worden gedaan voor de gewenste binnentemperatuur. De Fanger-methode is completer, flexibeler en breder toepasbaar,maar vraagt om veel meer invoergegevens. De resultaten van de twee methodes liggen dicht bij elkaar.
§ 6.4 Tocht
In deze paragraaf komt de indicatie van tocht aan bod, het eerste onderdeel van het lokaal thermisch comfort dat behandeld wordt. De koppeling tussen ventilatiesystemen en tocht wordt gemaakt. Hierna wordt het Draught Model aangedragen als model om tot een beoordeling van het comfort te komen.
6.4.1 Definitie
Tocht wordt gedefinieerd als "een ongewenste afkoeling van het menselijk lichaam, veroorzaakt door beweging van de lucht" (ASHRAE, 1992).
6.4.2 Invloeden
In een woning is de luchtsnelheid in grote mate afhankelijk van het ventilatiesysteem. Afhankelijk van het type ventilatiesysteem gaat het hierbij om de gevelroosters of de inblaasventielen. Verder kan tocht tegengegaan worden door andere luchtstromen, zoals de warme stijgende lucht die boven een radiator ontstaat.
6.4.3 Radiatoren + Gevelroosters
Gevelroosters worden al lange tijd toegepast in combinatie met radiatoren onder de ramen waardoor de tochtklachten beperkt blijven. De radiatoren creëren opgaande luchtstroom van warme lucht die de binnenvallende koude lucht tegengaat. Tegelijkertijd wordt deze koude lucht die naar binnen valt ook opgewarmd, waardoor er minder en warmere lucht de bewoners bereikt.
Hoewel deze combinatie over het algemeen tot minimale problemen leidt, kan niet aangenomen worden dat er geen tochtklachten optreden. Radiatoren in woningen hebben steeds minder vermogen nodig om de woning warm te krijgen en te houden. Hierdoor zijn de radiatoren steeds minder in staat de val van de koude lucht tegen te gaan.
In Figuur 12 is links het effect te zien van een radiator met een groter vermogen (bij een slechter geïsoleerde woning) en rechts het effect van een radiator met een klein vermogen (bij een beter geïsoleerde woning). Links mengt de warme lucht zich met de koude lucht, terwijl rechts de radiator slechts minimale invloed heeft op de val van de koude lucht.
6.4.4 Vloerverwarming + Gevelroosters
Cauberg Huygen heeft in een klimaatkamer onderzoek gedaan naar de combinatie van vloerverwarming en bepaalde ventilatieroosters. Aanleiding was dat ventilatiesysteem C (zie § 0) weinig wordt toegepast in combinatie met vloerverwarming vanwege het risico van tocht. Het onderzoek leidde tot de volgende resultaten voor de leefzone (ISSO ThemaTech, 2009):
Tabel 5: Resultaten onderzoek tocht (bron: Cauberg Huygen)
Het onderzoek richtte zich op een luchtdruk van 10 en 25 Pa. Voor rijtjeswoningen waar dit onderzoek zich op richt zijn dit relevante waardes, bij hoogbouw kunnen hogere waardes verwacht worden (ISSO ThemaTech, 2009). Er is een groot verschil in de waardes tussen het standaard rooster en de twee soorten zelfregelende roosters. De gemiddelde Draught Rating (zie § 0) ligt bij het standaard rooster boven de 60%, waar deze bij de zelfregelende roosters rond de 10% ligt.
6.4.5 Ventilatiesysteem D
Uit klachtenonderzoeken naar tocht komt naar voren dat ook bij gebalanceerde ventilatie risico’s zijn op tochtklachten. Mogelijke risico’s zijn dat inblaasventielen niet zo geplaatst zijn dat toegevoerde lucht in kleeflaag langs het plafond kan stromen (coanda-effect). Of de inblaasventielen hebben nauwelijks een worp, waardoor de toegevoerde lucht direct uit het rooster omlaag valt, zeker in de laagstand van het systeem (GGD Eemland, 2007). Deze risico’s zijn niet direct gerelateerd aan het systeem, maar wel aan het ontwerp en de uitvoering daarvan. Kwantitatief liggen de tochtklachten gemiddeld bij ventilatiesysteem D vlak onder het aantal klachten bij ventilatiesysteem C (RIVM, 2011)
