Complete samenvatting met extra informatie van het vak 'bouwfysica'
13 views 0 purchase
Course
Bouwfysica
Institution
Universiteit Antwerpen (UA)
Complete samenvatting van de cursus 'bouwfysica', gegeven door Bert Belmans. Toevoeging van extra informatie om de cursus te verduidelijken en geschreven in eigen woorden en volzinnen. (Geen kopie van de cursus!)
Om je voor te bereiden voor het examen is het ook aangeraden de samenvatting van 'i...
Table of Contents
IPCC..................................................................................................................................................................2
Soortelijke/specifieke warmtecapaciteit van een materiaal c (J/kg.K).......................................................4
Massa van een materiaal m (kg).................................................................................................................4
Internal- & Skin Load Dominated Buildings................................................................................................5
Klimaat....................................................................................................................................................5
Faseverschuivingen en Amplitudedempingen.......................................................................................5
Randvoorwaarden..................................................................................................................................5
Efficiëntie................................................................................................................................................6
Comforttheorie van Fanger.........................................................................................................................6
Gebouwgebonden comfortparameters..................................................................................................7
Persoonsgebonden comfortparameters................................................................................................7
Adaptief (thermisch) Comfort.....................................................................................................................8
Prestaties van beglazing..............................................................................................................................9
Prestaties van zonneweringssytemen.........................................................................................................9
Beperking in conductie en convectie........................................................................................................10
Beperking in straling..................................................................................................................................11
Koudebrug.................................................................................................................................................11
LAB-schaal.................................................................................................................................................13
Positie van de coating...............................................................................................................................13
Op basis van positie...................................................................................................................................13
Op basis van mechanisch systeem............................................................................................................13
1
, 1. Beleid
Duurzaamheid
Duurzaamheid: Een ontwikkeling is duurzaam als het de Aarde de kans geeft om zichzelf te
regenereren zodat ook volgende generaties hetzelfde comfort kunnen behouden.
Het reduceren van het energiegebruik in gebouwen is dus niet door enkel het
domweg inzetten van energiezuinige toestellen, maar heeft ook betrekking op:
- Gedrag van de mens
- Structuur van stedelijk weefsel (Vb. Compactheid van een gebouw…)
- Energiebeleid
De EU heeft zo een maatregel om elk jaar de energieprijzen op te trekken (zeker voor de niet
hernieuwbare bronnen) om zo het gedrag van de mens aan te passen en technische vooruitgang te
bevorderen. Dankzij de oorlog in Oekraïne is dit echter (tijdelijk) stilgelegd.
IPCC
IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change): Beleidsorgaan van de verenigde naties dat
instaat voor het analyseren van de impact van de klimaatverandering en zoeken naar oplossingen.
Zo bekijkt het IPCC verschillende scenario’s die kunnen gebeuren in de toekomst, en geven ze
op basis hiervan aanbevelingen aan alle landen, die zo verder hun richtlijnen kunnen opstellen:
A1: rapid economic growth and population growth
A1FI: A1 fossile intensive
A1T: non-fossil energy resources
A1B: balanced sources
A2: heterogeneous world with high population growth and slow economic and technological change
B2: convergent world with rapid population growth
B1: intermediate economic and population growth, sustainable solutions
Scenario B1 is zo voor de EU zowel haalbaar als ideaal.
Belangrijkste parameters waar de EU rekening mee houdt:
- Bevolkingsgroei
- Economische groei
- Koolstofintensiteit van de energieopwekking
EU-actieplan 2020
Doelstellingen van het actieplan:
- Vermindering broeikasgasuitstoot moet ten minste 20% zijn ten opzichte van 1990
- 20% van het energieverbruik moet afkomstig zijn van hernieuwbare bronnen (België 13%)
- Vermindering van het primaire energieverbruik met 20% ten opzichte van de geraamde
niveaus, te bereiken door de energie-efficiëntie te verbeteren
De acties zullen voordelen opleveren in termen van:
- Milieuverbetering (Milieueffect)
- Afname van de invoer van fossiele brandstoffen (Geopolitiek effect)
- Versterking van het concurrentievermogen van de EU-industrie met grotere
uitvoermogelijkheden voor nieuwe, energie-efficiënte technologie (Economisch effect)
(Vb. Patent op de ontwikkeling van zonnepanelen in Duitsland, niet in China)
- Hogere tewerkstelling (Sociaal effect)
2
,Het volledige taartdiagram is alle primaire energie die wordt gebruikt en verbruikt
in Europa in de vorm van fossiele brandstoffen zoals aardolie, aardgas en kolen.
Een groot deel van die energie (39%) gaat verloren tijdens het omzettingsproces
en/of wordt gebruikt voor niet-energierijke doeleinden. (Vb. Productie plastiek)
Het andere deel (de rode band) is dan het uiteindelijke verbruik, de eindenergie.
Het energieverbruik van gebouwen is zo gelijk aan de som van de Households + Tertiary (25%)
Maar dit geeft eigenlijk een verkeerd beeld, want ten opzichte van de eindenergie is de bouw
verantwoordelijk voor ongeveer 41%.
Deze 41% kunnen we verder opsplitsen in enerzijds gebouw gerelateerd energieverbruik (≈20%),
zoals verwarming en koeling, ventilatie en vaste verlichting, en anderzijds plug loads (≈20%).
Prioriteiten van het actieplan:
- Evolueren naar “bijna energie neutrale gebouwen”: Opstellen van eisen inzake
energieprestaties voor gebouwen en gebouwen met een zeer laag energieverbruik
- Efficiënter maken van energieopwekking en -distributie
- Bewustmaking van energie-efficiëntie
- Ondersteunen van duurzame energie-efficiëntie in built-up gebieden
- Etikettering van apparaten en uitrusting & minimumnormen inzake energieprestaties
Nadelen van labelen:
- Steeds moeizamere ontwikkeling in de verbetering van apparaten en uitrusting
Voordelen van labelen:
- Fabrikanten willen zo goed mogelijk scoren
- Gebruikers willen liefst een toestel dat hoog scoort
- Toestellen worden sneller vernieuwd dan gebouwen (5-10 jaar i.p.v. 50 jaar), waardoor er
een snellere technische evolutie kan plaatsvinden
Europa wil kosten efficiënte maatregelen nemen om de uitstoot van broeikasgassen te beperken.
De grafiek toont voor een aantal sectoren op drie kostenniveaus het potentieel om de CO 2-
equivalente impact te reduceren. Hierbij valt meteen op dat de grootste winsten te boeken zijn
in de bouwsector, en verklaart het waarom Europa hier drastisch en hard op inzet.
Nearly zero energy buildings
"Bijna energie neutraal gebouw": Gebouw met een zeer hoge energieprestatie, zoals bepaald
volgens de energy performance calculation method. De bijna nul hoeveelheid energie die nodig is,
moet voor een zeer belangrijk deel worden gedekt door energie uit hernieuwbare bronnen, inclusief
energie uit hernieuwbare bronnen die ter plaatse- of in de buurt van de site wordt geproduceerd.
Energy performance calculation method: Achterliggende Europese berekeningsmethode uitgelegd
in de EPBD (Energy Performance of Buildings Directive), waar de Belgische EPB en EPC-berekeningen
op zijn gebaseerd.
Europa wil zo dat de bouw gerelateerde energieverbruik (dus die 20%) volledig ter plaatse opgewekt
kan worden. (Op het gebouw zelf, in de tuin, op wijkniveau…)
De berekeningsmethode is een netto concept op jaarbasis. (Vb. Als men in de zomer veel
produceert en injecteert op het net, dan mag men in de winter van het net afhalen)
3
, 2. Duurzaam bouwen
Ontwerpen is altijd ontwerpen voor meer dan één randvoorwaarden. Tegelijkertijd is het belangrijk
om een duidelijk constraint optimum op te stellen, zodat we weten wanneer iets genoeg is.
Een te hoog optimum zorgt voor kosteninefficiënt werken, comfortproblemen (Bv. Te weinig licht)
Een te laag optimum zorgt voor kosteninefficiënt werken, comfortproblemen (Bv. Slechte ventilatie)
Al deze zaken moeten in rekening gebracht worden op verschillende niveaus.
Een gebouw verschilt zo volgens klimaat, omgeving, gebouwschil, zone, ruimte en lichaam.
Faseverschuiving en amplitudedemping
Vanaf het moment dat men overgaat van een ‘steady state’ (1 ste Bachelor) naar een tijdsgebonden
benadering met variabele randvoorwaarden, gaat het gebouw op bepaalde momenten warmte
opnemen en afgeven en zorgt dit voor een nieuwe factor in de warmtebalans, de thermische massa.
Het materiaal in het gebouw fungeert als een soort ‘heat sink’, wat maakt dat warmte niet direct in
een ruimte / de binnenlucht terechtkomt. Dit opnemen en afgeven van warmte zorgt voor
verschuivingen in de tijd, maar ook voor faseverschuivingen en amplitudedempingen.
q=c . m. ∆ T met q = maximale opslagcapaciteit van warmte (J)
Soortelijke/specifieke warmtecapaciteit van een materiaal c (J/kg.K)
Hoe meer Joule er nodig zijn om iets op te warmen, hoe hoger de soortelijke warmtecapaciteit.
Een hoge warmtecapaciteit zal zorgen voor een thermische traagheid of inertie in het gebouw. Het
gebouw zal vertraagd reageren en een dempende werking hebben op het buitenklimaat.
Een lage warmtecapaciteit zal weinig bijdragen aan de faseverschuivingen en amplitudedempingen.
Massa van een materiaal m (kg)
De combinatie van een grote soortelijke warmtecapaciteit en een grote massa van een materiaal zal
zorgen voor een grote thermische traagheid of inertie van een gebouw, en een sterke invloed op de
faseverschuivingen en amplitudedempingen.
Binnen- en buitencapaciteit
Maar het is niet omdat een materiaal een grote soortelijke warmtecapaciteit en massa heeft dat
deze ook effectief gebruikt wordt. Zo kan men de thermische massa ook gaan weg isoleren.
Binnencapaciteit: Vind voornamelijk plaats in onze streken. De structurele opbouw, met veel massa
en een redelijke warmtecapaciteit, wordt langs de buitenkant geïsoleerd. Dit wordt hoofdzakelijk
gedaan om warmte in de winter binnen te houden. De interne warmteproductie wordt in de wanden
opgeslagen, waarbij de isolatie ervoor zorgt dat ze niet kan ontsnappen. Zo kunnen de wanden ’s
nachts hun warmte afgeven aan de binnenomgeving.
Buitencapaciteit: Vind voornamelijk plaats in zuiderse landen. De structurele opbouw wordt langs
de binnenkant geïsoleerd. De zon warmt de wanden op overdag, maar deze zullen simpelweg hun
warmte weer afgeven in de nacht.
De binnen- of buitencapaciteit is afhankelijk van:
- Geografische ligging
- Gebouwniveau (Vb. Een zuidmuur kan anders behandeld worden dan een noordmuur)
4
, Internal- & Skin Load Dominated Buildings
Internal Load Dominated Buildings: (Vaak robuuste) gebouwen met veel thermische massa, waarbij
de interne thermische belastingen bepalen hoe het gebouw reageert op warmte.
Dikbouw: Synoniem. Dit omdat het zware, robuuste gebouwen zijn met veel massa.
Opgelet, want dit is niet altijd het geval (Een relatief kleine oppervlakte met niet zoveel massa, maar
wel met enorme interne warmte-winsten (Vb. Mensen, machines…) is Internal Load Dominated.)
Skin Load Dominated Buildings: (Vaak lichtgewicht) gebouwen met weinig thermische massa,
waarbij de externe thermische belastingen bepalen hoe het gebouw reageert op warmte.
Energieoverdrachten (warmteverlies of -winst) vinden zo voornamelijk plaats aan de buitenkant van
het gebouw, dat wil zeggen, de gebouwschil.
Klimaat
Internal Load Dominated gebouwen bevinden zich voornamelijk in onze streken.
Het binnenklimaat is vooral afhankelijk van wat binnen gebeurt, en minder van wat buiten gebeurt.
Skin Load Dominated gebouwen bevinden zich in zeer hete of zeer koude klimaten, waarbij het
ontwerp erop gericht is om de overdracht van klimaatvariaties in en uit de gebouwschil te
minimaliseren door passieve technieken. Ook slecht geïsoleerde (vaak oudere) gebouwen en
gebouwen die in direct contact staan met het buitenklimaat (Vb. Centraal-Station) zijn Skin Load
Dominated.
Faseverschuivingen en Amplitudedempingen
Omdat Skin Load Dominated gebouwen weinig thermische massa hebben, gaan ze ook dynamisch
anders reageren dan Internal Load Dominated buildings.
De lichte structuren, met weinig massa (m) en vaak materialen met een lage warmtecapaciteit (c),
zorgen ervoor dat maximale opslagcapaciteit van warmte (q) zo goed als volledig wegvalt.
Men kan de massa voorstellen als een soort bumper tussen het binnen- en buitenklimaat.
Zo zal een Skin Load Dominated gebouw vele sneller reageren op het buitenklimaat dan een Internal
Load Dominated gebouw. Temperatuurverschillen gaan binnen aansluiten met de pieken van buiten.
Skin Load Dominated gebouwen warmen zo sneller op, en koelen zo sneller af.
Randvoorwaarden
Dankzij allerlei gegevens (Weersomstandigheden van een gebied, materiaaleigenschappen…)
kunnen we theoretische randvoorwaarden, die op ons gebouw gaan reageren, voorspellen.
Zo zullen we in de steady state (EPB) kijken naar langere periodes. (één maand bij EPB)
Wanneer men over een langere periodes kijkt, dan gaan de randvoorwaarden constanter zijn.
Dit is zeker het geval bij Internal Load Dominated gebouwen. De grote hoeveelheid massa zorgt voor
een bumper en zal zorgen voor een constanter gemiddelde in de pieken en dalen.
Bij Skin Load Dominated gebouwen is dit veel minder waar, en gaan de pieken en dalen een grotere
invloed hebben. Hierdoor moet de gemeten periode langer.
Als men wilt weten wat er werkelijk gebeurt op een kortere termijn (Belangrijk bij extrema die plots
voorkomen en ver buiten het gemiddelde vallen), dan moet men overgaan naar data op uurbasis.
5
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller anthonyroothaert. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $8.58. You're not tied to anything after your purchase.
