Publicatie 11 2017 issuu

Doelgroep van deze publicatie is:

Adviseur

Op het gebied van:

Energie & milieu

Utiliteit

WA R M T E T E R U G W I N N I N G I N K L I M A AT S Y S T E M E N

Installateur

KENNISINSTITUUT BOUW EN INSTALLATIETECHNIEK

PUBLICATIE 11

WARMTETERUGWINNING IN KLIMAATSYSTEMEN ISBN 987-90-5044-310-1

ISSO-publicatie 11

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

ISBN: 978-90-5044-310-4

INHOUDSOPGAVE Samenvatting

7

Afkortingen

1

2

3

11

Begrippenlijst

13

Inleiding

17

1.1

Algemeen

17

1.2

Doelstelling en kader

17

1.3

Opbouw ISSO-publicatie

17

1.4

Leeswijzer kwaliteitsniveau

18

Wetgeving, normen en richtlijnen

19

2.1

Wetgeving

19

2.2

Normen

19

2.3

Richtlijnen

20

2.4

Ecodesign

20

Programmafase

21

3.1

Inleiding en randvoorwaarden

21

3.2

Warmteterugwinapparatuur

22

3.3

3.4

3.5

3.6 3.7

3.8

ISSO-publicatie 11

9

Symbolenlijst

3.2.1

Platenwarmtewisselaar

22

3.2.2

Twin-coil-warmtewisselaar

24

3.2.3

Warmtewiel

25

3.2.4

Voorzieningen

26

3.2.5

Randapparatuur

28

Eigenschappen warmteterugwinapparatuur

28

3.3.1

Utiliteitsbouw

28

3.3.2

Woningbouw

31

Kwaliteitsaspecten

33

3.4.1

Thermisch comfort

33

3.4.2

Luchtvochtigheid

33

3.4.3

Installatiegeluid utiliteitsbouw

33

3.4.4

Installatiegeluid woningbouw

34

3.4.5

Luchtvolumestroom

35

3.4.6

Energie

36

3.4.7

Materiaal

37

Onderhoud

38

3.5.1

Utiliteitsbouw

38

3.5.2

Woningbouw

38

Terugverdientijd

38

Pakket van eisen

39

3.7.1

Utiliteitsbouw

39

3.7.2

Woningbouw

39

Ontwikkelingen

39

3

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

4

Ontwerpfase

41

4.1

Bepaling ventilatiebalans

41

4.1.1

Ventilatiebalans bij ĂŠĂŠn ventilatiesysteem

41

4.1.2

Ventilatiebalans bij meerdere ventilatiesystemen

42

4.2

4.3

4.4

5

6

42

4.2.1

Bepaling type warmteterugwinapparaat

42

4.2.2

Bepaling type voorzieningen

43

Bepaling warmteterugwinunit woningbouw

44

4.3.1

Bepaling type warmteterugwinunit

44

4.3.2

Bepaling randapparatuur

45

Kwaliteitsaspecten algemeen

47

4.4.1

Luchtvolumestromen

47

4.4.2

Energie

47

4.4.3

Locatie

48

4.5

Kwaliteitsaspecten utiliteitsbouw

48

4.6

Kwaliteitsaspecten woningbouw

50

4.6.1

Energie

50

4.6.2

Locatie

53

4.6.3

Bereikbaarheid voor service en onderhoud

54

Uitwerkingsfase

55

5.1

Communicatie

55

5.2

Selectie warmteterugwinapparaat/warmteterugwinunit

56

5.3

Selectie voorzieningen

56

5.4

Selectie randapparatuur

56

Realisatiefase

57

6.1

Montage- en installatietechnische kwaliteitseisen

57

6.1.1

Utiliteitsbouw

58

6.1.2

Woningbouw

58

6.2

Inbedrijfstelling

58

6.3

Controleprocedures

58

6.3.1

Functionele controle

58

6.3.2

Prestatiecontrole utiliteitsbouw

59

6.4

6.5

ISSO-publicatie 11

Bepaling warmteterugwinapparaat utiliteitsbouw

6.3.3

Prestatiecontrole woningbouw

59

6.3.4

Controle geluidniveau woningbouw

59

6.3.5

Controle geluidniveau utiliteitsbouw

60

Gebruikshandleiding

60

6.4.1

Utiliteitsbouw

60

6.4.2

Woningbouw

60

Oplevering

60

6.5.1

Utiliteitsbouw

60

6.5.2

Woningbouw

61

4

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

7

Beheerfase

63

7.1

Beheerplan

63

7.1.1

Utiliteitsbouw

63

7.1.2

Woningbouw

63

7.2

7.3 7.4

7.5

7.6

Inspectie

64

7.2.1

Utiliteitsbouw

64

7.2.2

Woningbouw

64

Onderhoud utiliteitsbouw

65

Onderhoud woningbouw

65

7.4.1

Schoonmaken van het warmteterugwinapparaat

65

7.4.2

Verwisselen luchtfilter

65

7.4.3

Afvoer van verontreinigde filters

66

Calamiteiten utiliteitsbouw

66

7.5.1

66

Grote stofontwikkeling

7.5.2

Vrijkomen asbest en/of schadelijke stoffen na een brand in de omgeving

66

7.5.3

Verontreiniging met radionucliden

67

Calamiteiten woningbouw

67

7.6.1

67

Grote stofontwikkeling

7.6.2

Vrijkomen asbest en/of schadelijke stoffen na een brand in de omgeving

67

7.6.3

Verontreiniging met radionucliden

67

Literatuurlijst

ISSO-publicatie 11

69

5

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

SAMENVATTING ISSO-publicatie 11 is een informatiebron voor hen die zich bezighouden met het ontwerpen, installeren en onderhouden van warmteterugwinapparatuur in de utiliteitsbouw en in de woningbouw. De ISSO-publicatie geeft een overzicht van de invloeden die een rol spelen bij het selecteren van warmteterugwinapparatuur. Deze ISSO-publicatie is een compleet herziene uitgave van ISSO-publicatie 11 Warmteterugwinning bij mechanische ventilatie- en luchtbehandelingssystemen uit 1982.

Voor het juist toepassen van een warmteterugwinapparaat is het noodzakelijk inzicht te hebben in de buitenluchtcondities en de luchtcondities ter plaatse van het warmteterugwinapparaat en in de leefruimte zelf. De keuze van een warmteterugwinapparaat is direct gerelateerd aan de gewenste luchtcondities. Met randvoorwaarden als vereist thermisch comfort, luchtcapaciteit en energiegebruik wordt het warmteterugwinapparaat als onderdeel van het klimaatsysteem ontworpen.

Belangrijke aandachtspunten bij de definitieve selectie zijn o.a. het type warmteterugwinning, de gewenste manier van regelen en direct gerelateerde onderhoudsaspecten als locatie, bereikbaarheid en onderhoud.

Nadat de apparatuur geĂŻnstalleerd en opgeleverd is, moet ervoor gezorgd worden dat het warmteterugwinapparaat in de klimaatinstallatie blijft doen waar dit voor ontworpen is. Hiervoor is periodiek onderhoud noodzakelijk.

In deze ISSO-publicatie worden richtlijnen voor het opstellen van een onderhoudsplan gegeven.

Tot slot wordt in de ISSO-publicatie aangegeven hoe te handelen bij calamiteiten in de buurt van het beschouwde gebouw waardoor de klimaatinstallatie (ernstig) vervuild kan raken.

ISSO-publicatie 11

7

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

AFKORTINGEN LBK

Luchtbehandelingskast

NEN

Nederlands normalisatie instituut

WTA

Warmteterugwinapparaat

WTW

Warmteterugwinning

WTW-unit

Warmteterugwinunit

ISSO-publicatie 11

9

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

SYMBOLENLIJST Δp

drukval over het warmteterugwinapparaat

[Pa]

qm

massastroom toevoerlucht

[kg/s]

qv

luchtvolumestroom

[m3/s]

η

elektrisch rendement van de ventilator

[-]

ηcor;onbalans

forfaitaire aftrek onbalans

[-]

ηtoestel

jaargebruiksrendement

[-]

ηWTW

thermisch rendement WTW

[-]

θ

temperatuur

[K]

Subscripts 12 = afvoer 11 = extractie 22 = toevoer 21 = verse lucht

ISSO-publicatie 11

11

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

BEGRIPPENLIJST Binnenmilieu Het binnenmilieu omvat alle fysische, chemische en biologische factoren in een gebouw die van invloed zijn op gezondheid en welzijn van de gebruikers. De belangrijkste thema's die hier in worden onderscheiden zijn: lucht(kwaliteit), thermisch comfort, geluid en licht.

Bouwbesluit Geeft de minimale technische eisen waaraan (nieuwe en bestaande) bouwwerken in Nederland moeten voldoen (sinds 1992).

Bypass Voorziening (vaak) in de vorm van een luchtkanaal parallel aan het warmteterugwinapparaat waarbij één van de luchtstromen om het warmteterugwinapparaat wordt geleid en waarbij de toevoerlucht van buiten zonder warmteuitwisseling met de afgevoerde binnenlucht in de woning/gebouw wordt gebracht. Het stilzetten van een warmtewiel of het uitschakelen van de circulatiepomp dan wel sluiten van de regelafsluiter bij een twin-coil-systeem kan ook beschouwd worden als een (thermische) bypass.

Bypassfunctionaliteit/bypassvoorziening Voorziening zonder fysieke bypass waarbij één van de luchtstromen (meestal de toevoerluchtstroom) wordt uitgeschakeld. De toevoerlucht van buiten wordt dan niet mechanisch maar natuurlijk toegevoerd. Deze voorziening moet dan wel worden aangebracht. (Ecodesign EU1253 [2]). Of een voorziening waarbij de warmteterugwinning geregeld kan worden, zoals bij een warmtewiel mogelijk is.

Calamiteit Onverwachte plotselinge gebeurtenis waardoor de werking en/of de veiligheid van de installatie verstoord wordt.

Condensaat Gecondenseerde waterdamp. Condensaat is bijvoorbeeld te vinden op relatief koude oppervlakken indien de dauwpunt temperatuur van de binnenlucht relatief hoog is.

Condensaatafvoer Afvoer van in de WTW ontstaan condensaat.

Interne lek Het ongewenst mengen van toe- en afvoerlucht binnen een luchtbehandelingssysteem.

Duurzaamheid Het voorzien in de eigen behoeften zonder de mogelijkheden van toekomstige generaties om in hun behoeften te voorzien in gevaar te brengen.

Energiegebruik De energie die ten behoeve van de klimatisering door de opwekkingsinstallatie wordt gebruikt, rekening houdend met de verliezen van de installatie.

Energieprestatiecoëfficiënt (EPC) Maat voor de energetische eigenschappen van een gebouw of een gedeelte van een gebouw inclusief gebouwinstallaties bij een bepaald gebruikersgedrag.

Filter Toestel/voorziening voor de zuivering van onder meer lucht en damp. Er zijn diverse soorten filters te onderscheiden, bijvoorbeeld koolstoffilters (met name voor het afvangen van chemische agentia), vezelfilters (bijvoorbeeld zakkenfilters) en elektrostatische filters.

Functionele controle Inspecties waarbij niet alleen wordt gecontroleerd of een component of installatie werkt, maar ook of deze functioneert als beoogd. Deze functionaliteit kan afwijken van het oorspronkelijke ontwerp wanneer zich wijzigingen in bijvoorbeeld het gebruik van het gebouw hebben voorgedaan.

Geluidniveau Het geluidniveau volgens een bepaalde wijze gemeten, waarbij tot op zekere hoogte rekening is gehouden met de eigenschappen van het menselijk gehoororgaan. Het geluidniveau wordt uitgedrukt in dB(A), gedefinieerd in IEC-651 en NEN 10651.

ISSO-publicatie 11

13

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

Hygroscopisch vocht Wanneer een droog, poreus materiaal aan een vochtige omgeving wordt blootgesteld, neemt dit materiaal waterdamp uit de lucht op als gevolg van het moleculaire krachtenspel tussen de waterdampmoleculen en het inwendige materiaaloppervlak en het condenseren van waterdamp in de fijne poriën -capillairen- van het materiaal. Dit vocht in het materiaal wordt hygroscopisch vocht genoemd.

Installatiegeluid Geluid afkomstig van de technische installaties in het gebouw.

Koeling, actieve Koeling waarbij de compressor van de koelmachine draait(actief is). Wanneer gebruik gemaakt wordt van het warmteterugwinapparaat van de koelmachine maar de compressor draait niet, is geen sprake van actieve koeling.

Koeling, passieve In het geval dat binnenlucht koeler is dan de buitenlucht kan deze gebruikt worden om passief te koelen. De warme buitenlucht kan dan afgekoeld worden door de koelere binnenlucht.

Luchtbehandelingsinstallatie Installatie die in een gebouw wordt aangebracht voor het verwarmen, koelen, bevochtigen en zuiveren van de lucht.

Life Cycle Cost (LCC) Methodiek die financiële afwegingen gedurende de levenscyclus mogelijk maakt. Hiertoe worden investeringskosten, beheer- en onderhoudskosten en sloopkosten onderling vergelijkbaar gemaakt.

Luchtbehandelingskast (LBK) Onderdeel van de klimaatinstallatie waarin de ventilatielucht de luchtbehandeling ondergaat.

Luchtstromen (aanzuig) Luchtstroom van buiten naar de ventilatievoorziening.

Luchtstromen (afvoer) Luchtstroom vanaf de ventilatievoorziening naar buiten.

Luchtstromen (afzuig) Luchtstroom vanuit één of meerdere ruimten rechtstreeks naar de ventilatievoorziening.

Luchtstromen (retour) Luchtstroom vanaf één of meerdere ruimten naar de ventilatievoorziening t.b.v. recirculatie.

Luchtstromen (toevoer) Luchtstroom vanaf de ventilatievoorziening naar één of meerdere ruimten.

Luchtvolumestroom Hoeveelheid lucht die per tijdseenheid wordt toe- of afgevoerd, uitgedrukt in m3/s of m3/h.

Onderhoud De tijdens de levensduur van een gebouw ononderbroken uit te voeren reeks van inspecties, onderhoudsbeurten, wijzigingen en herstelwerkzaamheden die nodig zijn om te waarborgen dat gebouw en (het functioneren van) gebouwinstallaties in overeenstemming met de beoogde uitgangspunten blijven.

Oplevering Het overdragen van de installatie, met de handleiding en de benodigde testrapporten, aan de gebruiker.

Programma van eisen Document waarin behoeften, eisen en wensen en verwachtingen van een opdrachtgever en de gebruikers zijn verwoord. Het dient als communicatiemiddel tussen opdrachtgever, gebruikers en ontwerpende partijen, via een samenhangend geheel van activiteiten, gericht op het eenduidig en volledig verzamelen, bewerken, evalueren en overdragen van informatie op basis van uitgangspunten en voorwaarden.

Thermisch rendement (voelbaar rendement) Verhouding tussen de nuttig teruggewonnen warmte en de totaal beschikbare warmte bij gelijke massastromen van toevoer- en afzuiglucht.

ISSO-publicatie 11

14

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

Vochtrendement (latent rendement) De verhouding tussen de verandering van het absoluut vochtgehalte in de toevoerlucht en het absoluut vochtverschil in de afzuiglucht en de aanzuiglucht.

Thermisch comfort Toestand waarin de mens tevreden is over zijn thermische omgeving en geen voorkeur heeft voor een warmere of koudere omgeving.

Tussenmedium Het medium dat overdracht van warmte in een WTW-systeem mogelijk maakt.

Ventilatiesysteem Het geheel aan voorzieningen waarmee luchtverversing tot stand kan worden gebracht.

Vorstbeveiliging Voorziening die ervoor zorgt dat de installatie bij vorst niet beschadigd wordt.

Vrije koeling Het zonder mechanische koeling (koelmachine) koelen van binnenruimten. Ventilatie gedurende de nachtelijke uren, in warme perioden, die tot doel heeft de afkoeling van de gebouwmassa, waardoor de temperatuur overdag minder hoog oploopt. Vrije koeling wordt ook wel passieve koeling, natuurlijke koeling of zomernachtventilatie genoemd.

Warmteterugwinapparaat (WTA) Apparaat waarmee met warmte uit de ventilatieafvoerlucht de toevoerlucht kan worden voorverwarmd (warmteterugwinning), toegepast in de utiliteitsbouw.

Warmteterugwinning (WTW) Terugwinning van warmte uit ventilatie-afvoerlucht en/of rookgassen waarmee ventilatietoevoerlucht voorverwarmd kan worden.

Weerstand Drukverschil tussen in- en uittrede van een door lucht doorstroomd systeem (WTA, kanaal etc.).

WTW-unit Unit waarmee met warmte uit de ventilatieafvoerlucht de verse lucht kan worden voorverwarmd (warmteterugwinning), toegepast in de woningbouw. Een WTW-unit is een unit met filters, ventilatoren, regeling en warmteterugwinapparaat.

ISSO-publicatie 11

15

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

1

INLEIDING

1.1 ALGEMEEN Het Europees beleid is erop gericht dat nieuwe gebouwen na 2020 geen of heel weinig energie gebruiken.

Die energie die nog nodig is moet hoofdzakelijk afkomstig zijn uit hernieuwbare bronnen. Warmteterugwinapparaten in klimaatinstallaties of WTW-units in woningen zorgen voor terugwinning van energie (warmte of koude) uit ventilatielucht. Dat kan zowel terugwinning van warmte als koude zijn, waardoor het op te stellen vermogen voor opwekking van warmte en/of koude kan worden verminderd. Zo kan met een warmteterugwinapparaat koude buitenlucht worden opgewarmd met warme binnenlucht of warme buitenlucht worden afgekoeld met koude binnenlucht. Deze technologie wordt daarom steeds vaker toegepast en is ook steeds verder ontwikkeld. De beschikbare kennis is gebundeld in deze ISSO-publicatie [24].

1.2 DOELSTELLING EN KADER De ISSO-publicatie is bestemd voor diegenen die klimaatinstallaties en/of ventilatiesystemen ontwerpen met warmteterugwinning, installeren, beheren en onderhouden. Deze ISSO-publicatie is gericht op de warmteterugwinning in installaties.

Tot het toepassingsgebied worden partijen gerekend die werkzaam zijn in de utiliteitsbouw en woningbouw, zoals:  Advies- en ingenieursbureaus;  Installateurs;  Service- en onderhoudsbedrijven klimaatinstallaties;  Leveranciers;  Gebouwbeheerders;  Woningcorporaties.

Ook is deze ISSO-publicatie inzetbaar als ondersteunend lesmateriaal voor het vakonderwijs.

Warmteterugwinapparaten in de utiliteitsbouw en woningbouw worden in deze ISSO-publicatie apart behandeld. In de woningbouw zijn de warmteterugwinapparaten ingebouwd in WTW-units, waarbij bij het ontwerpen een complete unit wordt geselecteerd. Warmteterugwinapparaten in de utiliteitsbouw worden apart behandeld. Tijdens het ontwerp van een ventilatiesysteem worden alle componenten los geselecteerd. De ISSO-publicatie gaat in op alle aspecten bij het selecteren, monteren en beheren/onderhouden van warmteterugwinunits (WTW-units) in de woningbouw en warmteterugwinapparaten in ventilatiesystemen in de utiliteitsbouw. Overige componenten die deel uitmaken van ventilatiesystemen komen binnen deze ISSO-publicatie dus niet aan bod.

De ISSO-publicatie gaat niet in op warmteterugwinapparaten voor industriële toepassingen.

1.3 OPBOUW ISSO-PUBLICATIE Voor het structureren van de informatie is gebruik gemaakt van het Model Kwaliteitsbeheersing Klimaatinstallaties, de MKK-structuur. Het MKK is een instrument voor het beheersen van het voortbrengingsproces van klimaatinstallaties en levert voor iedere fase van het proces de vereiste informatie aan partijen om een goed filtersysteem te kunnen realiseren.

In de MKK-structuur wordt het realisatieproces verdeeld in vijf fasen.

I Programmafase In de programmafase worden de eisen, wensen en verwachtingen met betrekking tot warmteterugwinapparaten geïnventariseerd en beperkende randvoorwaarden geformuleerd. Van de keuze voor verschillende warmteterugwinapparatenworden de consequenties op hoofdlijnen zichtbaar gemaakt. Aan het eind van de programmafase heeft de opdrachtgever/architect/installatiedeskundige voldoende informatie om een voorlopige systeemkeuze te kunnen maken.

II Ontwerpfase In de ontwerpfase worden op basis van de benodigde gegevens eisen gesteld en wordt het warmteterugwinapparaat door de installatiedeskundige uitgewerkt. Er vindt terugkoppeling met de uitgangspunten uit de programmafase plaats. Aan het eind van de ontwerpfase wordt een definitieve systeemkeuze gemaakt.

III Uitwerkingsfase In de uitwerkingsfase wordt het systeemontwerp tot in detail uitgewerkt.

ISSO-publicatie 11

17

Warmteterugwinning in klimaatsystemen

IV Realisatiefase In de realisatiefase wordt de installatie aangelegd en opgeleverd.

V Beheerfase In de beheerfase wordt de woning/het gebouw en/of de installatie in gebruik genomen. Onderhoudsvoorschriften en instructie van bewoners zijn aspecten die in de beheerfase van belang zijn.

1.4 LEESWIJZER KWALITEITSNIVEAU In deze ISSO-publicatie zijn de ontwerptechnische kwaliteitseisen van een warmteterugwinapparaat/ warmteterugwinunit onderscheiden in drie categorieën:  De wettelijke eisen;  De kwaliteitseisen die als aanvulling op de wettelijke eisen moeten worden opgevolgd in verband met het goed functioneren van een installatie en het bereiken van een redelijkerwijs aanvaardbaar kwaliteitsniveau;  De aanvullende kwaliteitseisen die een hoger kwaliteitsniveau bewerkstelligen dan het redelijkerwijs aanvaardbare kwaliteitsniveau.

De aanvullende kwaliteitseisen bieden opdrachtgevers keuzemogelijkheden, waarbij in deze ISSO-publicatie per keuzemogelijkheid middelen zijn opgenomen om een passende keuze te kunnen maken. De in overleg tussen de installatiedeskundige en de opdrachtgever gemaakte keuzen worden vastgelegd in een vraagspecificatie.

Wettelijke eisen De eisen volgend uit het Bouwbesluit, de Arbowetgeving, de zorgplicht van werkgevers en andere publiekrechtelijke wettelijke voorschriften zijn in deze ISSO-publicatie benoemd als wettelijke eisen en moeten altijd worden opgevolgd.

Kwaliteitseisen Kwaliteitseisen zijn privaatrechtelijke eisen. Kwaliteitseisen dienen als aanvulling op de wettelijke eisen en garanderen de kwaliteit van het luchtfiltersysteem. Aan de kwaliteitseisen zoals geformuleerd in deze ISSO-publicatie moet altijd worden voldaan.

Aanvullende kwaliteitseisen Aanvullende kwaliteitseisen hebben veelal betrekking op het te realiseren (hogere) comfortniveau. Aanvullende kwaliteitseisen zijn facultatief en worden in overleg tussen opdrachtgever/gebruiker en opdrachtnemer privaatrechtelijk vastgesteld. De vraagspecificatiebladen over kwaliteit (beheeraspect 8) kunnen daarbij als hulpmiddel dienen.

ISSO-publicatie 11

18

Warmteterugwinning in klimaatsystemen