U bent hier: Hoofdvakgebieden scheidingspijl Bouwfysica scheidingspijl Warmteproblemen

Warmteproblemen

Afdrukken
Inleiding

Tegenwoordig worden er vrijwel geen auto’s geproduceerd zonder airconditioning. Zelfs in de goedkope hotels in warme landen zoals Egypte en Griekenland is het ontbreken van een airco ondenkbaar. In de auto- en toeristenindustrie is het besef doorgedrongen dat airconditioning vitaal is voor de behaaglijkheid, het comfort en zelfs de gezondheid. Vreemd genoeg wordt aan warmteproblemen in Nederland bij de moderne woning- en utiliteitsbouw nog steeds onvoldoende aandacht besteed. Architecten prefereren open gebouwen met veel glas boven de in mediterrane landen overbekende gesloten gebouwen met weinig lichtopeningen. Ook in productiehallen waarin veel machines staan, zoals drukkerijen, komen in de zomer vaak extreme temperaturen boven de 30 graden Celcius. Dit zijn klimaat omstandigheden die voor de behaaglijkheid en ook de gezondheid onwenselijk zijn.

Voor onze bouwfysici is er dus veel werk aan de winkel om de warmtelast zowel in bestaande gebouwen als in nieuwbouw situaties draaglijk te maken vooral omdat de buitentemperatuur in de toekomst naar verwachting gaat stijgen.

Een korte historie, internationale ontwikkelingen met betrekking tot richtlijnen

Normen en richtlijnen met betrekking tot het thermisch comfort, waaronder NEN-EN-ISO 7730:2005, worden voortdurend bijgewerkt en aangepast. Een leek op dit vakgebied zal al snel de draad kwijtraken. Alle normen en richtlijnen bestaan te allen tijde uit twee basis elementen, namelijk de bepaling van het temperatuurverloop in een ruimte tijdens warme dagen op basis van een koellastberekening en de beoordeling van de hiermee verband houdende thermische behaaglijkheid. Met name over de beoordeling van deze thermische behaaglijkheid bestaat veel discussie onder onderzoekers en wetenschappers.

Voor een meerdaagse evaluatie van de thermische behaaglijkheid, hierbij wordt gekeken naar het aantal (gewogen uren) dat een bepaalde temperatuur in een ruimte wordt overschreden, wordt door de Rijksgebouwendienst de GTO-methode gehanteerd. De meerdaagse evaluatie die beschreven is in de ISO 7730 lijkt hier sterk op. GTO staat voor Gewogen Temperatuur Overschrijding. Bij de GTO methode wordt naast de temperatuuroverschrijding ook rekening gehouden met de hiermee samenhangende behaaglijkheid. Een temperatuuroverschrijding van 10 graden Celcius is bijvoorbeeld minder behaaglijk dan een temperatuuroverschrijding van 2 graden Celcius en wordt dienovereenkomstig zwaarder meegewogen.

Normstelling

Voor kantoren wordt gedurende de zomerperiode door de Rijksgebouwendienst een maximum van 150 GTO uren aangehouden.

Voor woningen en woongebouwen wordt soms, indien deze eis is opgenomen in een kwaliteitsdocument, een eis gesteld van 300 GTO uren. Het Bouwbesluit bevat geen nadere eisen met betrekking tot het beperken van de warmtelast in de zomerperiode. Desondanks is voor woningen en woongebouwen met veel glas of een hoge interne warmtelast een onderzoek absoluut gewenst.

Voor productiehallen en industriële gebouwen geldt voor werkplekken de ARBO wetgeving. Hierin worden geen expliciete uitspraken gedaan, in de zin van: de temperatuur mag niet hoger of lager zijn dan..... In de Arbo-wet staat dat er sprake moet zijn van een behaaglijke temperatuur in relatie met de te verrichten arbeid en dat het klimaat niet tot schade van de gezondheid mag leiden. Behaaglijkheid is een subjectief begrip, wat de ene werknemer als een prettige temperatuur ervaart kan voor de andere werknemer veel te warm zijn. Er is sprake van een behaaglijk kilmaat als minder dan 20% van de werknemers over het klimaat klaagt.

Vanuit de ISO-normering zijn er wel enkele regels:

  • het temperatuurverschil tussen 10 cm en 110 cm boven de grond mag niet meer zijn dan 3 graden;
  • de luchtsnelheid moet kleiner zijn dan 0,25 m/sec;
  • de vochtigheidsgraad moet liggen tussen de 30 en 70%;
  • de lucht- en stralingstemperatuur in de zomer moet liggen tussen de 23 en 26 graden en in de winter tussen de 20 en 23 graden.

Een snelle analyse van het warmteprobleem: moet er gekoeld worden en zo ja hoeveel?

Greten Raadgevende Ingenieurs beschikt over een rekenpakket om voor elke willekeurige ruimte met een warmteprobleem snel en efficiënt te onderzoeken of extra koeling met behulp van een airconditioning noodzakelijk is. Hierbij wordt ook gekeken naar de effecten van zonwering, ventilatie en eventueel het beperken van de warmteproductie in een ruimte zoals verlichting, apparatuur enz. Deze berekening kan toegepast worden voor ruimtes in woningen en woongebouwen, productiehallen, veestallen, enz.

De volgende grafiek geeft een voorbeeld van de uitvoer van een berekening. Op de horizontale as staan de uren behorende tot een etmaal. Op de verticale as staat het benodigde elektrisch vermogen in kW van een airconditioning om de temperatuur op een niveau van 24 graden Celcius te houden. De kleuren in de grafiek hebben betrekking op de verschillende maanden. In de warmste maand (juli, rode grafiek) bedraagt het benodigd vermogen om te koelen rond 16.00 circa 5,5 kW. Een airco-installatie met een vermogen van minimaal 6 kW zou dus voldoende moeten zijn om de beschouwde ruimte te koelen.

Koellastgrafiek

Koellastgrafiek


GTO berekeningen

Voor GTO berekeningen is het software pakket VA114 (VABI, Gebouwsimulatie) in Nederland de absolute standaard. Voor GTO-berekeningen maakt Greten Raadgevende Ingenieurs hier gebruik van.

Behaaglijkheidsmetingen

In bestaande situaties waarbij er sprake is van hoge temperaturen in de zomer kunnen wij ook behaaglijkheidsmetingen verrichten. Bij een behaaglijkheidsmeting worden grootheden als luchttemperatuur, stralingstemperatuur, luchtsnelheid, relatieve vochtigheid enz. gemeten op een werkplek of in een verblijfsruimte in een woning of woongebouw. Deze metingen eventueel aangevuld door berekeningen vormen de basis voor een goede diagnose van het warmteprobleem en een passend advies om het probleem op te lossen.

Advies en rapportage

Alle metingen, berekeningen, analyses en oplossingen met betrekking tot warmteproblemen worden samengevat in een duidelijk leesbaar rapport. De maatregelen worden zodanig gepresenteerd dat deze door een aannemer zonder uitgebreide toelichting kunnen worden uitgevoerd.