Thesis: Vergelijkingsmethodiek energiebesparende investeringen - Essay Marketplace

Thesis: Vergelijkingsmethodiek energiebesparende investeringen

Samenvatting

Wanneer een gebouw gerenoveerd wordt zijn er veel mogelijke maatregelen voor energiebesparing. In de huidige manier van werken wordt er meestal maar ‘?n optie uitgewerkt, gekozen op basis van ervaring of voorkeur. Het is dan niet zeker dat het de beste optie is. Om erachter te komen wat wel de beste optie is moeten alle (of veel) opties worden doorgerekend, wat met de huidige manier van werken veel tijd kost en dus niet gebeurt. Het doel is het maken van een methodiek die dit in vergelijkbare tijd kan doen. Deze moet implementeerbaar zijn in PIM-Studio. Dit is een programma wat gemaakt is door Van Hout in ontwikkelomgeving Sofon. Hiervoor moet worden gekeken naar de volgende aspecten:
Welke methodiek kan worden gebruikt om veel verschillende opties door te rekenen?
Hoe kunnen alle uitkomsten van deze opties overzichtelijk met elkaar worden vergeleken?
Welke gebouwgebonden maatregelen zijn er en wat zijn de eigenschappen ervan?

Als eerste is er een onderzoek uitgevoerd om de rekenmethodiek voor energiegebruik van een gebouw vast te stellen. Hiermee kan de energiebesparing van een optie worden vastgesteld. Er is gekozen om de rekenmethode te baseren op NEN 2916. Deze is gevalideerd aan VABI EPA-U, de afwijking op primair energieverbruik is in vijf voorbeelden kleiner dan 5%.

Een optie is een combinatie van ‘?n of meerdere energiebesparende maatregelen. De onderzochte maatregelen hebben betrekking op verbetering van de gebouwschil, warmteopwekking en warmteafgifte. Door middel van een database bepaald PIM-Studio de investering.

De uitkomsten van de rekenmethode moeten overzichtelijk worden weergegeven, zodat ze snel met elkaar kunnen worden vergeleken. Dit is gedaan door het in een grafiek te plaatsen, de x-as van de grafiek is de netto contante waarde en de y-as is de investering. Voor de energiebesparing is bijiedere 10% besparing een lijn getrokken die gebaseerd is op een lineair verband tussen investering, netto contante waarde en energiebesparing. De netto contante waarde zorgt ervoor dat de opties ook vergeleken kunnen worden op wat ze uiteindelijk financieel opleveren ten opzichte van wat er anders met het geld zou worden gedaan.

De berekening van energieverbruik en investering van meerdere opties en het weergeven in de genoemde grafiek vormt samen het proof of concept. Deze is in Excel opgezet. Er is een slecht ge??soleerd gebouw gekozen om het proof of concept mee te testen. Door maatregelen te combineren is er een lijst van 63 opties opgesteld, die zijn ingevoerd in het proof of concept. Een van de opties is een combinatie van maatregelen die volgens Van Hout vaak wordt toegepast bij dit soort gebouwen. Uiteindelijk zijn hieruit een paar opties bepaald, die afhankelijk van de situatie de beste investering zijn. In het proof of concept is de investering met kentallen bepaald. De veel toegepaste optie is in geen van de situaties de beste gebleken, wat aantoont dat de methodiek betere oplossingen geeft dan er op de huidige manier werden gekozen. Deze oplossingen kunnen beter worden onderbouwd doordat het gebaseerd is op berekening in plaats van ervaring of voorkeur.

Er wordt wel aanbevolen om de methodiek op den duur aan te passen en valideren naar NEN 7120.
De andere normen worden daarin opgenomen. Verder is er niet de mogelijkheid geweest om de uitkomst van het energieverbruik te vergelijken met het verbruik in de praktijk. In de normen wordt dit gedaan door het zogenaamde ‘fitten’, wat nog niet is onderzocht.
Het elektriciteitsverbruik viel buiten de scope van het project, dus nu is alles vergeleken op basis van de gasprijs. Om een eerlijke vergelijking te maken moet dit worden uitgebreid met de elektriciteitsprijs.

Voorwoord
Voor u ligt het verslag dat ik heb geschreven ten behoeve van mijn afstudeerstage. De opdracht is afkomstig van het bedrijf Van Hout: Adviseurs & Installateurs. Het is een familie bedrijf dat al sinds 1936 bestaat, daarom heb ik er ook voor gekozen. Ik wilde bekijken wat voor mij de voor- en nadelen hiervan zijn. Zo heb ik goed gemerkt dat de lijnen inderdaad heel kort zijn en heb ik ook veel contact gehad met de eigenaar van het bedrijf, Jan van Hout.

Bij het opstellen van de opdracht was ik vrij sceptisch over het doel. Ik had het gevoel dat er snel te veel nauwkeurigheid verloren zou gaan, waardoor de output van de methodiek heel mooi kan zijn maar niet waardevol. Ook was ik bang voor het gevaar dat er niet meer over na gedacht zou hoeven te worden. Toch vond ik de opdracht wel interessant. Ik ben graag bezig met het ontwikkelen van tools en het analyseren van werkwijzen, daarom heb ik er toch voor gekozen.
De angst voor het niet na hoeven denken was al snel weg genomen door een goed voorbeeld en de uitspraak van Jan: ‘A fool with a tool, remains a fool’.
Nu, aan het eind van het onderzoek, sta ik helemaal achter de methodiek. Door de onderzoeken die ik gedaan heb, heb ik me gerealiseerd dat het energieverbruik van zoveel factoren afhankelijk is, dat je er maar weinig van merkt als een paar waarden afwijken. Uiteindelijk is het net zo belangrijk een goede financi??le analyse eraan te koppelen, die is nog veel gevoeliger dan de berekening van de energiebesparing.
Het proces om te dit verslag te komen is redelijk soepel verlopen. Wel heb ik twee weken moeite gehad me te concentreren door persoonlijke omstandigheden. Hierdoor heb ik voor mijn gevoel minder bereikt in die weken dan ik had verwacht en gepland. Vooral tijdens het verslagleggen was concentreren lastig, dus heb ik geprobeerd andere taken in die weken af te maken. Over het eindresultaat ben ik in ieder geval tevreden, dus is het werk van die twee weken toch minder tegengevallen achteraf gezien.

Verder wil ik in het bijzonder Jan van Hout bedanken. Hij is altijd ondersteunend geweest en kwam regelmatig eens mee discussi??ren over de resultaten. Vooral in het begin leek het erop dat het project totaal anders zou gaan uitpakken dan hij had verwacht. Toch is hij heel flexibel gebleven en gaf ook aan dat het afstuderen voorop staat en de meerwaarde voor het bedrijf op de tweede plaats staat. Toen het proof of concept af was, is Jan ook heel enthousiast komen laten weten hoe tevreden hij over het resultaat was. Die waardering deed me erg goed.
Ook heeft hij me meegenomen naar een presentatie om een belangrijke opdracht binnen te halen en een lezing die hij heeft gegeven. De presentatie was interessant om eens mee te maken, om te zien wat er bij komt kijken om een opdracht binnen te halen. De lezing heeft voor mij benadrukt hoe lastig het voor technici is om het belang van nauwkeurigheid te relativeren. Dat het niet altijd nuttig is om iets tot veel decimalen te bepalen, omdat de invloed maar klein is op het resultaat. Ook viel het daar op, hoe lastig technici het vinden om net zo veel waarde te hechten aan de financi??le paragraaf van een maatregel of combinatie maatregelen.

Verder is natuurlijk Sander ter Mors, de bedrijfsbegeleider, er altijd voor mij geweest. Als ik een vraag had heb ik deze altijd meteen kunnen stellen, en hij heeft veel tijd voor mij vrij gemaakt.
Ook Jan Verdonschot, de mentor vanuit school, heeft mij goed gecorrigeerd waar nodig. In het begin leek de opdracht totaal niet passend bij de studie vanuit Verdonschot, maar door iedere maand een vergadering te hebben zijn alle partijen daarin toch naar elkaar toe gegroeid. Dank daarvoor.

Bobby Verhoeven’
Inhoud

Samenvatting II
Voorwoord III
1. Inleiding 1
1.1 Aanleiding 1
1.2 Probleemstelling 2
1.3 Doelstelling 2
1.4 Projectgrenzen 2
1.5 Strategie 3
2. Rekenmethode 5
2.1 Bestaande methodes 5
2.2 Selectie rekenmethode 6
2.3 Evaluatie rekenmethode 7
2.4 Conclusie rekenmethode 9
3 Vergelijkingsmethode 10
3.1 Paretofront 10
3.2 Levensduur en looptijd 12
3.3 Kostenbesparing 12
3.4 Netto Contante Waarde 13
3.5 Besparing toevoegen 15
3.6 Lening 15
4 Proof of Concept 18
4.1 Maatregelen 18
4.2 Analyse Output 19
4.3 Evaluatie methodiek 22
5. Conclusies & Aanbevelingen 24
Literatuur 26
Bijlage I: Opdrachtomschrijving 27
Bijlage II: Organogram Van Hout 29
Bijlage III: Referentie gebouwen 30
Bijlage IV: NEN 2916 VS. NEN 7120 33
Bijlage V: Opzet Rekenmethodiek 40
Bijlage VI: Opzet Vergelijkingsmethodiek 56
Bijlage VII: Invoer voorbeeld proof of concept 62
Bijlage VIII: Schilverbetering 63
Bijlage IX: Warmteopwekkingssystemen 64
Bijlage X: Warmteafgiftesystemen 71

1. Inleiding
De afstudeeropdracht is uitgevoerd bij het bedrijf Van Hout. Het is een familiebedrijf dat begonnen is als koperslagerij in 1936, opgericht door Jan van Hout. In 1974 is het overgenomen door zijn twee zoons en in 1997 wordt het weer doorgegeven aan de derde generatie en huidig directeur: Jan van Hout.

Vandaag de dag is Van Hout een bedrijf dat zich richt op klant waarde door installatietechniek en duurzame energie, de slogan is dan ook: ‘Van Hout. Voor Rendement.’ Het is een adviseur- en installateurbedrijf dat voornamelijk actief is in regio Eindhoven. De opdrachtgevers zijn zorginstellingen, gemeenten, zwembaden, horeca, commercieel vastgoed eigenaren, woningbouwcorporaties en het hogere segment particulieren. Maar ook aannemers, bouwbedrijven, adviseurs en architecten. Als adviseur en installateur dekt het bedrijf de volgende aspecten: van advies tot realisatie, service en onderhoud. In alles wat Van Hout doet is duurzaamheid van groot belang. Er wordt gezocht naar duurzame oplossingen die goed zijn voor zowel het milieu, als de portemonnee.

Het kantoor bevindt zich op De Run 5443 in Veldhoven. Een deel van het gebouw heeft een kantoorfunctie, het andere deel is een werkplaats. In totaal heeft het bedrijf 61 werknemers en is de meest recente omzet 9,76 miljoen. In bijlage II is het organogram van het bedrijf te vinden.

Het afstuderen wordt begeleid door Sander ter Mors. Hij ontwikkelt samen met Inge van der Weide ‘PIM-Studio’, wat is geprogrammeerd in de ontwikkelomgeving Sofon. Sander is gespecialiseerd in installatietechniek en Inge in ICT. PIM-Studio is een programma in ontwikkeling bij Van Hout. Hiermee kan gecombineerd de dimensionering, prijscalculatie en offerteomschrijving voor de HVAC(Heating, Ventilation and AirConditioning) en loodgieterswerk gemaakt worden. Het uiteindelijk doel is in een vroeg stadium van het adviestraject ook snel verschillende combinaties van warmteopwekkers, warmteafgifte en schilverbeteringen (systeemvarianten genaamd) te genereren, zodat deze met elkaar kunnen worden vergeleken. Dan is al snel duidelijk naar welke combinaties interessant zijn om verder uit te werken, en wat de bijbehorende investerings- en energiekosten zijn.

1.1 Aanleiding
De huidige manier van werken is een cyclisch proces:
Er wordt een bouwkundig ontwerp gemaakt, vervolgens worden transmissieverlies- en koellastberekeningen uitgevoerd. Aan de hand hiervan worden leidingdiameters bepaald, maar ondertussen bedenkt de opdrachtgever zich bijvoorbeeld en wil ergens betere zonwering plaatsen. Hierdoor moeten alle berekeningen weer opnieuw worden gedaan.

Van Hout ziet in dat dit tijdverspilling is en wil innoveren door dit te voorkomen. Hiervoor wordt het programma PIM-Studio ontwikkeld. Bij iedere wijziging moet alles automatisch worden herberekend en aangepast. ‘?n van de onderdelen die erin moeten komen is een vergelijking tussen verschillende warmteopwekking- en afgiftesystemen. Dit is het deel waar dit afstudeeronderzoek zich op zal richten.

In de huidige manier van werken gebruikelijk om maar ‘?n of een aantal combinaties van maatregelen door te rekenen, terwijl er veel meer mogelijke combinaties zijn. Welke combinaties doorgerekend worden, is gebaseerd op ervaring, voorkeuren of vooroordelen. De gekozen optie is misschien wel goed, maar wellicht zijn er nog betere combinaties waaraan niet is gedacht.
Om dit te voorkomen moet er iets worden ontwikkeld wat automatisch een groter aantal combinaties doorrekent. Dan kan, in plaats van op ervaring en voorkeur, aan de hand van waarden die onderbouwd zijn met formules en normen een aantal combinaties worden gekozen en worden voorgelegd.

1.2 Probleemstelling
Wanneer een klant naar Van Hout komt met de vraag een gebouw te verduurzamen of renoveren, wil een klant al snel weten hoeveel het gaat kosten. Er moet dus ook al snel worden beslist wat er in het gebouw wordt aangepast. Dan kan er een offerte worden opgesteld en een besparing worden geschat. Maar zoals in de vorige paragraaf is uitgelegd, is het niet zeker dat de gekozen maatregelen de beste combinatie leveren. Misschien is er wel een optie die net zo veel bespaard, maar veel goedkoper is. Om daar achter te komen moeten alle (of veel) opties worden doorgerekend, wat met de huidige manier van werken veel tijd kost en dus niet gebeurt. Hiervoor moet worden gekeken naar de volgende aspecten:
Welke methodiek kan worden gebruikt om veel verschillende opties door te rekenen?
Hoe kunnen alle uitkomsten van deze opties overzichtelijk met elkaar worden vergeleken?
Welke maatregelen zijn er en wat zijn de eigenschappen ervan?

1.3 Doelstelling
Het doel van de afstudeeropdracht is het opstellen van een methodiek, waarmee verschillende investeringen in warmteopwekking en ‘afgifte systemen en isolatie van de schil kunnen worden vergeleken op investeringskosten en energieverbruik. Om de methodiek te testen moet er een proof of concept worden gemaakt. De methodiek moet ge??mplementeerd worden of implementeerbaar zijn in PIM-Studio. Er moet dus voor iedere stap de input, output en rekenstappen inzichtelijk zijn. De uitkomst van de methodiek moet goed te onderbouwen zijn, de formules moeten dus duidelijk worden weergegeven en ook de oorsprong ervan is belangrijk.
Uiteindelijk wil Van Hout de methodiek, zoals deze in het proof of concept is opgesteld, kunnen uitbreiden. Er moeten uiteindelijk meer variabelen kunnen worden mee genomen, zodat voor een compleet gebouw een optimale combinatie van systemen kan worden gekozen. Hiermee moet ook rekening worden gehouden.

1.4 Projectgrenzen
– Het project gaat in op bestaande bouw, er moet dus rekening worden gehouden met de huidige installatie. Maar omdat nieuwbouw eenvoudiger is, is dit het startpunt.
– Alleen het werkbouwkundigdeel wordt uitgebreid bekeken, dus er zal niet worden verdiept in de mogelijkheden vanuit bijvoorbeeld Meten en Regelen. De kosten die deze aspecten met zich meedragen zullen wel worden meegenomen door middel van kostenkentallen.
– Het project gaat alleen over de klimaatbeheersing. (warmtapwater en andere energieverbruikers worden bijvoorbeeld niet meegenomen.)
– Er wordt alleen van verwarming uitgegaan, dus koeling en bevochtiging worden niet meegenomen.
– Het design van het gebouw staat vast, er kan dus niet worden gevarieerd in bijvoorbeeld hoe groot de ramen zijn(zou kunnen worden overwogen om de zoninstralling te verhogen of verlagen). Hetgeen wat variabel is aan de schil is de Rc-waarde (andere ramen, betere muren etc.).
– Maatregelen worden voor het gehele gebouw toegepast, niet op individuele ruimtes.
– Er wordt alleen gekeken naar systemen met water als energiedrager

1.5 Strategie
De methodiek wordt opgesteld volgens het stappenschema van Figuur 1.Hierbij is de input een bestaand gebouw wat verduurzaamd wordt, proces is de methodiek die bepaald moet worden en output is een weergave van waarden waarmee een keuze kan worden gemaakt. Deze waarden zullen blijken uit het onderzoek, maar moeten in ieder geval een verband hebben met investering en energiebesparing.
Als eerste zal er een literatuuronderzoek worden uitgevoerd. Om te beginnen wordt de rekenmethode waarmee het energieverbruik berekend bepaald. De rekenmethode is de eerste stap van ‘proces’ en bepaalt welke ‘input’ van het gebouw benodigd is om de berekening uit te voeren, waarmee het energieverbruik wordt berekend. Natuurlijk is dit een samenspel tussen welke waarden er benodigd zijn voor de berekening en welke waarden ook daadwerkelijk te verkrijgen of bepalen zijn.

Hierna is het mogelijk de rekenmethode te valideren. De rekenmethode wordt dan in Excel ingevoerd, dit is ook de eerste stap naar het proof of concept. Hierin wordt een bestaand of fictief gebouw doorgerekend. De uitkomst hiervan wordt vergeleken met de uitkomst die VABI EPA-U geeft voor hetzelfde gebouw.

De volgende stap is het bepalen van de output, oftewel wat is het gewenste resultaat. In de opdracht is gegeven dat het gaat om een vergelijking gebaseerd op energieverbruik en investeringskosten. Er moet worden bepaald hoe deze worden gedefinieerd en hoe zij uiteindelijk worden gepresenteerd (tabel, grafiek, tekst etc.). Dit is het tweede deel van ‘proces’, de vergelijkingsmethode. Hierbij bepaalt de gewenste output dus hoe de vergelijkingsmethode wordt opgesteld. Stap voor stap wordt de vergelijkingsmethode aangepast en bekeken wat er nog mist in de output en of het overzichtelijk is. Dit gebeurt ook aan de hand van het proof of concept. Bij het defini??ren van de te vergelijken aspecten zal naar voren komen welke economische aspecten van de warmteopwekkers, warmteafgifte en schilverbetering moeten worden onderzocht.

Wanneer ook de vergelijkingsmethode de gewenste overzichtelijke output geeft, is het proof of concept compleet. Aan de hand hiervan kan de toegevoegde waarde van de methodiek worden omschreven. De voor- en nadelen van de methode kunnen worden onderzocht en mogelijkheden tot verbetering en uitbreiding kunnen worden toegelicht.

Figuur 1: Blokschema methodiek’
2. Rekenmethode
Verschillende investeringsopties moeten voor een bepaald gebouw met elkaar kunnen worden vergeleken. In deze vergelijking moeten in ieder geval investering en energieverbruik/besparing aanwezig zijn. Vervolgens wordt besloten of deze waarden nog worden omgerekend naar waarden die meer informatie geven, dit wordt besproken in hoofdstuk 3: de vergelijkingsmethode. Hiervoor moet eerst het huidige energieverbruik bepaald worden. Vervolgens moet worden bepaald wat het te verwachten energieverbruik is van een bepaalde combinatie. Uiteindelijk wordt het verschil tussen het nieuwe verbruik en het huidige verbruik vastgesteld, dit verschil is de besparing. In dit hoofdstuk wordt de rekenmethode bepaald waarmee het energieverbruik zal worden berekend.

2.1 Bestaande methodes
Twee publicaties omschrijven een methode om het energieverbruik te bepalen, namelijk ‘ISSO 75: Handleiding energie prestatie advies ‘ utiliteitsgebouwen(EPA-U)’ en ‘NEN 7120: Energie prestatie van gebouwen ‘ bepalingsmethode’. NEN 7120 vervangt:
NEN 5128: Energie prestatie van Woongebouwen – bepalingsmethode
NEN 2916: Energie prestatie van Utiliteitsgebouwen – bepalingsmethode
In ISSO 75 wordt specifiek gesproken over het bepalen van een energiebesparing tussen de huidige situatie (referentievariant) en de nieuwe situatie (maatregelvariant), wat er op wijst dat de berekening geschikt is voor het doel van dit onderzoek.
In NEN 7120 wordt ook gemeld dat het op den duur ook ISSO 75 moet gaan vervangen. NEN 7120 is nog niet aangepast om ook ISSO 75 te vervangen, dus is ISSO 75 nog steeds leidend.
Beide zijn in ieder geval in Nederland vertrouwd, dus zijn beide methoden bruikbaar. Daarnaast maken ze natuurlijk beide gebruik van vergelijkbare variabelen, alleen worden ze op een andere manier gebruikt.
Beide onderscheiden vijf verschillende posten, twee warmteverliesposten, twee warmtewinstposten en de stookbehoefte. Daarnaast speelt er bij beide ook een benuttingsfactor een rol, deze factor heeft te maken met de accumulatie van het gebouw. Dit is weergegeven in Figuur 2.Accumulatie is de opslag en afgifte van warmte in de constructie van het gebouw.

Figuur 2: De warmtebehoefte is het verschil tussen het warmteverlies en de effectieve warmtewinst. De warmtewinst wordt gecorrigeerd voor de mate waarin deze benut kan worden[1]
2.1.1 Verschillen in de methodes
Een duidelijk verschil is dat ISSO 75 een eenvoudigere berekening geeft dan de NEN 7120. In ISSO 75 zijn al selecties gemaakt en niet-significante factoren zijn er daarmee al uitgefilterd. Nogmaals, omdat het een leidende publicatie betreft kan er vanuit worden gegaan dat deze factoren in deze toepassing ook niet significant zijn. Een aantal voorbeelden van factoren die wel in NEN 7120, maar niet in ISSO 75 worden toegelicht zijn:
– Zoninstraling door niet-transparante onderdelen
– Koudebruggen

Ook de interne warmteproductie wordt op een andere manier bepaald. ISSO 75 combineert alle vormen van interne warmteproductie, terwijl NEN 7120 dit opsplitst in een aantal groepen, waarvan de belangrijkste zijn: personen, verlichting en apparaten. Hierdoor is het met de laatst genoemde methode makkelijker om bijvoorbeeld ook verschillende vormen van regeling voor verlichting door te berekenen. De warmteproductie door personen kan berekend worden door een vastgesteld bezettingsgraad bijvoorbeeld. Maar nauwkeurigere berekeningen hebben vaak wel meer invoergegevens nodig.

Een ander duidelijk verschil is het verwerken van weekend- of nachtverlagingen in de warmteverliezen. ISSO 75 berekent deze met een jaargemiddelde binnentemperatuur,
NEN 7120 neemt nacht- en weekendverlaging mee door een factor te bepalen met formules waarin onder andere gebouwmassa wordt meegenomen die invloed heeft op de tijdsconstante van het gebouw. Het nadeel hierbij is dat er meer invoergegevens voor nodig zijn.

2.2 Selectie rekenmethode
Bij de keuze van de rekenmethode moet er rekening worden gehouden met wat het doel is van de berekening. De berekening wordt vroeg in het traject uitgevoerd. Er zullen dus nog niet heel veel gegevens bekend zijn. Het is dus belangrijk het aantal in te voeren gegevens beperkt te houden, maar daarnaast moet de berekening wel nauwkeurig genoeg blijven.
ISSO 75 heeft een eenvoudigere berekening met minder invoer, waardoor het beter zou passen bij het doel van dit onderzoek. Maar helaas is hierin niet duidelijk te vinden hoe de waarden kunnen worden bepaald of berekend. Daarom is er toch voor gekozen om de rekenmethode in eerste instantie op te zetten aan de hand van NEN 7120.

De rekenmethode wordt in Excel ingevoerd, en moet worden gevalideerd. Hiervoor wordt de software gebruikt die binnen Van Hout wordt gebruikt om energieverbruiken te berekenen,dat is VABI EPA-U. Er worden verschillende gebouwen ingevoerd, vervolgens wordt de output van de methode vergeleken met die van VABI EPA-U. Als eerste wordt er gekeken naar het verschil tussen de uitkomst van het primaire energieverbruik, vervolgens naar het verschil tussen de warmteverlies- en warmtewinstposten en de bijbehorende benuttingsfactor. De rekenmethode wordt gevalideerd beschouwd, als de afwijking op het primaire energieverbruik minder dan 5% is. De belangrijkste kenmerken zijn te vinden in Tabel 1, verdere gebouwkenmerken die in VABI EPA-U zijn ingevoerd zijn terug te vinden in Bijlage III.

Maar bij het vergelijken van de resultaten van het eerste gebouw berekend met de rekenmethode gebaseerd op NEN 7120, bleek het verschil te groot. De uitkomst van de VABI software: 519.427 MJ, de uitkomst van de rekenmethode: 410.767MJ. Dat is een afwijking van -20,9%. Ook wijken alle warmtewinst- en verliesposten veel af.(Tabel 15 in Bijlage IV).

Tabel 1: Eigenschappen project referentiegebouwen (verdere informatie is te vinden in Bijlage III)
Gebruiksoppervlak
Warmteverbruik
(primair) Kenmerken
Energielabel
Gebouw 1

ca. 2300 m2

ca. 500.000 MJ

Matige isolatie, bj 1985, warmtepomp+HR107, dubbel glas in thermische onderbroken metaal Label C
Energie index=1,22
Verwarming is 46,7% van totaal energieverbruik
Gebouw 2 ca. 1200 m2 ca. 1.400.000 MJ Niet ge??soleerd, enkel glas in metalen kozijn, VR-ketel Label G
Energie index=3,61
Verwarming is 66,7% van totaal energieverbruik

2.2.2 NEN 7120 vs. NEN 2916
Door te verdiepen in de uitvoer van VABI EPA-U, kwam aan het licht dat er in ieder geval andere invoerwaarden worden gebruikt in VABI EPA-U, dan de waarden die gegeven worden in NEN 7120. De waarden die in de software gebruikt worden blijken meer overeen te komen met de oudere normen NEN 2916 en NEN 5128(woningbouw). Daarom is er ook een rekenmethode opgezet met NEN 2916 als basis. De uitkomsten van beide rekenmethoden gebaseerd op NEN 2916 en NEN 7120 zijn met elkaar vergeleken in bijlage IV. Daar zijn ook de verschillen besproken die naar voren zijn gekomen.
Uiteindelijk is ervoor gekozen om met NEN 2916 als basis verder te gaan, omdat deze de kleinste afwijking heeft. Daarnaast gebruikt deze dezelfde klimaatgegevens(buitentemperatuur en zoninstraling) als VABI EPA-U, en wordt er gebruik gemaakt van een gemiddelde temperatuur in plaats van correctiefactoren zoals NEN 7120 dat doet. Ook de benuttingsfactor wordt op dezelfde manier berekend en wordt voor het afgifte- en distributierendement dezelfde forfaitaire tabel toegepast.

2.3 Evaluatie rekenmethode
De uiteindelijke rekenmethode is dus gebaseerd op NEN 2916, de opzet van deze rekenmethode is omschreven in bijlage V. Deze methode is eigenlijk vervangen door NEN 7120, maar aangezien hiermee nog steeds de energieprestatie wordt berekend bij Van Hout sluit het goed aan bij het bedrijf.
Daarnaast is de oude norm natuurlijk jarenlang de leidende norm geweest en dus ook betrouwbaar. Het doel van NEN 7120 is ook het bij elkaar brengen van verschillende normen zodat het allemaal bij elkaar aansluit, deze is niet gemaakt ter correctie van NEN 2916.
Natuurlijk is het uiteindelijk wel van belang dat alles gaat werken volgens NEN 7120. Maar dat wordt buiten de scope van dit onderzoek gelaten. Er is ook niet snel genoeg een mogelijkheid om een rekenmethode gebaseerd op NEN 7120 mee te valideren.
2.3.1 Validatie definitief
Nadat de rekenmethode opnieuw is opgezet met NEN 2916 als basis moet deze opnieuw worden gevalideerd(NEN 7120 was niet geslaagd). Hiervoor worden dezelfde gebouwen gebruikt als in de eerdere validatie(bijlage III), de validatie is verwerkt in bijlage V.
Als eerste is het ge??soleerde gebouw(gebouw 1) ingevoerd, zonder zonwering en zonder warmteterugwinning. Daarna hetzelfde gebouw maar is warmteterugwinning toegevoegd, en uiteindelijk ook met zonwering. De afwijking van de rekenmethode ten opzichte van VABI EPA-U op primair energieverbruik was in geen van de gevallen groter dan 5%.
Het onge??soleerde gebouw(gebouw 2) is ingevoerd als een sectie van een gebouw, dus geen verlies door het dak of de vloer, en een keer met verlies door vloer en dak.

Bij het gebouw zonder vloer- en dakverlies was de fout op het transmissieverlies 0,1%, maar met vloer- en dakverlies is het berekende transmissieverlies circa 5% lager dan de software. De bepaling van de U-waarde van een vloer was in de normen ook erg ingewikkeld en uitgebreid omschreven. De in VABI EPA-U gebruikte formule is waarschijnlijk eenvoudiger, maar is niet achterhaald kunnen worden. Het verlies door de vloer is echter niet groot (in dit geval circa 400 W/K specifiek warmteverlies tegenover 5000 W/K in het totaal).

Het berekende ventilatieverlies is in alle validatie berekeningen 1-1,5% groter dan de uitkomst van VABI EPA-U. De exacte oorzaak hiervoor is niet gevonden, maar in de rekenmethode is in ieder geval niets gedaan met opwarming door ventilatoren, waarover wel wordt gesproken in de uitvoer van de software. Hierdoor zou de lucht op warmen, dus het verlies afnemen en het verschil met de software kleiner worden.

Hoe de interne warmteproductie is verwerkt in VABI EPA-U is niet duidelijk. Maar zoals deze is omschreven in NEN 2916 is er te veel informatie benodigd en ook informatie die lastig te achterhalen is in het stadium waarin de methodiek toegepast moet kunnen worden. Daarom is ervoor gekozen de interne warmteproductie door personen, apparaten en verlichting, te bepalen aan de hand van een specifieke warmteproductie die wordt ingevoerd voor iedere groep apart. Dat houdt dus in dat er per groep een vermogen per vierkante meter moet worden ingevoerd. Dit komt overeen met de invoer die VABI EPA-U vraagt, maar toch is de afwijking circa -5,5% in ieder maand.

De warmteproductie door zonnestraling wijkt minder dan 0,5% af(meestal nog minder dan 0,1%). De gebruikte waarden en formules zullen dus vrijwel hetzelfde zijn. Het kleine verschil zal door afronding komen.

Ook de benuttingsfactor wordt op dezelfde manier bepaald, de afwijking hier is namelijk minder dan 0,3%. Deze afwijking wordt waarschijnlijk veroorzaakt door de afwijkingen van de warmtewinst- en warmteverliesposten.

De afwijking van de warmtebehoefte is in principe het combineren van alle bovenstaande afwijkingen. Uit de uitvoer van VABI EPA-U blijkt namelijk dat de formule gebruikt voor warmtebehoefte hetzelfde is. De afwijkingen van iedere validatie berekening is te vinden in Tabel 2. Er gebeurt niets meer op maandniveau, dus wordt er niet meer gekeken naar afwijking per maand, maar per jaar. Allemaal blijven ze binnen de maximale afwijking van 5%.

Tabel 2: Afwijking van de rekenmethode ten opzichte van VABI EPA-U op warmtebehoefte per jaar, de gebruikte validatie software.
Rekenmethode VABI EPA-U Afwijking
MJ MJ %
Gebouw 1 met wtw, met zonw 488.885 472.754 3,4%
Gebouw 1 met wtw, zonder zonw 472.042 452.229 4,4%
Gebouw 1 zonder wtw, zonder zonw 659.197 648.202 1,7%
Gebouw 2 met vloer en dak verlies 998.757 1.047.012 -4,6%
Gebouw 2 als tussenverdieping 603.282 595.322 1,3%

De afwijking op primair energieverbruik is nagenoeg hetzelfde als de afwijking op warmtebehoefte. Hieruit kan worden opgemaakt dat er een klein verschil zit in de berekening of gebruikte waarden. De gebruikte waarden zijn een rendement voor distributie en afgifte, en een opwekkingsrendement. De oorzaak hiervoor is niet gevonden, maar aangezien de afwijking maar een beetje veranderd en binnen de gestelde marge van 5% op het primair energieverbruik blijft, is de rekenmethode toch gevalideerd. De eindresultaten zijn te zien in Tabel 3.

Tabel 3: Afwijking ten opzichte van VABI EPA-U op primair energieverbruik per jaar
Rekenmethode VABI EPA-U Afwijking
MJ MJ %
Gebouw 1 met wtw, met zonw 537.150 519.427 3,4%
Gebouw 1 met wtw, zonder zonw 518.645 496.876 4,4%
Gebouw 1 zonder wtw, zonder zonw 724.276 712.196 1,7%
Gebouw 2 1.438.210 1.503.687 -4,4%
Gebouw 2 als tussenverdieping 868.726 854.984 1,6%

2.4 Conclusie rekenmethode
De rekenmethode uit ISSO 75 gaat niet diep genoeg in op de in te voeren gegevens en waar ze vandaan moeten komen, en is daarom afgevallen. Bij het valideren van de in Excel ingevoerde rekenmethode op basis van NEN 7120 is aan het licht gekomen, dat het programma(VABI EPA-U) waarmee de validatie uitgevoerd wordt veel overeenkomsten heeft met de oude norm NEN 2916. Dat programma wordt nog steeds gebruikt en is ook eenvoudiger in invoer gebleken. Verder was er geen andere software tot de beschikking om de rekenmethode mee te kunnen valideren. Daarom is de uiteindelijke rekenmethode gebaseerd op NEN 2916. De afwijking hiervan is kleiner dan 5% ten opzichte van de validatie software.
Het grootste verschil tussen NEN 7120(de nieuwe norm) en NEN 2916(de oude norm) is de bepaling van de benuttingsfactor, hiervoor is geen verklaring gevonden.
2.4.1 Theorie vs. Praktijk
Helaas is het niet mogelijk geweest om de rekenmethode ook te vergelijken met het daadwerkelijke verbruik van de gebouwen. In de NEN 2916 en VABI EPA-U wordt er nog een laatste stap uitgevoerd, het zo genaamde ‘fitten’. Er wordt dan maximaal 20% gevarieerd in de waarden die lastig vast te stellen zijn. (nog wat invoegen over fitten)

Gevoeligheid nog maken in Excel en fitten controleren in de normen
Validatie aan praktijk was niet mogelijk, verwachtingen hier nog omschrijven’
3 Vergelijkingsmethode
Aan de hand van de output van de rekenmethode moeten de opties met elkaar worden vergeleken. In de rekenmethode is per optie het energieverbruik bepaald, en hoe groot de investering is om de verbeteringen toe te passen. Deze gegevens moeten zo worden gebruikt, zodat in ‘?n overzicht duidelijk wordt welke opties wel en eventueel ook welke niet verstandig zijn om uit te voeren. Hiervoor moet worden bekeken wat echt belangrijk is wanneer een investering wordt gedaan in verduurzaming. In dit hoofdstuk worden de stappen die doorlopen zijn ‘?n voor ‘?n besproken, ieder paragraaf omschrijft een aanpassing of toevoeging om tot het eindresultaat te komen.

Om een beter inzicht te geven op de gevolgen van de aanpassingen en toevoegingen is in dit hoofdstuk gebruik gemaakt van een voorbeeld. Als basis voor dit voorbeeld is gebouw 2 genomen, omdat deze slecht is ge??soleerd. Vervolgens zijn voor dit gebouw 62 verschillende varianten handmatig opgesteld, daaraan is nog ‘?n variant toegevoegd(variant 63). Dit is een variant waarvan Van Hout heeft aangegeven dat het een veel toegepaste combinatie is.
De varianten bestaan uit combinaties van maatregelen aan gevelisolatie, dakisolatie, vervangen van ramen, verlagen van aanvoertemperatuur en warmteopwekking. In Tabel 4 is kort samengevat wat voor soort maatregelen bij de varianten zijn doorgerekend. Voor verdere toelichting op de doorgerekende varianten zie het volgende hoofdstuk.
Met het ontwikkelen van de vergelijkingsmethode wordt ook het proof of concept verder ontwikkeld. Het proof of concept is in principe het eindproduct van dit onderzoek. Het is opgezet in Excel en hiermee kan word bepaald of de methode een toegevoegde waarde heeft of niet. Dit wordt besproken in hoofdstuk 4.

Tabel 4: Korte samenvatting van maatregelen die zijn gebruikt in het voorbeeld. De exacte aanpassingen en waarden zijn te vinden in bijlage VII.
Varianten Maatregelen
1 t/m 23 Alleen bouwkundig:
Gevel isolatie (Rc=1,7; Rc=3,05; Rc=4,4; Rc,basis=0,36)
Dakisolatie (Rc=3,1; Rc,basis=0,28)
Ramen (U=3,0; U=1,5;Ubasis=6,2)
24 t/m 46 1 t/m 23 uitgevoerd met HR107-ketel (24=1+HR107; 25=2+HR107 enz.) en lage temperatuur waar mogelijk (varianten: 8, 9, 13, 14, 18, 19, 22, 23)
47 t/m 54 Lage temperatuur varianten uitgevoerd met bivalente warmteopwekking door elektrische warmtepomp in combinatie met bestaande ketel (47=8+EWP; 48=9+EWP; 49=13+EWP etc.)
55 t/m 62 Lage temperatuur varianten uitgevoerd met bivalente warmteopwekking door gas absorptie warmtepomp in combinatie met bestaande ketel (55=8+GAWP; 56=9+GAWP; 57=13+GAWP etc.)
63 Gevelisolatie buiten, dakisolatie, lage temperatuur, bivalente warmteopwekking door elektrische warmtepomp in combinatie met HR107-ketel

3.1 Paretofront
In de eerste versie van de vergelijkingsmethode is de output van de rekenmethode tegen elkaar uit te zetten in een grafiek. De besparing in procenten op de x-as en de investering in euro’s op de y-as. De rekenmethode zet het in een tabel (Bijlage VII), dat wordt steeds minder overzichtelijk naarmate het aantal varianten toeneemt. Deze weergave van de eerste versie van de vergelijking is te zien in Figuur 3.

Figuur 3: Paretofront van 16 verschillende opties waarin de besparing in % is uitgezet tegen de investering in ‘
Er zijn een aantal opties waarvan niet kan worden gezegd dat de ‘?n beter is dan de ander. Vergelijk bijvoorbeeld optie 1 met optie 24: optie 1 investeert ca. ‘10.000 en bespaard 11,5%; optie 24 investeert ca. ‘30.000 en bespaart 30%. Optie 24 bespaart meer, maar kost ook meer. In dit geval gaat dus het ene aspect erop vooruit(de besparing), terwijl het andere aspect erop achteruit gaat (de investering), dit heet pareto-effici??nt. Als opties pareto-effici??nt zijn ten opzichte van elkaar, kan er dus niet direct een betere worden aangewezen.
Als optie 24 met optie 5 wordt vergeleken, is optie 24 in beide aspecten beter. Deze optie domineert optie 5. Een optie domineert een andere optie dus als beide aspecten gunstiger zijn.
In Figuur 3 bevinden de meest gunstige opties rechts onderin, daar bespaar je veel en kost het weinig. Als er naar alle punten wordt gekeken die niet gedomineerd worden, kan er imaginaire lijn worden getrokken, dit is het paretofront. Het paretofront is niet per definitie een rechte lijn. Om het laatste beetje energie ook te besparen, moet er veel meer ge??nvesteerd worden. Daar is dus wel een sprong te zien, maar bijvoorbeeld optie 58 wordt niet gedomineerd, er is dus geen betere aan te wijzen.

Alle gedomineerde opties kunnen in principe worden weggelaten, zo blijven er al veel minder opties(??75% minder) over waaruit een keuze moet worden gemaakt. Hieruit kunnen er nog een aantal worden afgestreept, waarvoor relatief veel moet worden ge??nvesteerd voor een beetje extra besparing.

Met deze weergave kunnen dus al wel een groot aantal opties worden afgestreept, maar de 15 overgebleven varianten zijn er nog steeds teveel om allemaal de klant voor te leggen. Daarnaast is hierin niet duidelijk wat het uiteindelijk ook financieel oplevert.

3.2 Levensduur en looptijd
De besparing in procenten kan ook worden omgerekend naar een besparing in euro per jaar. Dan is het al makkelijker om te zien hoe de besparing staat ten opzichte van de investering. Verder kan er dan ook snel een ‘simpele terugverdientijd’ worden berekend(investering [‘] delen door de jaarlijkse besparing [‘]). Om in ieder geval geen verlies te maken is het over het algemeen gewenst om de investering binnen 2/3 van de verwachte looptijd terug te verdienen. De looptijd is de tijd waarin de investering geld bespaart voor de investeerder.

Het is dus van belang om een te verwachten looptijd vast te stellen waar vanuit kan worden gegaan. Dan is in combinatie met de terugverdientijd al beter te bepalen of de investering het ook waard is. Uit ervaring gaat Van Hout uit van een looptijd van de besparing van 15, soms 20 jaar. Dit is niet perse gelijk aan de levensduur van de investering. Gaswandketels bijvoorbeeld gaan gemiddeld met normaal onderhoud zo’n 15 jaar mee, maar een dak gaat zo’n 25 ?? 30 jaar mee voordat er weer onderhoud moet worden gepleegd aan de isolatie of afwerking (afkomstig van een tabel waarvan Van Hout gebruik maakt, maar de bron onbekend is). Maar er moet ook rekening worden gehouden dat een gebouw ook van eigenaar kan wisselen.

3.3 Kostenbesparing
Als de investering en de bijbehorende besparing bekende zijn, en er is een looptijd vastgesteld, kan er worden bepaald wat een investering oplevert in deze tijd. Maar er kan niet zomaar worden gerekend met de besparing in euro die volgt uit de huidige energierekening vermenigvuldigd met het percentage besparing dat uit de rekenmethode volgt. De economie is niet statisch, dus de besparing in euro’s ook niet.

Ten eerste moet er rekening worden gehouden met inflatie. Dit is de stijging (of daling) van het prijspijl. Dit moet worden gecompenseerd door de indexatiefactor. Deze zorgt ervoor dat de besparing dezelfde koopkracht blijft vertegenwoordigen.
Bijvoorbeeld: Als iets nu ‘1,- kost, de inflatie is 2%, dan kost dat een jaar later ‘1,02. Je kunt dan dus met 1 euro minder kopen. Dat wordt verrekend door de indexatie, de waarde van 1 euro is dan na een jaar nog maar ongeveer 98 cent.

Maar de besparing wordt berekend aan de hand van het energieverbruik. Als er meer moet worden betaald voor energie, is de besparing in euro’s ook meer. Als de inflatie en de stijging in energieprijs hetzelfde zijn is de besparing in euro’s constant. Maar als er verwacht wordt dat de energieprijs harder stijgt dan de inflatie, zal er ieder jaar meer worden bespaard.

Daarnaast kan er nog rekening worden gehouden met eventueel kosten die veranderen. Bijvoorbeeld dat er meer of minder onderhoudskosten zijn. Maar dit is maar een kleine fractie van de gebruikskosten, dus deze is niet meegenomen in het proof of concept.
De besparing per jaar kan met de onderstaande formule worden berekend.
besp_n=besp_0*(1-ind+stijging energie)^n
bespn besparing in het projectjaar n [‘]
besp0 besparing die volgt uit de huidige energiekosten vermenigvuldigd met de besparing in procent [‘]
ind indexatiefactor [-]
n projectjaar waarin de besparing wordt bepaald [-]

Met de investering en de kasstromen per jaar kan een grafiek worden opgesteld zoals de voorbeeld grafiek in Figuur 4. Hierin is te zien dat er wordt begonnen met de investering, waarna door de besparing, ieder jaar wat wordt terugverdiend. Op een bepaald moment snijdt deze de x-as, dat is de terugverdientijd. Bij het aantal jaren dat gelijk is aan de looptijd kan worden gezien wat het uiteindelijk oplevert.

Figuur 4: Investering met ieder jaar de kasstroom die het oplevert erbij opgeteld (indexatie=2%, gasprijstrend=3%, gasprijs=’0,60 excl. btw)
Deze weergave maakt voor een optie duidelijker hoe de investering staat tot de besparing. Uit deze weergave kan meer worden opgemaakt dan uit Figuur 3. Zo is meteen de terugverdientijd tijd zien; wat het uiteindelijk oplevert is te zien, ook relatief tot de anderen. Zo kun je bijvoorbeeld zien dat optie 63 een grotere investering heeft dan optie 30, maar uiteindelijk bij een looptijd van 15 jaar hetzelfde opbrengt, en dus beter is bij deze looptijd. Maar de looptijd is een verwachting, en die kan afwijken. Als de geschatte looptijd aan de lage kant is, kan optie 63 toch interessanter zijn dan optie 30. En waar optie 58 in de vorige weergave nog enig sinds interessant kon zijn voor de labelstap, is hier al wel duidelijker dat er ook wel een financieel risico aan hangt. De terugverdientijd is namelijk meer dan 10 jaar, wat bij een looptijd van 15 jaar niet gunstig is. Ook is deze lijn vrij stijl, wat betekent dat er een grote besparing per jaar is, maar daardoor is het ook gevoeliger voor prijsveranderingen en schatting zoals indexatie.
Maar er is ook direct een duidelijk nadeel in te zien, in Figuur 4 is al een selectie gemaakt van opties die weergegeven worden. Met maar 6 opties is er nog een redelijk overzicht, maar als alle optie hiermee met elkaar moeten worden vergeleken is het overzicht weg.
Ook is het bedrag wat het oplevert niet geheel representatief. Er wordt namelijk niet gekeken naar wat er met het geld van de investering zou gebeuren als er niet wordt verduurzaamd. In werkelijkheid wordt het bijvoorbeeld op een rekening met 1,5% rente gezet en wordt er nog wel wat geld mee verdient. Het wordt dus niet op de juiste manier vergeleken met de conventionele situatie.

3.4 Netto Contante Waarde
Het zou dus een toegevoegde waarde hebben, om te weten wat de investering voor rendement levert. Deze kan eenvoudig worden berekend door de gemiddelde besparing per jaar te delen door de investering. Als de rentabiliteit hoger is dan wanneer er niet ge??nvesteerd wordt, is het financieel gezien dus slim de investering uit te voeren (risico’s buiten beschouwing gelaten).
Wat de investering aan het eind van de looptijd meer heeft opgeleverd heet de netto contante waarde(in het vervolg afgekort met NCW). Die kan worden berekend met de volgende formule:
NCW=-inv+’_(t=1)^n'(besp_n)/(1+d)^n
NCW Netto contant waarde [‘]
Inv Investering [‘]
Bespn besparing in jaar n
d discontovoet

De waarde die wordt ingevoerd voor de discontovoet, is degene waarmee wordt vergeleken. Als de rentabiliteit van een investering gelijk is aan de discontovoet is de NCW nul, en zijn beide kosten en baten in de vastgestelde looptijd dus gelijk.
De discontovoet moet zelf worden gekozen. Voor publieke investeringsprojecten zijn hier eisen aangesteld, deze kunnen hier als richtlijn worden gebruikt. In deze projecten wordt er een risicovrije discontovoet van 2,5% voorgeschreven [2]. Daarnaast wordt er een risico opslag van 3% bijgeteld, waarmee de discontovoet op 5,5% uitkomt[3]. Dit is ook te herleiden, je zou namelijk het geld op een rekening kunnen zetten of met een laag risico beleggen om 2,5% rentabiliteit te halen. Als er wat meer risico wordt gelopen met bijvoorbeeld beleggen, dan is een rendement van bijna 6% ook wel haalbaar.

Voor iedere optie kan de NCW worden berekend. In Figuur 5 zijn deze uitgezet tegen de investering. Deze is vergelijkbaar met Figuur 3, de besparing in procenten is alleen omgerekend naar een daadwerkelijke winst ten opzichte van een andere rentabiliteit.

Figuur 5: Netto contante waarde uitgezet tegen de investering. (De gebruikte waarde: Indexatie=2%, gasprijstrend=3%, discontovoet=6%, gasprijs=’0,60 excl. btw., looptijd=15 jaar)
Wat in ieder geval meteen opvalt, is dat de punten veel breder verspreid zijn dan in Figuur 3. De investering is bij alle punten gewoon hetzelfde gebleven, dus schuiven de punten alleen horizontaal. Ook zijn in deze figuur niet alle punten te vinden, omdat de NCW ook negatief kan zijn. Bij de punten 6, 11, 29 en 34 is dit het geval.
Doordat de punten breder zijn verspreid is het overzicht ook verbeterd. Het perspectief is vergroot, verschillen tussen punten worden nu veel groter weergegeven.
Net als in Figuur 3 is rechts onderin het meest gunstig. De punten die opvallen in deze weergave zijn: 1, 24, 7, 30, 47 en 55. Deze punten kwamen ook voor in de reeks die uit figuur 2 volgde, en ook daar was bij nauwkeurigere beschouwing wel tot deze opties gekomen. Maar doordat hier het perspectief is vergroot, springen deze punten er veel meer uit en zijn ze makkelijker te selecteren.
3.4.1 Belang netto contante waarde
Door de netto contant waarde te introduceren, is de weergave op verschillende punten vooruit gegaan. Ten eerste wordt de waarde van het geld in de tijd meegenomen. Net als bij de weergave van Figuur 4 is de inflatie en prijsstijging meegenomen, waardoor de waarde van de toekomstige geldstromen is vertaald naar de waarde die het vandaag voor de investeerder heeft.
Ten tweede is er zonder NCW geen vergelijking met wat er anders met het geld zou gebeuren. De waarde die het heeft voor een investeerder is nu uitgedrukt in een bedrag in euro’s, wat makkelijk met elkaar kan worden vergeleken.

3.5 Besparing toevoegen
Wat wel verloren is gegaan in Figuur 5 is de energiebesparing van de opties. Om daar toch iets over te kunnen zeggen, zijn in eerste instantie de labels van de punten aangepast. Waar eerst het nummer van de optie stond, is de besparing in procenten neergezet. Maar dan is het weer lastig te zien over welke optie met bijbehorende maatregelen er wordt gesproken, dus dat was geen goede aanpassing. Maar daardoor is wel opgevallen dat er een verband kan worden gelegd tussen de investering, de NCW en de besparing. Dit verband is ook terug te vinden in de formule die al eerder gegeven is waarmee de NCW berekend wordt.

Met dit verband kunnen lijnen worden getrokken waarbij de besparing constant is. Als de besparing constant is en de investering stijgt, dan moet de NCW natuurlijk dalen. Je betaald dan meer om hetzelfde doel te bereiken. In Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. is het resultaat weergegeven en in bijlage VI is te vinden hoe de besparingslijnen worden bepaald. (Hierin is al wel een budgetlijn te zien die in de volgende paragraaf wordt beschreven)

De lijnen zorgen ervoor dat de besparing nu ook weer terug keert in het overzicht. De toegevoegde waarde hiervan is dat de keuze daar soms ook op gebaseerd kan zijn.

3.6 Lening
Tot nu toe is er nog niet verder gekeken naar de investering. In de voorgaande voorbeelden is te zien dat de investering flink kan vari??ren en kan oplopen tot hoge bedragen. Er kan niet zomaar vanuit worden gegaan dat de klant zomaar iedere investering kan betalen. Hoeveel geld de klant beschikbaar heeft wordt in het vervolg het budget genoemd.
Er hoeft echter niet gesteld te worden dat alle investeringen boven een bepaald budget onmogelijk zijn. Er kan een lening worden afgesloten, waardoor de mogelijkheden openblijven. Dat heeft wel invloed op de NCW en dus ook op de keuze die gemaakt wordt.

Als een lening wordt afgesloten moet hier natuurlijk een bepaalde hoeveelheid rente over worden betaald en moet deze afbetaald worden. Meestal wil de leningverstrekker het geld terug hebben binnen een bepaalde tijd die korter is dan de looptijd van het project. Vaak is dit zo’n 10 jaar bij een looptijd van 15 jaar. In de eerste 10 jaar moet van de besparing waarmee gerekend wordt nog een bedrag afgetrokken worden, de rente en aflossing van de lening. Door de rente kost de lening dus extra geld, is de kasstroom per jaar lager en is de uiteindelijke NCW lager dan wanneer er niet geleend hoeft te worden.

In het proof of concept wordt de aflossing van de lening lineair bepaald. Dus een constante aflossing per jaar en de rente over het openstaande bedrag van het afgelopen jaar. De kosten beginnen dus hoog en nemen ieder jaar af, doordat de rentekosten lager worden. (In tegenstelling tot annu??teitenaflossing, waarbij ieder jaar het bedrag zo wordt bepaald dat rente+aflossing even hoog is) Om dit te kunnen te bepalen moet het budget, de rente en de looptijd van de lening worden ingevoerd. Voor het proof of concept is uitgegaan van: looptijd lening= 2/3*looptijd project(10 jaar in Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.; rente=4%; budget=gemiddelde investering*0,8(‘123.000 in Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.).

In figuur 6 is het gevolg ervan te zien. De zwarte stippellijn geeft het maximale budget weer, daarboven moet worden geleend. Het kost dan geld om de lening af te lossen, waardoor de jaarlijkse besparing lager wordt en daarmee wordt de NCW berekend. De investering en energiebesparing in procenten blijft gelijk per optie, maar van wat er bespaard wordt moet nog rente en aflossing worden betaald. De NCW wordt dus minder, maar de investering blijft gelijk. Daarom schuiven alle punten boven het budget naar links(zelfde investering, lager NCW) en ontstaat de knik in de stippellijnen.


4 Proof of Concept
Om te bepalen of de methodiek een meerwaarde heeft, wordt een Proof of Concept opgezet. Hiervoor zijn de rekenmethodiek en vergelijkingsmethodiek beide in ‘?n Excel bestand gezet, vervolgens zijn er handmatig een redelijk aantal maatregelen ingevoerd die doorgerekend worden. Ook is er ‘?n combinatie toegevoegd die volgens Van Hout vaak wordt toegepast. Als uiteindelijk uit het proof of concept blijkt dat er betere opties zijn, dan is aangetoond dat met de methodiek betere opties worden gekozen dan op de huidige manier van werken. Dit is dan een meerwaarde.

De opbouw van de vergelijkingsmethode is tevens de opbouw geweest van het proof of concept. Het proof of concept is dus gebaseerd op gebouw 2 en de output van de methodiek is te zien in Figuur 6.
In dit hoofdstuk zal eerst worden besproken welke maatregelen mee zijn genomen in het proof of concept, dus wat de gebruikte invoer variabelen zijn.
Vervolgens wordt de output van de methodiek geanalyseerd en wordt er uitgelegd welke opties interessant zijn vanuit verschillende doelstellingen. Hiermee wordt tevens uitgelegd hoe de methodiek moet worden gebruikt.
Daarna wordt de methodiek ge??valueerd. Er wordt dan besproken wat de meerwaarden zijn van de methodiek. Deze paragraaf sluit af met: Wat er nog beter kan; Wat de voor- en nadelen zijn van de methodiek in PIM-Studio; En idee??n voor uitbreiding.

4.1 Maatregelen
Om het nut van de methodiek aan te tonen is maar een beperkt aantal maatregelen nodig. Het is handig om het klein en overzichtelijk te houden. In bijlage V wordt aan het eind van iedere paragraaf getoond welk aspect kan worden verbeterd en welke maatregelen daarbij mogelijk zijn. Voor het proof of concept zijn niet al deze maatregelen gebruikt. In bijlage VII zijn de ingevoerde waarden te zien die het gevolg zijn van de maatregelen.
4.1.1 Schilverbetering
In bijlage VIII is omschreven wat er kan worden gedaan om de schil te verbeteren. Uit bijlage V blijkt dat dit invloed heeft op de warmtegeleiding of warmteweerstand (U- of Rc-waarde), dus op het transmissieverlies.
In het proof of concept zijn er 4 verschillende waarden te vinden bij de Rc van de wand. Dit zijn basis(Rc =0,36), spouwmuurisolatie(Rc +1,35), buitenisolatie (Rc +2,7) of beide voorgaande(Rc +4,05). Binnenisolatie is buiten beschouwing gelaten, omdat het effect en de kosten vergelijkbaar zijn met buitenisolatie.
De vloer blijft ongewijzigd, omdat de invloed maar heel klein is (maar weinig verlies).
Voor het dak is ervoor gekozen ‘?n isolatie dikte als optionele maatregel(100 mm PS –> Rc +2.85), daar zijn dus twee mogelijkheden(Rc=0,28 in de basissituatie).
Bij de ramen zijn er 3 mogelijke maatregelen gebruikt: geen wijziging(U=6,2), alleen glas vervangen (U=3,0), glas en kozijn vervangen (U=1,5). Echter is het vaak ook zo dat de ZTA-waarde (factor toetreding zonnewarmte) lager wordt bij beter isolerend glas, waardoor de warmtewinst door zon minder wordt, dus deze moet ook ingevuld worden.
4.1.2 Afgifte
Als er voldoende wordt ge??soleerd, is de maximaal benodigde warmteafgifte laag genoeg om de aanvoertemperatuur te verlagen en toch met het huidige afgiftesysteem genoeg warmte af te geven. In bijlage IX is te vinden hoe kan worden gecontroleerd of er met lagere temperatuur nog steeds voldoende warmte wordt afgegeven met het huidige afgiftesysteem. In het proof of concept gebeurt dit nog handmatig, maar in PIM-Studio kan dit geautomatiseerd worden.
Er kan ook worden gekozen om een nieuw afgiftesysteem te plaatsen, waarmee bij een lagere temperatuur toch voldoende warmte wordt afgestaan. Er kan bijvoorbeeld vloerverwarming (maximaal 100 W/m2 warmteafgifte) of lage temperatuur radiatoren worden geplaatst. Dit is echter duur en wordt maar weinig gedaan, daarom is dit niet in het proof of concept meegenomen.
4.1.3 Opwekking
In bijlage IX zijn verschillende warmteopwekkers besproken. Hiermee kan primaire energie effici??nter worden omgezet naar warmte. In het proof of concept zijn 4 verschillende warmteopwekkers gebruikt.
In de basissituatie wordt in gebouw 2 een VR-ketel gebruikt voor warmteopwekking. Deze heeft een rendement van 75% bij ieder temperatuurniveau.
De HR107-ketel is de ketel met het beste rendement. Andere ketels worden over het algemeen niet meer geplaatst, daarom zijn deze ook niet gebruikt in het proof of concept. Bij hoge temperatuur heeft deze een rendement van 90%, maar bij lage temperatuur (<55oC) stijgt het rendement naar 92,5%(rendementen zijn jaargemiddelde gebaseerd op bovenste verbrandingswaarde, forfaitair bepaald voor gebouwen > 500m2 uit ISSO 75).
Verder zijn de gasmotorwarmtepomp en de elektrische warmtepomp ook in het proof of concept opgenomen. Deze kunnen alleen bij lage temperatuur worden ingezet, maar dan leveren ze wel een hoog rendement. Een elektrische warmtepomp met een aanvoertemperatuur van 55oC heeft een rendement van 109%(omgerekend naar primaire energie, dus inclusief het opwekkingsrendement van elektriciteit). De gasmotorwarmtepomp heeft bij die temperatuur een rendement van 140%.
Bij beide is ervan uitgegaan dat de buitenlucht als bron wordt gebruikt. Deze bron in Nederland altijd toepasbaar, doordat deze niet afhankelijk is van de omgeving. Andere bronnen zijn afhankelijk van de omgeving. Grondwater als bron is afhankelijk van de bodem en de wetgeving; oppervlaktewater als bron is alleen mogelijk als het gebouw aan openwater grenst.
WKK is buiten beschouwing gelaten omdat dan ook het elektriciteitsverbruik van het gebouw van belang is en dat wordt ook buitenbeschouwing gelaten .
Verder is bij een warmtepomp altijd uitgegaan van een beta-factor van 0,3, dat is een gebruikelijke waarde. De beta-factor geeft in bivalente opstelling aan wat het vermogen van de warmtepomp is en er kan mee worden berekend hoeveel procent van het primair energieverbruik door de warmtepomp wordt opgewekt. Voor meer informatie zie bijlage IX.

4.2 Analyse Output
Er moeten een aantal opties worden gekozen die voorgelegd kunnen worden aan de klant. Deze keuze kan het beste worden gemaakt aan de hand van de meest aannemelijke waarden. In dit voorbeeld gaan we ervan uit dat dit de waarden zijn die voor Figuur 6 zijn gebruikt. Welke opties interessant zijn, is afhankelijk van wat het doel van de verduurzaming is voor de klant. Een aantal verschillende scenario’s zullen worden besproken, waarbij wordt uitgelegd welke optie of opties uit Figuur 6 het beste aan de klant kunnen worden voorgelegd.
4.2.1 Doel: energielabel verbeteren
Een doel kan zijn het verbeteren van het energielabel van het gebouw. Dit kan bijvoorbeeld interessant zijn voor een verhuurder van kantoorpanden. Als zijn gebouw vergelijkbaar is met andere in de omgeving maar een beter energielabel heeft, is de kans groter dat het gebouw met lage energiekosten wordt gekozen. Aangezien in gebouw 2 bijna 70% van de energie wordt verbruikt voor verwarming is hier veel winst op te halen.
Hiervoor wordt gekeken naar de energiebesparingslijnen (de gekleurde stippellijnen), op de tweede plaats is ook de NCW belangrijk. Optie 57 bespaart bijvoorbeeld wel veel, maar optie 55 bespaart ongeveer evenveel. Deze is goedkoper en heeft daardoor een beter NCW.
Optie 55 moet in ieder geval worden voorgelegd aan de klant. De energiebesparing is 78% en heeft toch een goede NCW. Deze optie betreft spouwmuurisolatie, dakisolatie, glas vervangen en warmteopwekking door een gasabsorbtiewarmtepomp bivalent opgesteld.
Optie 47 moet ook worden voorgelegd. Deze bespaard namelijk iets minder energie (72%), maar heeft wel een iets hoger NCW en lagere investering. Dit is een vergelijkbare combinatie met optie 55, alleen wordt een elektrische warmtepomp toegepast in plaats van gasabsorbtiewarmtepomp.
De klant heeft echter maar ‘123.000 beschikbaar. Beide opties liggen boven deze budgetlijn(zwarte stippellijn), en er moet dus worden geleend voor deze opties. Eventueel kan er nog een derde optie worden voorgelegd waarbij niet geleend hoeft te worden. Dit zou dan optie 8 zijn, deze heeft de beste combinatie van besparing(60%) en NCW binnen het budget. Hierbij moet echter wel duidelijk worden gemaakt dat de eerder genoemde opties, zelfs met de kosten van de lening, meer opleveren in de looptijd. De NCW van optie 55 en 47 zijn bij beide hoger dan die van optie 8.
4.2.2 Doel: Hoogste investeringsrendement
Een ander mogelijk doel is het behalen van een zo hoog mogelijk rendement. Het gaat hierbij over het interne rendement, ofwel de grote van de kasstroom ten opzichte van de investering. Dit kan het geval zijn wanneer een investeerder op zoek is naar de meest gunstige investering. Financieel gezien kan het namelijk ook heel gunstig zijn om te verduurzamen, dat zal later in deze paragraaf blijken.

Het rendement is niet expliciet weergegeven in de output figuur. Maar een lage investering met een zo hoog mogelijke kasstroom levert ook een hoge NCW. Dit verband kan wel worden gebruikt in de outputgrafiek. Net zoals de besparingslijnen zouden er ook ‘intern rendementslijnen’ kunnen worden getrokken. Deze lijnen zouden vanuit de oorsprong(NCW=’0,-;investering=’0,-) naar de punten lopen. Hoe kleiner de hoek tussen deze lijn en de x-as, hoe hoger het rendement. Op de y-as is het rendement gelijk aan de discontovoet(6% in dit voorbeeld).

Er zijn dan twee opties die interessant zijn, namelijk optie 1 en optie 24. Optie 1 bestaat uit alleen spouwmuurisolatie. Dit is relatief goedkoop, de investering is ongeveer ‘10.000, en bespaard toch al 11% energie. De interne rentevoet is 29%. Dit kan worden gezien alsof je ‘10.000 op een spaarrekening zet tegen een gemiddelde rente van 29% over 15 jaar. Dit is dus een enorm hoge rente en daarom financieel interessant.
Het intern rendement van optie 24 is 21%. Dit is optie 1 uitgebreid met een HR107-ketel. Deze heeft wel is waar een lager rendement, maar de NCW is wel bijna verdubbeld.
De keuze is dus: ‘10.000 investeren met een rendement van 29%, of ‘31.000 investeren met een rendement van 21%.
4.2.3 Doel: Hoge netto contante waarde
Het is bij de voorgaande doelen wel een secundair aspect geweest, de NCW. Dit kan ook het hoofddoel zijn, dus zo veel mogelijk geld verdienen aan de investering. Hiervoor is maar ‘?n optie duidelijk geschikt, namelijk optie 30. Dit is spouwmuur isolatie, dak isolatie en een HR107-Ketel. Deze optie heeft een hogere NCW dan iedere andere optie.
Optie 7 zou eventueel ook nog kunnen worden voorgelegd. Deze is vergelijkbaar met optie 30 maar dan zonder HR107-ketel. Deze kost minder, maar bespaart ook minder waardoor de NCW ook lager is. Het rendement is wel hetzelfde, namelijk 15%. Voor deze optie betaal je ‘17.000 minder, maar de NCW is ook ‘17.000 lager. Het is dus verstandiger om voor optie 30 te gaan, omdat daar ook de besparing meer wordt dus de prestatie van het gebouw verbeterd.
4.2.4 Risicoanalyse
De vergelijkingsmethode vraagt om een aantal invoerwaarden (in bijlage VI zijn deze op een rij gezet). Enkele van deze waarden zijn onzeker, omdat het bijvoorbeeld gaat om toekomstige waarden. Deze kunnen dus makkelijk (veel) afwijken. Als de invloed van deze waarden groot is, is het risico aanwezig dat de NCW een stuk lager wordt, en dus de investering niet of minder interessant blijkt.

In bijlage VI is de gevoeligheidsanalyse van de vergelijkingsmethode te vinden. Er wordt omschreven wat de verschillende waarden inhouden en wat de invloed ervan is op de berekende NCW.

Uit de bijlage komt naar voren dat vooral de gasprijs een onzekere waarde is die veel invloed heeft. De methodiek wordt namelijk in het vroege stadium van het project uitgevoerd, tegen de tijd dat de besparing gerealiseerd wordt kan er al snel een jaar (of meer) verstreken zijn. Het is niet exact te bepalen wat de gasprijs tegen die tijd is. Er moet dus worden gekeken hoe hoog de NCW nog is van de opties, bij een lage maar realistische gasprijs. Tevens kan er worden gekeken of andere opties misschien nog interessanter worden bij een hoge gasprijs.
In Tabel 5 is de berekende NCW te zien voor iedere optie bij een bepaalde gasprijs. In het voorbeeld is de standaard gasprijs ‘0,60, deze staat in het midden. Stel dat deze daalt tot ‘0,40, dan hebben optie 47 en 55 een negatieve NCW en heeft optie 24 de hoogste NCW. De invloed is namelijk groter op opties met een hoge energiebesparing. Maar stijgt de gasprijs tot ‘0,80, dan kunnen opties 47 en 55 concurreren met optie 30 als een hoge NCW het doel is.

Tabel 5: Gevoeligheidsanalyse gasprijs: resulterende netto contante waarde bij een afwijkende gasprijs
Gasprijs
‘/m3 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80
afwijking -33% -17% 0% 17% 33%
optie 1 ‘ 11.078 ‘ 16.157 ‘ 21.236 ‘ 26.314 ‘ 31.393
optie 24 ‘ 16.988 ‘ 28.605 ‘ 40.222 ‘ 51.838 ‘ 63.455
optie 7 ‘ 8.664 ‘ 26.181 ‘ 43.698 ‘ 61.216 ‘ 78.733
optie 30 ‘ 9.962 ‘ 31.944 ‘ 53.927 ‘ 75.909 ‘ 97.891
optie 47 ‘ -15.111 ‘ 16.664 ‘ 48.439 ‘ 80.214 ‘ 111.989
optie 55 ‘ -21.246 ‘ 13.134 ‘ 47.513 ‘ 81.892 ‘ 116.271

Eerst wordt dit door de adviseur bekeken, maar het is belangrijk dit samen met de investeerder(s) te bekijken, want het is afhankelijk van het risico wat er genomen mag worden. Een mogelijk scenario is dat de investeerder zegt: ‘Ik verwacht niet dat de gasprijs daalt tot onder de ‘0,50 dus ik ga er bij geen van de opties op achteruit. Dat risico durf ik te lopen, en ik wil veel energie besparen dus optie 47 vind ik wel heel interessant.’ Maar er kan ook worden gekozen voor een kleiner risico bijvoorbeeld optie 24.

Twee andere waarden met een redelijk invloed die moeten worden gekozen zijn de discontovoet en de looptijd. Ook deze hebben een grotere invloed bij een grotere besparing. Vaak wordt de looptijd op ongeveer 15 jaar gesteld, dit is een veilige waarde, de levensduur van de maatregelen halen dit vrijwel altijd. Als er een hogere waarde wordt gekozen komen degene met een hogere besparing beter uit de bus. De discontovoet is puur het percentage waartegen vergeleken moet worden. Als deze lager wordt gekozen komen de hoge besparingen beter uit.
Deze waarden leveren dus niet per definitie een risico, maar ze kunnen er wel voor zorgen dat de rangschikking op NCW anders wordt. Dus kan een optie meer of minder interessant worden. Het zal echter nooit bij een bepaald gebouw zo zijn dat er andere opties naar voren komen dan degene die in eerste instantie worden gekozen (in het voorbeeld de opties genoemd in paragraaf 4.2).

4.3 Evaluatie methodiek
In deze paragraaf wordt de methodiek ge??valueerd. Als eerste wordt besproken wat de voordelen en eventueel nadelen zijn van het invoeren van de methodiek in PIM-Studio in plaats van Excel. Daarna komen de mogelijke uitbreidingen en verbetering aan bod. Als laatste worden de meerwaarden van de methodiek zijn ten opzichte van de huidige methode besproken. Hierbij gaat het dus over de methodiek zoals deze in PIM-Studio gaat worden ingevoerd, niet alleen over het proof of concept van de methodiek.
4.3.1 Van Excel naar PIM-Studio
Excel heeft een aantal voor- en nadelen ten opzichte van PIM-Studio in ontwikkelomgeving sofon. Er wordt wel alleen gekeken naar de standaard functies van Excel, en niet naar het programmeerbare deel van Excel(VBA). Verder gaat het in deze paragraaf over de methodiek zoals deze nu in Excel staat, dus de methodiek van het proof of concept. Sommige van de aanpassingen die worden gemaakt bij het overzetten naar sofon zouden eventueel ook in Excel mogelijk zijn.
Ten eerste zijn er door Van Hout al veel gegevens in sofon in databases gezet, al deze gegevens kunnen ook worden gebruikt door de methodiek. Hiermee kan de investering veel exacter worden bepaald. In Excel is deze voor iedere optie handmatig uitgerekend en bij elkaar opgeteld. In PIM-Studio kan eenvoudig de exacte prijs worden opgezocht in de database.

Om het proof of concept te maken, zijn alle opties handmatig samengesteld. In PIM-Studio is het mogelijk om aan iedere variabele (Isolatiewaarden, Opwekkers etc.) een aantal mogelijke waarden te koppelen of een formule waarmee de variabele in stapjes wordt opgehoogd. Deze waarden kan PIM-Studio dan zelf met elkaar combineren om opties te cre??ren. Het kan zo worden gemaakt dat er een bepaald aantal opties wordt gegenereerd of dat alle opties worden gegenereerd.
Bijvoorbeeld:
De variabelen waarmee opties gemaakt kunnen worden in dit voorbeeld zijn: Wandisolatie, Dakisolatie en raamverbetering. In Tabel 6 zijn de mogelijke waarden voor deze variabelen te zien, de eerste kolom is de huidige situatie. Met deze waarden zijn er 400 verschillende opties te maken, in PIM-Studio kunnen deze allemaal automatisch worden gegenereerd.

Tabel 6: Mogelijke waarden van de variabelen voor het voorbeeld
Wand Rc 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Dak Rc 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0
Raam U 6 3 1,5 1

Een nadeel van sofon is dat er geen goed grafische weergave kan worden gemaakt. Daarom worden alle waarden die nodig zijn om de grafische weergave te maken, berekent in PIM-Studio. Daarna wordt deze data ge??xporteerd naar een ander programma (waarschijnlijk Excel) om er een grafiek van te maken. Het zal dus waarschijnlijk niet mogelijk zijn om een wijziging te maken in de input en het effect hiervan direct te zien in de grafiek.
4.3.2 Meerwaarden
In de voorgaande paragraaf is al naar voren gekomen dat het genereren van opties geautomatiseerd kan worden. De meerwaarde die hiermee wordt gecre??erd, is dat de methodiek een groot aantal opties kan doorrekenen zonder dat het heel veel meer tijd kost dan wat er nu wordt besteed aan het doorrekenen van ‘?n of een paar opties. In de huidige manier wordt iedere optie handmatig ingevoerd in een software programma wat het energieverbruik uitrekent.

Vervolgens is ook van iedere optie de netto contante waarde berekend, zodat er ook kan worden gekeken of het financieel gunstig is. In de huidige manier van werken wordt de netto contante waarde vaak niet uitgerekend. Als de besparing hoog genoeg is en de investering ervoor redelijk lijkt, wat gebaseerd is op ervaring en voorkeur, is de optie al goed genoeg. Als de netto contante waarde wel wordt berekend, is deze nog steeds maar voor een paar opties bekend.

Er worden dus veel opties doorgerekend. Ze worden niet alleen vergeleken op besparing, maar ook op het financi??le aspect. Maar het belangrijkste is natuurlijk of er ook een betere optie uitkomt dan de optie die in de huidige manier is gekozen aan de hand van ervaring en voorkeur. Dit is wat blijkt uit het proof of concept. Optie 63 is een optie die vaak wordt toegepast in gebouwen zoals voorbeeld gebouw 2, en deze komt in geen van de scenario’s aan bod. Optie 63 zit wel vlak naast een optie die aanbod is gekomen, namelijk optie 8. Deze is ongeveer net zo duur, maar bespaard iets meer en heeft daardoor een hogere netto contante waarde. De maatregelen zijn:
Optie 8: Spouwmuurisolatie, Dakisolatie, glas vervangen door HR++ – glas
Optie 63: Buitenisolatie, Dakisolatie, Elektrische warmtepomp met HR107-ketel

Dit alles zorgt er ook voor dat de keuze niet meer gebaseerd wordt op ervaring en voorkeur, maar op basis van berekeningen die aantonen dat de ene optie beter is dan de andere. De keuze kan dus ook beter worden onderbouwd.
4.3.3 Mogelijke uitbreidingen en verbeteringen
Automatisch controleren of warmteafgifte hoog genoeg is bij bepaalde temperatuur, of automatische selectie van laagst mogelijk aanvoertemperatuur.
Betere ramen kunnen minder licht doorlating hebben, dus koppelen aan meer vermogen nodig voor verlichting.
Verwarmen met lucht ook meenemen, luchtbehandelingskast in meer detail.
Bij veel maatregelen, dus lange rekentijd, algoritme aanpassen zodat minder berekening hoeven worden uitgevoerd. (bijvoorbeeld genetisch algoritme waarmee niet alle mogellijke combinaties worden doorgerekend)
Uitbreiden met koeling
Uitbreiden (meer)investering met reservering voor vast onderhoudsmoment
Splitsing meerdere constructies per gebouw (meerdere typen gevelopbouw, dakopbouw, ramen), per type aan te passen


5. Conclusies & Aanbevelingen
De eerste te beantwoorden onderzoeksvraag is: Welke methodiek kan worden gebruikt om veel verschillende opties door te rekenen?
Uit het eerste onderzoek naar een rekenmethodiek om het energieverbruik voor verwarming te bepalen is gebleken dat er meerdere normen zijn waarin dit wordt gedaan. Degene die betrekking hebben tot dit project zijn:
NEN 7120: Energie prestatie van gebouwen ‘ bepalingsmethode
NEN 2916: Energie prestatie van Utiliteitsgebouwen – bepalingsmethode
ISSO 75: Handleiding energie prestatie advies ‘ utiliteitsgebouwen(EPA-U)
Het programma dat gebruikt is voor validatie, is VABI EPA-U. Dat is het programma waarmee het energieverbruik normaal gesproken wordt berekend bij Van Hout. Door te verdiepen in de normen is er gekozen om de rekenmethode te baseren op NEN 2916, omdat deze voldoende overeenkomsten heeft met VABI EPA-U.
Nadat de rekenmethodiek volgens NEN 2916 in Excel is opgezet, is de afwijking op primair energie verbruik in vijf voorbeelden kleiner dan 5% gebleken. Daarmee kan worden gesteld dat de rekenmethode zoals deze is omschreven in dit verslag, kan worden gebruikt om het primair energieverbruik te bepalen.

PIM-Studio is het programma waarin de methodiek uiteindelijk door Van Hout zal worden ingevoerd. Het is een programma dat door Van Hout is gemaakt in ontwikkelomgeving Sofon. Door de methodiek in PIM-Studio toe te passen kunnen de opties automatisch worden gegenereerd, en kan doormiddel van een componenten- en prijsdatabase bij iedere optie een investering worden bepaald voor de getroffen maatregelen. In dit onderzoek is nog gerekend met kentallen om de investering te bepalen.

Uit de rekenmethode volgt een grote lijst met opties, waarvoor de energiebesparing en investering zijn vastgesteld. Een optie is een combinatie van verduurzamende maatregelen. Dit is veel data waaruit maar een paar opties moeten worden gekozen als de meest interessante. Er moet dus een methode worden bepaald om opties met elkaar te kunnen worden vergelijken. De opdracht omschrijft dat in ieder geval de energiebesparing en de investering daarin van belang zijn. Uit het onderzoek naar de vergelijkingsmethode is een grafiek ontstaan waarin op de x-as de netto contante waarde uitstaat tegen de investering op de y-as. De netto contante waarde is een bekend begrip in de financi??le wereld als het gaat om investeringen, maar wordt door technici nog niet vaak gekoppeld aan technische investeringen. Door het gebruik van de netto contante waarde is het veel duidelijker hoeveel een bepaalde optie oplevert in de looptijd van het project vergeleken met wat er anders met het geld zou worden gedaan.

In de NCW – investerig grafiek is een lineair verband gevonden voor de percentages energiebesparing, hiervoor zijn lijnen toegevoegd. In de methode is er ook de mogelijk aan te geven welke investering de klant zelf kan inleggen, alles boven deze grens moet worden geleend. Dat kost geld in de vorm van rente, dus is de winst die met de investering wordt gehaald iets lager dan wanneer er niet geleend hoeft te worden.

Er is nu een rekenmethode en een vergelijkingsmethode, deze twee samen vormen de methodiek van dit onderzoek. De grafiek die hiervoor omschreven is, is het output product van de methodiek. Tijdens het onderzoek s deze methodiek ontwikkeld in Excel. Om de meerwaarden van de methodiek te bepalen is het proof of concept gemaakt. Hiervoor is een voorbeeld gebruikt. Er is een slecht ge??soleerd gebouw uitgekozen (Energielabel G, 1,4 GJ verwarming per jaar, 1200 m2), waarvoor een lijst van 62 handmatig opgestelde opties is ingevoerd en een optie 63 die staat voor een veel toegepaste combinatie in deze situatie, die op de huidige manier is gekozen.Een optie bestaat uit een combinatie van maatregelen. De mogelijke maatregelen binnen de scope van het project zijn onderzocht. Voor het proof of concept is een beperkt aantal maatregelen gekozen, daarbij zijn een aantal mogelijke variabele waarden gekozen. De gebruikte maatregelen betreffen:
Gevelisolatie
Dakisolatie
Ramen verbeteren
Andere warmteopwekking
Wanneer mogelijk lagere aanvoertemperatuur voor afgifte
De output van de methodiek met het proof of concept is geanalyseerd. Welke optie of opties aan de klant worden voorgelegd is afhankelijk van het doel van de investering. Wil de klant veel energie besparen, of winst uit zijn investering halen. Optie 63 is in geen van de situaties interessant gebleken.

De meerwaarde is dus dat er in vergelijkbare tijd met de huidige manier, veel meer opties worden doorgerekend. Hierdoor is de keuze niet gebaseerd op ervaring en voorkeur, maar op exacte getallen die uitwijzen wat beter is. Ook geeft de methode een duidelijke onderbouwing van de diverse interessante mogelijkheden, of er nu voor maximaal rendement, maximale besparing of hoogste netto contante waarde gekozen wordt. Uit het proof of concept is gebleken dat er betere opties zijn dan degene die vaak wordt uitgevoerd.
Daarnaast wordt er ook vergeleken op netto contante waarde, dus is meteen ook duidelijk of de investering ook financieel gunstig is. Dit is iets wat over het algemeen niet wordt gedaan door technici. In de huidige manier van werken wordt hooguit gekeken naar de terugverdientijd.

Aanbevelingen
Er zijn veel mogelijkheden tot uitbreiding, maar er zijn ook een aantal aanbevelingen. Deze zijn moeten als eerst worden bekeken en zijn belangrijk voor het gebruik van de methodiek.
De methodiek is opgesteld aan de hand van NEN 2916 en gevalideerd aan de hand van software die is gebaseerd op ISSO 75. Op den duur worden deze compleet opgenomen in NEN 7120, dus moet ook de methodiek worden aangepast naar NEN 7120.

Verder is er niet de mogelijkheid geweest om de uitkomst van het energieverbruik te vergelijken met het verbruik in de praktijk. Hierdoor is het ook niet mogelijk geweest om het fitten, wat de normen gebruiken om het energieverbruik overeen te laten komen met de praktijk, te testen. Het fitten moet dus nog aan de methodiek worden toegevoegd.

Het elektriciteitsverbruik viel buiten de scope van het project, dus nu is alles vergeleken op basis van de gasprijs. Om een eerlijke vergelijking te maken moet dit worden uitgebreid met de elektriciteitsprijs, dit kan bijvoorbeeld invloed hebben op de resultaten van het toepassen van een elektrische warmtepomp.


Literatuur

[1] Agentschap NL, ‘Verwarming in de herziene EPC bepaling – wat gaat er veranderen,’ 2012. [Online]. Available: https://www.rvo.nl/sites/default/files/Verwarming%20in%20de%20herziene%20EPC%20bepaling%20-%20wat%20gaat%20er%20veranderen.pdf. [Geopend oktober 2014].
[2] Rijksoverheid, ‘Verlaging discontovoet,’ [Online]. Available: http://www.rijksoverheid.nl/documenten-en-publicaties/kamerstukken/2008/07/31/discontovoet-verlaagd-van-4-naar-2-1-2.html. [Geopend November 2014].
[3] MKBA, ‘Disconteren,’ [Online]. Available: http://www.mkba-informatie.nl/mkba-basics/abc-van-de-mkba/disconteren-discontovoet/. [Geopend November 2014].
[4] Agentschap NL, ‘Investeringskosten energiebesparende maatregelen: bestaande utiliteitsbouw 2013,’ [Online]. Available: http://www.rvo.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/gebouwen/duurzame-gebouwen/gebouwfasen/beheer-en-onderhoud/gebouwgebonden-energie/investeringskosten. [Geopend December 2014].
[5] Rijksdienst voor Ondernemend Nederland, ‘investeringskosten bestaande bouw,’ 2013. [Online]. Available: http://www.rvo.nl/onderwerpen/duurzaam-ondernemen/gebouwen/duurzame-gebouwen/gebouwfasen/beheer-en-onderhoud/gebouwgebonden-energie/investeringskosten.
[6] Cogen Projects, Deel 2: Warmte en Kracht, Castel International Publishers, 2008.
[7] ‘Bio-centrale meerhoven,’ nevision, [Online]. Available: http://www.nevision.nl/projecten/5/Bio-centrale-Meerhoven.
[8] Handboek Installatietechniek, Rotterdam: Stichting ISSO, 2002.
[9] E. Koolwijk en S. Peeters, ‘WKK en bioWKK in de glastuinbouw,’ 2011. [Online]. Available: http://www.tvvl.nl/website/kennisnet/tvvl-magazine/artikelen-tm/artikelen-tm-juni-2011-nummer-6. [Geopend september 2014].
[10] ‘Warmtekracht,’ [Online]. Available: http://www.industriewarmte.nl/Techniek/Warmtekracht.aspx. [Geopend September 2014].
[11] ‘Warmtekrachtkoppeling,’ [Online]. Available: http://www.wkk.nu/html/warmtekrachtkoppeling.html. [Geopend september 2014].
[12] P. Friedel, P. Oostendorp en P. Wagener, Deel 5: Warmte in de woonomgeving, Castel International Publishers, 2012.
[13] ISSO-publicatie 53, Rotterdam: Stichting ISSO, 2003.
[14] NEN 7120: Energieprestatie van gebouwen – Bepalingsmethode, Delft: Nederlands Normalisatie-instituut, 2011.
[15] Milieu Centraal, ‘isoleren en besparen,’ [Online]. Available: http://www.milieucentraal.nl/thema’s/thema-1/energie-besparen/isoleren-en-besparen. [Geopend September 2014].
[16] ISSO Publicatie 75, Rotterdam: Stichting ISSO, 2011.
[17] NEN 2916: Energieprestatie van utiliteitsgebouwen – bepalingsmethode, Delft: Nederlands Normalisatie-instituut, 2001.

Bijlage I: Opdrachtomschrijving

Opdrachtomschrijving Fontys Hogeschool Engineering
Goedkeuring opdracht

Datum :
Co??rdinator :

Handtekening:

Afstudeerder
Naam : Bobby Verhoeven
Instituut : Fontys Hogeschool Engineering Eindhoven
Opleiding : Werktuigbouwkunde
Thema/profiel : Energie & Procestechniek

Studentnummer. : 2181640
E-mail : [email protected]
Tel. (mobiel) : 06-12174578
Samen met student : n.v.t.
Afstudeerproject

Titel:
Vergelijkingsmethode primaire warmteopwekkers en afgiftesystemen

Planning
Startdatum: 18 Augustus 2014(inleren)/1 September 2014
Afstudeermaand: februari 2015

De student besteedt, binnen de normale werktijden, gedurende ca. 20 weken, 40 uur per week aan de afstudeeropdracht.
Opdrachtgever

Bedrijfsgegevens naam : van Hout
adres : De Run 5443
postcode : 5504 DG Veldhoven
tel. : (040) 253 23 52
website : www.van-hout.com

Bedrijfsbegeleider naam : Sander ter Mors
(afstudeeropdracht) email : [email protected]an-hout.com
telnr. : (040) 253 23 52

Personeelszaken naam :Wim Sanders
email : [email protected]
telnr. : (040) 253 23 52

Aanleiding van het project
Bij veel adviseurs en installateurs is de huidige manier van werken als volgt: er wordt iets gemaakt(een bouwkundig ontwerp bijvoorbeeld); hiervoor maakt iemand anders warmteverlies- en koellastberekeningen, de volgende maakt leiding berekeningen enzovoort. Vervolgens wijzigt er een iets in het plan (bijvoorbeeld een betere isolatie in het bouwkundig ontwerp), waardoor het van voor afaan moet worden doorlopen.
Het bedrijf van Hout vindt dit tijdverspilling, zij innoveren door dit cirkeltje te elimineren. Dit moet dus worden vervangen door iets wat minder tijdrovend is, maar net zo effectief en goed te onderbouwen.

Doelstelling
Het ontwerpen van een methodiek om primaire warmteopwekkingsmogelijkheden (en afgiftesystemen) te vergelijken in de bestaande gebouwde omgeving waarbij renovatie en verduurzaming plaats gaat vinden. De voorstellen moeten worden vergeleken op prestatie. De prestatie is de relatie tussen investeringen en baten,CO2-reductie en de financi??le paragraaf. De methodiek dient in de huidige PIM studio omgeving inpasbaar te zijn.

Werkwijze (geef duidelijk aan welke methoden, technieken, tools e.d. worden gebruikt)
Verschillende situaties moeten invoerbaar zijn, vervolgens moet aan de hand van deze inputgegevens warmteopwekking en afgiftesystemen varianten vergeleken worden.
Om deze vergelijking te maken moeten de prestatie van de varianten bijvoorbeeld worden vergeleken op: jaarlijks (primair)energieverbruik; jaarlijkse energie kosten; investering; misschien ook EPA-U indicatie.
Belangrijk is dat het geimplementeerd moet kunnen worden in PIM studio(tool), dat is een eigen programma wat intern bij van hout wordt gebruikt.
Verder zal er waarschijnlijk ook gebruik moeten worden gemaakt van een aantal nen-normen.

Eindproducten
Eindrapport
Verder zal de uitbreiding van PIM studio of een implementeerbare tool worden geleverd. Deze moet uiteraard zo te worden opgezet dat iedere adviseur installateurs van ‘van Hout’ dit kan.
Wanneer het eventueel nog niet geimplementeerd is moet het zo gerapporteerd worden zodat dit alsnog kan worden gedaan.

Aanvullende afspraken en opmerkingen
Eerder beginnen om kennis te maken met het interne programma PIM Studio (waarschijnlijk 18 augustus).
Er is aangegeven dat een geheimhoudingsplicht moet worden ondertekend. Het bedrijf is op de hoogte gesteld van het geheimhoudingsdocument waarvan Fontys gebruik maakt.

Bijlage II: Organogram Van Hout

Figuur 7: Organogram Van Hout, d.d. 13-11-2013


Bijlage III: Referentie gebouwen
Om de rekenmethode te valideren zijn twee verschillende gebouwen gebruikt. ‘?n van deze gebouwen is ook gebruikt voor de ontwikkeling en omschrijving van de vergelijkingsmethode. In deze bijlage zijn de eigenschappen van deze gebouwen weergegeven. Dit zijn de eigenschappen die nodig zijn voor de invoer van VABI EPA-U.

Gebouw 1
Dit is een matig ge??soleerd gebouw. In de buitwanden en vloer zit al isolatie (dus spouwmuurisolatie is bijvoorbeeld niet meer mogelijk). De ramen bestaan uit dubbel glas in een thermisch onderbroken metalen kozijn. Sommige ramen hebben zonwering, het gebouw is ook doorgerekend zonder zonwering. De bijbehorende waarden zijn te vinden in Tabel 7.
De warmte wordt bivalent opgewekt met een elektrisch warmtepomp(Beta=0,13) en een HR107-ketel.
Er is mechanische ventilatie, deze is met en zonder warmteterugwinning doorgerekend. De mechanische ventilatievoud is 2,65; de natuurlijke ventilatievoud is 0,25.
Het gebruik en de organisatie van het gebouw is samengevat in Tabel 8. Hierin is de verlichting al wel samen gevat, de oorspronkelijke invoer is: 60% met aanwezigheidsdetectie 8 W/m2, 10% handmatig geschakeld 12,9 W/m2, 30% veegpuls 6,9 W/m2.
Dit is alle invoer, dus in VABI EPA-U wordt het gebouw ook niet verder gedimensioneerd. Hoe het gebouw er verder uit ziet is niet uit de gegevens te halen.

Tabel 7: Bouwkundige eigenschappen van gebouw 1
Rc Oppervlak
Constructie [m2K/W] [m2]
Gevel 1,86 1029,2
Vloer 1,40 766,4
Dak 1,30 703,0
U ZTA incl. zonw excl. zonw
Raam [W/m2K] [%] [m2] [m2]
N 3,3 40 0 0
NO 3,3 40 84,7 0
O 3,3 40 14,2 57,5
ZO 3,3 40 110,8 0
Z 3,3 40 0 0
ZW 3,3 40 4,7 4,7
W 3,3 40 0 5,5
NW 3,3 40 4,7 4,7

Tabel 8: Organisatie en gebruik van gebouw 1
Gebruiksfunctie Kantoor
Gebruiksoppervlak 2323,8 m2
Inhoud 6041,9 m3
Bezetting 230 personen
Bezettingsgraad 80%
weken/jaar 50 weken
dagen/week 5 dagen
uren/dag 9 uren
Tgebruik 19 oC
Tbuitengebruik 15 oC
Apparatuur(tijdens gebruik) 5,0 W/m2
Verlichting 8,16 W/m2

Gebouw 2
Dit is een slecht ge??soleerd gebouw. De buitenwand is een onge??soleerde spouwmuur. De ramen bestaan uit enkel glas in een metalen kozijn. Alle ramen hebben handmatige buitenzonwering. Dit is samengevat in Tabel 9.
De warmte wordt opgewekt met een VR-ketel.
Er is mechanische ventilatie, de mechanische ventilatievoud is 2,54; de natuurlijke ventilatievoud is 0,25.
Het gebruik en de organisatie van het gebouw is samengevat in Tabel 10. De verlichting is handgeschakeld.
Dit is alle invoer, dus in VABI EPA-U wordt het gebouw ook niet verder gedimensioneerd. Hoe het gebouw er verder uit ziet is niet uit de gegevens te halen.

Tabel 9: Bouwkundige eigenschappen van gebouw 2
Rc Oppervlak
Constructie [m2K/W] m2
Gevel 0,36 444,9
Vloer 0,21 790,0
Dak 0,28 790,0
U ZTA incl. zonw excl. zonw
Raam [W/m2K] [%] m2 m2
N 6,2 80 22 0
NO 6,2 80 0 0
O 6,2 80 122,4 0
ZO 6,2 80 0 0
Z 6,2 80 3,1 0
ZW 6,2 80 0 0
W 6,2 80 195,8 0
NW 6,2 80 0 0

Tabel 10: Organisatie en gebruik van gebouw 2
Gebruiksfunctie Kantoor
Gebruiksoppervlak 1198,7 m2
Inhoud 3476,2 m3
Bezetting 120 personen
Bezettingsgraad 100%
weken/jaar 50 weken
dagen/week 5 dagen
uren/dag 9 uren
Tgebruik 19 oC
Tbuitengebruik 15 oC
Apparatuur(tijdens gebruik) 5,0 W/m2
Verlichting 17,9 W/m2

Bijlage IV: NEN 2916 VS. NEN 7120
In eerste instantie is de rekenmethode opgezet aan de hand van NEN 7120. Al snel bleek dat deze niet overeen kwam met de resultaten van VABI EPA-U, waaraan de rekenmethode gevalideerd wordt. Vervolgens is de rekenmethode opgezet met NEN 2916 als basis, de voorganger van NEN 7120. In deze bijlage wordt het verschil tussen deze normen ten opzichte van VABI EPA-U besproken en waarom er gekozen is om NEN 2916 als basis. In de volgende bijlage wordt ingegaan op hoe de rekenmethode is opgezet en wordt de validatie uitgevoerd.

In Tabel 15 aan het eind van deze bijlage zijn de resultaten van de rekenmethoden en VABI EPA-U naast elkaar gezet. In Excel is dit ‘?n lange tabel, maar voor het overzicht zijn ze hier onder elkaar gezet. Voor dit voorbeeld is gebouw 1 gebruikt, de eigenschappen zijn te vinden in bijlage III. De tabel is opgedeeld in 5 posten, 2 verliesposten(transmissie:Qt, ventilatie:Qv), 2 winstposten (intern:Qintern,zoninstraling:Qzon) en de benuttingsfactor. Daarmee kan de warmtebehoefte(Qbehoefte) worden bepaald, deze wordt gedeeld door het afgifte- en distributierendement, het resultaat van deze tussenstap is Qafgifte. Deze wordt door het opwekkingsrendement gedeeld, het resultaat is de benodigde primaire energie (Q’?opwekker).
In de uitvoer van VABI EPA-U zijn de waarde weergegeven in staafdiagrammen met daarin de waarde geschreven, maar als het stukje te klein is staat er niets in geschreven. Deze waarde zijn dus afgelezen aan de hand van de schaal en zijn minder nauwkeurig, deze waarden zijn schuin gedrukt in de tabel.
De totalen van de winst- en verliesposten zijn geen uitvoer van VABI EPA-U. Deze zijn ook niet van groot belang, omdat de benuttingsfactor per maand is bepaald. De waarden worden dus per maand vergeleken.

Transmissieverlies
De waarde van transmissieverlies per maand van NEN 2916 ligt heel dicht bij de waarde van VABI EPA-U, NEN 7120 wijkt over het algemeen veel af. De verschillen zijn:
Ze gebruiken verschillende klimaatgegevens. De klimaatgegevens van NEN 2916 komen exact overeen met degene die gebruikt worden in VABI EPA-U (zijn te vinden in de uitvoer van VABI EPA-U). In Tabel 11 is dit te zien. Het verschil in buitentemperatuur is in januari maar klein, toch is er nog een redelijk verschil tussen NEN 7120 en NEN 2916, dus is dit niet het enige significante verschil in de berekening van het transmissieverlies.
NEN 7120 rekent met een gebruikstemperatuur en twee correctiefactoren voor nacht- en weekendverlaging, NEN 2916 rekent met een gebruikstemperatuur en een temperatuur buiten gebruik. Samen met de gebruikstijden wordt er een gemiddelde temperatuur voor het hele jaar berekent.
In juli en august is het transmissieverlies negatief, dus moet de temperatuur binnen lager zijn dan de temperatuur buiten. Dit is het geval in deze twee maanden als er wordt gerekend met een gemiddelde temperatuur zoals NEN 2916 doet, maar niet als de gebruikstemperatuur wordt gebruikt zoals NEN 7120 doet. (De gemiddelde temperatuur is in het voorbeeld 16 graden: 19 graden tussen 9 en 18, 5 dagen per week, 50 weken. 15 graden buiten gebruik) Dit is de tweede overeenkomst tussen NEN 2916 en VABI EPA-U.
NEN 2916 rekent met een gemiddeld aantal seconden per maand(2,63 Ms/maand), NEN 7120 rekent met het exacte aantal seconden in een maand. Maar dit is maar een klein verschil.

De afwijking op het jaartotaal transmissieverlies van NEN 7120 is heel klein, maar omdat er met de waarden per maand wordt gerekend is dit niet van belang.
Tabel 11: Gemiddelde buitentemperatuur volgens NEN 7120 en NEN 2916
Maand Januari Februari Maart April Mei Juni
NEN 2916 2,5 2,7 5,6 8 11,9 15,5
NEN 7120 2,6 5,0 6,8 9,3 13,3 16,0

Maand Juli Augustus September Oktober November December
NEN 2916 17 16,4 13,8 11,2 6 3,4
NEN 7120 17,4 17,4 14,6 11,3 7,1 4,0

Ventilatieverlies
Het enige verschil tussen de berekening van transmissieverlies en ventilatieverlies is dat het specifieke warmteverlies wordt veranderd van transmissie naar ventilatie. Aangezien deze in beide normen hetzelfde resultaat geeft, is de afwijking veroorzaakt door dezelfde verschillen als bij het transmissieverlies. (klimaatjaar, correctiefactor voor gebruikstijden en seconden per maand gemiddeld of exact)

Interne warmteproductie
De afwijking van NEN 7120 is groter dan NEN 2916. NEN 7120 verrekent het aantal uren dat de verlichting aan is met forfaitaire waarden voor het aantal branduren, NEN 2916 doet dit doormiddel van een gebruiksfactor gebaseerd op het aantal gebruiksuren in een jaar. Het verschil is dus het aantal brand uren van verlichting in een jaar.

Zoninstraling
Beide normen wijken maar weinig af van de uitvoer van VABI EPA-U. Maar ook hiervoor geldt het gebruik van verschillende klimaatgegevens. NEN 7120 geeft ze weer in W/m2 en NEN 2916 in MJ/m2. Als deze naar dezelfde eenheid worden gerekend en met elkaar worden vergeleken, is de afwijking het grootst van oktober tot januari, aan de zuidelijke kant van het gebouw. De zomermaanden komen goed overeen. Gebouw 1 heeft geen ramen aan de zuid kant, wel veel aan de zuidoost en zuidwest kant, waar de afwijking ook groot is.
Toch is het verschil maar klein, dat komt waarschijnlijk doordat de maanden waar het verschil van invoer groot is de waarden maar relatief klein zijn en dus minder invloed hebben.
Ook hiervan zijn de gebruikte klimaatgegevens te vinden in de uitvoer van VABI EPA-U, deze komen overeen met de klimaatgegevens van NEN 2916. Dit is de derde overeenkomst tussen NEN 2916 en VABI EPA-U.

Benuttingsfactor
Ook bij de benuttingsfactor komt NEN 2916 veruit het beste overeen. NEN 7120 wijkt overal zo’n 15-20% af, terwijl NEN 2916 bijna dezelfde waarde berekend. Beide normen gebruiken dezelfde formule om de benutting te berekenen:
??=(1-??^a)/(1-??^(a+1) )
?? Benuttingsfactor [-]
?? Warmtebalansverhouding in een bepaalde maand [-]
a Tijdsconstante afhankelijke parameter [-]

??=(Q_zon+Q_intern)/(Q_t+Q_v )

Maar in deze formule wordt ‘a’ wel op een andere manier berekend:
NEN 7120: a=1+??/15
NEN 2916: a=0,81+’??0,031
?? Tijdsconstante van het gebouw [h]
0,81 en 0,031 zijn forfaitaire waarden voor kantoorgebouwen volgens NEN 2916, en 1 en 15 zijn algemene forfaitaire waarden volgens NEN 7120.

Voor het volgende voorbeeld is weer gebruik gemaakt van gebouw 1. De tijdsconstante is volgens beide normen wel hetzelfde, voor gebouw 1 is dit 33h. In Figuur 8 is de verhouding uitgezet tegen de benutting, berekend volgens NEN 7120 (blauw) en NEN 2916(rood).

Figuur 8: Vergelijking uitkomsten NEN 7120 vs. NEN 2916, de
warmtebalansverhouding uitgezet tegen de benutting
De waarde van de warmtebalansverhouding wordt groter naar de zomer maanden toe. Maar doordat in beide normen de winst- en verliesposten ook veel afwijken, zoals hiervoor is besproken, wijkt ook deze verhouding af(Tabel 12). Vooral in de zomermaanden is het verschil groot, dit komt mede doordat in NEN 2916 de warmteverliesposten wel negatief zijn (dus eigenlijk winst). Daarom zijn juli en augustus ook nul, er is dan geen verlies.

Tabel 12: Warmtebalansverhouding per maand
NEN 2916 NEN 7120
?? jan 0,27 0,29
?? feb 0,29 0,39
?? mrt 0,41 0,43
?? apr 0,58 0,66
?? mei 1,23 1,12
?? jun 9,81 2,18
?? jul 0,00 3,79
?? aug 0,00 3,80
?? sep 1,97 1,30
?? okt 0,82 0,68
?? nov 0,36 0,41
?? dec 0,28 0,31

Waar de afwijkingen groot zijn, is NEN 2916 ook nog eens de grotere waarde. Aangezien dit de onderste lijn is in Figuur 8, wordt hierdoor de afwijking in benuttingsfactor per maand alleen maar groter. Als er wordt gerekend met dezelfde warmtebalansverhouding(??), is het verschil in benutting tussen NEN 2916 en NEN 7120 al van 15-20% naar 5-10% verkleind. Het verschil in warmtebalansverhouding wordt veroorzaakt doordat de warmtewinst- en verliesposten afwijken. De overige afwijking wordt veroorzaakt door het verschil in de berekening van ‘a’.

De berekening van NEN 2916 komt ook hier weer exact overeen met VABI EPA-U, de vierde overeenkomst dus.

Warmtebehoefte
De warmtebehoefte vat eigenlijk alle eerder besproken posten samen. Het warmteverlies is bij elkaar opgeteld, de warmtewinst wordt vermenigvuldigd met de benuttingsfactor en van het verlies afgetrokken. De maandelijkse waarden mogen nu bij elkaar worden opgeteld. Er wordt niets meer gedaan met de uitkomsten per maand afzonderlijk, het gaat nu alleen nog om de uitkomst per jaar. Het gaat namelijk uiteindelijk om de jaarlijkse besparing.

In de berekening van de warmtebehoefte zit geen verschil, hier is dus goed te zien wat de invloed is van de afwijkingen van de verschillende posten. De verschillen tussen NEN 7120 en NEN 2916 zijn nergens zo drastisch groot als bij de totale warmtebehoefte. De hoofdoorzaak hiervoor is de benuttingsfactor, als dezelfde formule wordt gebruikt als NEN 2916 (maar wel de bij de norm behorende warmtebalansverhouding) is de afwijking op warmtebehoefte nog maar -8,6% in plaats van -23,5%. Dit toont de invloed van de benuttingsfactor aan.

Warmtebehoefte voor Afgifte
Qafgifte is een tussenstap, hiervoor geeft VABI EPA-U geen uitvoer. Hier is de warmtebehoefte gedeeld door het distributie- en afgifterendement. In NEN 2916 is dit een gecombineerde forfaitaire waarde, die overeen komt met de waarde waarmee VABI EPA-U rekent. In NEN 7120 is er een forfaitaire waarde voor het afgifterendement afhankelijk van het soort afgiftesysteem en een waarde voor het distributierendement. De waarde van het distributierendement is niet onderzocht. Er werd verondersteld dat alle verliezen in verwarmde ruimten terecht zouden komen, dus een rendement van 100%. In gebouw 1 rekent NEN 2916 met een rendement van 93%, NEN 7120 rekent met 85% (afgifterendement voor radiator). Het verschil in het totaal wordt daarmee kleiner.

Primaire energie behoefte
Waar het uiteindelijk allemaal om draait is de primaire energiebehoefte op jaar basis, aangeduid met Qopwekker. Hierin is ook nog het rendement van de warmteopwekkingsysteem mee genomen. Ook hier komt NEN 2916 beter overeen.

Als dit ook op exact dezelfde manier wordt berekend als in VABI EPA-U zou de afwijking hetzelfde moeten zijn als de afwijking bij de warmtebehoefte. Bij NEN 7120 gaat dat dus niet op omdat er wordt gerekend met een ander distributie/afgifterendement. Bij NEN 2916 gaat dit wel op, deze gebruikt ook hier dezelfde formule. Maar toch is de afwijking veranderd, er wordt dus met een ander systeemrendement gerekend.

De warmteopwekking in gebouw 1 is bivalent. In de uitvoer van VABI EPA-U is wel te vinden dat voor beide opwekkers dezelfde forfaitaire opwekkingsrendementen worden gebruikt door beide normen. Het verschil zit in de bepaling van de energiefractie, de waarde die bepaald hoeveel procent van de totale behoefte door de preferente opwekker wordt opgewekt. Hiervoor wordt door beide normen een forfaitaire tabel gebruikt, te zien in Tabel 13 en Tabel 14. De beta-factor wordt ook nergens gegeven in de uitvoer van VABI EPA-U dus die zou ook anders kunnen zijn, in de rekenmethode is uitgegaan van ??=0,14. NEN 7120 komt dan op een energiefractie van 0,35 en NEN 2916 komt op 0,48. Het rendement van de opwekking in NEN 7120 is verwerkt in de berekening, er is dus geen totaal systeemrendement berekend. NEN 2916 komt uit om een systeemrendement van 98%, VABI EPA-U komt daar ook op uit.

Tabel 13: Energiefractie preferente opwekker volgens NEN 7120

Tabel 14: Energiefractie preferente opwekker volgens NEN 2916

Conclusie NEN 7120 vs. NEN 2916
De rekenmethode moet gevalideerd worden aan VABI EPA-U, de afwijking mag niet groter zijn dan circa 5%. NEN 2916 heeft de kleinste afwijking. Daarnaast gebruiken ze dezelfde klimaatgegevens(buitentemperatuur en zoninstraling), en wordt er gebruik gemaakt van een gemiddelde temperatuur in plaats van correctiefactoren. Ook de benuttingsfactor wordt op dezelfde manier berekend en wordt voor het afgifte- en distributierendement dezelfde forfaitaire tabel toegepast.
NEN 2916 sluit dus goed aan bij VABI EPA-U en wordt daarom gekozen. In de bijlage V wordt er verder ingegaan op de afwijking die NEN 2916 heeft met VABI EPA-U.

Tabel 15: Vergelijking van de output van de rekenmethoden gebaseerd op NEN 7120 en NEN 2916 met de output van VABI EPA-U met invoer van gebouw 1
Verlies
Qtransmissie Qventilatie & infiltratie
Rekenmethode VABI EPA-U Rekenmethode VABI EPA-U
NEN 7120 NEN 2916 NEN 7120 NEN 2916
MJ MJ MJ MJ MJ MJ
januari 87.827 95.106 95.083 23.479 27.444 26.796
februari 68.043 93.734 93.677 18.104 27.038 26.400
maart 65.962 73.823 73.293 17.466 21.155 20.655
april 51.240 57.289 56.424 13.439 16.286 15.901
mei 31.705 30.000 29.011 8.161 8.374 8.400
juni 16.498 3.934 3.200 4.156 1.070 750
juli 9.254 -7.388 -6.840 2.291 -1.973 -1.824
augustus 9.254 -2.808 -3.000 2.291 -756 -300
september 23.894 16.377 15.656 6.096 4.519 4.400
oktober 42.536 35.082 33.931 11.024 9.794 9.100
november 62.323 71.072 70.482 16.487 20.343 19.863
december 80.539 88.933 88.757 21.475 25.618 25.013
Totaal 549.074 555.155 549.674 144.470 158.912 155.154
Afwijking -0,1% 1,0% -6,9% 2,4%

Winst
Q intern Q zon
Rekenmethode VABI EPA-U Rekenmethode VABI EPA-U
NEN 7120 NEN 2916 NEN 7120 NEN 2916
MJ MJ MJ MJ MJ MJ
januari 28.810 30.534 32.206 3.438 2.336 2.300
februari 28.810 30.534 32.206 4.700 4.409 4.400
maart 28.810 30.534 32.206 7.108 8.837 8.800
april 28.810 30.534 32.206 13.857 12.315 12.160
mei 28.810 30.534 32.206 15.878 16.660 16.657
juni 28.810 30.534 32.206 16.163 18.564 18.616
juli 28.810 30.534 32.206 14.956 16.132 16.149
augustus 28.810 30.534 32.206 15.009 17.082 17.076
september 28.810 30.534 32.206 10.109 10.730 10.800
oktober 28.810 30.534 32.206 7.397 6.270 6.200
november 28.810 30.534 32.206 3.650 2.584 2.700
december 28.810 30.534 32.206 2.857 1.301 1.200
Totaal 345.715 366.403 386.472 115.123 117.220 117.058
Afwijking -10,5% -5,2% -1,7% 0,1%

?? (benutting) Q behoefte
Rekenmethode VABI EPA-U Rekenmethode VABI EPA-U
NEN 7120 NEN 2916 NEN 7120 NEN 2916
MJ MJ MJ MJ MJ MJ
januari 0,99 0,85 0,85 79.486 94.655 92.526
februari 0,97 0,84 0,83 53.636 91.530 89.379
maart 0,96 0,77 0,77 48.909 64.605 62.305
april 0,89 0,70 0,69 26.615 43.778 41.499
mei 0,72 0,50 0,48 7.793 14.974 13.482
juni 0,44 0,10 0,00 949 267 0
juli 0,26 0,00 0,00 117 0 0
augustus 0,26 0,00 0,00 117 0 0
september 0,66 0,37 0,35 4.460 5.679 4.882
oktober 0,89 0,61 0,60 21.470 22.518 20.545
november 0,97 0,80 0,80 47.477 64.993 62.637
december 0,98 0,84 0,84 70.856 87.707 85.499
Totaal 361.885 490.705 472.754
Afwijking -23,5% 3,8%

Q afgifte Q opwekker
Rekenmethode Rekenmethode VABI EPA-U
NEN 7120 NEN 2916 NEN 7120 NEN 2916
MJ MJ MJ MJ MJ
januari 93.513 102.228 90.222 95.013 101.661
februari 63.101 98.852 60.881 91.876 98.203
maart 57.540 69.773 55.515 64.849 68.456
april 31.312 47.280 30.210 43.943 45.596
mei 9.169 16.172 8.846 15.030 14.813
juni 1.116 289 1.077 268 0
juli 138 0 133 0 0
augustus 137 0 132 0 0
september 5.247 6.133 5.062 5.700 5.365
oktober 25.259 24.320 24.371 22.604 22.573
november 55.855 70.192 53.890 65.238 68.821
december 83.361 94.724 80.427 88.039 93.939
Totaal 425.747 529.961 410.767 492.560 519.427
Afwijking -20,9% -5,2%

Bijlage V: Opzet Rekenmethodiek
In bijlage IV is omschreven dat de rekenmethode wordt gebaseerd op NEN 2916. In deze bijlage wordt exact omschreven welke formules zijn gebruikt en waarom. Iedere post wordt besproken in een aparte paragraaf, waarin aanbod komt: wat de post in houd; hoe deze berekend wordt; welke invoer/variabelen/forfaitaire waarden er voor nodig zijn; wat het verschil is met VABI EPA-U. De paragraaf sluit af met een samenvatting van in te voeren waarden, eventueel forfaitaire waarden en mogelijke variabelen. Mogelijke variabelen zijn waarden die verbeterd kunnen worden binnen de scope van het onderzoek om energie te besparen.

De berekening wordt opgedeeld in vijf posten, op te splitsen in twee warmteafvoer posten en drie warmtetoevoer posten, deze posten worden later in dit hoofdstuk toegelicht. De warmteafvoer posten zijn:
Transmissieverlies
Ventilatieverlies
De warmtetoevoer posten zijn:
Interne warmteproductie
Zoninstraling
Stookbehoefte

Er zijn dynamische modellen die bijvoorbeeld per 10 minuten bepalen hoe groot de verliezen, de winsten en de opgeslagen energie zijn. Maar de omschreven methode is een statisch model en rekent op maandbasis de balans uit en werkt daarbij met een benuttingsfactor voor de warmteproductie. Die factor geeft aan hoeveel van de interne warmtelast en zoninstraling daadwerkelijk nuttig kan worden gebruikt, in feite zorgt deze term voor het meenemen van accumulatie. Deze factor wordt ook later in dit hoofdstuk uitgewerkt. In Figuur 9 is de totale warmtebalans weergegeven.

Figuur 9: De warmtebehoefte is het verschil tussen het warmteverlies en de effectieve warmtewinst. De warmtewinst wordt gecorrigeerd voor de mate waarin deze benut kan worden[1]

Transmissieverlies
Dit is het warmtetransport vanuit het gebouw naar buiten in de vorm van geleiding via de materialen waaruit de gebouwschil is opgebouwd. Het wordt berekend met:
Q_t=H_t'(??_i-??_e )’2,63
Ht Specifieke warmteverlies door transmisse [W/K]
??i Binnentemperatuur [??C]
??e Gemiddelde buitentemperatuur per maand [??C] (TRY, De Bilt: Tabel 16)
2,63 Het gemiddeld aantal Ms in een maand.

Tabel 16: TRY, De bilt: maandgemiddelde buitentemperatuur
maand ??e
oC
januari 2,5
februari 2,7
maart 5,6
april 8,0
mei 11,9
juni 15,5
juli 17,0
augustus 16,4
september 13,8
oktober 11,2
november 6,0
december 3,4

Het specifieke warmteverlies door transmissie wordt opgedeeld in drie groepen: direct(buitenlucht), grond en via aangrenzende onverwarmde ruimtes(AOR). De laatste is nog niet opgenomen in de rekenmethode, er wordt van ‘?n algemene temperatuur uitgegaan.
H_t=H_direct+H_grond
H_direct=A'(U+’U_(th,brug))
A Oppervlakte van de constructie[m2] (Alle constructies met dezelfde U-waarde kunnen bij elkaar worden opgeteld.)
U Warmtedoorgangsco??ffici??nt van de constructie grenzend aan de buitenlucht[W/m2K]
U=1/((R_c+R_i+R_e))
Rc Warmteweerstand van de constructie [m2K/W]
Ri Warmteovergangsweerstand aan de binnenkant [m2K/W] (Tabel 17)
R??e Warmteovergangsweerstand aan de buitenkant [m2K/W] (Tabel 17)
??Uth,brug Forfaitaire toeslag voor de verrekening van lineaire thermische bruggen [W/m2K] (minimaal 0, maximaal 0,1)
‘U_(th,brug)=0,1-0,25′(U-0,4)

Tabel 17: Warmteovergangsweerstanden (bron: NEN 1068)

H_grond=a'(U’A+0,1’P)+1,1’P
U Warmtedoorgangsco??ffici??nt van de constructie en tot 10m diep in de grond grond[W/m2K] (=1/5,5)
A Oppervlak van de constructie [m2]
P Perimeter(omtrek) [m]
a weegfactor voor vloerverliezen [-] (Kantoorfunctie oktober-april: a=9/(19-??e),
mei-september: a=14/(24-??e))

De isolatie waarde van de vloer er niet zoveel toe. De waarde van de U-waarde tot 10m varieert namelijk maar tussen 0,15 en 0,2 als de U-waarde van de vloer wordt gevarieerd van 1 tot 5. Vaak wordt in Brabant dan ook gerekend met een warmteweerstand van 5,5(veelal dezelfde ondergrond). Dit is ook in de rekenmethode toegepast.

In Figuur 11 is de weergave van de validatie te zien aan de hand van gebouw 2, waarbij er geen verlies is door de vloer en het dak. Daar is nauwelijks een afwijking(0,1%), maar bij gebouw 2 met verlies door vloer en dak(Figuur 10) is de afwijking groter. Deze afwijking is ook niet hetzelfde in iedere maand, maar neemt af naar de zomer maanden toe(afwijking januari = -6%, afwijking juli = -3%). Aangezien het specifieke warmteverlies door het dak niet varieert per maand en door de vloer wel, kan worden geconcludeerd dat het warmteverlies naar de grond anders wordt bepaald.
In ieder geval maakt VABI EPA-U geen gebruik van de weegfactor ‘a’, deze zorgt voor de variatie in specifiek warmteverlies. Maar als deze iedere maand op 1 wordt gesteld komt het nog steeds niet overeen. Wat verder opvalt, is dat in VABI EPA-U nergens een gebouwomtrek voor komt. In de rekenmethode wordt deze wel gebruikt.

Toch is ervoor gekozen te werken met bovenstaande formule, omdat een afwijking van -6% op een post nog wel acceptabel is. Op het totaal is de invloed hiervan namelijk kleiner, dus kan hiermee nog wel worden voldaan aan de maximale afwijking van +/- 5% op het primair energieverbruik.

Figuur 10: Warmteverlies door transmissie per maand van gebouw 2, waarbij er wel warmteverlies is door de vloer en het dak

Figuur 11: Warmteverlies door transmissie per maand van gebouw 2, waarbij er geen verlies is door de vloer en het dak. (dus bijvoorbeeld als tussenverdieping)

De enige waarde in deze formule die binnen de scope van dit onderzoek valt is het specifieke warmteverlies (geen wijzigingen aan afmetingen of gebruikersgedrag). Daarin kan namelijk de isolatiewaarde van de constructie worden verbeterd. De opties die hiervoor mogelijk zijn, zijn omschreven in bijlage VIII.

In te voeren waarden: U-waarden, constructie oppervlakten, binnentemperatuur
Mogelijk forfaitair: binnentemperatuur
Variabelen: U/Rc-waarden

Ventilatieverlies
Het ventilatie verlies wordt berekend met een formule die ongeveer hetzelfde is als van transmissie. Alleen wordt het specifieke warmteverlies nu bepaald voor ventilatie.
Q_t=H_v'(??_i-??_e )’2,63
Hv Specifieke warmteverlies door ventilatie [W/K]
??i Binnentemperatuur [??C]
??e Gemiddelde buitentemperatuur per maand [??C] (TRY, De Bilt: Tabel 16)
2,63 Het gemiddeld aantal Ms in een maand.

H_v=1,2’q_v
qv te verwarmen luchtstroom, rechtstreeks van buiten komend[dm3/s]
q_v=q_(v,inf)+f_v'((1-??_wtw )’q_(v,mech)+q_(v,nat) )
qv,inf infiltratiedebiet [dm3/s]
fv tijdsfractie dat de ventilatie in bedrijf is [-] (aantal gebruiksuren/aantal uren per jaar, bv 5 dagen per week van 8-17, 50 weken lang: (5x9x50)/8760)
??wtw warmteterugwinning rendement [%]
qv,mech mechanisch ventilatiedebiet [dm3/s]
qv,nat natuurlijk ventilatiedebiet [dm3/s]

Het specifieke warmteverlies wordt bepaald over alle luchtstromen die rechtstreeks van buiten komen. Deze lucht moet op de een of ander manier worden verwarmd en hoe dan ook kost het netto even veel energie, het rendement van opwarmen kan wel verschillen(dit wordt in het systeem rendement meegenomen, dit wordt later in deze bijlage besproken). Wanneer er mechanische ventilatie aanwezig is, dan kan er eventueel ook warmteterugwinning worden toegepast. Dan is de bron van energie de retourlucht en hoeft er dus minder primaire energie toe te worden gepast.
De uitkomst van de rekenmethode ten opzichte van VABI EPA-U is 0,4% hoger bij gebouw 2. Bij gebouw 1 is de afwijking zonder warmteterugwinning 0,5% en met warmteterugwinning 1,2%. Het verschil tussen VABI EPA-U en de rekenmethode is bij allebei exact hetzelfde, maar doordat de post bij de ene groter is, is de afwijking in procenten kleiner. Helaas is de oorzaak van deze afwijkingen niet gevonden. Maar het zijn maar kleine verschillen, dus zou het ook kunnen komen door bijvoorbeeld afrondingen op invoerwaarden. Omdat het maar kleine afwijkingen zijn, is het voor dit onderzoek niet nodig hier meer in te verdiepen.

Binnen de scope van het project is geen verbetering te halen door aanpassingen. De hoeveelheid lucht wordt niet aangepast, de temperaturen en gebruikstijden ook niet. Warmteterugwinning valt buiten de scope omdat er niet wordt gekeken naar aanpassingen aan de luchtbehandeling.
In het uiteindelijke geheel is het dan ook mogelijk te kiezen voor standaard waarden voor deze getallen, ten behoeve van het gebruiksgemak. Voor alle waarden behalve warmteterugwinning zijn namelijk forfaitaire waarden gegeven in NEN 2916, of zijn er minimale eisen voor de hoeveelheid benodigde verse lucht, waar vanuit kan worden gegaan.

In te voeren waarden: binnentemperatuur, gebruikstijden tbv tijdsfractie, infiltratiedebiet, natuurlijke ventilatie, mechanische ventilatie, warmteterugwinning
Mogelijk forfaitair: binnentemperatuur, gebruikstijden/tijdsfractie, infiltratiedebiet, minimale ventilatie behoefte tbv natuutlijke/mechanische ventilatie
Variabelen: Geen

Interne warmteproductie
De berekening van de interne warmteproductie wijkt wat af van de in NEN 2916 omschreven methode. In de rekenmethode wordt de warmteproductie door personen hetzelfde meegenomen als in NEN 2916, maar voor de apparaten wordt er wel een gebruikstijd correctiefactor gebruikt. Verder wordt de warmteproductie door verlichting in de norm bepaald met het energieverbruik voor verlichtingen in MJ. Maar aangezien het elektriciteitsverbruik binnen de scope van dit onderzoek niet bekend is, wordt in de rekenmethode ervoor gekozen voor een vergelijkbare invoer als voor apparaten en voor personen.
De warmteproductie door ventilatoren wordt niet meegenomen, terwijl dit in de norm wel wordt gedaan. Dit is omdat het vaak om een relatief klein aandeel gaat en om het wel mee te nemen moeten er veel extra gegevens worden ingevoerd die lastig te bepalen zijn in het stadium waarin deze berekening wordt uitgevoerd.

De gebruikte formule is:
Q_intern=(q_per+q_app+q_L )’2,63
qper specifieke interne warmteproductie door personen [W/m2]
qapp specifieke interne warmteproductie door apparaten [W/m2]
qL specifieke interne warmteproductie door verlichting [W/m2]

q_pers=q_pers”??A_g
q_app=q_A”??A_g
q_L=f_L’q_L”??A_g
qpers Specifieke interne warmteproductie door personen [W/m2]
qapp Specifieke interne warmteproductie door apparaten [W/m2]
qL Specifieke interne warmteproductie door verlichting [W/m2]
?? Correctiefactor voor de bezettingstijd [-]. Deze wordt bepaald door het aantal bezettingsuren van een gebouw gedeeld door het aantal uur per jaar. (bv 5 dagen per week van 8-17, 50 weken lang: (5x9x50)/8760)
Ag Gebruiksoppervlakte [m2]
fL correctiefactor voor manier van berekenen en voor schakel- en regelsysteem.

In de norm wordt, zoals eerder vermeld, geen correctiefactor voor bezettingstijd toegepast. Maar in de uitvoer van VABI EPA-U wordt gesproken over een bepaald vermogen tijdens gebruikstijden, wat erop wijst dat hier wel een factor voor gebruikersgedrag mee speelt. Daarom is dit ook in de rekenmethode opgenomen. Hiervoor is dezelfde factor gebruikt als voor personen, het is echter niet zeker of VABI EPA-U hiervoor ook dezelfde factor gebruikt. Personen zijn namelijk over het algemeen ‘s nachts sowieso niet aanwezig, maar het kan wel zijn dat apparaten aan moeten blijven. Dit kan een reden zijn waardoor de maandelijkse warmteproductie lager is dan degene die VABI EPA-U heeft berekend.

In de norm kan de verlichting op een forfaitaire manier worden bepaald, of heel nauwkeurig. De rekenmethode gebruikt een vergelijkbare formule als de forfaitaire methode, maar niet de forfaitaire in te voeren waarden. In de norm wordt op verlichting twee correctie factoren toegepast. De ene kan 0,3 zijn voor forfaitaire bepaling; 0,5 voor afgezogen armaturen; 1 voor overige gevallen. De andere is gekoppeld aan het schakel- en regelsysteem, hiervoor is een tabel met correctiefactoren te vinden in de norm.
Het lijkt erop dat in VABI EPA-U al enige kennis benodigd is van de warmteproductie van verlichting, zodat de correctiefactoren niet meer nodig zijn, doordat de specifieke warmteproductie al lager is gekozen. In de rekenmethode is deze correctiefactor in alle validatie berekeningen dan ook altijd 1 geweest. Een lagere waarde zou alleen een grotere afwijking geven.

Figuur 12: Interne warmteproductie per maand in gebouw 1
Mogelijke fouten of onnauwkeurigheden in deze berekening zijn dus een afwijkende berekening voor warmteproductie door apparaten; en de bepaling van de warmteproductie door verlichting, en dan vooral het meenemen van het schakel- en regelsysteem. Daarnaast is het mogelijk dat er een bron van interne warmteproductie mist, zoals warmtewinst door ventilatoren mee. Daar wordt het energieverbruik door ventilatoren bepaald aan de hand van het mechanische ventilatie debiet.
Hoe en of VABI EPA-U deze meeneemt is onduidelijk. In de uitvoer is er weinig te vinden over ventilatievermogen. Er staat wel een getal vermeld, namelijk een ‘spec. elekt. gebruik’ voor ventilatoren waarmee gerekend wordt. Maar dit getal is een hele kleine waarde, namelijk: 0,41 J/m3 (gebouw 1); 0,62 J/m3 (gebouw 2). Daarmee is het niet snel meer dan 10 MJ, tegenover interne warmteproductie die vaak tussen de 20.000 en 30.000 MJ ligt bij de validatie berekeningen.
De enige waarde die vermeld wordt kan dus in ieder geval niet worden gebruikt. Aangezien het niet te achterhalen is hoe en of dit wordt mee genomen, en de afwijking voor deze post niet al te groot is, en de bijdrage maar klein is, wordt de warmteproductie door ventilatoren niet meegenomen.
In Figuur 12 is het verschil te zien tussen VABI EPA-U en de rekenmethode voor gebouw 1(-5,2%), het plaatje van gebouw 2 is vergelijkbaar(-5,7%). Deze post komt minder overeen met VABI EPA-U dan de anderen, maar de afwijkingen zijn nog net acceptabel om deze berekening te gebruiken voor het proof of concept.

In te voeren waarden: specifieke warmteproductie voor personen, licht en apparaten; gebruikstijden (al eerder benodigd), gebruiksoppervlak, eventueel correctiefactor voor licht.
Mogelijk forfaitair: specifieke warmteproductie voor personen, licht en apparaten; gebruikstijden (al eerder benodigd), correctiefactor.
Variabelen: Geen

Zoninstraling
De zoninstraling is hoogst waarschijnlijk exact op dezelfde manier bepaald als de software dat doet. De afwijking is namelijk altijd minder dan 0,5%. Deze afwijking is waarschijnlijk het gevolg van afronding in de software resultaten waarmee wordt vergeleken.

De zoninstraling wordt alleen meegenomen door transparante vlakken. Hierbij hoort de volgende formule:
Q_zon=”'(q_zon’f_zonw’ZTA’0,8’f_glas’A_opening)’
qzon Zoninstraling per ori??ntatie [MJ/m2] (Tabel 18)
fzonw correctiefactor voor buitenzonwering: met 0,5; zonder 1
ZTA Zon toetredingsfactor [-]
0.8 De waarde 0,8 is een standaard correctiefactor, omdat de ZTA-waarde bepaald wordt voor loodrechte instraling.
fglas correctiefactor voor daadwerkelijk glas t.o.v. de gevelopening. (standaard 0,75)
Aoppening Oppervlak van de geveloppening [m2]

Tabel 18: warmtewinst door zoninstraling (bron: NEN 2916)

In de rekenmethode zijn 9 groepen gemaakt, ‘?n voor iedere ori??ntatie en nog ‘?n voor het horizontaal vlak. Bij iedere groep moet het oppervlak met zonwering, het oppervlak zonder zonwering en de ZTA worden ingevoerd.

In te voeren waarden: Oppervlak per ori??ntatie, ZTA-waarde
Mogelijk forfaitair: Geen
Variabelen: ZTA-waarde(negatieve invloed bij verbetering van Rc waarde van het raam)
Benuttingsfactor
Voor de benuttingsfactor worden de volgende formules gebruikt:
??=(1-??^a)/(1-??^(a+1) )
?? Benuttingsfactor [-]
?? Warmtebalansverhouding [-]
a Tijdsconstante afhankelijke parameter [-]

??=(Q_zon+Q_intern)/(Q_t+Q_v )
a=0,81+’??0,031
?? Tijdsconstante van het gebouw [h]
0,81 en 0,031 zijn forfaitaire waarden voor kantoorgebouwen

??=(C_m/3600)/(H_t+H_v )
Ht is het specifieke warmtetransmissieverlies van het gebouw [W/K]. (paragraaf 3.1)
Hv is het specifieke ventilatieverlies van het gebouw [W/K]. (paragraaf 3.2)

C_m=D_m’A_g
Cm Effectieve interne warmtecapaciteit [J/K] Deze formule is via forfaitaire methode. Deze waarde kan ook nauwkeuriger worden bepaald met Bijlage H van NEN 7120.
Dm Specifieke interne warmtecapaciteit [J/m2K] (Tabel 19)

Tabel 19: Specifieke interne warmtecapaciteit Dm per m2 gebruiksoppervlakte

In deze factor spelen dus alle posten een rol. Over het algemeen is de afwijking niet groter dan 0,5%. Om te kunnen zien of deze afwijking alleen een gevolg is van de afwijking op de posten, zijn de waarden van deze posten uit de software overgenomen. Dan is er geen afwijking meer, dus is het een gevolg van de afwijkingen van de posten en is de manier van bepalen exact hetzelfde.
Er is echter wel een vreemde afwijking te zien in de maand juni bij alle validatieberekeningen, en bij gebouw 1 met warmteterugwinning maar zonder zonwering ook in september (Figuur 13 en Figuur 14).
In de rekenmethode ligt de benuttingsfactor in juni tussen 7% en 13%, VABI EPA-U geeft daar al 0%. Dat zou betekenen dat de warmtewinst helemaal niet wordt benut. Dan zou de behoefte dus gelijk moeten zijn aan het warmteverlies, maar in VABI EPA-U is de behoefte ook nul waar de benutting nul is. Dat wijst erop dat er dan wordt afgeweken van de formule die wel geldt in koudere maanden. Wat de voorwaarde is, is niet duidelijk. Maar in de volgende paragraaf zal blijken dat het gevolg hiervan wel acceptabel is. Het is namelijk een redelijk grote afwijking, maar wel op een relatief kleine waarde die wordt gesomeerd.

Figuur 13: Benuttingsfactor per maand van gebouw 1, met warmteterugwinning maar zonder zonwering.

Figuur 14: Benuttingsfactor per maand van gebouw 2 als tussenverdieping, dus zonder verlies door vloer en dak.

De enige te bepalen waarde in de formules is de specifieke interne warmtecapaciteit. Geen van de besproken waarden heeft te maken met isolatie of opwekking en afgifte, dus hierop kan geen verbetering worden behaald in dit onderzoek.

In te voeren waarden: Gebruiksoppervlak, Specifieke interne warmtecapaciteit
Mogelijk forfaitair: Specifieke interne warmtecapaciteit
Variabelen: Geen

Stookbehoefte
Dit is de hoeveelheid effectief geleverde energie aan het gebouw. Deze moet worden geleverd door het verwarmingssysteem, waaronder warmteafgifte, -opwekkers en -transport vallen. Ieder van deze delen heeft een eigen rendement, wat gezamenlijk leidt tot een benodigde hoeveelheid primaire energie. In de volgende paragrafen wordt gewerkt van benodigde nuttige energie(behoefte) naar benodigde primaire energie. Mar eerst wordt de warmtebehoefte besproken.

Zoals uit Figuur 9 is te herleiden, is de stookbehoefte bepaald door de volgende formule:
Q_behoefte=Q_t+Q_v-‘??(Q_zon+Q_intern)

Omdat nu alle bewerking die nog gedaan worden niet verschillen per maand en het uiteindelijk gaat om het primaire energieverbruik in een jaar, is het vanaf nu belangrijker om naar de hoeveelheid energie per jaar te kijken dan naar de hoeveelheid energie per maand. In Tabel 20 is de vergelijking van warmtebehoefte per jaar te zien. Dit kan worden gezien als een samenvatting van alle eerdere afwijkingen.
De grootste post in alle berekende gebouwen is het transmissieverlies. Gebouw 1 heeft daar vooral grote afwijkingen in de zomer maanden, die invloed is kleiner, de afwijking op jaarbasis was daar dan ook maar +0,9%, bij gebouw 2 als tussenverdieping is de afwijking -0,1%, maar bij gebouw 2 met vloer en dakverlies is de afwijking -5,5% op jaarbasis(grotere afwijkingen bij maanden met grote verliezen). Dit verklaart de negatieve afwijking op warmtebehoefte per jaar.
De posten van gebouw 1 met wtw, met zonw zijn allemaal zo uitgevallen dat het in totaal een hogere waarde oplevert. De verliezen zijn namelijk altijd groter dan VABI EPA-U en de winsten altijd kleiner. De afwijkingen per post zijn vrij klein, maar bij elkaar opgeteld komt dit dus toch op 3,4% uit.
De afwijkingen van gebouw 1 met wtw, zonder zonw zijn per post vergelijkbaar met gebouw 1 met wtw, met zonw. De 1% extra afwijking is te wijten aan de benuttingsfactor die in september in VABI EPA-U 0% is en in de rekenmethode 32,6%.

Tabel 20: Warmtebehoefte per jaar
Rekenmethode VABI EPA-U Afwijking
MJ MJ %
Gebouw 1 met wtw, met zonw 488.885 472.754 3,4%
Gebouw 1 met wtw, zonder zonw 472.042 452.229 4,4%
Gebouw 1 zonder wtw, zonder zonw 659.197 648.202 1,7%
Gebouw 2 met vloer en dak verlies 998.757 1.047.012 -4,6%
Gebouw 2 als tussenverdieping 603.282 595.322 1,3%

Systeemrendement
Het systeem betreft de distributie en de afgifteapparatuur. De hoeveelheid warmte die moet worden geleverd aan dit systeem wordt berekend met:
Q_systeem=Q_behoefte/??_systeem
Qafgifte Hoeveelheid warmte aangeleverd aan het distributie- en afgiftesysteem [MJ]
??systeem Systeemrendement [-]

??_systeem=1/(1+a_verw+f_vern/f_(beh,verw) )

Het systeemrendement vat het rendement van afgifte en van distributie samen. Hiervoor worden forfaitaire waarden gebruikt. In Tabel 21 zijn deze forfaitaire waarden weergegeven. Dit is in principe een tussenstap naar de benodigde primaire energie die de warmteopwekking nodig heeft.
Aangezien koeling in dit onderzoek buiten beschouwing gelaten wordt, is de vernietigingsfactor altijd 0. Daarom wordt bij koeltransport ook altijd gekeken in de rij ‘n.v.t.’. Omdat het aanpassen van een luchtbehandelingkast ook buiten de scope valt, wordt er ook nooit een gebouw in verwerkt met alleen lucht als warmtetransportmedium. Deze combinatie zorgt ervoor dat alleen systeem nummer 1 binnen de scope valt, en de weegfactor 0,08 of 0,25 is.

In de norm wordt niet gesproken over een afgifte rendement. In de software uitvoer worden dezelfde termen gebruikt, maar in de omschrijving staat dat de factor leiding- en kanaalverliezen het distributie- en afgifterendement dekt. Daar is ook de waarde 0,08 gebruikt en komt er hetzelfde systeemrendement uit.

Tabel 21: Systeemrendement (bron: NEN 2916)

In te voeren waarden: Individuele regeling
Mogelijk forfaitair: Geen extra
Variabelen: Geen
Warmteopwekkerrendement
De warmte die aan systeem moet worden geleverd, wordt opgewekt door het warmteopwekkingssyteem door gebruik te maken van primaire energie. In deze paragraaf wordt dus het primaire energieverbruik berekend. Hiervoor wordt de volgende formule gebruikt:
Q_opwekker=Q_systeem/??_opwekking
Qopwekker Hoeveelheid primaire energie verbruikt voor door een opwekker ten behoeve van warmteproductie voor verwarming per maand [MJ]
Qsysteem Hoeveelheid warmte die geleverd moet worden aan het afgiftesysteem [MJ]
??opwekking Opwekkingsrendement [-]

??_opwekking=1/((1-f_pref)/??_(opw,npref) +f_pref/??_(opw,pref) )
fpref Gemiddelde fractie van de totale warmtelevering door het preferente opwekkingstoestel Tabel 22
??opw,npref Opwekkingsrendement van de niet-preferente opwekker
??opw,pref Opwekkingsrendement van de preferente opwekker

De energiefractie geeft aan hoe groot het aandeel is dat een bepaalde opwekker heeft in de opwekking van de totaal benodigde warmte. Als er maar ‘?n opwekker wordt gebruikt, zal de waarde dus 1,0 zijn. Wanneer er energiezuinige systemen worden toegepast zoals een warmtepomp of WKK, wordt de warmte vaak bivalent opgewekt(meerdere opwekkers). De reden hiervoor is dat het energie zuinige systeem(preferente systeem) vaak veel duurder is dan conventionele verwarming. Het maximaal benodigd vermogen hoeft maar een aantal uur ook echt geleverd te worden, dus wordt er voor deze pieken gebruik gemaakt van conventionele en minder energiezuinige verwarming. Zo hoeft het vermogen van de preferente opwekker minder groot te zijn, en daardoor is de investering goedkoper.
In Tabel 22 wordt de energiefactor weergegeven bij verschillende ??-waarden.
??=P_prefopw/P_max
Pprefopw Nominaal vermogen van de preferente opwekker [kW]
Pmax Maximaal benodigde vermogen van het afgiftesysteem [kW]

Tabel 22: Forfaitaire waarden: Aandeel van met het preferent systeem opgewekte warmte, fpref, als functie van de vermogensverhouding, ??. (bron: NEN 2916)

In de tabel is te zien dat wanneer het nominaal vermogen van de preferente opwekker, bijvoorbeeld een warmtepomp, wordt gedimensioneerd op 30% van het maximaal benodigd vermogen deze al iets meer dan 79% van het totale energie verbruik kan opwekken. Dus wordt er 79% van het totale primaire energieverbruik opgewekt met een hoog rendement. Om dat laatste nog te overbruggen zou de warmtepomp meer dan 3x zo groot moeten zijn, en dus ook ongeveer 3x zo duur.

Wel moet hiervoor Pmax nog worden bepaald, dit is wat wordt gedaan in ‘ISSO 53: warmteverliesberekening’. Dit kan worden gedaan met dezelfde rekenstappen die gebruikt worden voor transmissie- en ventilatieverlies, alleen moet er dan worden gerekend met de meest negatieve situatie. In ISSO 53 wordt dan gerekend met een buitentemperatuur van -10 oC en geen warmtewinst.

Tabel 23: Forfaitair rendement van warmtepompen (bron: NEN 2916)

Tabel 24: Forfaitair rendement overige opwekkers (bron: NEN 2916)

Ook voor het rendement van de verschillende soorten opwekkers zijn forfaitaire waarden gegeven in de norm, deze zijn te zien in Tabel 23 voor warmtepompen en in Tabel 24 voor andere opwekkers. Warmtepompen zijn gescheiden van de rest, omdat deze geen hoge temperaturen kunnen leveren. In deze tabelen is duidelijk dat de aanvoertemperatuur een rol speelt in het rendement van de opwekker. De hoogte van de aanvoertemperatuur wordt bepaald door de benodigde afgifte in een ruimte. Als er meer warmteafgifte nodig is moet de aanvoertemperatuur ook hoger. In bijlage X is omschreven wat de maximaal haalbare afgifte zijn van de verschillende afgiftesystemen.
Het beste is dus een lage temperatuur, maar er moet wel worden gekeken of het kan. Wanneer bijvoorbeeld bestaande radiatoren worden gebruikt, moet er worden gekeken of deze bij een lagere temperatuur ook voldoende warmte afgeven. (correctiefactor radiotoren, zie bijlage X). Dit wordt nog niet automatisch aangegeven in de rekenmethode, maar uiteindelijk is het wel de bedoeling dat er geen onmogelijke combinatie kunnen worden ingevoerd.

In de rekenmethode worden de aanvoertemperatuur en het opwekkingssysteem met bijbehorende Beta-waarde ingevuld, vervolgens worden hier door de rekenmethode de bijbehorende forfaitaire getallen gebruikt. Hieruit volgt het primaire energieverbuik, de vergelijking is te vinden in Tabel 25. Als de afwijking exact hetzelfde is als bij de warmtebehoefte, dan zijn de genomen stappen exact hetzelfde. Er is alleen gedeeld door het systeem- en opwekkingsrendement, maar toch is de afwijking Bij gebouw 2 veranderd. Het verschil is maar klein, de gebruikte rendementen (systeemrendement=0,93; opwekkersrendement=0,75) die in de uitvoer van VABI EPA-U zijn te vinden, komen wel overeen. De oorzaak van het kleine verschil in afwijking is niet gevonden.

Tabel 25: Primaire warmtebehoefte per jaar
Rekenmethode VABI EPA-U Afwijking
MJ MJ %
Gebouw 1 met wtw, met zonw 537.150 519.427 3,4%
Gebouw 1 met wtw, zonder zonw 518.645 496.876 4,4%
Gebouw 1 zonder wtw, zonder zonw 724.276 712.196 1,7%
Gebouw 2 1.438.210 1.503.687 -4,4%
Gebouw 2 als tussenverdieping 868.726 854.984 1,6%

Alle afwijking zijn kleiner dan 5%, daarmee voldoet de rekenmethode in ieder geval aan de eisen die gesteld zijn om het te gebruiken in het proof of concept. Belangrijke oorzaken voor de afwijkingen zijn:
Het transmissieverlies door de vloer komt nog niet overeen
De interne warmteproductie lijkt een factor te missen
De benuttingsfactor in juni en in sommige gevallen ook september

In te voeren waarden: Opwekker(s), (beta-factor), aanvoertemperatuur
Mogelijk forfaitair: Geen extra
Variabelen: Opwekker(s), (beta-factor), aanvoertemperatuur


Bijlage VI: Opzet Vergelijkingsmethodiek
De vergelijking gaat verder waar de rekenmethodiek is gestopt. De output van de rekenmethodiek is een bepaalde investering en een besparing in procenten. Om verschillende opties goed met elkaar te kunnen vergelijken is de NCW ge??ntroduceerd. De NCW geeft een inzicht over wat de investering je meer op levert dan wat je eigenlijk met het geld zou doen, bijvoorbeeld beleggen. Deze koppeling wordt vaak lastig gelegd, vooral door technici wordt dit eigenlijk nooit gedaan.
Een goed voorbeeld uit Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.: Optie 1 kost ongeveer ‘10.000 en bespaard 11% op de energierekening. Zonder verdere financi??le beschouwing is het lastig te zeggen of je dit moet doen of niet. Maar als de NCW wordt bekeken, ‘21.000, en de rentabiliteit(interne rentevoet), 33%, is het een hele goede investering. Dat komt door het rendement van 33%, binnen circa 3 jaar verdien je het terug, dus daarna verdien je zo’n ‘3000 per jaar aan de investering.

NCW=-inv+’_(t=1)^n'(gasprijs* besp_MJ*(1-infl+trend_gas )^n)/(1+d)^n
NCW Netto contant waarde [‘]
inv Investering [‘]
n Projectjaren (looptijd)
gasprijs Gasprijs [‘] (Verwachte gasprijs bij oplevering)
bespMJ Besparing [MJ]
infl Inflatie [%]
trendgas Gasprijs trend [%] (Gemiddelde verwachte daling of stijging van de gasprijs gedurende de looptijd)
d Discontovoet [%]

Om de NCW te bepalen moeten al deze waarde worden ingevoerd. Deze hebben een eigen invloed op het eindresultaat dan de andere. Er wordt gekeken wat de invloed is van verschillende waarde op de netto contante waarde, want als deze niet positief is, wordt het project ook waarschijnlijk niet meer gekozen. De waarde die ook nog een rol spelen in de vergelijkingsmethode zijn:
Hoogte Lening
Leningrente
Looptijd lening

Deze zijn niet te vinden in de formule omdat de looptijd van het project en de looptijd van de lening over het algemeen niet overeen komen. De kosten van de lening worden van de besparing per jaar af getrokken.

Het is belangrijk te bekijken wat de invloeden zijn van deze waarde. Veel waarde hiervan zijn schattingen en verwachtingen, dus wil je weten wat het gevolg is als de schatting er een beetje naast zit. De gevoeligheidsanalyse is uitgevoerd voor twee opties, ‘?n grote en ‘?n kleine investering. Maar wel uit de reeks goede opties die zijn gebleken uit Fout! Verwijzingsbron niet gevonden., namelijk optie 1 en optie 55.
Het gebouw waarop het is uitgevoerd heeft een gebruiksoppervlak van 1200 m2, een inhoud van circa 3500 m3, bestaat uit 2 lagen, is slecht ge??soleerd. Het is een kantoor gebouw. Het huidige gebruik is 1.440.000 MJ per jaar.

Gevoeligheidsanalyse
De aller goedkoopste optie voor het gebouw is optie 1, dat is spouwmuur isolatie. Daarmee stijgt de Rc-waarde van de muur van 0,36 naar 1,7 m2K/W. Het kostenkental waarmee is gerekend is ’22/m2 muur. Het kost dan circa ‘10.000 en bespaard 11,5%. De uitgangswaarden zijn :
Gasprijs= ‘0,60/m3
Looptijd= 15 jaar
Inflatie=2,0 %
Gasprijs trend= 3,0%
Discontovoet= 6,0%
Budget= ‘123.000
Leningrente= 4%
Looptijd lening= 10 jaar

In Figuur 15 is de gevoeligheid van optie 1 grafisch weergegeven. Op de x-as is de afwijking van een variabele uitgezet in procenten. Op de y-as is uitgezet hoeveel de NCW stijgt of daalt door de afwijking. Des te steiler de lijn loopt, des te meer invloed heeft de betreffende variabele. De gasprijs en besparing hebben dus de grootste invloed. Gevolgd door de looptijd, dan de discontovoet, de investering, en als laatste de Gasprijs trend en de inflatie.

Figuur 15: Gevoeligheidsanalyse optie 1, de afwijking van een variabele in procenten uitgezet tegen de verandering van NCW
Voor optie 55 is hetzelfde gedaan, dit is grafisch weergegeven in Figuur 16. Optie 55 bestaat uit spouwmuur isolatie(Rc 0,36–>1,7; ’22/m2), platdak isolatie (Rc 0,28 –> 3,1; ’70/m2), ramen van enkel glas naar HR++ met bestaande kozijnen (U 6,2 –> 3; ’75/m2) en een gasmotorwarmtepomp met de buitenlucht als bron(ca. ‘23.000 bij vermogen van 45 kW). Door de betere isolatie kan er op lage temperatuur worden verwarmt, daardoor is de gasmotorwarmtepomp mogelijk. De totale investering is ‘147.000, de energiebesparing is 77,5%.

Figuur 16: Gevoeligheidsanalyse optie 55, de afwijking van een variable in procenten uitgezet tegen de verandering van NCW
Hierbij ligt de gevoeligheid duidelijk anders, de investering is van weinig invloed gestegen naar de grootste invloed. De volgorde is verder gelijk gebleven.

Invoerwaarden
In deze paragraaf worden de invoerwaarden besproken. Hoe ze worden gebruikt in het proof of concept, en wat er mee moet gebeuren in PIM-studio wanneer het wordt uitgevoerd.
Investering
In het proof of concept is de investering gebaseerd op kostenkentallen uit het literatuuronderzoek en uit ervaring van Van Hout. Hierdoor is er een grote kans dat de investering afwijkt van de werkelijke investering. In combinatie met de grote gevoeligheid is dit een probleem, bij optie 55 bijvoorbeeld zou een afwijking van investering van 10% al een verschil van ruim 50% opleveren op de NCW. Aangezien het verschil bij optie 1 maar 4% is bij 10%, ontstaat er een oneerlijke vergelijking.
Hieruit kan worden geconcludeerd dat, de invloed van de investering op de NCW groter is naar mate de investering groter is.

In PIM-studio kan de kans op een afwijking drastisch worden verminderd. Daar kan de investering automatisch worden bepaald aan de hand van een database. Daarin staan exact de prijzen voor verschillende materialen, apparaten, arbeidskosten etc. Dus kan er veel nauwkeuriger worden bepaald wat de kosten zijn.
De investering wordt dus bepaald aan de hand van de ingevoerde verduurzamende maatregelen, door ze op te zoeken in een database.
Besparing en gasprijs
De besparing is een output van de rekenmethode, de gasprijs is een in te voeren waarde. Bij de gevoeligheidsanalyse liggen deze lijnen over elkaar (bij optie 55 net niet door de lening). Dat komt doordat deze twee samen met de stookwaarde van gas de besparing in euro’s bepalen, en dat is de waarde die daadwerkelijk in de NCW wordt gebruikt. Er had dus ook gekeken kunnen worden naar de invloed van de besparing in euro in plaats van deze twee.
Voor het proof of concept wordt er gerekend met de kosten voor de energie alsof het allemaal gas is, maar in werkelijkheid moeten de energiekosten worden gesplitst in gas en elektriciteit. Deze stap moet nog worden gemaakt. De gasprijs en de trend ervan zijn twee aparte variabelen. De trend bepaald de stijging of daling van de besparing in euro per jaar, de gasprijs bepaald de besparing in het eerste jaar.

In eerste opzicht zou je zeggen dat de gasprijs niet kan afwijken, want je kan gewoon rekenen met de huidige gasprijs. Maar vaak wordt een project pas een jaar, soms zelfs twee jaar later uitgevoerd, als je dan naar de trend kijkt (Figuur 17) valt op dat de gasprijs binnen een jaar 10% kan vari??ren. De invloed van de gasprijs stijgt bij hogere besparing, verder wordt de stookwaarde van gas in Nederland constant verondersteld, er wordt gerekend met de onderste verbrandingswaarde(35,17 MJ/m3). Bij een afwijking +10% stijgt de NCW van optie 1 ongeveer 13% en optie 55 stijgt 36%. Helaas kan niemand toekomst voorspellen, dus blijft dit een groot risico wat moet worden bekeken bij de keuze van een investering.

Jaartal Gasprijs Trend Jaartal Gasprijs Trend
Eurocent/m3 Eurocent/m3
2004 33,6 2010 46,7 -9,4%
2005 39,7 18,2% 2011 49,8 6,5%
2006 47,2 18,9% 2012 55,6 11,8%
2007 50,9 7,9% 2013 57,4 3,2%
2008 51,1 0,4% 2014 57,5 0,2%
2009 51,6 0,8%

Figuur 17: Gasprijs trend van 2004 tot en met 2014 (bron: agentschap NL)

Ook in PIM-studio moet er standaard worden gerekend met de huidige gasprijs, maar er moet nog wel naar worden gekeken hoe een afwijkende gasprijs kan worden bekeken, als er naar het risico wordt gekeken. ‘?n mogelijkheid is ook een minimale en maximale gasprijs invoeren en door laten rekenen, de andere mogelijkheid is om het makkelijk te maken de waarde te wijzigen en het resultaat ervan te zien.
Looptijd
De looptijd geeft aan over hoeveel jaar de NCW moet worden berekend. Deze waarde is afhankelijk van de levensduur van de investering of van de tijd die de investeerder verwacht eraan te verdienen. Het zou bijvoorbeeld kunnen dat het al bekent is dat het gebouw na een bepaald aantal jaar gesloopt wordt, of verkocht wordt. Over het algemeen wordt er een looptijd van 15 jaar gebruikt. Volgens een lijst van Van Hout, waarop de levensduur van verschillende gebouwdelen zijn weergegeven, zijn de meeste delen zo’n 20 ?? 30 jaar. Dus dan is 15 jaar een veilige keuze, met het tweede genoemde aspect wordt geen rekening gehouden bij de keuze voor looptijd, tenzij er een reden is zoals slopen.

Toch kan het handig zijn te bekijken wat de invloed is, als bij 10 jaar de NCW nog steeds positief is, loop je minder risico. Maar bij 20 jaar bijvoorbeeld kan een andere optie een hogere NCW hebben, dan kun je er voor kiezen meer risico te lopen maar met meer winst.

Ook hier is de invloed afhankelijk van de hoogte van de besparing. Bij +20% looptijd stijgt de NCW van optie 1 met 18% en optie 55 met 56%.
Discontovoet
De discontovoet is de rentabiliteit waarmee de investering wordt vergeleken. Als de rentabiliteit van een investering gelijk is aan de discontovoet is de NCW nul, en zijn beide kosten en baten in de vastgestelde looptijd dus gelijk.
De discontovoet moet dus zelf worden gekozen. Als je bijvoorbeeld wilt vergelijken met een spaarrekening neem je de rente daarvan over. Maar met een groot bedrag is het misschien logischer te gaan beleggen. Dan is het afhankelijk van hoeveel risico je wilt lopen. Over het algemeen geldt hoe groter het risico, des te meer rente je behaald als het lukt. Als voorbeeld kan er worden gekeken naar
publieke investeringsprojecten. Hieraan zijn eisen gesteld betrefd de hoogte van de discontovoet. In deze projecten wordt er een risicovrij discontovoet van 2,5% voorgeschreven[2]. Daarnaast wordt er een risico opslag van 3% bijgeteld, waarmee de discontovoet op 5,5% uitkomt[3]. Een lage discontovoet levert een hogere NCW.

Het is dus lastig om een discontovoet vast te stellen, daarbij komt dat de invloed ook vrij groot is. De invloed is groter bij hogere besparingen. Als 6% als uitgangspunt wordt gesteld en wordt verlaagd naar 3%, stijgt optie 1 met 38% en optie 55 met 108%.
Inflatie/Gasprijs trend
Inflatie is de stijging (of daling) van het prijspijl. Dit moet worden gecompenseerd door de indexatiefactor. Deze zorgt ervoor dat de besparing dezelfde koopkracht blijft vertegenwoordigen.
De stijging van de gasprijs zorgt ervoor dat er ieder jaar meer geld wordt bespaard. In het genoemde voorbeeld wordt dus ieder jaar geld 2% minder waard, maar bespaar je ieder jaar 3% meer. Dus ga je er per jaar 1% op vooruit qua besparing.
De gemiddelde trend voor de gasprijs blijkt 5,8% te zijn uit Figuur 17, bepaald over de periode van 2004 tot en met 2014. Echter heeft er in 2005 een energiecrisis plaats gevonden. Als de stijgingen van 2005 en 2006 buiten beschouwing zouden worden gelaten, is de gemiddelde trend 2,7%. Daarom is in het voorbeeld gerekend met een gasprijstrend van 3%.
De gemiddelde inflatie van 1990 tot en met 2013 is 2,3% volgens CBS. In het voorbeeld wordt uitgegaan van 2%. In deze periode varieert deze tussen de 1,1% en 3,9%.

De inflatie(in de grafiek indexatie) en de gasprijstrend hebben het minste invloed van degene die in de grafiek zijn weergegeven. Deze twee waarden zouden ook samen kunnen worden beschouwd. Ze vormen namelijk samen ‘?n waarde die aan geeft hoeveel de gasprijs meer of minder stijgt dan de inflatie.
Wel is het belangrijk in het achterhoofd te houden dat deze waarden gemiddelde zijn die gelden voor de gehele project duur. De gasprijstrend kan namelijk behoorlijk fluctueren (bv: -9% in 2010, maar +12% in 2012), de verdiensten na 1 jaar kunnen dan wel veel afwijken van de verwachte verdiensten, maar dat kan dan nog compenseren in latere jaren.
Daarnaast is bijvoorbeeld uitgegaan van 3%, maar zoals eerder vermeld is dat gebaseerd op de veronderstelling dat er niet weer een energiecrisis komt zoals die van 2005. Gebeurt dat wel dan kan de gasprijstrend dus stijgen van 2,7% naar 5,8%, bij grote besparingen kan dat resulteren in een stijging van circa 90% in de NCW (optie 55).
De inflatie fluctueert veel minder, het is dus al minder waarschijnlijk dat daar een verschil is van meer dan 2% op het gemiddelde. Als dat wel zo zou zijn dan is de invloed op de NCW nog steeds maar plus of min 25% bij optie 55.

De inflatie kan dus vrij makkelijk worden vastgesteld. Maar de gasprijstrend is daarentegen lastig vast te stellen. Het is dus belangrijk dit wel in de risico’s mee te nemen.
Lening
De invloed van de rente van de lening is niet meegenomen in Figuur 16. Deze invloed is zo klein dat de exacte waarde niet van belang is. De basis waarde was 4% rente, bij een stijging van 2% werd de NCW van optie 55 maar 4% lager. Omgekeerd is hetzelfde waar, een daling van 2% op de rente levert een stijging van 4% op. De reden hiervoor is dat het geleende bedrag niet veel meer zal zijn dan 50% van de totale investering.
Als er wel een groot aandeel wordt geleend is het wel verstandig ook hier te kijken naar de mogelijke gevolgen van een verandering van rentekosten.

Besparingslijnen
In het plaatje met investering en NCW viel op dat alle waarden met een na genoeg gelijke besparing op ‘?n lijn lagen. De besparing in procenten stond boven ieder punt, maar dan was niet meer duidelijk om welke optie het ging, dus zijn daarvoor de besparingslijnen toegevoegd. Alle punten die op die lijn liggen hebben dezelfde besparing, het kan worden gezien als een soort derde schuine as.

De lijnen zijn getrokken door bij iedere 10% besparing de kasstromen te bepalen met het huidige energieverbruik. Vervolgens is de NCW bepaald met een investering van ‘0,- en een investering zo groot als de maximale investering.
De besparing is dus vast gesteld, voor de investering zijn twee willekeurige waarde genomen. Daarmee kan Excel de NCW berekenen en zijn twee punten bekend om een lijn door te trekken. Dit wordt voor iedere 10% besparing uitgevoerd, zodat er van 0% tot en met 90% energiebesparing lijnen kunnen worden getrokken. De helling van deze lijnen blijkt gelijk te zijn aan:
-(1+discontovoet).

Bovenstaande is gemaakt voordat het budget was meegenomen, er was dus nog geen lening. Met lening moeten de kasstromen opnieuw worden bepaald, omdat de kosten van de lening er nog af moeten worden getrokken. Een zelfde energiebesparing levert dan een lagere NCW op, dus lopen de besparingslijnen vlakker boven de budget lijn. Om dit in Excel te krijgen is op drie punten de NCW bepaald: Bij een investering van ‘0,-; bij een investering gelijk aan het budget(het knikpunt); en bij de maximale investering.

Bijlage VII: Invoer voorbeeld proof of concept

Figuur 18: Ingevoerde maatregelen voor het voorbeeld gebruikt in het proof of concept
Bijlage VIII: Schilverbetering
Stap 1 in de trias energetica is het verminderen van het energieverbruik. Dus moeten de warmteverlies posten (transmissie/ventilatie) worden verlaagd. Uit Bijlage V blijkt dat alleen de Rc/U-waardete verbeteren zijn, binnen het kader van dit onderzoek in ieder geval. Er moet dus worden gekeken naar de scheidingsconstructies tussen de binnen- en buitenlucht. Er kan dan onderscheid worden gemaakt tussen:
Dak
Muur
Vloer
Ramen
Na-isolatie daken
Vaak is in het dak de meeste energiebesparing te halen. Dit komt mede door de opstijgende warmte en de temperatuurgelaagdheid van sommige afgiftesystemen. Daarbij komt dat een platdak niet echt een gelimiteerd wordt door de vrije ruimte, er zou in principe een dikke laag isolatie op kunnen worden gelegd. Een plat dak wordt dan ook bij voorkeur aan de buitenkant ge??soleerd. Een goed moment om te isoleren is wanneer de waterdichte afdeklaag van het platte dak aan vervanging toe is. In het proof of concept wordt ’70/m2 als kostenkental gerekend voor een isolatielaag van 100 mm polystyreen(PS). [4]

Na-isolatie gevel
Ook de gevel kan in veel gevallen vrij eenvoudig en relatief goedkoop worden verbeterd. Dit kan door de spouwmuren op te vullen met isolatiemateriaal via een kier of geboord gat in de muur. Hoeveel verbetering daarmee kan worden behaald is afhankelijk van de ruimte in de spouwmuur. Het kostenkental van spouwmuurisolatie is ’22/m2 [5]. Een andere oplossing is de muur van buiten- of binnenaf meer isoleren door een laag isolatie er tegen aan te plaatsen. Dit heeft wel tot gevolg dat de muren dikker worden dus de ruimten kleiner.

Na-isolatie vloeren
Bij het bepalen van het warmteverlies door de vloer wordt er gekeken naar de warmtegeleidende eigenschappen van alle materialen tot 10 meter diep. Het grootste deel van de isolerende waarde bestaat dan uit de isolatie door de ondergrond, dus wordt vloerisolatie buiten beschouwing gelaten in dit onderzoek.

Ramen & Kozijnen vervangen
Ramen en kozijnen van oude gebouwen zijn vaak slecht. In het nieuwe bouwbesluit is opgenomen dat de combinatie van raam en kozijn maximaal een U-waarde mag hebben van 1.65 W/m2K. Daarom wordt tegenwoordig vooral HR++ toegepast. In Fout! Verwijzingsbron niet gevonden. zijn de waarden te zien van verschillende combinaties. De tabel is vrij oud(2003), daardoor staat HR++ bij een U-waarde van 1.4 terwijl dit tegenwoordig rond de 1.1 ligt (minstens 1.2). Het vervangen van ramen en kozijnen is relatief duur. Het vervangen van alleen glas voor HR++ glas kost circa ‘160/m2, als ook de kozijnen worden vervangen stijgt dit naar circa ‘500/m2 [4].

Bijlage IX: Warmteopwekkingssystemen
De tweede stap in de trias energetica is: zo veel mogelijk gebruik maken van duurzame energiebronnen(bodemwarmte, zonne-energie, biomassa etc.). En de derde stap is zo effici??nt mogelijk omgaan met fossiele energie. De tweede stap wordt grotendeels ingevuld door de warmteopwekkingsystemen. De derde stap is afhankelijk van de combinatie van opwekking, transport en afgifte(die in bijlage X wordt besproken). In deze bijlage zal eerst de conventionele manier van opwekking worden besproken. Daarna worden de nieuwere en energie zuinigere opwekkers besproken, vooral de in het proof of concept gebruikte systemen zullen worden besproken. Het gebruik van groene energie komt niet bij alles (uitgebreid) naar voren, omdat uit al vele onderzoeken blijkt dat dit vaak niet snel genoeg terugverdient.
Als laatste wordt in dit hoofdstuk nog gesproken over bivalente warmteopwekking.

Gasgestookte CV-ketel
De Gasgestookte CV-ketel(Centrale Verwarmingsketel) is de eerste vorm van centrale verwarming en is nog steeds de meest gebruikte centrale verwarming in de utiliteitsbouw. De wandketel is op te delen in: conventioneel, verbeterd rendement(VR) en hoog rendement(HR).
Eigenschappen
Het Gaskeur HR-label verdeelt HR-ketels in drie categorie??n:
HR 100, met een rendement van ten minste 100% O.W.
HR 104, met een rendement van ten minste 104% O.W.
HR 107, met een rendement van ten minste 107% O.W.

Dat HR-ketels een “rendement” boven 100% kunnen halen is een kwestie van definitie. In Europese richtlijnen worden de verliezen door de afvoer van verbrandingsgassen niet in het rendement meegerekend. Men rekent dus met de zogenaamde onderste verbrandingswaarde. Zo is het theoretisch mogelijk om tot 111% rendement te halen uit het gas op basis van onderwaarde (de bovenwaarde is dan 100%). Dus de bovenwaarde komt zo’n 10-11% lager uit (Het werkelijk rendement), in dit onderzoek wordt gerekend met de bovenstewaarde. Het werkelijke rendement is ook afhankelijk van de retourtemperatuur van de CV-ketel. Bij HR-ketels worden rookgassen vanaf circa 60 oC verzadigd. Dat betekent, dat zij bij verdere afkoeling beginnen te condenseren. Hoe verder de temperatuur daalt, des te meer condensatie zal optreden. Hoeveel warmte er kan worden onttrokken door de condensatie, is afhankelijk van de retourtemperatuur van het water. Boven 60 oC vindt er geen condensatie plaats en is het rendement dus tot ongeveer 10% lager.

Verder is dit rendement ook afhankelijk van de vermogensbelasting. Hoe dichter de belasting bij de maximale belasting komt hoe slechter het rendement wordt. Dit komt doordat er bij hogere belastingen meer rookgassen worden geproduceerd. Die moeten dus ook sneller worden afgevoerd, dus is er minder tijd om te condenseren. Een voorbeeld van het rendementsverloop van 3 verschillende ketels is te zien in Figuur 19.

Figuur 19: Ketelrendement op onderwaarde afhankelijk van retourtemperatuur en percentage deellast

Maar al het bovenstaande is natuurlijk heel praktijk gericht. Voor de rekenmethode wordt gebruik gemaakt van forfaitaire rendementen. Deze zijn te vinden in Tabel 26. De waarden die hier gegeven zijn, zijn gebaseerd op de bovenste stookwaarde van gas, zodat de verrekening van het rendement het primair energieverbruik geeft. De rendementen zijn dus een gemiddeld jaarlijks rendement.

Tabel 26: Ketelrendementen(B.W.) bij lage en hoge temperatuur (bron: NEN 2916)


Warmtekrachtkoppeling (WKK)
Het is in de praktijk goed mogelijk om met een hoog rendement warmte te produceren uit aardgas of biogas(>90%). Bij de productie van elektriciteit(??=40%) uit fossiele brandstoffen komt echter altijd een aanzienlijke hoeveelheid restwarmte vrij. Daarom is het zinvol om de productie van warmte en elektriciteit zoveel mogelijk aan elkaar te koppelen. De warmte die vrijkomt bij de productie van elektriciteit kan dan nuttig worden gebruikt. Voor elektriciteitsopwekkers zoals een WKK-installatie, geldt bij een elektrisch rendement dat hoger is dan 30% en een vermogen van ten minste 60 kWe een vrijstelling op de energiebelasting[6].

De conventionele manier produceert warmte met ingekocht brandstof en koopt elektriciteit los in. Bij een WKK wordt alleen brandstof ingekocht en wordt daarmee bij het gebouw elektriciteit opgewekt, de restwarmte die dan vrij komt wordt gebruikt voor de verwarming van het gebouw. Een bijkomend voordeel is dan dat transport verliezen van de elektriciteit ook worden vermeden.
Er wordt dus iets meer brandstof verbruikt, maar minder inkoop van elektriciteit van het net. Het hoeft niet perse gas te zijn dat wordt gebruikt als brandstof, maar er kan ook bijvoorbeeld worden gedacht aan biomassa.[7]

In de praktijk wordt een wkk niet primair gebruikt om elektriciteit op te wekken, maar ingezet op basis van de warmtevraag. Als er warmte wordt gevraagd zal de wkk aanslaan. Hierdoor wordt naast de gevraagde warmte ook een hoeveelheid elektriciteit geproduceerd. Deze elektriciteit kan direct gebruikt worden, maar als daar op dat moment geen behoefte aan is, kan ze ook aan het openbare elektriciteitsnet teruggeleverd worden.
Soorten
Er zijn vele verschillende soorten warmtekrachtkoppelingen. In principe kan alles waarbij mechanische energie wordt opgewekt door middel van warmte al als WKK worden gebruikt.
Een oud voorbeeld is een stoommachine in bijvoorbeeld een stoomtrein. De mechanische energie wordt daar gebruikt om de trein te laten rijden, maar dit zou ook kunnen worden gebruikt om een generator aan te drijven. De stoom die bij een trein nog rechtstreeks de lucht in gaat bevat nog veel warmt, deze warmte kan nog worden onttrokken door het stoom te condenseren in een warmtewisselaar.

Maar ook de verbrandingsmotor die in een auto ligt kan worden gebruikt als WKK. De mechanische energie kan weer een generator aandrijven en de warmte die over blijft na de verbranding kan weer worden gebruikt voor warmte. Dat gebeurt in principe al bij de radiateur in de auto.
Omdat het vooral gaat om de eigenschappen wordt in dit verslag niet iedere soort toegelicht en verdiept. De eigenschappen van een aantal verschillende warmtekrachtkoppelingen zijn weergegeven in tabel 1, waarin de kracht-warmteverhouding(KWV) voor een groot deel bepalend is voor de keuze.

Warmtekrachtkoppeling is niet als maatregel gebruikt omdat in dit onderzoek het elektriciteitsverbruik buiten beschouwing wordt gelaten. Dat is voor de WKK wel een belangrijk aspect.
Tabel 27: bereik, rendementen en Kracht-warmte Verhouding(KWV) van verschillende soorten WKK’s (bron: Basishandboek Warmtekrachtkoppeling, Cogen vlaanderen)

Warmtepomp
Bijna iedereen heeft een warmtepomp in huis: een koelkast. Dit apparaat pompt warmte uit de gekoelde ruimte en geeft die warmte af aan de lucht in de keuken. Daarvoor is aandrijfenergie nodig in de vorm van elektriciteit voor de compressor. Een warmtepomp is dus niet zozeer een warmteopwekker, maar een warmteverplaatser. Omdat verplaatsen minder energie kost dan opwekken, bespaart de warmtepomp energie. Deze paragraaf is gebaseerd op GasTerra: Deel 5 ‘ Warmte in de woonomgeving [8], daaruit zijn stukken letterlijk over genomen.

Aanpassen: Werking minder uitgebreid, meer kenmerken
Elektrische warmtepomp
In Figuur 20 is een schematisch verloop van een elektrische warmtepomp weergegeven waarin een koudemiddel circuleert (met de klok mee). Links staat de verdamper, dat is een warmtewisselaar waarin het koudemiddel verdampt onder opname van warmte uit de warmtebron. Daar is de koelfunctie gelokaliseerd. Het verdampte koudemiddel wordt door de compressor gepompt, waarbij de druk wordt verhoogd en naar de condensor gebracht. Dat is een warmtewisselaar waar het koudemiddel condenseert onder afgifte van warmte aan het ‘verwarmde medium’ (bijvoorbeeld water dat in de vloerverwarming circuleert). Tenslotte stroomt het koudemiddel terug naar de verdamper via een smoorventiel dat de druk weer reduceert. Omdat de verdampingstemperatuur en de condensatietemperatuur afhangen van de druk, vindt de condensatie in de condensor plaats bij een hogere temperatuur dan de verdamping in de verdamper. De warmte die in de verdamper werd opgenomen, wordt in de condensor bij verhoogde temperatuur weer afgegeven. De warmtepomp verplaatst dus verdampingswarmte. Daarbij verlaat, volgens de wet van behoud van energie, ook alle aandrijfenergie van de compressor het systeem als warmte via de condensor. Deze elektrische energie kan ingekocht zijn, maar er kan ook gebruik worden gemaakt van PV-panelen(Photo Voltaisch).

Figuur 20: Schematische weergave en sankeydiagram warmtepomp [8]
In deze figuur is ook te zien hoe het systeem is verdeeld in een hogedrukdeel (rechts) en een lagedrukdeel (links). Hoe groter het overbrugde temperatuurverschil tussen bron en afgiftesysteem (de zogeheten ‘temperatuurlift’ van de warmtepomp), des te groter is het benodigd verschil in druk, ??n des te groter het energiegebruik van de compressor. Hieruit volgt dat het rendement van de warmtepomp het hoogst is als de temperatuurlift zo klein mogelijk is. Daarmee is duidelijk dat warmtepompen bij voorkeur moeten worden toegepast met systemen voor lagetemperatuurverwarming (LTV) en dat er gezocht moet worden naar een warmtebron met een zo hoog mogelijke temperatuur.

Gasmotorwarmtepomp
Figuur 21 geeft schematisch de werking van de gasmotorwarmtepomp weer. In plaats van een elektromotor is er nu een gasmotor die de compressor aandrijft. De gasmotorwarmtepomp verbruikt dus geen elektriciteit maar aardgas. Het voordeel is dat de restwarmte die vrijkomt in de gasmotor nuttig gebruikt kan worden. In de figuur stroomt daarom het in de condensor opgewarmde medium ook langs de gasmotor, waar het warmte opneemt uit het koelwater en de rookgassen van de motor. De warmtepomp functioneert het beste bij een lage afgiftetemperatuur. Daarom stroomt het op te warmen medium ‘?rst door de condensor en daarna door de gasmotor.

Gasabsorptiewarmtepomp
Een gasabsorptiewarmtepomp gebruikt voor de compressie een thermochemische compressor (figuur). In dit geval is de aandrijfenergie warmte. Met deze warmte wordt in een kookvat (de desorber of generator) bij hoge druk koudemiddeldamp uitgekookt uit een oplossing. Vaak bestaat deze oplossing uit ammoniak (het koudemiddel) en water (het oplosmiddel of de ‘absorbens’). De damp doorloopt de condensor (hoge druk), het expansieventiel en de verdamper (lage druk), zoals eerder beschreven. De lagedrukdamp uit de verdamper wordt vervolgens bij lage druk in de absorber weer geabsorbeerd door het oplosmiddel. Daarbij komt warmte vrij. Er ontstaat een rijke oplossing (rijk aan koudemiddel) die met een vloeistofpomp getransporteerd wordt naar de generator, waar de koudemiddeldamp weer wordt uitgekookt. De arme oplossing die daarbij ontstaat, gaat via een
expansieventiel vast naar de absorber.

Figuur 22: Schematische weergave gasabsorptiewarmtepomp (bron: deel 5)

Rendement
Het rendement van een warmtepomp is sterk afhankelijk van de temperatuur waarin de bron zich bevindt. NEN 2916 onderscheidt 4 verschillende bronnen:
– bodem/buitenlucht
– retour/afvoerlucht
– grondwater/aquifer (dieper in de bodem)
– oppervlaktewater (zee??n, rivieren ed.)

Het rendement kan bij -10 oC wel twee tot drie keer lager zijn dan bij 20 oC. Een dergelijk verschil is mogelijk bij warmtepompen met buitenlucht als warmtebron, daarom heeft deze ook het laagste rendement. Hoe hoger de gemiddlede temperatuur van een bron in een jaar, hoe hoger het rendement. In Tabel 28 zijn de rendementen te vinden waarmee is gerekend, dit zijn forfaitaire gemiddelde voor een jaar. Daaruit is ookte herleiden dat een hogere bron temperatuur een beter rendement levert.

Tabel 28: Forfaitair rendement voor warmtepompen (bron: NEN 2916)

In het proof of concept is alleen gewerkt met een warmtepomp met de buitenlucht als bron. Wel zijn gasabsorbtie en elektrisch beide gebruikt. De bron afvoerlucht kan worden beschouwd als warmteterugwinning en die werd in dit onderzoek buiten beschouwing gelaten. De bron grondwater is afhankelijk van de exacte locatie, dit is namelijk niet overal mogelijk en/of toegestaan.Ook de bron oppervlaktewater is locatie afhankelijk.
Verder was het makkelijker om een kental te vinden voor een warmtepomp met de buitenlucht als bron. Het kostenkental voor elektrische warmtepompen dat gebruikt is, is ‘350/kW; voor gasabsorbtie is gerekend met ‘550/kW. [4]


Bijlage X: Warmteafgiftesystemen
In deze bijlage worden veel gebruikte afgiftesystemen omschreven. Dit wordt beperkt tot de afgifte systemen die werken met water als warmtetransport medium. Luchtverwarming wordt dus voor het proof of concept nog niet opgenomen in de methodiek.
Bij de behandelde afgiftesystemen wordt vooral in gegaan op de haalbare warmteafgifte

Radiatoren en convectoren
De radiator is momenteel een veel gebruikt warmteafgiftesysteem. Het kan globaal worden verdeeld in twee typen: paneelradiator en leden- of kolomradiator. Hier zou nog een categorie bij kunnen, namelijk de design-, decor- of handdoekradiator. Maar de naam zegt het al hiervoor wordt niet gekozen wanneer effectief verwarmen de hoofdzaak is en deze zullen dus ook niet snel gebruikt worden in de utiliteitsbouw.
Eigenschappen
Er kan onderscheid gemaakt worden tussen hoge en lage temperatuur radiatoren(HT- en LT-radiatoren). Meestal worden hiervoor de temperatuur definities van NEN 5128 toegepast, namelijk: HT: Taanvoer > 55 oC & LT: Taanvoer ‘ 55 oC.
Het afgestane vermogen van een radiator is van een aantal aspecten afhankelijk. Het vermogen dat de leverancier opgeeft is onder genormaliseerde omstandigheden. De aanvoertemperatuur is hierbij 75 oC, de retourtemperatuur 65 oC en de omgevingstemperatuur 20 oC. Wanneer de radiator wordt toegepast met andere temperaturen moet er een correctiefactor ??o worden toegepast. Naast de genormeerde temperaturen en werkelijke temperaturen is hiervoor nog een radiatorconstante ‘n’ nodig, deze wordt ook geleverd door de fabrikant. Over het algemeen ligt deze waarde tussen 1,2 en 1,4, daarom wordt er vaak gerekend met 1,3.

Met onderstaande formule kan de correctiefactor voor een afwijkende overtemperatuur worden bepaald. In Figuur 23 zijn de waarden bij verschillende toe- en retourtemperaturen en ruimtetemperaturen weergegeven voor radiatoren met een radiatorconstante van 1,3. Hiermee kan worden berekent wat de warmteafgifte is van het huidige afgiftesysteem met een lagere temperatuur. In de rekenmethode wordt ook de benodigde warmteafgifte berekend, dus kan er worden gecontroleerd of er voldoende is ge??soleerd om de aanvoertemperatuur te verlagen.

Figuur 23: Correctiefactor voor afwijkende temperaturen van HT-radtiatoren met een n-co??ffici??nt van 1,3
Het te selecteren vermogen wordt bepaald door de volgende formule, waarin beide correctiefactoren voor komen:

In dit onderzoek wordt voor de opstelling factor met 1 gerekend.
Vloerverwarming
Het komt voor dat vloerverwarming wordt toegepast als basisverwarming, dat wil zeggen dat het een (veelal constant) deel van de warmtevraag dekt en de resterende warmtevraag door een ander systeem wordt gedekt. Dit valt echter buiten de scope van dit onderzoek. Wanneer vloerverwarming als hoofdverwarming wordt toegepast, is dit het enige systeem en voorziet deze de ruimte van alle warmtevraag.

Vloerverwarming kan elektrisch worden uitgevoerd, of met watervoerende buizen. Alleen deze laatste mogelijkheid wordt bekeken, omdat door de hogere prijs voor elektriciteit de gebruikskosten van een elektrische vloerverwarming vele malen hoger zijn. Het is ook algemeen bekent dat elektrisch verwarmen duurder is.

Bij vloerverwarming met watervoerende leidingen zijn leidingen (vaak kunststof) opgenomen in de vloer. Deze zijn verwerkt in of vlak onder de dekvloer. Het warme water wat er door stroomt warmt zo de vloer op.
Eigenschappen
Met vloerverwarming kan maximaal ongeveer 100 W/m2 worden geleverd. Dit wordt begrenst doordat de vloer niet te warm mag worden. Hoe warm deze exact mag worden is afhankelijk van de toepassing van de ruimte, meestal is dit zo’n 28 ?? 29 oC. Hoe hoog deze temperatuur daadwerkelijk wordt, wordt bepaald door de afstand tussen de leidingen, de overtemperatuur en de warmteweerstand van de vloerafwerking.[8]
Met de overtemperatuur kan de toevoer- en retourtemperatuur worden gekozen. Het verschil hiertussen moet niet te groot zijn, want dat leidt to discomfort. Maar wordt deze te klein gekozen dan wordt de massastroom te hoog en kost het veel pompenergie.
Met overtemperaturen hoger dan 40 oC is de vloeroppervlakte al snel te warm of moeten de leidingen te ver uit elkaar worden gelegd waardoor er geen goede temperatuurverdeling ontstaat. De aanvoertemperatuur van vloerverwarming valt dus onder lage temperatuur, oftewel onder 55 oC. Afhankelijk van de warmtevraag kan deze temperatuur ver dalen, zolang het maar een graad of 10 hoger is dan de ruimte.

Wandverwarming
Dit is in vele opzichte hetzelfde als vloerverwarming. Een verschil is dat wandverwarming maximaal 150 W/m2 kan worden afgestaan. Dit is hoger dan bij vloerverwarming doordat de maximale oppervlaktetemperatuur hier 42 oC is (er is weinig contact tussen de gebruiker en de wand). Echter ligt de optimale bedrijfstoestand bij een oppervlaktetemperatuur van 28 oC bij een luchttemperatuur van 20 oC. [8]

Review this essay:

Name
Rating
Your review: (optional)

Latest reviews:

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Time limit is exhausted. Please reload the CAPTCHA.