Betonkernactivering

BetonkernactiveringDe simulatieJeroen Rietkerk

BetonkernactiveringDe simulatieAuteur:Jeroen RietkerkDuale leerroute installatietechnologie- Technische Universiteit Eindhoven- Raadgevend Technies Buro Van HeugtenOnder begeleiding van:Ir. ing. A.W.M. van SchijndelTechnische Universiteit Eindhovenjanuari 2005

VoorwoordAfgestudeerde HBO-studenten met een opleiding installatietechniek kunnen hun studie aan deTechnische Universiteit Eindhoven (TU/e) vervolgen met de masteropleiding Installatietechnologie.Bij het vervolgen van de studie aan de TU/e dient een schakelprogramma te worden gevolgdwaarvoor onder andere een tweetal schakelprojecten zelfstandig dienen te worden uitgevoerd. Deopdracht van dit rapport is ontstaan als een vervolg op mijn eerste schakelproject, te weten“Betonkernactivering, de consequenties”.Dit rapport is geschreven voor iedereen die geïnteresseerd is in betonkernactivering en desimulatie van het systeem in een Matlab/ Simulink omgeving. Met dit rapport kan iedereen zich opde hoogte stellen van de werking van een eenvoudig simulatiemodel van betonkernactivering ende aspecten die daarbij in ogenschouw moeten worden genomen.Dit rapport is totstandgekomen door suggesties en opmerkingen vanuit de Technische UniversiteitEindhoven. Hierbij wil ik Jos van Schijndel bedanken voor zijn suggesties en opmerkingen metbetrekking tot de uitvoering van de opdracht en uiteraard zijn ondersteuning bij het ontwerpen enrealiseren van het simulatiemodel.Strijen, 21 januari 2005

SamenvattingBetonkernactivering wordt in de huidige Nederlands bouw steeds vaker toegepast als eenalternatief voor conventionele klimaatinstallaties waarmee comfortabele binnenklimaten kunnenworden gerealiseerd in combinatie met een laag energiegebruik. Door het dynamische karaktervan het systeem is een simulatiemodel noodzakelijk om een ontwerp te kunnen optimaliseren.Dit rapport heeft als doel het ontwerpen en realiseren van een simulatiemodel van eenbetonkernactiveringssysteem waarmee een uitspraak kan worden gedaan over het comfort,energiegebruik en vermogen van het systeem. De hierbij behorende doelstelling betreft hetverkrijgen van inzicht in de invloeden op de hiervoor genoemde grootheden indien wordtgevarieerd met de geometrie van de bouwkundige constructie en het type regeling van dewateraanvoertemperatuur.Ten behoeve van de realisering van het simulatiemodel en de uitvoering van de simulaties wordenin achtereenvolgende hoofdstukken de volgende onderwerpen besproken:− de definiëring van de benodigde uitgangsgegevens;− het ontstaan en principe van betonkernactivering;− een literatuurstudie over de eigenschappen van betonkernactivering en de normen en richtlijnenwaarmee de simulatieresultaten kunnen worden gewaardeerd.De basis van het simulatiemodel van betonkernactivering wordt gevonden in het door deTechnische Universiteit Eindhoven ontwikkelde ISE-model. Dit model wordt gebruikt in desoftwareomgeving van Matlab en Simulink. Voor de simulatie van betonkernactivering is dit modeluitgebreid met onder andere een bouwkundige constructie waarin betonkernactivering isopgenomen, een regeling van de wateraanvoertemperatuur en een preferentieschakeling tussende betonkernactivering en het luchtbehandelingssysteem. Het gerealiseerde, maar nietgevalideerde, simulatiemodel is toegepast voor het uitvoeren van drie reeksen simulaties. Bij dezesimulaties is gevarieerd met de geometrie van de bouwkundige constructie, het type regeling vande wateraanvoertemperatuur en de gecombineerde toepassing van betonkernactivering met eenluchtbehandelingssysteem.De uitgevoerde simulaties hebben geresulteerd in de volgende conclusies:− Een vloer-/ plafondconstructie met een hoge massa gecombineerd met het opnemen van deleidingregisters in de kern van de constructie (betonkernactivering) resulteert in het bestecomfort, gunstige vermogens en het laagste energiegebruik.− Een buitentemperatuurafhankelijke regeling van de wateraanvoertemperatuur met eenmaximum en minimum aanvoertemperatuur van respectievelijk 29°C en 18°C levert een betercomfort, hogere vermogens en een lager energiegebruik in vergelijking tot een constantewateraanvoertemperatuur van 22°C.− Betonkernactivering dient te worden gecombineerd met een luchtbehandelingssysteem doordatonder andere het vermogen van betonkernactivering te klein is om dekking te kunnen gevenaan het ventilatiewarmteverlies.

− De toepassing van betonkernactivering levert een besparing op het energiegebruik met 35,8%en op de energiekosten met 39%.Als aanbeveling wordt gedaan om praktijkmetingen van een betonkernactiveringssysteem teverkrijgen. Hiermee wordt het mogelijk om het simulatiemodel aan de werkelijkheid te toetsen.Verder wordt aanbevolen om in het simulatiemodel de stralingstemperatuur op te nemen, maar ookdienen de tools waarmee de resultaten worden geanalyseerd te worden verbeterd, zodat deanalyses eenvoudiger en nauwkeuriger kunnen worden uitgevoerd.

SymbolenlijstSymbool Betekenis EenheidA leiding oppervlakte buitenzijde leidingen m 2c soortelijke warmte J/ kg⋅Kc water soortelijke warmte van het water J/ kg⋅KC 2 ¼ ⋅ C constructie J/ KC 3 ¼ ⋅ C constructie J/ KC 4 ¼ ⋅ C constructie + ½ ⋅ C vloerbedekking J/ KC 5 ½ ⋅ C vloerbedekking J/ KC constructie capaciteit van de betonconstructie J/ KC vloerbedekking capaciteit van de vloerbedekking J/ KC w capaciteit van de waterinhoud van de registers J/ KCF convectiefactor -COP Coefficient of Performance -d dikte md constructie dikte van de constructie md inbouw inbouwdiepte leidingregisters md x steek mh uur -⋅m watermassastroom water door leidingregistersM metabolisme metT 1 water retourtemperatuur °CT 2 temperatuur kern constructie °CT 3 plafondtemperatuur °CT 4 temperatuur constructie vloerzijde °CT 5 temperatuur vloerbedekking °CT i ruimtetemperatuur °CT i1 ruimtetemperatuur 1 °CT i2 ruimtetemperatuur 2 °CT w_in wateraanvoertemperatuur °Ckg/ sR 1 warmteweerstand kern – plafond K/ WR 2 warmteweerstand kern – vloer K/ WR 3 warmteweerstand vloerbedekking K/ WR p warmteovergangsweerstand plafondzijde K/ WR v warmteovergangsweerstand vloerzijde K/ WR x vervangingsweerstand K/ WU-waarde warmtedoorgangscoëfficiënt W/ m 2 ⋅KZTA zontoetredingsfactor -δ leidingdiameter mλ warmtegeleidingscoëfficiënt W/ m⋅Kλ b warmtegeleidingscoëfficiënt constructie W/ m⋅K

Symbool Betekenis Eenheidρ dichtheid kg/ m 3Begrippenlijstzontoetredingsfactorconvectiefactor (CF)metabolismeCoefficient OfPerformance (COP)relayDe verhouding tussen de door een venster met eventuele zonwering naarbinnen doorgelaten zonnestraling in de vorm van lichtstraling,warmtestraling, direct afgegeven convectieve warmte en de opvallendezonnestraling.De verhouding tussen de direct door convectie aan de vertrekluchtafgegeven warmte en de in het vertrek binnenkomende zonnewarmte ofverlichtingswarmte.Warmteontwikkeling in de persoon. Het metabolisme wordt uitgedrukt in deeenheid met, waarbij 1 met = 58,2 W/m 2 lichaamsoppervlak. Voor een manis het lichaamsoppervlak gemiddeld 1,8 m 2 en voor een vrouw 1,6 m 2 .Deze term wordt ook wel de COP genoemd en geeft het rendement vaneen koelmachine of warmtepomp weer. Het betreft de verhouding tussende verkregen hoeveelheid energie en de toegevoerde arbeid.Een relay is een standaard block welke is opgenomen binnen Matlab/Simulink. Het relay bepaalt of de input wel of niet valt binnen degrenswaarden van de ingevoerde hysterese. Op basis van dat resultaatwordt door het relay een vooraf ingevoerde uitvoer gegenereerd.

Inhoudsopgave1. Inleiding............................................................................................................................... 62. Uitgangspunten ................................................................................................................... 72.1 Bouwkundige gegevens............................................................................................ 72.2 Installatietechnische gegevens................................................................................. 82.3 Simulatiemodel ......................................................................................................... 93. Betonkernactivering .......................................................................................................... 103.1 Principe ................................................................................................................... 104. Ontwerp van een betonkernactiveringssysteem............................................................... 114.1 Behaaglijkheid......................................................................................................... 114.2 Het vermogen ......................................................................................................... 134.3 Regelingen.............................................................................................................. 164.4 Systeemconfiguraties.............................................................................................. 175. Modelvorming betonkernactivering ................................................................................... 185.1 Het basismodel ISE ................................................................................................ 185.2 Model betonkernactiveringsconstructie .................................................................. 195.3 Variërende warmteoverdrachtscoëfficiënten .......................................................... 255.4 Regeling wateraanvoertemperatuur ....................................................................... 265.5 Prioriteitsregeling tussen BKA en LBK ................................................................... 275.6 Schakelende zonwering.......................................................................................... 285.7 Starttijd en lengte van werkdag .............................................................................. 305.8 Kostenbepaling ....................................................................................................... 305.9 Het eindmodel en uitvoervisualisatie ...................................................................... 316. Simulaties met het betonkernactiveringsmodel ................................................................ 346.1 Uitgangsgegevens .................................................................................................. 346.2 Consequenties geometrie vloer-/ plafondconstructies............................................ 356.3 Consequenties variërende wateraanvoertemperatuur ........................................... 446.4 Consequenties toepassing BKA en/ of LBK ........................................................... 497. Conclusies & Aanbevelingen ............................................................................................ 547.1 Conclusies .............................................................................................................. 547.2 Discussie................................................................................................................. 567.3 Aanbevelingen ........................................................................................................ 57Literatuurlijst ........................................................................................................................... 58

BijlagenI. Uitvoer warmteverliesberekening referentievertrekII. Overzicht bestanden en parameters ISE-modelIII. Simulink-modellen behorende bij modelvorming betonkernactiveringssysteemIV. Overzicht bestanden en parameters simulatiemodel betonkernactiveringV. Parameters referentiesituatie betonkernactiveringsmodel

61. InleidingIn de huidige Nederlandse bouw wordt steeds meer gebruik gemaakt van betonkernactivering. Hetbetreft een systeem dat een alternatief is voor conventionele klimaatinstallaties en waarmeecomfortabele binnenklimaten zijn te realiseren in combinatie met een laag energiegebruik. Door hetdynamische karakter van het systeem, voornamelijk door het actieve gebruik van degebouwmassa, kan een geoptimaliseerd ontwerp van een betonkernactiveringssysteem alleenplaatsvinden door gebruik te maken van een dynamisch simulatiemodel.Het doel van dit rapport betreft het ontwerpen en realiseren van een dynamisch simulatiemodel vaneen betonkernactiveringssysteem, waarmee op ruimteniveau een uitspraak kan worden gedaanover het comfort, energiegebruik en vermogen van betonkernactivering. De doelstelling hierbij isom, met betrekking tot de hiervoor genoemde grootheden, te bekijken wat de invloeden zijn van devariatie van verschillende parameters, te weten: de geometrie van de vloeren cq. plafonds en deregeling van de wateraanvoertemperatuur.Dit rapport is verdeeld in zes onderdelen welke worden besproken in de hiernavolgendehoofdstukken. In hoofdstuk 2 wordt ingegaan op de uitgangsgegevens waarop het rapport isgebaseerd met betrekking tot het referentievertrek en het simulatiemodel. In hoofdstuk 3 wordt eenuitleg gegeven over het ontstaan en het principe van betonkernactivering. In het daarop volgendehoofdstuk wordt op basis van een beknopte literatuurstudie uitleg gegeven over de eigenschappenvan betonkernactivering en over de normeringen en richtlijnen waarmee de uitkomsten van desimulaties kunnen worden gewaardeerd. In hoofdstuk 5 wordt de modellering van hetbetonkernactiveringssysteem besproken, waaronder de principes en berekeningen die tengrondslag liggen aan de diverse submodellen. In hoofdstuk 6 wordt een overzicht gegeven van deuitgevoerde simulaties inclusief een analyse van de resultaten. De beschreven simulaties betreffende invloed van de geometrie van de vloeren cq. plafonds en het type regeling van dewateraanvoertemperatuur op het energiegebruik en comfort van de installatie. Hierbij worden desimulaties uitgevoerd voor een winter- en zomerseizoen. Het rapport wordt afgesloten met eenhoofdstuk waarin op de simulaties berustte conclusies worden beschreven gevolgd door een aantalaanbevelingen. Na het laatste hoofdstuk volgen de bijlagen zoals deze in de diverse hoofdstukkenin de tekst worden genoemd.

72. UitgangspuntenVoor dit project is ten behoeve van het ontwerp en realisering van het betonkernactiveringsmodeleen referentiesituatie gekozen. Deze referentiesituatie heeft niet alleen betrekking op debouwkundige en installatietechnische uitgangspunten, maar ook op uitgangspunten met betrekkingtot de modelvorming.2.1 Bouwkundige gegevensVanwege de toegenomen populariteit van betonkernactivering in schoolgebouwen, betreft dereferentiesituatie een in een middelbare school gelegen theorielokaal (fig. 2.1). De afmetingen enbouwkundige eigenschappen van het vertrek zijn weergegeven in tabel 2.1.Nr. Constructie Oriëntatie Opbouw Dikte Warmtegeleidingscoëfficiënt(λ)Soortelijkewarmte (c)Dichtheid(ρ)[m] [W/ m⋅K] [J/ kg⋅K] [kg/ m 3 ]1 buitenwand zuidwest betonminerale wolmetselwerk0,100,110,10510,04184084084017003520002 buitenwand zuidoost betonminerale wolmetselwerk0,100,110,10510,04184084084017003520003 binnenwand gang licht beton 0,18 0,45 840 13004 binnenwand gang pleisterlaagkalkzandsteenpleisterlaag0,010,1050,010,710,78408408401600200016005 vloer vertrek linoleumafwerkvloerbreedplaatvloer0,0030,050,280,171,31,91470840840300200025006 plafond vertrek breedplaatvloerafwerkvloerlinoleum0,280,050,0081,91,30,17840840147025002000300Tabel 2.1: Bouwkundige eigenschappen referentievertrekIn constructie 1 en 2 is beglazing toegepast in combinatie met automatisch bediendebuitenzonwering. De zonwering wordt naar beneden geschakeld indien de zonbelasting meer dan250 W/ m 2 bedraagt. De eigenschappen van de beglazing zijn weergegeven in tabel 2.2.

8U-waarde ZTA CF[W/ m 2 ⋅K] [-] [-]Zonwering op 1,2 0,6 0,1Zonwering neer 1,2 0,2 0,1Tabel 2.1: Eigenschappen beglazing referentievertrekFiguur 2.1: Referentievertrek2.2 Installatietechnische gegevens2.2.1 VentilatieHet referentievertrek is voorzien van gebalanceerde ventilatie waarbij er mechanisch lucht wordttoe- en afgevoerd met een hoeveelheid van 625 m 3 /h.2.2.2 VerwarmingHet totale warmteverlies van het referentievertrek bedraagt 9380 W, onderverdeelt in de volgendeposten:− transmissieverlies : 1740 W− infiltratieverlies : 600 W− opwarmtoeslag : 1580 W− ventilatieverlies : 6250 WDeze waarden zijn bepaald op basis van een warmteverliesberekening conform [1] en uitgevoerdmet Vabi Uniforme Omgeving. De uitvoer van de berekening is ingevoegd in bijlage I.2.2.3 Interne warmtelastDe interne warmtelast is verdeeld over de posten apparatuur, personen en verlichting.Personen− Aantal : 31− Warmteafgifte : 80 W/ persoon (voelbaar)Apparatuur− Personal computer : 150 W− TV/ Stereo : 200 W− Beamer : 150 W

92.3 SimulatiemodelBij de ontwikkeling van het betonkernactiveringsmodel is gebruik gemaakt van een basismodel inde softwarematige Matlab/ Simulink omgeving. Dit basismodel, het door de Technische UniversiteitEindhoven ontwikkelde ISE-model [2], geeft inzicht in de ruimtetemperatuur van een 1-zonegebouw. In dit model zijn opgenomen: de omgeving (klimaatfile), het ventilatiesysteem, koel- enverwarmingsvermogens, de interne en externe warmtelast, de gewenste binnentemperatuur, hetrendement van de installaties en de kosten van het energiegebruik. De parameters in dit modelkunnen door middel van een gebruiksvriendelijke interface eenvoudig in het model wordenaangepast.De keuze om het ISE-model als basis te gebruiken is ontstaan doordat in hetbetonkernactiveringsmodel ook een gebouwzone benodigd is waarmee een uitspraak kan wordengedaan over de binnentemperatuur, afhankelijk van de geometrie en omgeving van de betreffenderuimte c.q. gebouw.Voordat daadwerkelijk is besloten om het ISE-model als basis te gebruiken voor het ontwerpen enrealiseren van het betonkernactiveringsmodel is bekeken of het ISE-model hier geschikt voor zouzijn. Hiertoe is een zeer eenvoudig betonkernactiveringsmodel gekoppeld aan het ISE-model en uitdeze koppeling is gebleken dat het ISE-model geschikt is als basis voor de realisering van eenbetonkernactiveringsmodel.

103. BetonkernactiveringDe gebouwmassa heeft invloed op het binnenklimaat van een gebouw. Door deze invloed op hetbinnenklimaat beïnvloedt de gebouwmassa indirect de werking van de klimaatinstallatie en hetenergiegebruik. Door het verschil in passieve warmteaccumulatie van de gebouwmassa kunnentemperatuurschommelingen bij een hoge gebouwmassa beter gedempt worden dan bij eengebouw met een kleine massa [3]. Dit kan resulteren in positieve en negatieve effecten op hetenergiegebruik. In de zomer zal een hoge gebouwmassa een gunstig effect hebben op hetenergiegebruik doordat de binnentemperatuur minder snel oploopt, waardoor er minderkoelvermogen nodig is. In de winter blijft een hoge gebouwmassa langer op temperatuur waardoorhet energieverlies naar de omgeving toeneemt en verder is er een grotere verwarmingscapaciteitnodig om het gebouw binnen een redelijke tijd op temperatuur te brengen.In de laatste decennia is de kwaliteit op het gebied van warmte-isolatie toegenomen en zijn ermeer mogelijkheden op het gebied van zonwering [4]. Dit heeft in combinatie met de hogere eisenop het gebied van comfort en energiezuinigheid geleid tot de belangstelling om naast hetverwarmen ook te gaan koelen door gebruikmaking van de bouwkundige constructie. Dit heeft ineerste instantie geleid tot de toepassing van oppervlakte verwarmings- en koelsystemen. In hetbegin van de jaren negentig is men in Zwitserland echter de capaciteit van de bouwkundigeconstructie beter gaan benutten door deze thermisch te activeren.3.1 PrincipeBij betonkernactivering worden registers watervoerende leidingen in de bouwkundige constructievan plafonds en vloeren opgenomen. Anders dan bij bijvoorbeeld vloerverwarmingssystemenworden de watervoerende leidingen niet in de deklaag van vloeren opgenomen, maar worden deleidingen in de betonconstructie opgenomen, zoals schematisch weergegeven in figuur 3.1.Hiermee kan de gebouwmassa thermische energieaccumuleren door gebruik te maken van de beschikbareopslagcapaciteit.Door de opslag van thermische energie in degebouwmassa wordt het mogelijk om de aan degebouwmassa toe te voeren warmte of koude los tekoppelen van het tijdstip van gebruik [5]. Vooral voor dekoeling levert dit een belangrijk voordeel, omdat de warmtetijdelijk in de voorgekoelde gebouwmassa kan wordenopgeslagen, waar het op een later tijdstip kan wordenafgevoerd. Hierdoor wordt de koellast over een langeretijd verdeeld en kan de piekbelasting wordenFiguur 3.1: Principe watervoerendegereduceerd.leidingen in kern betonconstructie. [uit: 4]

114. Ontwerp van een betonkernactiveringssysteemDoor het dynamische karakter van een betonkernactiveringssysteem dient aandacht te wordenbesteed aan de aspecten die van invloed zijn op het comfort en energiegebruik van dezeinstallatie. Deze aspecten betreffen de behaaglijkheid, het vermogen, regeling ensysteemconfiguratie. Bij elke van deze aspecten spelen diverse parameters een rol die uiteindelijkvan invloed zijn op de prestatie van het gehele systeem.4.1 BehaaglijkheidDe thermische behaaglijkheid van het binnenklimaat kan worden gewaardeerd door de toepassingvan het model van Fanger. Binnen dit model zijn de lucht- en gemiddelde stralingstemperatuur éénvan de comfortparameters. De combinatie van de lucht- en stralingstemperatuur wordt ook wel deoperationele temperatuur genoemd.Betonkernactivering beïnvloedt voornamelijk de lucht- en stralingstemperatuur. Een groot aandeelvan de door een constructieonderdeel afgegeven thermische energie komt vrij door de afgifte ofabsorptie van straling waardoor voor het evenwicht een kleiner aandeel van de luchttemperatuurnodig is. Dit betekent dat er bij een verwarmingssysteem een lagere en bij een koelsysteem eenhogere luchttemperatuur nodig is om een gelijke operatieve temperatuur te realiseren. In de winterzal de koelere lucht als aangenaam worden ervaren, doordat deze lucht een hogere relatievevochtigheid heeft en daardoor een positieve invloed heeft op de luchtwegen. Tevens zullen, invergelijking tot convectieve systemen, de energieverliezen door ventilatie in zowel de winter als dezomer afnemen doordat in de winter met een lagere en in de zomer met een hogere temperatuurkan worden ingeblazen.Door thermisch geactiveerde constructies te gebruiken om te koelen wordt het mogelijk om hetaantal luchtwisselingen per uur te verminderen. Afhankelijk van de koellast kan de luchtverversingworden teruggebracht tot de hoeveelheid die noodzakelijk is uit hygiënisch oogpunt. Dit betekentdat de lucht met een lagere snelheid in de ruimte kan worden ingeblazen waardoor detochtverschijnselen zullen afnemen en dit levert in combinatie met de hogere luchttemperatuur eencomfortabel geheel.De luchtvochtigheid in een ruimte kan door betonkernactivering niet worden beïnvloed. Een hogerelatieve vochtigheid zorgt voor een broeierig, onbehaaglijk klimaat en kan vanwegedauwpuntsonderschreidingen ook het koelvermogen beperken. Voor het regelen van de relatievevochtigheid is een ventilatiesysteem nodig waarmee de luchtvochtigheid kan worden geregeld.4.1.1 WaarderingZoals reeds genoemd kan het binnenklimaat worden gewaardeerd door toepassing van het modelvan Fanger. In het model van Fanger spelen de volgende comfortparameters een rol:− Persoonsgebonden parameters:∗ de warmteweerstand van de kleding (clo-waarde) en∗ de warmteontwikkeling in de persoon (metabolisme).− Omgevingsgebonden parameters:∗ luchttemperatuur;

12∗ gemiddelde stralingstemperatuur;∗ luchtsnelheid en∗ luchtvochtigheid.Het model van Fanger resulteert in een voorspelling waarmee een uitspraak kan worden gedaanover de te verwachten gemiddelde waardering van een groep personen over een willekeurigklimaat. Deze voorspelde gemiddelde uitspraak wordt Predicted Mean Vote (PMV) genoemd enheeft een waarde tussen -3 en +3. De waardering van de thermische behaaglijkheid behorende bijde PMV wordt uitgedrukt in een 7-punt-schaal (tabel 4.1) waarin de thermische gewaarwordingwordt weergegeven.koud koel enigszins neutraal enigszins warm heetkoelwarm-3 -2 -1 0 1 2 3Tabel 4.1: De 7-punt-schaal voor de thermische gewaarwording.Aansluitend op de PMV heeft Fanger de Predicted Percentage of Dissatisfied (PPD)geïntroduceerd die een voorspelling geeft van het aantal personen dat het binnenklimaat zullenwaarderen met -3, -2, 2 of 3 op de schaal voor de thermische gewaarwording.4.1.2 RichtlijnenIn tabel 4.2 wordt een overzicht gegeven van de aanbevelingen die worden gedaan met betrekkingtot de minimale en maximale waarden van de comfortparameters die gelden volgens de vigerendenormen en richtlijnen.Algemene behaaglijkheid -0,5 PMV +0,5Operatieve temperatuurWinter, clo = 1,020 – 24 °CZomer, clo = 0,523 – 26 °CMaximaal gemiddelde luchtsnelheidZomer0,18 m/sWinter0,15 m/sContacttemperatuur van de vloer19 – 29 °CZittende werkzaamhedenminimaal 20 °CVentilatieOnderwijsfunctie (B2)3,5 dm 3 /s⋅m 2 gebruiksoppervlakteTabel 4.2: Aanbevelingen binnenklimaat op basis van NEN-EN-ISO-7730 [6] en Bouwbesluit 2003 [7].Aanvullende richtlijnenOp basis van ISSO publikatie 19 [10] is het ook mogelijk de genormeerde algemene thermischebehaaglijkheid te vertalen naar een minimale en maximale luchttemperatuur.

13Deze richtlijn vermeldt bij een metabolisme van 1,2 met, zoals in kantoren en scholen, de volgendeluchttemperaturen indien geldt -0,5 < PMV < +0,5:− wintersituatie:− zomersituatie:∗minimaal20°C∗minimaal21,5°C∗maximaal24,5°C∗maximaal25,5°COok is het mogelijk om het binnenklimaat te waarderen op basis van de richtlijnen van deRijksgebouwendienst (RGD). De RGD heeft namelijk de algemene thermische behaaglijkheid,waarvoor geldt -0,5 < PMV < +0,5, op een andere manier benaderd. Zij hebben namelijk bepaalddat in de zomerperiode de algemene thermische behaaglijkheid geldt indien de volgende grenzenniet worden overschreden:− ruimtetemperatuur T > 25°C maximaal 5% van de gebruikstijd;− ruimtetemperatuur T > 28°C maximaal 1% van de gebruikstijd.4.2 Het vermogenBij betonkernactivering wordt het door de constructieonderdelen afgegeven vermogen door eenaantal factoren beïnvloed. Het af te geven vermogen wordt bepaald door dewarmteoverdrachtscoëfficiënten tussen de oppervlakken en de ruimten, door de maximale enminimale oppervlaktetemperaturen, de afmetingen van het oppervlak en de thermischeopslagcapaciteit van de constructie. In figuur 4.1 is schematisch weergegeven hoe de warmtewordt afgegeven en opgenomen door vloeren en plafonds en hoe het vermogen kan wordenbepaald.De warmteoverdrachtscoëfficiënt bestaat uit de componenten straling en convectie. Voor destralingscomponent wordt onder alle omstandigheden gerekend met een gemiddelde waarde van5,5 W/ m 2 •K [5, 8].Plafond: alpha = 6 W/(m².K)T beton = 23˚CT ruimte = 20˚CCap.= (23˚C - 20˚C) x alphaVloer: 3 x 11 = 33 W/m²Plafond: 3 x 6 = 18 W/m²Plafond: alpha = 11 W/(m².K)T beton = 20˚CT ruimte = 24˚CCap.= (24˚C - 20˚C) x alphaVloer: 4 x 7 = 28 W/m²Plafond: 4 x 11 = 44 W/m²Vloer: alpha = 11 W/(m².K)Vloer: alpha = 7 W/(m².K)VerwarmenKoelenFiguur 4.1: Het afgegeven vermogen van vloeren en plafonds bij koelen en verwarmen.

14De warmtetransmissie door convectie heeft variërende waarden, afhankelijk van koelen ofverwarmen en het soort constructieonderdeel dat voor de warmtetransmissie wordt gebruikt. Dewarmteoverdrachtscoëfficiënten leveren in combinatie met de gestelde eisen voor deoppervlaktetemperaturen van de bouwdelen het maximale theoretische vermogen dat door debouwdelen bij een bepaalde ruimtetemperatuur kan worden afgegeven (tabel 4.3).constructieonderdeel warmtetransmissiecoëfficiëntoppervlaktetemperatuurmaximaalvermogenW/ m 2 •K °C W/ m 2verwarmen koelen max. min. verwarmen koelenverwarmen koelenvloer randzone 11 7 35 20 165 42verblijfsruimte 11 7 29 20 99 42plafond 6 11 ≈ 27 17 42 99Tabel 4.3: Warmteoverdrachtscoëfficiënten en maximale vermogens voor betonkernactivering [6]Voor het plafond is de minimale temperatuur bij koelen vastgesteld op 17°C, zodat dedauwpuntstemperatuur niet wordt onderschreden en vochtvorming wordt voorkomen.4.2.1 Vloer- en plafondconstructieDe opbouw van de constructie en de manier waarop de leidingregisters in de constructie zijnopgenomen zijn bepalend voor het af te geven of opgenomen genomen vermogen van de vloer enhet plafond. De in tabel 4.3 genoemde vermogens dienen daarom te worden genuanceerd doordat,bijvoorbeeld een vloerafwerking als tapijt, een negatieve invloed op het af te geven vermogenheeft. Het af te geven vermogen is verder afhankelijk van de inbouwdiepte van de leidingregisters(fig. 4.2) in de constructie en de onderlinge leidingafstand. Hoe dichter de leidingen bij elkaar zittenen hoe kleiner de afstand tussen de leidingregisters en de oppervlakte van hetconstructieonderdeel, hoe groter het af te geven vermogen. Bij een vloersysteem vindt de grootstewarmte-uitwisseling met de ruimte aan de vloerzijde plaats. Dit is gunstig voorverwarmingssystemen, doordat de warmteoverdrachtscoëfficiënt bij verwarmen aan de vloerzijdehet grootst is. Om dezelfde reden is een plafondsysteem gunstig om te koelen. Bij beide systemenis de voor opslag beschikbare massa echter losgekoppeld van de ruimte en speelt daardoor geenrol bij het klimaat in de ruimte [4]. Bij een betonkernsysteem daarentegen wordt de massa welactief gebruikt door deze thermisch te activeren, zodat de massa actief aan de klimatisering vaneen ruimte deelneemt.

15VloersysteemPlafondsysteemBetonkernsysteemFiguur 4.2: Systemen van in beton opgenomen leidingregisters.Het totale vermogen dat in een ruimte beschikbaar is voor verwarmen en/ of koelen wordt bepaalddoor de beschikbare oppervlakte van de thermisch geactiveerde constructieonderdelen. Bij detoepassing van betonkernactivering betekent dit dat de vloeren en plafonds “vrij” in contact met deruimte moeten kunnen staan. Hierdoor is de toepassing van een gesloten verlaagd plafonduitgesloten. Het niet toepassen van een verlaagd, geluidsabsorberend, plafond resulteert in detoepassing van alternatieve geluidsabsorberende voorzieningen.4.2.2 GevelconstructieHet totale koelen verwarmingsvermogen dat door de vloer en het plafond kan worden afgegevenwordt bepaald door de oppervlakte van de constructies en de vermogensafgifte per vierkantemeter. Doordat het vermogen op deze manier beperkt is dient de ruimtetemperatuur zo minmogelijk door externe belastingen en warmteverliezen te worden beïnvloed.Voor de wintersituatie betekent dit dat het warmteverlies moet worden beperkt door de toepassingvan een goede warmte-isolatie. Voor de zomersituatie zijn echter aanvullende voorzieningennoodzakelijk. De externe belasting wordt in de zomerperiode bepaald door de zoninstraling. Omdeze te beperken dient er te worden gekozen voor beglazing met een lage zontoetredingsfactor incombinatie met buitenzonwering. In tabel 4.4 staan aanbevelingen voor de eigenschappen vangevelconstructies.ScheidingsconstructieU-waarde[W/ m 2 •K]ZTA-waarde[ - ]gevel ≤ 0,32dak ≤ 0,32beglazing ≤ 1,1 ≤ 0,50Tabel 4.4: Aanbevelingen voor warmtedoorgangscoëfficiënten en zontoetredingsfactoren vangevelconstructies.Bij de toepassing van buitenzonwering zal de combinatie van het in tabel 4.4 genoemde glas leidentot een maximale ZTA-waarde van 0,20. Voor de schakelmomenten van buitenzonwering kangerekend worden met [9]:− Handbediende buitenzonwering:∗ Zonwering neer indien zonbelasting > 300 W/m 2 ;∗ Zonwering op indien zonbelasting > 250 W/m 2 .− Automatisch bediende buitenzonwering:∗ Zonwering neer indien zonbelasting > 250 W/m 2 ;

16∗ Zonwering op indien zonbelasting > 250 W/m 2 .4.3 RegelingenDe toepassing van betonkernactivering dient altijd te worden gecombineerd met eenluchtbehandelingssysteem ten behoeve van de regeling van de luchtvochtigheid in de ruimte.Hierdoor betreft de regeling van een betonkernactiveringssysteem dus enerzijds de waterzijdigeregeling van de betonkernactivering en anderzijds de prioriteitsregeling tussen het vermogen vande betonkernactivering en de luchtbehandeling. De regeling van de gehele installatie is uiteindelijkbepalend voor het energiegebruik en het comfort van de installatie.4.3.1 Waterzijdige regeling betonkernactiveringBij de waterzijdige regeling zijn diverse strategieën mogelijk waarbij echter rekening moet wordengehouden met een aantal randvoorwaarden. Enerzijds moet er rekening worden gehouden met demassatraagheid van de constructie en anderzijds is het gewenst om gebruik te maken van hetzelfregulerende karakter van de constructie. Vanwege de massatraagheid van de constructie iseen regeling van de toevoerwatertemperatuur, die op snel variërende belastingen moet reageren,niet zinvol. Het zelfregulerende, dynamische karakter wordt verkregen door het actieve gebruik vande massa van de constructieonderdelen. Om gebruik te maken van het zelfregulerende karakterdient de temperatuur van de constructie zo dicht mogelijk bij de ruimtetemperatuur te liggen [4, 5].Een temperatuurverandering tussen de ruimte- en oppervlaktetemperatuur zal namelijk direct hetdoor de constructie afgegeven of geabsorbeerde vermogen beïnvloeden. Het zelfregulerendekarakter zorgt er voor dat bij een constante temperatuur van de betonkern van bijvoorbeeld 22°Chet systeem zal gaan koelen indien de ruimtetemperatuur boven de 22°C stijgt en gaat verwarmenindien de ruimtetemperatuur onder de 22°C daalt.Soorten regelingenDe volgende regelingen zijn voor het betonkernactiveringsproces mogelijk:− het variëren van de bedrijfstijd van het betonkernactiveringssysteem;− een onderbroken bedrijf van de circulatiepomp en− de regeling van de toevoerwatertemperatuur.In het simulatiemodel zal een regeling op basis van de wateraanvoertemperatuur wordentoegepast. De overige regelingen zullen daarom niet verder in het rapport worden besproken.Bij het regelen van de watertoevoertemperatuur dient het zelfregulerende karakter zoveel mogelijkte worden nagestreefd. Dit betekent dat de betonkern gedurende het gehele jaar tussen de 20°Cen 27°C zou moeten worden gehouden. Hiermee wordt voorkomen dat tijdens het wegvallen vande interne warmtebelasting of het optreden van externe belasting er in de ruimte respectievelijkonderkoeling of oververhitting kan plaatsvinden.Voor de regeling van de wateraanvoertemperatuur kan worden gekozen voor een constantetemperatuur of buitentemperatuurafhankelijk. Bij de keuze voor een constantewateraanvoertemperatuur dient een temperatuur te worden geselecteerd waarmee gedurende hetgehele jaar de constructie de betreffende ruimten zowel kan koelen als verwarmen. Indien echter

17wordt gekozen voor een buitentemperatuurafhankelijke regeling kan de wateraanvoertemperatuurmeer invloed uitoefenen op het te verwachten vermogen dat door de constructie moet wordenafgegeven of opgenomen om een behaaglijk binnenklimaat te realiseren.4.3.2 Prioriteitsregeling tussen betonkernactivering en luchtbehandelingBij de toepassing van zowel betonkernactivering als luchtbehandeling dient een strategie te wordenontworpen waarmee de preferentie van de betonkernactivering en de luchtbehandeling wordtgeregeld.Bij de toepassing van betonkernactivering is het logisch te veronderstellen om debinnentemperatuur te regelen op basis van het zelfregulerende karakter van het systeem. Er kanechter een situatie optreden waarbij het vermogen van de betonkernactivering ontoereikend is omde gewenste minimum of maximumtemperatuur te handhaven. In deze situatie zal hetluchtbehandelingssysteem vermogen aan de zone moeten toe- en afvoeren, totdat de gewensteminimum en maximum temperatuur opnieuw zijn bereikt. De drempelwaarde voor het wel of niet inbedrijf stellen van het luchtbehandelingssysteem zal moeten worden vastgesteld op basis van hetgewenste comfortniveau.4.4 SysteemconfiguratiesBij betonkernactivering wordt gebruik gemaakt van lage temperaturen voor verwarmen en hogetemperaturen voor koelen. Hierdoor is betonkernactivering zeer geschikt voor de toepassing vanduurzame energieopwekkers. Deze duurzame energieopwekkers hebben in tegenstelling totconventionele warmte- en koudeopwekkers hogere rendementen waardoor de energiegebruikenkunnen afnemen.Zeer geschikt voor laag temperatuurverwarming en hoog temperatuurkoeling is de toepassing vaneen omkeerbare warmtepomp. Hiermee kan zowel warmte als koude geproduceerd in combinatiemet een hoog opwekkingsrendement welke wordt uitgedrukt in de Coefficient Of Performance(COP). Een overzicht van rendementen is weergeven in tabel 4.5.Warmte- en/of koudeopwekker Rendement[%]COP[-]HR-verwarmingsketel 90Compressiekoelmachine 2,3Warmtepomp- gasgestookt- elektrisch22 - 5Tabel 4.5: Rendementen diverse warmte- en/ of koudeopwekkers.

185. Modelvorming betonkernactiveringMet behulp van simulatiemodellen wordt het mogelijk om een theoretisch ontwerp van eenbetonkernactiveringssysteem te toetsen. Op basis van de in het voorgaande hoofdstuk beschrevenliteratuur is het mogelijk een inventarisatie te maken van de onderdelen die het model van hetbetonkernactiveringssysteem moet bevatten. De combinatie van deze onderdelen, desubmodellen, zullen een model vormen waarmee de gewenste simulaties van hetbetonkernactiveringssysteem kunnen worden uitgevoerd.Als basismodel van het betonkernactiveringsmodel wordt het ISE-model toegepast [1]. Daarnaastzal het model moeten beschikken over de volgende onderdelen:− een bouwkundige vloer-/ plafondconstructie met daarin opgenomen betonkernactivering;− een submodel waarmee de gewenste warmteoverdrachtscoëfficiënten worden geselecteerd;− een regeling voor de wateraanvoertemperatuur;− een preferentieschakeling tussen de betonkernactivering en de luchtbehandeling;− een uitbreiding van het ISE-model, waaronder:∗ toevoeging van schakelende zonwering;∗ toevoeging van een starttijd en lengte van de werkdag;∗ uitbreiding van de kostenbepaling met een hoog en laag energietarief.5.1 Het basismodel ISEHet ISE-model is ontworpen om inzicht te krijgen in de warmte- en koudebehoefte van een gebouwwaarbij rekening wordt gehouden met het klimaat en de in- en externe warmtebelasting. Het ISEmodelis schematisch weergegeven in figuur 5.1 en heeft een input- en outputstructuur conformtabel 5.1. In de bijlage zijn per bloknaam de parameters weergegeven die moeten wordeningevoerd in het ISE-model.klimaatFiguur 5.1: Schematische weergave ISE-modelQ solarQ internal zoneTeT internal massQ heating/coolingQ solarQ internal zoneISET facade internalT facade externalT setpointQ heating/coolingT internalenergy eff. & costsInput Symbool Output Symboolbuitentemperatuur Te temperatuur interne massa T internal massverwarmings- enQ heating/cooling temperatuur constructie T facade internalkoelvermogenbinnenzijdeinterne warmtebelasting Q internal zone temperatuur constructie T facade externalbuitenzijdeexterne warmtebelastingdoor de zonQ solar temperatuur binnenlucht T internal

19Tabel 5.1: Input- en outputgrootheden ISE-model5.1.1 ValidatieDe validatie van het ISE-model valt buiten de beschouwing van dit rapport. De reden hiervoor is debron van het ISE-model, de Technische Universiteit Eindhoven, waarvan in het kader van ditrapport wordt geacht dat het model juist is. Hierdoor is alleen gecontroleerd of het model op eenlogische manier op de variatie van parameters reageert. Hierbij is gebleken dat het modeldaadwerkelijk logisch reageert op de variatie van de parameters.5.2 Model betonkernactiveringsconstructieDe werking van betonkernactivering kan worden geschematiseerd zoals weergeven in figuur 4.1,waarbij er kan worden gekozen voor koelen of verwarmen afhankelijk van het verschil tussen deoppervlaktetemperatuur van de constructie en de ruimtetemperatuur. Bij de modellering vandebetonkernactiveringsconstructie dient rekening te worden gehouden met de invloed van deinbouwdiepte van de leidingregisters, de steek van de leidingen, de fysische eigenschappen vande constructieonderdelen en de wateraanvoertemperatuur. Deze invloeden zijn in figuur 5.2schematisch weergeven door de weergave van verschillende temperaturen en weerstanden.Ruimte 1R3RvTi1T5T4Tw_inRxR1 R2T2RxT1T1T1RpRuimte 2T3Ti2Figuur 5.2: Schematische weergave betonkernactiverings-constructieFiguur 5.3: Toelichting bij wiskundige vergelijking R xBij figuur 5.2 geldt als verklaring voor de symbolen:Symbool Benaming Eenheid Symbool Benaming EenheidT 1T 2T 3T 4water retourtemperatuur °Ctemperatuur kern °Cconstructieplafondtemperatuur °Ctemperatuur constructie °CR 1R 2R 3warmteweerstand kern – K/ Wplafondwarmteweerstand kern – K/ WvloerwarmteweerstandK/ W

20Symbool Benaming Eenheid Symbool Benaming EenheidvloerzijdevloerbedekkingT 5T i1T i2T w_intemperatuurvloerbedekkingruimtetemperatuur 1ruimtetemperatuur 2wateraanvoertemperatuur°C°C°C°CR pR vR xwarmteovergangsweerstandplafondzijdewarmteovergangsweerstandvloerzijdevervangingsweerstandK/ WK/ WK/ WBij de modellering wordt verondersteld dat de temperatuur aan de buitenzijde van de leiding gelijkis aan de heersende watertemperatuur. De vervangingsweerstand R x wordt gegeven als deweerstand waarmee de warmtestromen in de constructie kunnen worden beschreven [8]. Voor dewiskundige vergelijking van de vervangingsweerstand R x geldt: dx dx⋅ lnR π ⋅δx=2 ⋅π⋅ λ ⋅ Ableidingwaarbij geldt (zie ook figuur 5.3):d x : steek [m]δ (delta) : leidingdiameter [m]λ b : warmtegeleidingscoëfficiënt constructie [W/ m⋅K]A leiding : oppervlakte buitenzijde leidingen [m 2 ]Bij de toepassing van de vervangingsweerstand R x moet tevens gelden:dinbouw− > 0, 3 ;dxdconstructie− dinbouw− > 0, 3 endδ− < 0, 2 .d xxOp basis van de hiervoor gegeven figuren 5.2 en 5.3 en de wiskundige vergelijking van devervangingsweerstand R x kan een analogon worden opgesteld van debetonkernactiveringsconstructie. Deze is weergeven in figuur 5.4.R2T4R3T5RvTw_inT11/2 RxT2C4C5TiCwC2R1T3Rp1/2 RxC3Figuur 5.4: Analogon betonkernactiveringsconstructie

22In aanvulling op de symbolen bij figuur 5.3 geldt:Symbool Benaming EenheidT iC wC 2C 3C 4C 5ruimtetemperatuurcapaciteit van de waterinhoud van de registers°CJ/ K¼ ⋅ C constructieJ/ K¼ ⋅ C constructieJ/ K¼ ⋅ C constructie + ½ ⋅ C vloerbedekkingJ/ K½ ⋅ C vloerbedekkingJ/ KC constructie capaciteit van de betonconstructie J/ KC vloerbedekking capaciteit van de vloerbedekkingJ/ KIn afwijking van figuur 5.2 wordt nu verondersteld dat T i1 en T i2 de ruimtetemperatuur van één endezelfde ruimte betreffen en daardoor het symbool T i krijgen.5.2.1 DifferentiaalvergelijkingenOp basis van het analogon uit figuur 5.4 kan het volgende stelsel differentiaalvergelijkingen wordenopgesteld:dT⋅1T1−T2Cw⋅ = m water ⋅ cwater⋅ ( Tw_ in− T1) −dt2 ⋅ RxdT2T1− T T2 w _ in− T2T2− T4T2− TC2⋅ = + − −dt 2 ⋅ R 2 ⋅ R R RCCC345dT⋅dt3dT⋅dt4dT⋅dt5xT2− T3=R1T2− T=R24T4− T5=R3T3− Ti−RpT4− T−Rv3x5T5− Ti−Rwaarbij:⋅m water : massastroom water door leidingregisters [kg/ s]c water : soortelijke warmte van het water [J/ kg⋅K]213Deze differentiaalvergelijkingen zijn in Matlab in een S-function ingevoerd. De benaming van dezeS-function is: JRX_bka_SF_v1.m. Deze S-function is opgenomen in bijlage III.1.5.2.2 Input- en outputgrootheden en parametersInput− De binnentemperatuur T i . Deze zal worden gekoppeld aan de output vanhet ISE-model, te weten T internal.− De wateraanvoertemperatuur T w_in . Deze zal worden gekoppeld aan de output van het later in

23dit hoofdstuk besproken submodel “regeling wateraanvoertemperatuur”.− De warmteoverdrachtscoëfficiënten α p en α v . Deze zullen worden gekoppeld aan de output vanhet later in dit hoofdstuk besproken submodel “alpha controller”. Deze waarden worden in hetmodel omgerekend naar respectievelijk de warmteovergangsweerstand R p en R v .Output− De temperaturen T 1 tot en met T 5 .Overige outputOp basis van de hiervoor genoemde input- en outputgrootheden is het mogelijk een aantal overigeoutputgrootheden te definiëren die kunnen worden bepaald op basis van de waarden van debetreffende grootheden. Het betreft de volgende grootheden:− Q_vloer : het koel-/ verwarmingsvermogen van de vloer [W]− Q_plafond : het koel-/ verwarmingsvermogen van het plafond[W]− Q_BKA : het koel-/ verwarmingsvermogen van de vloer en het plafond [W]− Q_water : het waterzijdige koel-/ verwaringsvermogen [W]Hierbij geldt:Q _ vloer A ⋅α⋅ T( − Ti)⋅ ( T − T )=bouwdeel v 5= Abouwdeel⋅p 3Q _ plafond αQ _ BKA = Q _ vloer + Q _ plafondQ _ water= ⋅mwater⋅ cwater⋅( T − T )w _ ini1waarbij:A bouwdeel : oppervlakte van het betreffende constructieonderdeel [m 2 ]Parameters− De capaciteiten C w en C 2 tot en met C 5 .− De weerstanden R p , R v , R x en R 1 tot en met R 3 .− De dikte van de vloerbedekking d_vloerbedekking.− De dikte van de betonconstructie d_constructie.− De inbouwdiepte van de leidingregisters d_inbouw.− De oppervlakte van de constructie A bouwdeel .− De steek van de leidingen d x .− De leidingdiameter δ.− De lengte van de leidingen van het leidingregister. Dit ter bepaling van de oppervlaktebuitenzijde leiding A leiding .− De hoeveelheid water in de leidingregisters ter bepaling van de capaciteit Cw.− De massastroom water⋅m water.

24De waarden van de overige capaciteiten en weerstanden zijn afhankelijk van de eigenschappenvan de constructies. Ze zijn te bepalen volgens de algemeen geldende formules:dR = [K/ W]λ ⋅ AC = ρ ⋅ c ⋅ A ⋅ d [J/ K]waarbij:d : dikte[m]A : oppervlakte [m 2 ]λ : warmtegeleidingscoëfficiënt [W/ m⋅K]ρ : dichtheid [kg/ m3]c : soortelijke warmte[J/ kg⋅K]Het simulink-model van debetonkernactiveringsconstructie met daarinopgenomen de S-functionJRX_bka_SF_v1.m , de parameters en de input- enoutputgrootheden is weergeven in figuur 5.5.Figuur 5.5: Simulink-modelbetonkernactiverings-constructie5.2.3 ValidatieHet model van de betonkernactiveringsconstructie is niet gevalideerd door middel van metingen.Van dit systeem zijn namelijk geen metingen voorhanden en in het kader van dit project is het nietmogelijk door middel van een proefopstelling het model te valideren.Er is echter wel een controle uitgevoerd op de juistheid van het model door het uitvoeren van eenstatische controleberekening. Bij het uitvoeren van deze berekening kunnen detemperatuursveranderingen in de tijd gelijk aan nul worden gesteld. Dit betekent dat bij een juistecontroleberekening de uit de statische simulatie afgelezen temperaturen als uitkomst nul moetengeven indien deze waarden in de differentiaalvergelijkingen uit paragraaf 5.2.1 worden ingevoerd.De hiervoor genoemde statische simulatie betreft het model van debetonkernactiveringsconstructie, waarbij de inputgrootheden echter constanten zijn. De statischesimulatie heeft de benaming jrx_bka_val.mdl. De uitgangspunten en uitkomsten van deberekeningen zijn opgenomen in een spreadsheet welke is opgenomen in bijlage III.2.Na invulling van de uit de simulatie afgelezen temperaturen blijkt te gelden dat:dTdtdTdtdTdt123= −3,72⋅10= 3,54 ⋅10−3−4= −1,14⋅10−6≈ 0≈ 0≈ 0dT4 −6= −3,53⋅10≈ 0dtdT5 −5= −9,83⋅10≈ 0dt

25Aangezien de uitkomsten van alle differentiaalvergelijkingen bijna gelijk zijn aan nul kan wordengeconcludeerd dat de differentiaalvergelijkingen op een juiste manier in het model van debetonkernactiveringsconstructie zijn opgenomen.5.3 Variërende warmteoverdrachtscoëfficiëntenEen betonkernactiveringsconstructie kan een vloer of plafond betreffen en kan zowel koelen alsverwarmen. Uit de literatuur blijkt dat de warmteoverdrachtscoëfficiënten variëren afhankelijk vanhet soort constructie en het koel- of verwarmbedrijf. Voor de warmteoverdrachtscoëfficiëntenkunnen de volgende waarden worden gehanteerd:Constructieonderdeel Warmteoverdrachtscoëfficiënt[W/ m 2 ⋅K]verwarmen koelenvloer 11 7plafond 6 11Tabel 5.2: Warmteoverdrachtscoëfficiënten vloer en plafondDoor te bepalen of de betreffende constructie vermogen afgeeft of vermogen opneemt kan debijbehorende warmteoverdrachtscoëfficiënt worden geselecteerd.5.3.1 ModelleringDe selectie van de juiste overdrachtscoëfficiënt is gemodelleerd door een script m-file in te lezen ineen submodel binnen Simulink. In de script m-file wordt op basis van het verschil tussen deruimtetemperatuur en de oppervlaktetemperatuur van de betreffende constructie bepaald of deconstructie de ruimte koelt of verwarmt. Op basis van dit gegeven geeft het model de juiste waardevan de warmteoverdrachtscoëfficiënt als output. De script m-file heeft de benamingJRX_alpha_control.m en is opgenomen in bijlage III.3.De volgende grootheden worden als input en output toegepast:Input− de ruimtetemperatuur, T internal;− de plafondtemperatuur, T3;− de temperatuur van de vloerbedekking, T5.Output− de warmteoverdrachtscoëfficiënt aan devloerzijde, alpha_vloer;− de warmteoverdrachtscoëfficiënt aan deplafondzijde, alpha_plafond.Figuur 5.6: Simulink-model alpha-controller

265.4 Regeling wateraanvoertemperatuurDe wateraanvoertemperatuur kan constant of buitentemperatuurafhankelijk worden geregeld. Deconstante regeling is eenvoudig en levert onder alle omstandigheden een gelijkewateraanvoertemperatuur. Bij een buitentemperatuurafhankelijke regeling zal echter een strategiebepaald moeten worden waarmeevaststaat welke wateraanvoertemperatuurgeleverd moet worden bij een bepaaldebuitentemperatuur. In dit model zal eenbuitentemperatuurafhankelijke regelingworden opgenomen met een stooklijnconform figuur 5.7.Ter bepaling van de minimale enmaximale wateraanvoertemperaturen isgebruik gemaakt van tabel 4.3. Uit dezetabel is een minimum- enmaximumtemperatuur geselecteerd dievoor zowel de vloer als het plafondtoepasbaar zijn. Hieruit blijkt dat de minimale Figuur 5.7: Regeling wateraanvoertemperatuurtemperatuur van de constructie 20°C enmaximaal 27°C mag zijn. Er wordt verondersteld dat door de eigenschappen van de bouwkundigeconstructie de wateraanvoertemperatuur ongelijk is aan de oppervlaktetemperatuur van de vloer ofhet plafond. Hierbij is een aanname gedaan dat dit verschil minimaal 2°C betreft waardoor deminimale en maximale aanvoertemperatuur respectievelijk 18°C en 29°C zal zijn. Dezeaanvoertemperaturen zijn, zoals weergeven in figuur 5.7, gekoppeld aan een maximumbuitentemperatuur van 30°C en een minimum temperatuur van -10°C.5.4.1 ModelleringIn het Simulink-model van de regeling van de wateraanvoertemperatuur (fig. 5.8) is de mogelijkheidopgenomen om te kiezen voor een constante of buitentemperatuurafhankelijke regeling. Dezekeuze kan worden gemaakt in de interface van dit model. Indien de keuze is geselecteerd voor eenbuitentemperatuurafhankelijke regeling zal het model op basis van de buitentemperatuur en deingevoerde stooklijn de wateraanvoertemperatuur bepalen.Figuur 5.8: Simulink-model regeling wateraanvoertemperatuur

27De input, output en parameters van dit model betreffen:Input− de buitentemperatuur, T external.Output− de wateraanvoertemperatuur, Temp_water_aanvoer.Parameters (zie ook fig. 5.7)− de maximale wateraanvoertemperatuur, Tw_max;− de minimale wateraanvoertemperatur, Tw_min;− de buitentemperatuur behorende bij de maximale wateraanvoertemperatuur, Te_min;− de buitentemperatuur behorende bij de minimale wateraanvoertemperatuur, Te_max;5.5 Prioriteitsregeling tussen BKA en LBKBij de toepassing van betonkernactivering (BKA) krijgt dit systeem prioriteit bij het regelen van hetbinnenklimaat. Indien het vermogen van het systeem echter ontoereikend is kan het vermogen vanhet luchtbehandelingssysteem (LBK) worden ingeschakeld om het gewenste binnenklimaat terealiseren. Bij deze prioriteitsregelingwordt de luchtbehandelingskastingeschakeld indien deruimtetemperatuur een bepaaldeminimum of maximumtemperatuuronder- of overschrijd die op basis van debehaaglijkheid als comfortabel wordtervaren. Het is gebleken dat hetbehaaglijkheidsgebied van debinnentemperatuur een minimum heeftvan 20°C en maximum heeft van 25,5°C.Op basis van deze gegevens kan eenstrategie worden ontworpen waarmee deinschakelmomenten van de LBK wordenFiguur 5.9: Prioriteitsregeling tussen BKA en LBKbepaald, zoals weergegeven in figuur 5.9.5.5.1 ModelleringAls basis voor de prioriteitsregeling is gekeken naar de bruikbaarheid van het Simulink-model‘heating/cooling capacities’ uit het ISE-model. In dit bestaande model wordt gebruik gemaakt vaneen PID-regelaar (zie fig. 5.10) die op basis van het verschil tussen de ruimtetemperatuur en hetgewenste setpoint, het vermogen van de luchtbehandelingskast regelt. Deze regeling functioneertgoed indien de PID-regelaar continu in bedrijfis. Hierdoor kan de PID-regelaar het vermogenregelen afhankelijk van de snelheid waarmeeer een temperatuursverandering ten opzichtevan het setpoint optreedt. Indien deFiguur 5.10: PID-regelaar uit block heating/coolingluchtbehandelingskast echter niet primair wordt capacities van het ISE-model.

28gebruikt om het gewenste klimaat te handhaven, maar slechts wordt ingeschakeld ten tijde vanpieklasten, zal de PID-regelaar slecht functioneren. De PID-regelaar zal namelijk tijdens hetinschakelen worden geconfronteerd met een relatief grote afwijking tussen de ruimtetemperatuuren het gewenste setpoint, waardoor de PID-regelaar het maximale vermogen van deluchtbehandelingskast zal toevoeren aan de ruimte. Het op deze wijze functioneren is niet gewensten daardoor is de PID-regelaar inclusief de regelaar van het setpoint vervangen door middel vanrelay’s.De prioriteitsregeling tussen de BKA en de LBK is in het model opgenomen door de toepassingvan relay’s, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen een relay t.b.v onderschrijding en een relayt.b.v. overschrijding van een bepaalde temperatuur. Er zijn hierbij echter twee sets relay’sopgenomen, zodat het mogelijk wordt om buiten de gebruikstijd van het gebouw een hogeretemperatuur onder- en overschrijding toe te laten. Zie voor het complete model figuur 5.11. Opbasis van de ruimtetemperatuur en de gebruikstijd van het gebouw wordt bepaald of hetingevoerde vermogen van de LBK voor verwarmen en/ of koelen moet worden ingeschakeld.Indien de LBK niet wordt ingeschakeld is het aan de ruimte toe of af te voeren vermogen gelijk aanhet vermogen van het de BKA. Indien deze echter wel wordt ingeschakeld zal het totale vermogenvan de BKA en LBK gezamenlijk als uitvoer worden gegeven.De input, output en parameters van dit model zijn:Input− de binnentemperatuur, T internal;− de gebruikstijd, pulse week&dag;− het vermogen van de BKA, Q_BKA.Output− het vermogen van de LBK, Q_LBK;− het totale vermogen van BKA en LBK,Q_totaal.Parameters− verwarmingscapaciteit van de LBK, Q_LBK_heat;− koelcapaciteit van de LBK, Q_LBK_cool;− de minimum temperatuur waarbij de LBKmoet worden ingeschakeld, T_LBK_min;− de maximum temperatuur waarbij de LBK Figuur 5.11: Simulink-model voor vermogen LBK enmoet worden ingeschakeld, T_LBK_max; prioriteitsregeling tussen BKA en LBK− hysterese koeling, Hyst_cool;− hysterese verwarming, Hyst_heat;− toegelaten temperatuur onder- en overschrijding buiten de gebruikstijd, deltaT;5.6 Schakelende zonweringOm de externe warmtelast tot minimum te beperken dient bij de toepassing vanbetonkernactivering gebruik te worden gemaakt van buitenzonwering. Afhankelijk van dezonebelasting zal de zonwering, handmatig of automatisch, op en neer geschakeld worden.

29Hiervoor gelden de volgende waarden:− Handbediende buitenzonwering:∗ Zonwering neer indien zonbelasting > 300 W/m 2 ;∗ Zonwering op indien zonbelasting > 250 W/m 2 .− Automatisch bediende buitenzonwering:∗ Zonwering neer indien zonbelasting > 250 W/m 2 ;∗ Zonwering op indien zonbelasting > 250 W/m 2 .5.6.1 ModelleringDe toepassing van geschakelde zonwering is een aanvulling op het Simulink-model ‘Irradiationthrough one window’ van het blok ‘Q Windows & T external’ van het ISE-model. De script m-file indit bestaande model is gewijzigd met betrekking tot de uitvoer van het model. De m-file levert nu dezonbelasting met en zonder correctie van de ZTA-waarde. De zonbelasting gecorrigeerd met deZTA-waarde dient als output van het model. De werkelijke zonbelasting wordt gebruikt om doormiddel van een relay te bepalen of de zonwering op of neer geschakeld moet worden en wat debetreffende ZTA-warde is .De benaming van de gewijzigde script m-file is JRX_Irradwindow.m enis ingevoegd in bijlage III.4.De input, output en parameters van dit model in de uitgebreide situatie zijn:Input− de tijd, Time;− de diffuse zoninstraling, q_zon_h_dif;− de directe zoninstraling, q_zon_n_dir;Output− de zonbelasting door de beglazing, Qwindow.Parameters− drempelwaarde voor zonwering op, BZW_up;− drempelwaarde voor zonwering neer,BZW_down;− ZTA-waarde indien zonwering op,Window_ZTA_up;− ZTA-waarde indien zonwering neer,Window_ZTA_down;− glasoppervlakte, window area;− azimuth van het glasvlak, azimuth angel; Figuur 5.11: Simulink-model zoninstraling en− hellingshoek van het glasvlak, inclination. schakelende zonweringNoot: door de toepassing van een relay mogen de drempelwaarden voor de zonwering op enzonwering neer niet gelijk zijn. Kies daarom minimaal een verschil van 1 W/ m 2 .

305.7 Starttijd en lengte van werkdagDe starttijd en de lengte van de werkdag is van invloed op de grootte van de interne warmtelast ende gebruikstijd van het gebouw. Bij dit model wordt standaard uitgegaan van een werkweek van 5dagen. Het wordt echter mogelijk om de starttijd en lengte van de werkdag te variëren.5.7.1 ModelleringDe modellering van deze toepassing is gebaseerd op het Simulink-model ’T setpoint zone’ van hetISE-model. In dit model is een pulsgenerator opgenomen ten behoeve van de weken en dagen.Deze pulsgeneratoren zijn in dit model verwijderd en geplaatst in het aparte blok ‘Weekindeling’.De output en parameters van dit blok zijn:Output− pulse dag;− pulse weekParameters− starttijd van de werkdag, lengte_werkdag;− lengte van de werkdag, starttijd_werkdag.Figuur 5.12: Pulsgeneratoren vanSimulink-model weekindeling5.8 KostenbepalingIn de praktijk geldt er een hoge en lage energietarifering voor het gebruik van elektrische energie.Afhankelijk van het tijdstip dient er een hoog of laag energietarief te worden gehanteerd. Er geldt:− periode daltarief : 23.00 – 07.00 uur− periode piektarief : 07.00 – 23.00 uur− kosten daltarief : 0,075 − kosten piektarief : 0,13 Voor het gasverbruik gelden geen hoge of lage energietariferingen. Er dient per m 3 aardgas teworden gerekend met een prijs van 0,59.De hierboven genoemde energietariferingen zijn gebaseerd op de prijzen van een particulierehuiseigenaar waarbij de diensten worden geleverd door Eneco.5.8.1 ModelleringDe modellering van deze toepassing is gebaseerd op het Simulink-model ’energy efficiencies &costs’ van het ISE-model. De script m-file in dit bestaande model is gewijzigd waarbij nu afhankelijkvan het tijdstip wordt gerekend met een hoog of laag energietarief. De benaming van de gewijzigdescript m-file is JRX_buildingv5efun.m en is ingevoegd in bijlage III.5.

31De input, output en parameters van dit model in de uitgebreide situatie zijn:Input− het vermogen van de LBK, Q_LBK ;− het vermogen van de BKA, Q_BKA;− de tijd, Clock;OutputPer tijdseenheid wordt gegeven:− het koelvermogen van de LBK;− het verwarmingsvermogen van de LBK;− het koelvermogen van de BKA;− het verwarmingsvermogen van de BKA;− de kosten per unit koelvermogen LBK;− de kosten per unit verwarmingsvermogen LBK;− de kosten per unit koelvermogen BKA;Figuur 5.13: Simulink-model energy− de kosten per unit verwarmingsvermogen BKA.efficiencies & costsParameters− verwarmingsrendement, ethaHeat;− unit verwarming, unitHeat;− kosten hoog tarief verwarming, costHeat_high;− kosten laagtarief verwarming, costHeat_low;− koelrendement, ethaCool ;− unit koeling, unitCool;− kosten hoog tarief koeling, costCool_high;− kosten laagtarief koeling, costCool_low;5.9 Het eindmodel en uitvoervisualisatieOp basis van het ISE-model zijn uitbreidingen en aanpassingen gemaakt die gezamenlijk hebbengeresulteerd in een simulatiemodel van een betonkernactiveringssysteem. De benaming van ditsimulatiemodel is jrx_buildingv6clim_v2.mdl. Deze file is ingevoegd in bijlage IV, waarin eenoverzicht is gegeven van de bijbehorende bestanden en een overzicht van de parameters persubmodel.Ten behoeve van de analyse van de simulatieresultaten zijn diverse grafieken en histogrammentoegevoegd. Deze kunnen na het uitvoeren van een simulatie worden opgeroepen cq. bekekendoor het betreffende pictogram te selecteren. De volgende grafieken en histogrammen kunnenworden toegepast ter analysering van de simulatie:− Surface & water temperatures;− Construction temperatures;− Cold day;− Hot day;− Heating/ cooling;− Histogram temperatures during presence;

32− Histogram heating/ cooling;− Peak temperatures and capacities BKA en− Primary energy & costs.Surface & water temperaturesDit betreft een grafiek (fig. 5.14) waarin het verloop van de in- en uitgaande watertemperaturen vande BKA wordt gegeven in combinatie met de oppervlaktetemperaturen van het plafond en de vloer.Tevens wordt in de onderstaande grafiek het verloop van de binnen- en buitentemperatuurgegeven.Construction temperaturesIn deze grafiek worden alle temperaturen weergegeven die betrekking hebben op debetonkernactiveringsconstructie, inclusief de in- en uitgaande watertemperaturen. Ook hier is in deonderstaande grafiek het verloop van de binnen- en buitentemperatuur gegeven.Figuur 5.14: Voorbeeld van de grafiekSurface & water temperaturesFiguur 5.15: Voorbeeld van de grafiekCold dayCold dayVan de berekende simulatieperiode wordt bepaald op welke dag de buitentemperatuur het laagstwas. Van de betreffende koude dag wordt vervolgens in een grafiek (fig. 5.15) het verloop van debinnen- en buitentemperatuur gegeven, gecombineerd met de plafond- en vloertemperaturen. In deonderstaande grafiek wordt van de betreffende dag tevens weergegeven welke vermogens zijngeleverd door enerzijds het betonkernactiveringssysteem en de luchtbehandelingskast enanderzijds de som van deze vermogens.

33Hot dayIn deze grafieken wordt hetzelfde weergegeven als in de grafieken van de ‘cold day’, echter methet verschil dat nu de temperaturen van de warme dag in de betreffende periode zijn gegeven.Histogram temperatures during presenceIn dit histogram (fig. 5.16) worden debinnentemperaturen weergegeven dieoptreden gedurende de gebruikstijd van hetgebouw. Hierbij wordt tevens de frequentiedat een bepaalde temperatuur optreedtuitgedrukt in een percentage. Dit histogramgeeft dus precies aan hoe vaak een bepaaldebinnentemperatuur optreedt gedurende degebruikstijd van het gebouw.Histogram heating/ coolingDit histogram geeft de frequenties weer vande vermogens die aan de ruimte wordenFiguur 5.16: Voorbeeld van hetafgegeven door hethistogram temperatures during presencebetonkernactiveringssysteem, deluchtbehandelingskast en de som van deze vermogens. De frequenties van deze vermogensworden voor ieder van deze drie posten in aparte histogrammen weergegeven.Peak temperatures and capacities BKAOp een ‘primitieve’ manier wordt hier door middel van tekst aangegeven wat de minima en maximazijn van de vloeren plafondtemperaturen. Tevens worden ook de minima en maxima geven vande vermogens die door de vloeren plafondconstructie zijn afgegeven of opgenomen.Primary energy & costsHierbij wordt door gebruikmaking van schijfdiagrammen het vermogen weergegeven dat doorzowel het betonkernactiveringssysteem en het luchtbehandelingssysteem in de betreffendesimulatieperiode in de vorm van energie (energie dat door een koude- cq. warmteopwekker aanhet BKA en de LBK geleverd zou moeten worden) is verbruikt. Bij dit verbruik wordt onderscheidgemaakt in het energiegebruik voor koeling en verwarming. Door middel van schijfdiagrammen istevens weergegeven wat de totale energiekosten in de betreffende periode zijn van hetbetonkernactiveringssysteem en luchtbehandelingssysteem, gespecificeerd voor zowel koelen alsverwarmen.

346. Simulaties met het betonkernactiveringsmodelMet het in het voorgaande hoofdstuk ontworpen en gerealiseerde betonkernactiveringsmodel is hetmogelijk geworden om simulaties uit te voeren waarmee inzicht kan worden verkregen in dedoelstellingen van dit rapport. In dit hoofdstuk zullen daarom, na de formulering van deuitgangsgegevens, simulaties worden uitgevoerd waarvan de resultaten zullen wordenweergegeven. Hierbij zal achtereenvolgens inzicht worden verkregen in de effecten van degeometrie van de bouwkundige constructie en de regeling van de wateraanvoertemperatuur op hetcomfort, energiegebruik en vermogen van het betonkernactiveringssysteem. Ook zal er eenvergelijking worden gemaakt tussen een conventioneel luchtbehandelingssysteem in relatie tot eenbetonkernactiveringssysteem. Iedere paragraaf zal worden afgesloten met conclusies gebaseerdop de analyseresultaten van de in de betreffende paragraaf besproken simulatie.6.1 UitgangsgegevensIn deze paragraaf worden de uitgangspunten beschreven waarmee de simulaties, tenzij andersvermeld, zullen worden uitgevoerd.6.1.1 SimulatieperiodeDe simulaties zullen worden uitgevoerd voor zowel een winter- als zomerperiode. Voor de zomer iseen warme periode geselecteerd welke start op 1 mei 1976 en 123 dagen voortduurt. Voor dewinter is een koude periode geselecteerd die start op 1 september 1979 en 242 dagen voortduurt.6.1.2 Koel- en verwarmingscapaciteiten luchtbehandelingssysteemDe betonkernactivering zal de prioriteit krijgen boven het gebruik van hetluchtbehandelingssysteem. De pieken in het koel- of verwarmingsvermogen zullen, indien nodig,worden opgevangen door het luchtbehandelingssysteem. Het luchtbehandelingssysteem wordtvooralsnog uitgevoerd met een koelvermogen van 2000 W en een verwarmingsvermogen van3500 W. Indien uit de eerste reeks simulaties blijkt dat deze vermogens niet juist zijn, zullen dezevermogens voor de overige simulaties worden aangepast.6.1.3 Leidingdiameter en volumestroom waterTen behoeve van de leidingregisters in de betonkernactiveringsconstructie is gekozen voorstandaard in de markt toegepaste leidingdiameters. Een standaardmaat betreft een leiding met eenbuitendiameter van 20 mm en een wanddikte van 2,25 mm. Dit resulteert in een inwendigeleidingdiameter van 15,5 mm. Deze gegevens zijn gebaseerd op basis van UNIPIPEleidingsystemen die door het bedrijf NATHAN worden geleverd. De snelheid van het water in deleidingen dient vanwege de geluidsproductie en een goede warmteoverdracht ongeveer 1,5 m/s tebedragen en dit levert een volumestroom van 0,28 kg/s.

356.1.4 Overige parametersTen behoeve van de uitvoering van de simulaties is er een referentiesituatie gedefinieerd metbetrekking tot de te hanteren parameters. De parameters van de referentiesituatie zijn gebaseerdop basis van de in dit rapport genoemde informatie. Deze parameters, waartoe ook de hiervoorbesproken parameters behoren, zijn beschreven in bijlage V.6.2 Consequenties geometrie vloer-/ plafondconstructiesVoor deze simulaties zijn een achttal varianten doorgerekend waarbij verschillende parameters zijngehanteerd voor de dikte van de vloer, het soort vloerafwerking en de inbouwdiepte van deleidingregisters. Deze varianten zijn weergegeven in tabel 6.1.Variant Vloerdikte Vloerafwerking Inbouwdiepte[m] soort dikte [m] soort diepte[m]1 0,33 linoleum 0,003 kern 0,1652 0,20 linoleum 0,003 kern 0,1003 0,33 plavuizen 0,005 kern 0,1654 0,20 plavuizen 0,005 kern 0,1005 0,33 linoleum 0,003 plafondzijde 0,2806 0,20 linoleum 0,003 plafondzijde 0,1507 0,33 plavuizen 0,005 plafondzijde 0,1808 0,20 plavuizen 0,005 plafondzijde 0,150Tabel 6.1: Simulatievarianten geometrie vloer-/ plafondconstructiesHierbij zijn de eigenschappen van het linoleum en de plavuizen gedefinieerd als:Soort Warmtegeleidingscoëfficiënt(λ)Soortelijkewarmte (c)Dichtheid(ρ)[W/ m⋅K] [J/ kg⋅K] [kg/ m 3 ]linoleum 0,17 1470 300plavuizen 0,8 840 1700Tabel 6.2: Eigenschappen linoleum en plavuizenDe opgegeven vloerdikte is echter inclusief een afwerkvloer van 5 cm is. In de simulatie dientechter één waarde te worden ingevoerd voor de dichtheid, warmtegeleidingcoëfficiënt ensoortelijke warmte van de gehele bouwkundige constructie (exclusief vloerbedekking). Hierdoordient in de simulaties voor de bouwkundige constructie gerekend te worden met de waardenconform tabel 6.3.

36Dikte Warmtegeleidingscoëfficiënt(λ)Soortelijkewarmte (c)Dichtheid(ρ)[m] [W/ m⋅K] [J/ kg⋅K] [kg/ m 3 ]0,33 1,77 840 24240,20 1,70 840 2375Tabel 6.3: Rekenwaarden voor de bouwkundige constructie bijverschillende vloerdikten6.2.1 Resultaten van de simulatiesDe resultaten van de simulaties voor zowel een winter- als zomerperiode zijn weergegeven inrespectievelijk tabel 6.4 en 6.5. In elke tabel zijn de resultaten per variant gerangschikt op deaspecten met betrekking tot comfort, vermogen en energiegebruik.6.2.2 Analyse van de resultatenDe simulaties zijn uitgevoerd voor zowel een koude winter als warme zomer. Dit blijkt ook uit desimulaties waarbij in deze perioden pieken in de buitentemperatuur zijn waargenomen vanrespectievelijk -16°C en 34°C. Bij de uitgevoerde simulaties kan een duidelijk onderscheid wordengemaakt tussen enerzijds een betonkernactiveringssysteem en anderzijds een plafondsysteem.Deze twee systemen die respectievelijk betrekking hebben op de varianten 1 t/m 4 en 5 t/m 8zullen dan ook apart worden beschouwd. Hierbij zal de beschouwing van het plafondsysteem zichvoornamelijk richten op de verschillen met het betonkernactiveringssysteem. Bij de analysering zalhet betonkernactiveringssysteem worden aangeduid als BKA en het luchtbehandelingssysteem alsLBK.Betonkernactiveringssysteem (variant 1 t/m 4)Comfort− In de winterperiode wordt voldaan aan het gewenste comfortniveau gedurende degebruiksperiode. De minimumtemperatuur bedraagt weliswaar een te lage 19°C, maar dit is tenhoogste 2% van de gebruikstijd. Dit betekent dat gemiddeld slechts 10 minuten per dag debinnentemperatuur 19°C bedraagt en dit kan als acceptabel worden beschouwd. Eenuitzondering hierop is variant 4 waarbij slechts 1% van de gebruikstijd een minimumtemperatuurvan 18°C optreedt. Opvallend is echter de overschrijding van 25°C bij alle varianten met eenkleine vloerdikte. De overschrijding valt echter binnen de door de RGD gestelde eis vanmaximaal 5%. Het grootste gedeelte van de gebruikstijd heeft de binnentemperatuur bij allevarianten echter een waarde tussen de 20°C en 21°C.

36Variant Comfort Vermogen EnergiegebruikVloer Plafondtemperatuur vermogen temperatuur vermogen BKA LBKlaagste perc hoogste perc meest perc min max min max min max min max heat cool heat cool[ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [ºC] [W] [W] [ºC] [ºC] [W] [W] [MJ] [MJ] [MJ] [MJ]1 18,8 2 24,8 2 20,8 47 14,3 23,4 -1331 2011 14,5 23,6 -1946 1548 10629 92 25687 1112 19,2 2 25,1 2 20,2 49 16,3 23,7 -890 2080 16,4 23,8 -1348 1541 11232 137 24702 1623 19 2 25 1,5 20 46 14,2 23,3 -1412 2090 14,4 23,6 -1925 1512 10795 92 25351 974 18,3 1 25,3 1,5 20,3 54 16,2 23,5 -957 2171 16,3 23,8 -1338 1496 11426 136 24304 1475 18,8 2 24,8 2 20,8 45 13,9 23,6 -1436 1581 15 23,4 -1896 1984 10672 116 25621 746 19,2 2 25,2 2 20,2 49 16,1 23,8 -939 1819 16,6 23,6 -1371 1782 11122 147 24905 1377 19 2 25 2 20 47 13,8 23,4 -1520 1639 15 23,3 -1878 1955 10769 114 25422 678 19,2 2 25,2 2 20,2 50 15,9 23,8 -1013 1894 16,6 23,7 -1367 1742 11270 147 24619 127Tabel 6.4: Simulatieresultaten van variërende geometrie in de winterperiodeVariant Comfort Vermogen EnergiegebruikVloer Plafondtemperatuur vermogen temperatuur vermogen BKA LBKlaagste perc hoogste perc meest perc min max min max min max min max heat cool heat cool[ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [ºC] [W] [W] [ºC] [ºC] [W] [W] [MJ] [MJ] [MJ] [MJ]1 20 4 28 4 25 37 13,6 24,8 -1432 858 13,6 25,3 -2058 669 927 1936 664 25912 19,3 1 28,3 2 25,3 34 15,6 24,9 -1402 855 15,8 25,1 -2076 636 1007 2086 592 26143 20 4 28 3,5 25 37 13,5 24,6 -1495 892 13,6 25,3 -2032 657 935 1944 644 25574 19,3 1 28,3 2 25,3 34 15,5 24,7 -1467 968 15,8 25,1 -2050 661 1020 2060 561 25755 20,3 5 28,3 2 25,3 36 13 25,3 -1463 682 14,9 24 -2495 840 937 2094 659 24466 20,3 4 28,3 2 25,3 34 15,2 25,3 -1225 752 16,4 24,5 -2340 729 999 2156 612 25377 20,3 5 28,3 1 25,3 40 12,8 25,2 -1553 703 14,9 24 -2468 830 940 2097 640 24038 20,3 4 28,3 2 25,3 36 15,1 25,1 -1281 783 16,4 24,5 -2314 715 1007 2162 579 2495Tabel 6.5: Simulatieresultaten van variërende geometrie in de zomerperiode

37− In de zomerperiode bedraagt de minimumtemperatuur voor slechts 1% van de gebruikstijd 19°Cindien gekozen wordt voor een kleine vloerdikte. Verder is de binnentemperatuur in dezomerperiode bij de meeste varianten te hoog. De varianten 1 en 3 voldoen het beste aan dedoor de RGD gestelde eisen. Beide varianten hebben geen overschrijding van 28°C en slechtseen overschrijding van 25°C met 10% door het optreden van de binnentemperaturen van 26°Cen 27°C. Alle andere varianten hebben een te grote overschrijding van 28°C (met uitzonderingvan variant 7) en een veel te grote overschrijding van 25°C . Voor de meeste varianten zou dushet koelvermogen in de zomerperiode moeten stijgen om te kunnen voldoen aan de gesteldeeisen.− In de winterperiode zijn de pieken en dalen van de binnentemperatuur kleiner dan in dezomerperiode. In de winterperiode varieert de binnentemperatuur hoofdzakelijk tussen de 19°Cen 23°C (figuur 6.3), terwijl in de zomerperiode constant wordt gevarieerd tussen de 20°C en25°C (figuur 6.2). De temperatuurvariatie in de zomer is dus groter, maar door de spreiding overde gehele dag is dit niet nadelig voor het comfort van het binnenklimaat.Figuur 6.1: zomer variant 1; surface & watertemperaturesFiguur 6.2: zomer variant 3; surface & watertemperatures− Voor het comfort zijn ook de oppervlaktetemperaturen van de vloer en het plafond van belang.De in tabel 6.4 en 6.5 weergegeven minimum oppervlaktetemperaturen van zowel de vloer alshet plafond kunnen niet als representatief worden beschouwd. De weergegeven temperaturenzijn namelijk allemaal ten tijde van de eerste simulatiedag, waardoor de betonconstructie nogniet voldoende tijd heeft gehad om de gewenste temperaturen te kunnen bereiken.− Uit de grafieken (6.2, 6.3 en 6.4) kan worden afgelezen dat de minimumtemperatuur van devloer van 20°C nauwelijks wordt onderschreden. Hierbij moet tevens worden opgemerkt dat deeventuele onderschrijding van 20°C is toegestaan indien dit buiten de gebruikstijd van hetgebouw plaatsvindt. De minimumtemperatuur van 17°C van het plafond wordt nooitonderschreden. De oppervlaktetemperatuur van zowel de vloer als het plafond overschrijdtnooit de vereiste maximumtemperatuur. De gehanteerde stooklijn van dewateraanvoertemperatuur is dus goed gedefinieerd.

38− De vloerdikte en het soort vloerbedekking zijn nauwelijks van invloed op de maximaleoppervlaktetemperaturen. Duidelijk waarneembaar is het effect van de vloerdikte op de snelheidwaarmee de constructie opwarmt. Bij een kleine vloerdikte geldt voor zowel de vloer als hetplafond dat in dezelfde tijd een oppervlaktetemperatuur wordt bereikt die 2°C hoger is invergelijking tot een dikkere vloer.− De vloerdikte is bepalend voor het verloop van de oppervlaktetemperaturen (zie grafieken 6.3en 6.4). Een dunnere vloer is vanwege zijn lagere warmtecapaciteit gevoeliger voor externeFiguur 6.3: winter variant 3; surface & watertemperaturesFiguur 6.4: winter variant 4; surface & watertemperaturesbelastingen, waardoor de frequentie waarmee de oppervlaktetemperaturen variëren toeneemt.Dit heeft echter nauwelijks invloed op de variatie van de binnentemperatuur en is dus nietnadelig voor het comfort.Vermogen− In de winterperiode is de vloerdikte in grote mate bepalend voor het koelvermogen dat door hetplafond en de vloer wordt afgegeven. Bij een dunnere vloer daalt het koelvermogen van zowelde vloer als het plafond sterk (respectievelijk 33% en 30%). Een verklaring hiervoor is het feitdat de wateraanvoertemperatuur afhankelijk is van de buitentemperatuur. Doordat de vloerdunner is volgen de oppervlaktetemperaturen de wateraanvoertemperatuur beter dan bij eendikkere vloer. Op het moment dat de buitentemperatuur gaat stijgen zullen deoppervlaktetemperaturen relatief snel dalen en zal er dus relatief snel koelvermogen aan deruimte worden afgegeven. Bij een hogere gebouwmassa blijven de oppervlaktetemperaturenlanger hoog, waardoor de ruimtetemperatuur de mogelijkheid heeft om te stijgen. Op hetmoment dat de vloer en het plafond gaan koelen zal het temperatuurverschil met de ruimtegroter zijn, waardoor er dus een grotere piek is in koelvermogen dat aan de ruimte wordtafgegeven. Zie hiervoor de grafieken 6.5 en 6.6.− In de winterperiode levert een vloer met plavuizen een groter koelen verwarmingsvermogendan een vloer met linoleum. Dit verschil wordt veroorzaakt door een grotere warmtecapaciteit

39van de plavuizen. Het vermogen dat het plafond levert bij de toepassing van plavuizen blijftdaarbij ongeveer gelijk.− In de zomerperiode blijft het koelen verwarmingsvermogen van de vloer en het plafond bij allevarianten ongeveer gelijk. Een eerste uitzondering hierop is dat bij de toepassing van plavuizenhet minimumvermogen van de vloer daalt met ongeveer 4%. Dit kan worden verklaard door dehogere warmteopslagcapaciteit van de plavuizen, waardoor deze bij een plotseling optredendeinterne en externe warmtebelasting een langere periode een relatief lageoppervlaktetemperatuur kunnen vasthouden. Verder kan bij de toepassing van plavuizen incombinatie met een dunnere vloer het maximumvermogen van de vloer stijgen met 13% invergelijking tot dezelfde vloer met linoleum. In relatie tot de overige resultaten moet deze relatiefgrote stijging worden gezien als een situatie die waarschijnlijk eenmalig kortstondig isopgetreden.− In de zomerperiode is bij een koude dag waar te nemen dat de LBK veelvuldig aan- enuitschakelt in een korte periode (figuur 6.1). Dit betekent dat de gehanteerde hysterese voor deverwarming van 1°C te klein is. Het veelvuldig aan- en uitschakelen is slecht voor de installatieen de hysterese zal dus moeten worden verhoogd.− De volgende maximale vermogens kunnen worden gerealiseerd per vierkante meter:koelenverwarmenmax var max var[W/m 2 ] [W/m 2 ] [W/m 2 ] [W/m 2 ]plafond 43,3 2 32,3 1vloer 31,1 3 45,2 4Tabel 6.6: Resultaten koelen verwarmingsvermogen pervierkante meter bij betonkernactiveringDe in tabel 6.6 maximale vermogens zijn veel kleiner dan de theoretische waarden uit tabel 4.3.Bij de theoretische waarden wordt als uitgangspunt gehanteerd dat de ruimtetemperatuurconstant 20°C bedraagt en dat de oppervlaktetemperaturen gelijk zijn aan de minimaal enmaximaal toegelaten waarden. In de simulaties zijn de oppervlaktetemperaturen echter hogerrespectievelijk kleiner dan de minima en maxima en is de ruimtetemperatuur niet constant 20°C.Hierdoor is het temperatuursverschil tussen de ruimtetemperatuur en deoppervlaktetemperaturen lager, waardoor dus ook de maximale vermogens lager zijn.Energiegebruik− Een dunnere vloer resulteert in een hoger verwarmings- en koelvermogen welke door de BKAwordt afgegeven. Het verwarmingsvermogen van de LBK zal dalen, maar het koelvermogenzal stijgen. De reden hiervoor is dat de warmtecapaciteit van de vloer te klein is om te kunnenreageren op snel variërende belastingen van zowel de interne als externe belastingen,waardoor het koelvermogen van de LBK zal moeten worden aangesproken.

40Figuur 6.5: winter variant 3; een warme dagFiguur 6.6: winter variant 4; een warme dag−−De toepassing van plavuizen leidt tot een toename van het verwarmingsvermogen van de BKAin de winterperiode en een toename van het verwarmings- en koelvermogen in dezomerperiode. De LBK gebruikt door de toepassing van plavuizen minder koel- enverwarmingsvermogen.In de winterperiode ligt het totale energiegebruik (koeling + verwarming) rond hetzelfde niveauen bedraagt het verschil tussen het maximum en minimum slechts 1,4%. In de zomerperiodebedraagt het verschil echter 3,5% waarbij variant 2 het meeste en variant 3 het minste energieverbruikt.Plafondsysteem (variant 5 t/m 8)Comfort− Met betrekking tot de binnentemperatuur worden met een plafondsysteem in de winterperiodegelijkwaardige resultaten behaald als bij een betonkernactiveringssysteem. In de zomerperiodeworden echter bij alle varianten de temperaturen van 25°C en 28°C overschreden. Ook bij eenplafondsysteem is dus een stijging van het koelvermogen gewenst.− Het soort vloerbedekking en de vloerdikte zijn niet van invloed op de binnentemperatuur.− Het plafondsysteem is van grote invloed op de te realiseren oppervlaktetemperaturen. In dewinterperiode zorgt het plafondsysteem voor een hogere oppervlaktetemperatuur van hetplafond en een lagere oppervlaktetemperatuur van de vloer. Voor de zomerperiode geldt hettegenovergestelde. Een hierbij optredend belangrijk nadeel is dat de vloer in de winterperiodevaker kouder wordt dan 20°C en dit heeft nadelige gevolgen voor het comfort indien dit tijdensde gebruikstijd optreedt. Verder worden echter de minimum en maximumoppervlaktetemperaturen, met uitzondering van de minimumtemperatuur van de vloer, nooitonder- of overschreden.

41Figuur 6.7: zomer variant 5; surface & watertemperaturesFiguur 6.8: zomer variant 7; surface & watertemperatures− Opvallend is dat de maximumtemperaturen van de vloer en het plafond nauwelijks verschillen invergelijking tot het betonkernactiveringssysteem.Vermogen− Het plafondsysteem heeft grote consequenties voor het verwarmingsvermogen van zowel devloer als het plafond. Het verwarmingsvermogen neemt volgens verwachting af (lagereoppervlaktetemperaturen) en het verwarmingsvermogen van het plafond neemt toe (hogereoppervlaktetemperaturen). De daling van het verwarmingsvermogen van de vloer ligt tussen de12% (dunne vloer) en 24% (dikke vloer) en de stijging van het verwarmingsvermogen van hetplafond bedraagt 16% (dunne vloer) tot 29% (dikke vloer). Hierdoor lijkt hetverwarmingsvermogen in zijn totaliteit toe te nemen, maar uit oogpunt van comfort is hetprettiger om de vloer als verwarmingsmedium te gebruiken. De door het plafond verwarmdelucht zal namelijk niet tot op leefniveau dalen. Bij een vloer als verwarmingsmedium zal doornatuurlijke convectie de lucht in de ruimte gaan circuleren, zodat de gehele binnenlucht wordtverwarmd en dit is beter voor het comfort.Figuur 6.9: winter variant 7; surface & watertemperaturesFiguur 6.10: winter variant 8; surface & watertemperatures

42− In de zomerperiode resulteert het plafondsysteem ook voor aanzienlijke verschillen in hetkoelvermogen van de vloer en het plafond. Bij vloeren met een grote dikte stijgt hetkoelvermogen licht met 2% tot 4%. Bij de dunnere vloeren stijgt het koelvermogen echter met13%. De koelvermogens van het plafond nemen ook toe. Ook hier geldt dat de stijging van hetkoelvermogen bij de dikke vloeren groter is dan bij de dunne vloeren. De stijging van hetkoelvermogen bedraagt hierbij respectievelijk 13% en 22%.− De volgende maximale vermogens kunnen worden gerealiseerd per vierkante meter:koelenverwarmenmax var max var[W/m 2 ] [W/m 2 ]plafond 52 5 41,3 5vloer 32,4 7 39,5 8Tabel 6.7: Resultaten koelen verwarmingsvermogen pervierkante meter bij een plafondsysteemOok hier geldt dat de maximale vermogens lager zijn dan de literaire waarden uit tabel 4.3. Hetplafondsysteem resulteert in grotere vermogens voor zowel koelen als verwarmen voor hetplafond en een lager verwarmingsvermogen voor de vloer. Het koelvermogen van de vloerneemt echter toe doordat de oppervlaktetemperaturen lager zijn.Figuur 6.11: winter variant 7; een warme dagFiguur 6.12: winter variant 8; een warme dagEnergiegebruik− Een plafondsysteem gebruikt in zowel de winter- als zomerperiode meer energie. De verschillenmet de BKA bedragen echter minder dan 1%.− Verder geldt ook hier dat in de winterperiode het totale energiegebruik (koeling + verwarming)voor alle varianten rond hetzelfde niveau ligt en bedraagt het verschil tussen het maximum enminimum minder dan 1%. In de zomerperiode bedraagt het verschil echter 3,8% waarbij variant6 het meeste en variant 7 het minste energie gebruikt.

436.2.3 ConclusiesMet betrekking tot de geometrie van de bouwkundige constructie en de effecten hiervan op deeigenschappen van het betonkernactiveringssysteem kunnen de volgende conclusies wordengetrokken:− Het beste thermische comfort wordt gerealiseerd door de toepassing van een grote vloerdikte(bijv. 0,33 m) in combinatie met leidingregisters die in de kern van de vloer zijn opgenomen(betonkernactiveringssysteem). De toepassing van het soort vloerafwerking is hierop nauwelijksvan invloed.− De binnentemperatuur is bij een betonkernactiveringssysteem niet constant maar varieertgedurende de dag, afhankelijk van de vermogensbelasting. Deze temperatuurvariaties zijnechter niet nadelig voor het comfort, doordat deze in een periode van een dag plaatsvinden.− Een stooklijn van de wateraanvoertemperatuur met een maximum van 29°C en een minimumvan 18°C zal nooit resulteren in een overschrijding van de maximum toegelatenoppervlaktetemperaturen van zowel de vloer als het plafond. De minimumtemperatuur van 19°Cvan de vloer wordt zeer beperkt onderschreden, maar buiten de gebruikstijd van het gebouw isdit toegestaan.− Een dunnere vloer is vanwege zijn lagere warmtecapaciteit gevoeliger voor externe belastingen,waardoor de frequentie waarmee de oppervlaktetemperaturen variëren toeneemt.− De vloerdikte en de inbouwdiepte van de leidingregisters zijn van grote invloed op devermogens die door de vloer en het plafond kunnen worden afgegeven.∗ Indien de leidingregisters in de kern van de constructie worden opgenomen is de vloerdiktebepalend voor het koelvermogen van de vloer en het plafond in de winterperiode. Eenkleinere vloerdikte resulteert hierbij in een lager koelvermogen doordat er sneller kan wordengereageerd op een kortstondige toename van de binnentemperatuur, waardoor hetpiekvermogen daalt.∗ Indien de inbouwdiepte van de leidingregisters toeneemt (plafondsysteem) zullen de koel- enverwarmingsvermogens van het plafond sterk toenemen. Het koelvermogen van het plafondkan stijgen met 22% en het verwarmingsvermogen met 29%. De invloed van de vloerdikteresulteert bij een plafondsysteem voor zowel de winter- als zomerperiode in gewijzigdevermogens. Er geldt dat een kleinere vloerdikte resulteert in een groterverwarmingsvermogen van de vloer in de winterperiode, maar een kleiner koelvermogen vanhet plafond in de zomerperiode.− Een vloer afgewerkt met plavuizen levert een groter koelen verwarmingsvermogen dan eenvergelijkbare vloer afgewerkt met linoleum. Dit wordt veroorzaakt door de grotereopslagcapaciteit van de plavuizen.− Het maximale verwarmingsvermogen van de vloer en het maximale koelvermogen van hetplafond zijn veel kleiner dan de waarden uit de literatuur. Deze verschillen, respectievelijk54,3% en 56,3%, worden veroorzaakt door de gestelde randvoorwaarden. De literaire waardenzijn gebaseerd op een ruimtetemperatuur van 20°C in combinatie met de maximaal en minimaaltoegelaten oppervlaktetemperaturen. Deze situaties treden tijdens de simulaties echter niet op,waardoor de vermogens kleiner zijn.

44− Het totale energiegebruik is bij alle varianten in de winterperiode gelijkwaardig. In dezomerperiode zijn de verschillen echter groter. Het minste energie wordt gebruikt bij eenbetonkernactiveringssysteem in combinatie met een met plavuizen afgewerkte vloer en eengrote vloerdikte. Het grootste energiegebruik treedt op bij een betonkernactiveringssysteem incombinatie met een met linoleum afgewerkte vloer en een kleine vloerdikte. Het verschil tussenhet maximum en minimum energiegebruik bedraagt 3,5%.− Een plafondsysteem gebruikt meer energie dan een betonkernactiveringssysteem. Het verschilbedraagt echter slechts 1%.Op basis van deze reeks simulaties kan worden geconcludeerd dat eenbetonkernactiveringssysteem in combinatie met een met plavuizen afgewerkte vloer en een grotevloerdikte de meeste gunstige eigenschappen heeft. Het systeem heeft het laagste energiegebruik,het beste thermisch comfort en goede eigenschappen met betrekking tot het afgegeven vermogen.6.3 Consequenties variërende wateraanvoertemperatuurVoor deze simulaties zijn een tweetal varianten doorgerekend waarbij enerzijds gebruik wordtgemaakt van een buitentemperatuurafhankelijke regeling en anderzijds een constante regeling vande wateraanvoertemperatuur. Beide varianten zijn gesimuleerd voor zowel een winter- alszomerperiode.6.3.1 ParametersDe gehanteerde parameters zijn conform de referentiesituatie, waarvan echter een aantalparameters zijn gewijzigd op basis van de kennis uit de eerste reeks simulaties. Voor de geometrievan de bouwkundige eigenschappen wordt namelijk gekozen voor variant 3, omdat deze demeeste gunstige eigenschappen heeft. Verder zal de werking van de luchtbehandelingskastworden gewijzigd op basis van de ervaring uit de eerste reeks simulaties. De koelcapaciteit van deluchtbehandelingskast wordt namelijk verhoogd naar 3000 W, zodat in de zomer een lagerebinnentemperatuur kan worden bereikt. Verder wordt de hysterese voor zowel koelen alsverwarmen verhoogd naar 1,5°C, zodat de installatie minder aan en uit zal schakelen. Deafwijkende parameters ten opzicht van de referentiesituatie zijn gegeven in tabel 6.8.BetonkernactiveringHeating/ cooling capacitiesVloerdikte Vloerafwerking Inbouwdiepte hysterese[m] soort dikte [m] soort diepte [m] coolingcapacity [W]koeling enverwarming[°C]0,33 plavuizen 0,005 kern 0,165 -3000 1,5Tabel 6.8: Afwijkende parameters t.o.v. referentiesituatie t.b.v. simulatie regeling wateraanvoertemperatuurEr worden twee soorten wateraanvoertemperatuur regelingen gesimuleerd. De parameters van debuitentemperatuur afhankelijke regeling zijn conform de referentiesituatie. Voor de constantewateraanvoertemperatuur is een temperatuur van 22°C geselecteerd. Deze temperatuur ligt in het

45midden van het behaaglijkheidsgebied, zodat er zowel kan worden verwarmd en gekoeld binnende betreffende grenzen van het behaaglijkheidsgebied. De gesimuleerde varianten zijnweergegeven in tabel 6.9.Variant Parameter Waarde Eenheid2.1 constante wateraanvoertemperatuur 22 °C2.2 maximale wateraanvoertemperatuur 29 °Cbuitentemperatuur bij maximale wateraanvoertemperatuur -10 °Cminimale wateraanvoertemperatuur 18 °Cbuitentemperatuur bij minimale wateraanvoertemperatuur 30 °CTabel 6.9: Simulatievarianten regeling wateraanvoertemperatuur6.3.2 Resultaten van de simulatiesDe resultaten van de simulaties voor zowel een winter- als zomerperiode zijn weergegeven in tabel6.10. In deze tabel zijn in afwijking met de eerste reeks simulaties de minimaleoppervlaktetemperaturen van de vloer en het plafond afgelezen uit de grafieken. De kostenbehorende bij elke simulatievariant zijn weergegeven in tabel 6.11.6.3.3 Analyse van de resultatenConsequenties afwijkende parameters t.o.v. referentiesituatieTen behoeve van de simulaties van de varianten 2.1 en 2.2 wordt gebruik gemaakt van deparameters van de referentiesituatie, echter aangevuld met de parameters uit tabel 6.8. Hierdoor isvariant 2.2 gelijkwaardig aan variant 3 uit de voorgaande reeks simulaties met uitzondering van deparameters van het block “heating/ cooling capacities”. Door het uitvoeren van simulatie 2.2 kandus ook inzicht worden verkregen in de effecten van de wijziging van deze parameters. Hieronderzullen daarom kort de verschillen besproken van variant 2.2 ten opzichte van variant 3.− In de winterperiode daalt de minimaal optredende binnentemperatuur naar 18°C, maar dit treedtechter slecht 1% van de gebruikstijd op. Verder stijgt de gemiddelde binnentemperatuur licht.− In de zomerperiode is duidelijk waar te nemen dat het grotere koelvermogen van deluchtbehandelingskast resulteert in een gemiddeld lagere binnentemperatuur. Demaximumtemperatuur van 28°C daalt naar 27°C en verder wordt het minder vaak 25°C.− In de winter stijgt het maximaal afgegeven koelvermogen van de vloer en het plafond. Dit is eengevolg van de hogere gemiddelde binnentemperatuur.− In de zomerperiode daalt echter het maximale koelvermogen en stijgt het maximaleverwarmingsvermogen van zowel de vloer als het plafond ten gevolge van een lageregemiddelde binnentemperatuur.− Het energiegebruik van de luchtbehandelingskast is in zowel de winter- als de zomerperiodetoegenomen. In de winterperiode stijgt het verwarmingsvermogen met 7,3%. In dezomerperiode stijgt het energiegebruik echter met 40%. Dit is dus een flinke stijging van hetenergiegebruik. Enerzijds is deze toename verklaarbaar door de grotere hysterese, waardoorde luchtbehandelingskast langer in bedrijf is en meer energie gebruikt. Anderzijds zorgt de

46toename van het koelvermogen uiteraard voor een groter energiegebruik van deluchtbehandelingskast.Figuur 6.13: zomer variant 3; histogrambinnentemperatuurFiguur 6.14: zomer variant 2.2; histogrambinnentemperatuurAnalyse variërende wateraanvoertemperatuur regelingComfort− In de winter resulteert een constante aanvoertemperatuur in lagere minimumbinnentemperaturen. In de zomer wordt een bijna gelijkwaardig binnenklimaat gerealiseerd metuitzondering van het optreden van een toegelaten overschrijding van 28°− De oppervlaktetemperaturen zijn bij een constante regeling in de winterperiode aanzienlijklager. De vloer bereikt een minimum van 15°C en het plafond een minimum van 16°C. Dezetemperaturen zijn te laag en zullen tot comfortklachten leiden, maar ook tot het gevaar vancondensatie van de in de ruimte aanwezige ventilatielucht. In de zomerperiode zijn deoppervlaktetemperaturen hoger, maar overschrijden niet de maximum temperaturen.Vermogen− Bij de toepassing van een constante wateraanvoertemperatuur is in de winterperiode hetafgegeven maximale vermogen van zowel de vloer als het plafond aanzienlijk lager. In dezomerperiode geldt het tegenovergestelde, hoewel het verschil tussen de vermogens dankleiner is. Deze verschillen zijn verklaarbaar doordat met een buitentemperatuur afhankelijkeregeling grotere temperatuurverschillen kunnen worden gerealiseerd tussen de oppervlakte- enruimtetemperaturen.

47Variant Comfort Vermogen EnergiegebruikVloer Plafondtemperatuur vermogen temperatuur vermogen BKA LBKlaagste perc hoogste perc meest perc min max min max min max min max heat cool heat cool[ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [ºC] [W] [W] [ºC] [ºC] [W] [W] [MJ] [MJ] [MJ] [MJ]2.1 winter 17 1 25 2 20-21 35-32 15 23,5 -1498 1597 16 23,7 -2019 1154 5464 59 35770 1242.2 winter 18 1 25 3 20-21 34-45 19 23,3 -1451 2090 20 23,6 -1965 1513 10418 92 27190 1162.1 zomer 20,5 5 28,5 1 24,5 39 19,5 25,8 -1571 805 19,8 26,2 -2117 553 598 1123 1063 39522.2 zomer 20 2 27 3 24-25 31-28 19,8 24 -1399 990 20,2 24,5 -1889 712 955 1764 741 3555Tabel 6.10: Simulatieresultaten van variërende wateraanvoertemperatuur in de winter- en zomerperiodeVariantBKAEnergiekostenLBKheat cool heat cool[] [] [] []2.1 winter 56,24 0,63 348,82 1,502.2 winter 105,63 1,05 257,56 1,392.1 zomer 6,15 11,54 8,88 47,572.2 zomer 8,71 20,25 6,78 42,8Tabel 6.11: Gesimuleerde kosten van variërende wateraanvoertemperatuurin winter- en zomerperiodeFiguur 6.15: winter variant 2.2; primary energy &costsFiguur 6.16: winter variant 2.1; primary energy &costs

48Energiegebruik en kosten (figuren 6.15 en 6.16)− Een lagere vermogensafgifte van de vloer en het plafond bij een constante regeling resulteert ineen hogere vermogensafgifte van de LBK in combinatie met een hoger energiegebruik. In dewinter stijgt het verwarmingsvermogen met 32% en in de zomer stijgt het koelvermogen met11%. Hierbij valt echter op dat in de winterperiode de toename van het verwarmingsvermogenvan de LBK lager is dan de afname van het verwarmingsvermogen van de BKA. In de zomer isechter de stijging van het koelvermogen van de LBK kleiner dan de daling van hetkoelvermogen van de BKA.− De kosten voor het energiegebruik zijn voor een constante wateraanvoertemperatuur 8,5%hoger in vergelijking met een buitentemperatuurafhankelijke regeling. Hierbij moet wordenopgemerkt dat een constante wateraanvoertemperatuur in de zomer lagere energiekostenheeft, maar deze besparing wordt in de winter tenietgedaan.Figuur 6.17: winter variant 2.1; surface & watertemperaturesFiguur 6.18: winter variant 2.2; surface & watertemperaturesOverig− De oppervlaktemperaturen van de vloer en het plafond worden voornamelijk bepaald door debinnentemperatuur (fig. 6.17 en 6.18). De invloed van de wateraanvoertemperatuur is dus veelkleiner. Dit geldt voor beide varianten, maar dit verschijnsel is het beste bij debuitentemperatuurafhankelijke regeling waar te nemen. Als voorbeeld de winterperiode waareen relatief grote stijging van de wateraanvoertemperatuur slechts een lichte stijging van deoppervlaktetemperaturen tot gevolg heeft. Om de wateraanvoertemperatuur een grotere invloedte geven op de oppervlaktetemperaturen dient de warmteweerstand van de constructie teworden verlaagd. Hierdoor zullen de temperatuurverschillen kleiner worden, maar dit zalresulteren in een vloer met een lagere massa en de daarbij behorende negatieve effecten.− Het verschil tussen de aanvoer- en retourtemperatuur is klein en is bij beide varianten maximaal1°C. Dit betekent dat er weinig vermogen uit het water wordt onttrokken. Dit is echter nietgunstig voor de installatie die de betreffende energie moet leveren. Een grotertemperatuurverschil tussen de aanvoer- en retourtemperatuur resulteert namelijk in een hoger

49rendement van de warmte- en/of koudeopwekker. Een oplossing hiervoor is het verlagen vande volumestroom van het water, zodat het temperatuurverschil kan toenemen.6.3.4 Conclusies− Een constante wateraanvoertemperatuur heeft een negatief effect op het thermisch comfort inde ruimte.− Bij een constante wateraanvoertemperatuur kunnen de oppervlaktetemperaturen van de vloeren het plafond dalen tot respectievelijk 15°C en 16°C. Hierdoor kan de ventilatielucht in deruimte gaan condenseren en dit is absoluut niet gewenst.− De maximale vermogens zijn bij een constante wateraanvoertemperatuur lager. Dit geldt voorzowel het koel- als verwarmingsvermogens in zowel de winter- als zomerperiode.− Bij de constante wateraanvoertemperatuur moet de luchtbehandelingskast vaker in werkingtreden, waardoor het energiegebruik toeneemt. De totale stijging van het energiegebruikbedraagt 8,5%− De invloed van de ruimtetemperatuur op de oppervlaktetemperatuur van de vloer en het plafondis groter dan de invloed van de wateraanvoertemperatuur.− Ten behoeve van het rendement van een warmte- en/of koudeopwekker dient de volumestroomwater zodanig te worden gedimensioneerd dat er een zo groot mogelijk temperatuurverschiltussen de aanvoer en retour ontstaat. Een te grote volumestroom kan resulteren in te kleintemperatuurverschil, waaroor het rendement van de warmte- en/of koudeopwekker daalt.6.4 Consequenties toepassing BKA en/ of LBKUit de literatuur is al gebleken dat een luchtbehandelingssysteem noodzakelijk is voor het regelenvan de relatieve vochtigheid indien er gebruik wordt gemaakt van eenbetonkernactiveringssysteem. Tevens blijkt uit de voorgaande reeks simulaties dat eenluchtbehandelingssysteem van invloed is op het thermisch comfort in de ruimte. In deze paragraafzal worden bekeken hoeveel energie en energiekosten kunnen worden bespaard door detoepassing van een betonkernactiveringssysteem in combinatie met eenluchtbehandelingssysteem bij een gelijkblijvend thermisch comfort in de ruimte.6.4.1 ParametersEr zullen 3 varianten (tabel 6.12) worden gesimuleerd waarbij de betonkernactivering en hetluchtbehandelingssysteem wisselend actief zijn. In tabel 6.12 wordt weergegeven welkeparameters zullen worden toegepast. Het betekent dat er gebruik zal worden gemaakt van deparameters uit de referentiesituatie aangevuld met de gegevens uit tabel 6.8 of 6.13. Dit resulteertin de toepassing van de parameters die in de voorgaande simulaties het beste resultaat hebbenopgeleverd, te weten een hoge massa van de bouwkundige constructie in combinatie met eenbuitentemperatuur afhankelijke regeling van de wateraanvoertemperatuur.

50Variant Soort systeem Parameters Modelstandaard aanvulling3.1 LBK aan, BKA uit referentiesituatie tabel 6.13 jrx_buildingv6clim_v2_geenBKA.mdl3.2 LBK uit, BKA aan referentiesituatie tabel 6.8 jrx_buildingv6clim_v2.mdl3.3 LBK aan, BKA aan referentiesituatie tabel 6.8 jrx_buildingv6clim_v2.mdlTabel 6.12: Simulatievarianten toepassing BKA en/ of LBKHier zal bij variant 3.2 de LBK worden uitgeschakeld door de volgende parameters uit het blok‘heating/ cooling capacities’ gelijk te stellen aan 0:− cooling capacity;− heating capacity.In tegenstelling tot de voorgaande simulaties zal niet een aparte winter- en zomerperiode wordendoorgerekend, maar zal er een aaneengesloten jaar worden gesimuleerd. Dit heeft namelijk eenvoordeel bij de analysering van de resultaten. Het referentiejaar zal het gehele jaar 1979 betreffen.Voor variant 3.1 wordt een afwijkende simulatiefile toegepast, namelijkjrx_buildingv6clim_v2_geenBKA.mdl. In deze Simulink-file is namelijk de regeling van deluchtbehandelingskast vervangen door de regeling uit het oorspronkelijke modelBuildingV6Clim.mdl. Dit betekent dat het vermogen van de luchtbehandelingskast zal wordengeregeld door middel van een PID-regelaar. Het is namelijk niet reëel om te veronderstellen dat bijde enkele toepassing van een luchtbehandelingssysteem een aan/uit-schakeling zal wordentoegepast om het vermogen te regelen. Doordat een andere regeling wordt toegepast bij variant3.1, zijn ook gewijzigde parameters benodigd t.b.v. het blok ‘heating/ cooling capacities’, zoalsweergegeven in tabel 6.13.Bloknaam Parameter Waarde EenheidHeating/ cooling cooling capacity -2250 Wcapacities heating capacity 4000 Wsetpoint gedurende de 20 °Cnachtperiodestijging setpoint gedurende 3 °Cde dagperiodeTabel 6.13: Afwijkende parameters t.b.v. simulatievariant 3.16.4.2 Resultaten van de simulatiesDe resultaten van de simulaties zijn weergegeven in tabel 6.14. In deze tabel is het aspectvermogen niet opgenomen, doordat het vermogen van de betonkernactivering geen onderdeel isvan de analyse bij deze reeks simulaties.

516.4.3 Analyse van de resultatenComfort− Bij variant 3.1 en 3.3 is een gelijkwaardig binnenklimaat gerealiseerd. Bij beide varianten treedteen minimumtemperatuur op van 18,5°C voor maximaal 2% van de gebruikstijd. Deoverschrijding van 28°C vindt bij beide varianten niet plaats. De temperatuur van 25°C wordtwel overschreden, maar de overschrijding voldoet aan de eisen van de RGD.− Indien alleen BKA wordt toegepast voldoet het binnenklimaat absoluut niet aan de gesteldeeisen met betrekking tot het thermisch comfort. De BKA levert namelijk niet voldoendevermogen om de ventilatielucht te verwarmen of te koelen tot de gewenste ruimtetemperatuur.Vermogen luchtbehandelingskast− Het wel of niet toepassen van BKA resulteert in verschillende toe te passen koel- enverwarmingsvermogens die voor de LBK benodigd zijn. Er blijkt dat bij de toepassing van alleende LBK 750 W minder koelvermogen en 500 W méér verwarmingsvermogen benodigd is. Deafname van het koelvermogen is opvallend, omdat er geen koelvermogen van de BKA is.Dit wordt veroorzaakt door de toepassing van de PID-regelaar in combinatie met de toepassingvan een gewijzigde setpointversteller. Er is namelijk alleen een gelijkwaardig thermisch comfortte realiseren indien het setpoint gedurende de nacht op 20°C wordt vastgesteld met eenverhoging van 3°C gedurende de dag. Dit betekent dat het bijna nooit kouder wordt dan 20°C inde ruimte, waardoor het vermogen van de luchtbehandelingskast over een grotere periode aande ruimte kan worden toegevoerd. Hierdoor ontbreken de piekvermogens. Door het ontbrekenvan de piekvermogens blijkt het koelvermogen te kunnen dalen en is er slechts een kleinetoename van het verwarmingsvermogen benodigd.− Bij variant 3.1 is duidelijk waar te nemen dat het berekende verwarmingsvermogen met behulpvan Vabi (paragraaf 2.2.2) veel groter is dan het vermogen dat is gebruikt bij de simulaties. Ditwordt onder andere veroorzaakt door het feit dat Vabi uitgaat van een statischeberekeningsmethode, terwijl de simulaties dynamisch zijn. Ook verschillen de randvoorwaardenwaaronder de berekeningen cq. simulaties zijn uitgevoerd, maar de analyse hiervan valt buitende beschouwing van dit rapport.Energiegebruik en kosten− Het energiegebruik bij de enkele toepassing van een LBK resulteert in een groterenergiegebruik. Het hogere gebruik wordt veroorzaakt door enerzijds het ontbreken van hetvermogen van de BKA, maar anderzijds door de PID-regelaar i.c.m. de setpointversteller. DePID-regelaar en de setpointversteller zorgen er namelijk voor dat de LBK continu een minimaletemperatuur van 20°C in de ruimte probeert te handhaven. Bij de gecombineerde toepassingvan de LBK en de BKA wordt echter buiten de gebruikstijd een onder- of overschrijding van 2°Ctoegestaan afhankelijk van de winter- of zomerperiode. Hierdoor is in bepaalde perioden tijdelijkminder vermogen benodigd.− De gecombineerde toepassing van de BKA en de LBK resulteert in een verlaging van het totaleenergiegebruik met 35,8% in vergelijking met de enkele toepassing van de LBK.

52Variant Comfort Energiegebruik EnergiekostenBKA LBK BKA LBKlaagste perc hoogste perc meest perc heat cool heat cool heat cool heat cool[ºC] [%] [ºC] [%] [ºC] [%] [MJ] [MJ] [MJ] [MJ] [] [] [] []3.1 18,5 2 25,5 1 22,5 45 0 0 52119 12088 0 0 510,14 1433.2 7,8 0,2 28,8 0,2 19,8 11 16995 1039 0 0 172,72 11,87 0 03.3 18,5 1 25,5 3 21,5 27 11547 761 27105 1828 115,73 8,93 251,53 21,99Tabel 6.14: Simulatieresultaten van toepassing BKA en/ of LBKFiguur 6.19: variant 3.1; histogrambinnentemperatuurFiguur 6.20: variant 3.2; histogrambinnentemperatuurFiguur 6.21: variant 3.3; primary energy & costs

53− Bij de gecombineerde toepassing van de LBK en BKA levert de BKA 30% van hetverwarmingsvermogen en 29% van het koelvermogen. De luchtbehandelingskast levert dus eengroot aandeel van het benodigde vermogen. Dit is enigszins verklaarbaar, doordat de aan/uitschakelinghet gehele vermogen van de luchtbehandelingskast continu in- en uitschakelt. EenPID-regelaar zorgt er echter voor dat het geleverde vermogen afhankelijk is van hettemperatuurverschil tussen setpoint en ruimtetemperatuur, waardoor niet continu de totalecapaciteit wordt aangesproken.− De gecombineerde toepassing van de LBK en BKA levert een totale kostenverlaging van 39%.De verhouding tussen de energiekosten tussen de LBK en BKA is hierbij nagenoeg gelijk aande verhouding tussen het energiegebruik van beide systemen.6.4.4 Conclusies− De toepassing van enkel een luchtbehandelingssysteem of de combinatie van eenluchtbehandelingssysteem met betonkernactivering levert een gelijkwaardig thermisch comfort.− Een betonkernactiveringssysteem levert een te klein vermogen om het ventilatiewarmteverlieste dekken. Dit resulteert in een onacceptabel thermisch comfort indien geenluchtbehandelingssysteem wordt toegepast.− Het type regeling van de luchtbehandelingskast is zeer bepalend voor het benodigdeopwekkingsvermogen. Door toepassing van een PID-regelaar is er een lager koelvermogen enslechts een kleine toename van het verwarmingsvermogen benodigd in vergelijking met eensysteem waarbij tevens gebruik wordt gemaakt van betonkernactivering. De PID-regelaar zorgtnamelijk voor een continue levering van vermogen waarbij de grootte van het vermogen wordtbepaald door het temperatuurverschil tussen de gewenste temperatuur en deruimtetemperatuur.− Bij de gecombineerde toepassing van betonkernactivering met een luchtbehandelingssysteemwordt 30% van het energiegebruik door de betonkernactivering gebruikt. Het grote aandeel vande luchtbehandelingskast wordt veroorzaakt door de aan/uit-schakeling waardoor continu hettotale vermogen wordt in- en uitgeschakeld.− Door toepassing van betonkernactivering in combinatie met een luchtbehandelingssysteem ishet mogelijk om 35,8% energie besparen in vergelijk met de toepassing zonderbetonkernactivering. Het resulteert tevens in een kostenbesparing van 39%.

547. Conclusies & AanbevelingenIn dit hoofdstuk worden de conclusies gegeven die gebaseerd zijn op de inhoud van de hiervoorbeschreven hoofdstukken. Dit hoofdstuk wordt afgesloten met de beschrijving van een aantalaanbevelingen die van toepassing kunnen zijn indien dit rapport wordt gebruikt ten behoeve vaneen eventuele vervolgopdracht.7.1 ConclusiesModellering simulatiemodel betonkernactiveringBij de modellering van het betonkernactiveringssysteem is gebruik gemaakt van desoftwareprogramma’s Matlab en Simulink. De basis van het simulatiemodel wordt gevormd doorhet door de Technische Universiteit ontwikkelde ISE-model. Uitbreidingen op dit bestaande modelhebben geresulteerd in een simulatiemodel van een betonkernactiveringssysteem. De uitbreidingbetreft de toevoeging van de volgende onderdelen:− een bouwkundige vloer-/ plafondconstructie met daarin opgenomen betonkernactivering;− een submodel waarmee de gewenste warmteoverdrachtscoëfficiënten worden geselecteerd;− een regeling voor de wateraanvoertemperatuur;− een preferentieschakeling tussen de betonkernactivering en de luchtbehandeling;− een uitbreiding van het ISE-model, waaronder:∗ toevoeging van schakelende zonwering;∗ toevoeging van een starttijd en lengte van de werkdag;∗ uitbreiding van de kostenbepaling met een hoog en laag energietarief.Het model is niet door praktijkmetingen gevalideerd, maar is slechts door middel van een statischecontroleberekening geverifieerd. De output van het model wordt gevisualiseerd door verschillendegrafieken en histogrammen waarmee de simulaties kunnen worden geanalyseerd.SimulatiesMet behulp van het gerealiseerde simulatiemodel zijn de consequenties onderzocht van degeometrie van de bouwkundige constructie, de regeling van de wateraanvoertemperatuur en degecombineerde toepassing van een betonkernactiveringssysteem met eenluchtbehandelingssysteem op het comfort, energiegebruik en vermogen van de installatie.Simulaties met variërende geometrie vloer-/ plafondconstructiesOp basis van deze reeks simulaties kan worden geconcludeerd dat eenbetonkernactiveringssysteem in combinatie met een grote massa van de bouwkundige constructiede meeste gunstige eigenschappen heeft. Het systeem heeft het laagste energiegebruik, het bestethermische comfort en goede eigenschappen met betrekking tot het afgegeven vermogen. Bij desimulaties werd deze geometrie gerealiseerd door de toepassing van een vloerdikte van 0,33 m,een vloerafwerking met plavuizen en het opnemen van leidingregisters in de kern van deconstructie.De toepassing van linoleum in plaats van plavuizen als vloerafwerking zorgt voor een daling van dewarmtecapaciteit van de constructie, waardoor het maximaal af te geven vermogen van de vloer

55daalt. Een kleinere vloerdikte zorgt voor een afname van de warmtecapaciteit van de constructiewaardoor deze gevoeliger wordt voor externe belastingen, zodat de frequentie waarmee deoppervlaktetemperaturen variëren toeneemt. Tevens zorgt het in de winterperiode voor een dalingvan het maximale koelvermogen van de vloer en het plafond met respectievelijk 30% en 33%.Indien de inbouwdiepte van de leidingregisters toeneemt (plafondsysteem) stijgen de maximaal terealiseren koelen verwarmingvermogens van het plafond. Het koelvermogen van het plafond kanstijgen met 22% en het verwarmingsvermogen met 29%.In de literatuur wordt verondersteld dat een betonkernactiveringssysteem eenverwarmingsvermogen van de vloer en een koelvermogen van het plafond van 99 W/m 2 kanopleveren. Op basis van de simulaties is geconcludeerd dat een verwarmingsvermogen van 45,2W/m 2 en een koelvermogen van het plafond van 43,3 W/m 2 mogelijk is. Deze grote verschillenworden veroorzaakt doordat de in de literatuur gestelde randvoorwaarden met betrekking tot debinnentemperatuur en maximale oppervlaktetemperaturen in de simulaties niet worden gehaald.Simulaties met variërende wateraanvoertemperatuurBij deze reeks simulaties is een vergelijking gemaakt tussen een constantewateraanvoertemperatuur en een buitentemperatuur afhankelijke regeling van dewateraanvoertemperatuur. Een buitentemperatuur afhankelijke regeling met een maximumaanvoertemperatuur van 29°C en een minimum aanvoertemperatuur van 18°C heeft de besteeigenschappen. De toepassing van een constante wateraanvoertemperatuur resulteert in:− een negatief effect op het thermische comfort in de ruimte;− het gevaar voor condensatie van de ventilatielucht doordat de oppervlaktemperaturen dalen tot15°C à 16°C.− lagere maximale vermogens welke door de vloer en het plafond kunnen worden afgegeven.− een totale stijging van het energiegebruik met 8,5%.Bij het ontwerp van een regeling van de wateraanvoertemperatuur dient rekening te wordengehouden met de volgende aspecten:− de invloed van de ruimtetemperatuur op de oppervlaktetemperatuur van de vloer en het plafondis groter dan de invloed van de wateraanvoertemperatuur.− ten behoeve van het rendement van een warmte- en/of koudeopwekker dient de volumestroomwater zodanig te worden gedimensioneerd dat er een zo groot mogelijk temperatuurverschiltussen de aanvoer en retour ontstaat. Een te grote volumestroom kan resulteren in een te kleintemperatuurverschil, waardoor het rendement van de warmte- en/of koudeopwekker daalt.Simulaties met de toepassing van BKA en/ of LBKDe toepassing van enkel een luchtbehandelingssysteem of de combinatie van eenluchtbehandelingssysteem met betonkernactivering levert een gelijkwaardig thermisch comfort. Degecombineerde toepassing met betonkernactivering levert echter een energiebesparing van 35,8%en een kostenbesparing van 39%.

56Het is niet mogelijk om alleen een betonkernactiveringssysteem toe te passen voor de klimatiseringvan een gebouw. Het systeem heeft namelijk te weinig vermogen om het ventilatiewarmteverlies tedekken, waardoor er een onacceptabel binnenklimaat wordt verkregen.7.2 DiscussieDe modellering van het simulatiemodel brengt de volgende discussiepunten naar voren:− Betonkernactivering beïnvloedt voornamelijk de lucht- en stralingstemperatuur in de ruimte. Hetaspect straling is niet in het simulatiemodel opgenomen, waardoor de invloed hiervan op hetvermogen en comfort niet kan worden geïnventariseerd.− In de praktijk worden, voornamelijk in scholen, eilandplafonds toegepast ten behoeve van eenbetere akoestiek in de ruimte. Deze plafonds zijn echter van invloed op het vermogen dat doorde constructie kan worden afgegeven.− De warmteoverdrachtscoëfficiënten tussen de constructie en de ruimte worden als constantverondersteld. In de praktijk zijn deze waarden niet constant. Met name de convectievecomponent is sterk afhankelijk van het temperatuurverschil tussen constructie en ruimte en deluchtstroming in de ruimte. Hierdoor kunnen de vermogens die door de vloer en het plafondworden afgegeven sterk worden beïnvloed.− Door het ontbreken van metingen in de praktijk is het simulatiemodel niet gevalideerd, zodat ergeen schatting kan worden gedaan van de invloed van de hiervoor besproken discussiepuntenop de uitkomsten van de simulaties.De analysering van de simulatieresultaten brengt de volgende discussiepunten naar voren:− Het comfort kan het beste worden geanalyseerd door gebruik te maken van de Predicted MeanVote. Om deze waarde te kunnen bepalen zijn extra parameters benodigd, waaronder destralingstemperatuur. Het wordt hiermee eenvoudiger en nauwkeuriger om een uitspraak tedoen over het comfort in de ruimte in vergelijking met de methode, zoals deze in dit rapport istoegepast.− Er is een betere tool benodigd om de vermogensafgifte en oppervlaktetemperaturen van devloer en het plafond te registreren. Hiermee moet het mogelijk zijn om nauwkeuriger uitsprakenover de invloed van de geometrie op de betreffende aspecten. De in dit rapport toegepasteanalyse geeft een indruk van verschillende invloeden bij een wisselende geometrie, maar isonvoldoende nauwkeurig.− Bij de analysering van de gecombineerde toepassing van een luchtbehandelingssysteem eneen betonkernactiveringssysteem in vergelijking tot een enkel luchtbehandelingssysteem isgebruik gemaakt van twee soorten regelingen van de luchtbehandelingskast. Dit geeft eenenigszins vertekent beeld van de resultaten van de uitgevoerde simulaties.

577.3 AanbevelingenTen behoeve van de ontwikkeling van een simulatiemodel van betonkernactivering en deanalysering van de resultaten van de simulaties worden de volgende aanbevelingen gedaan:− Het verkrijgen van praktijkmetingen van een betonkernactiveringssysteem. Deze zijn zeerwaardevol bij de ontwikkeling van een simulatiemodel doordat kan worden bekeken in hoeverrehet simulatiemodel met de werkelijkheid overeenkomt.− De modellering van het simulatiemodel uitbreiden met de aspecten zoals deze zijn genoemd bijde discussiepunten. Hierbij kunnen de praktijkmetingen van grote waarde zijn, doordat hiermeeinzicht kan worden verkregen in de invloed van elk van deze aspecten op de resultaten van desimulaties. Hierdoor zou de mogelijkheid kunnen bestaan dat niet alle aspecten daadwerkelijk inde modellering dienen te worden opgenomen.− De prioriteitsregeling tussen de luchtbehandelingskast en de betonkernactivering verbeteren,waar bij voorkeur de aan/uit-schakeling van de luchtbehandelingskast wordt vervangen dooreen PID-regelaar.− Het verbeteren van de uitvoervisualisatie, zodat gemakkelijker en nauwkeuriger uitsprakenkunnen worden gedaan over het comfort in de ruimte, maar ook de vermogens enoppervlaktetemperaturen van de vloeren plafondconstructies. Dit conform de aspectenbesproken bij de discussiepunten.

58Literatuurlijst[1] ISSO publikatie 53, Warmteverliesberekening voor utiliteitsgebouwen m met vertrekhoogtentot 5 meter. Rotterdam, maart 2002.[2] Schijndel, J, Indoor temperature Simulink Engineering tool (ISE), University of TechnologyEindhoven, Department of Architecture and Planning, Group FAGO. 2001.[3] Berkhout, V.M., Betonkernactivering: bepaling van het thermische regelgedrag in eenkantoorvertrek. Technische Universiteit Eindhoven, 2001.[4] Meierhans, Olesen, Thermisch actieve betonconstructies. Hamburg, 1999.[5] Schrevel, R.A.M. de, Betonkernactivering, een nieuwe manier van gebouwklimatisering.Verwarming & Ventilatie, juli 2002.[6] NEN-EN-ISO 7730, Gematigde thermische binnenomstandigheden. Bepaling van de PMVenPPD-waarde en specificatie van de voorwaarden voor thermische behaaglijkheid. 3 e druk,mei 1996.[7] Bouwbesluit 2003 .[8] Koschenz, Markus, Beat Lehmann, Thermoaktive Bauteilsysteme tabs. 2000.[9] ISSO publikatie 32, Uitgangspunten temperatuursimulatieberekeningen. Rotterdam, januari1994.[10] ISSO publikatie 19, Thermisch binnenklimaat, aanbevelingen. Rotterdam.

Bijlage I

Bijlage II

Bestanden ISE-modelHieronder wordt een overzicht gegeven van de bestanden welke behoren tot het door deTechnische Universiteit Eindhoven opgestelde ISE-model [1].Bestanden in MatlabHet betreft de volgende m-files:− buildingv5colddaygraf.m− buildingV5Efun.m− buildingV5Efunkost.m− buildingV5Ekost.m− buildingV5histQ.m− buildingV5histtemp.m− buildingv5hotdaygraf.m− buildingv5loadgraf.m− buildingV5tempgraf.m− BuildingV6init.m− Climdataf.m− Irradwindow.mHet betreft de volgende mat-file:− ClimDat1971_2000.matBestanden in SimulinkHet betreft de volgende mdl-files:− BuildingV6Clim.mdl− DeBiltClimateR12.mdl

Parameters ISE-modelHieronder is een weergave gegeven van het ISE-model zoals dat ook in het softwareprogrammaSimulink wordt weergegeven. Op basis van deze weergave zijn per bloknaam de parametersgegeven die moeten worden ingevoerd bij het uitvoeren van een simulatie met het model.Figuur IV.1: Weergave ISE-model in SimulinkBloknaam Parameter EenheidClimate Data de Bilt starting year -1971-2000starting month -starting day -end year -end month -end day -Q Windows & T azimuth[0..360, 0 = south]externalinclination[0..90, 0 = horizontal]window surface m 2window transmission coefficient -Heating/ cooling heating capacityWcapacitiescooling capacityWQ internal zone Q during night Wextra dQ during dayW

Bloknaam Parameter EenheidBuilding zone volume zone m 3ventilation#/ hourfacade constructionlight/ middle/ heavy weightfacade surface m 2facade heat resistancem 2 ⋅K/ Wfloor and internal walls construction light/ middle/ heavy weightfloor an internall walls surface m 2window surface m 2window heat resistancem 2 ⋅K/ WT setpoint zone setpoint temperature T base during °Cthe nightsetpoint temperature rise dT during °Cthe dayEnergy efficiencies & energy heating efficiency -costsheating unitm 3 of kWhheating costeur/ unitenergy cooling efficiency -cooling unitm 3 of kWhcoolng costeur/ unit

Bijlage III−−−−−III.1: Het model van de betonkernactiveringsconstructieIII.2: De controleberekening van de betonkernactiveringsconstructieIII.3: Variërende warmteoverdrachtscoëfficiëntenIII.4: Schakelende zonweringIII.5: Kostenbepaling

III.1 Het model van de betonkernactiveringsconstructieDe S-function JRX_bka_SF_v1.mfunction [sys,x0,str,ts] = JRX_bka_SF_v1(t,x,u,flag)%JRX_bka_SF_V1 Jeroen Rietkerk, Betonkernactiveringsmodel Sfunction v.1%%Jeroen Rietkerk 10/2004%%input u; output y%u(1)=T_ruimte%u(2)=Tw_in%u(3)=R1%u(4)=R2%u(5)=R3%u(6)=C1%u(7)=C2%y(1)=x(1)%y(2)=x(2)%y(3)=x(3)%y(4)=x(4)%y(5)=x(5)switch flag,%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Initialization %%%%%%%%%%%%%%%%%%%case 0,[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;%%%%%%%%%%%%%%%% Derivatives %%%%%%%%%%%%%%%%case 1,sys=mdlDerivatives(t,x,u);%%%%%%%%%%%% Outputs %%%%%%%%%%%%case 3,sys=mdlOutputs(t,x,u);

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Unhandled flags %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%case { 2, 4, 9 },sys = [];%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Unexpected flags %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%otherwiseerror(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);end% end wpfun1%%=========================================================================% mdlInitializeSizes% Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function.%=========================================================================%function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates = 5;sizes.NumDiscStates = 0;sizes.NumOutputs = 6;sizes.NumInputs = 19;sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1;sys = simsizes(sizes);x0 = [10 10 10 10 10];str = [];ts = [0 0];% end mdlInitializeSizes%%=========================================================================% mdlDerivatives% Return the derivatives for the continuous states.

%=========================================================================%function sys=mdlDerivatives(t,x,u)% inputTw_in=u(1); %oC de ingaande watertemperatuur in de leidingregistersT_ruimte=u(2); %oC de ruimtetemperatuur van de gebouwzone%modelparamaters die in een later stadium varaibale zullen worden gemaakt%d.m.v. vergelijkingen.alpha_plafond=u(3); %W/(m2 K) warmteoverdrachtscoefficient aan de plafondzijdealpha_vloer=u(4);%W/(m2 K) warmteoverdrachtscoefficient aan de vloerzijde% overige modelparametersA_bouwdeel=u(5); %m2 oppervlakte van de vloer(=gelijk aan opp. plafond)delta=u(6); %m leidingdiameterlengte_leiding=u(7); %m leidinglengte dat in de vloer is opgenomend_steek=u(8); %m onderlinge afstand tussen de leidingend_inbouw=u(9); %m inbouwdiepte van de leidingen (gezien vanaf de vloer,niet gerekend met vloerbedekking)d_bouwdeel=u(10); %m totale dikte van de bouwkundige constructie, zondervloerbedekkingd_vloerbedekking=u(11); %m dikte van de vloerbedekkinglambda_bouwdeel=u(12); %W/(m K) warmtegeleidingscoefficient van de bouwkundigeconstructielambda_vloerbedekking=u(13); %W/(m K) warmtegeleidingscoefficient van de vloerbedekkingrho_bouwdeel=u(14); %kg/m3 dichtheid van de bouwkundige constructierho_vloerbedekking=u(15); %kg/m3 dichtheid van de vloerbedekkingc_bouwdeel=u(16);%J/(kg K) soortelijke warmte van de bouwkundige constructiec_vloerbedekking=u(17); %J/(kg K) soortelijke warmte van de vloerbedekkingm_water=u(18); %kg massa water in leidingregistersmdot_water=u(19); %kg/s massastroom waterin leidingregistersc_water=4180;%J/(kg K) soortelijke warmte van water% bepaling weerstandenRx=(((d_steek*log(d_steek/(pi*delta)))/(2*pi*lambda_bouwdeel))/(2*pi*(0.5*delta)*lengte_leiding));R1=((d_bouwdeel-d_inbouw)/(lambda_bouwdeel*A_bouwdeel));R2=(d_inbouw/(lambda_bouwdeel*A_bouwdeel));R3=(d_vloerbedekking/(lambda_vloerbedekking*A_bouwdeel));

Rp=(1/(alpha_plafond*A_bouwdeel));Rv=(1/(alpha_vloer*A_bouwdeel));% bepaling capaciteitenC2=(1/2)*(A_bouwdeel*d_bouwdeel*rho_bouwdeel*c_bouwdeel);C3=(1/4)*(A_bouwdeel*d_bouwdeel*rho_bouwdeel*c_bouwdeel);C4=((1/4)*(A_bouwdeel*d_bouwdeel*rho_bouwdeel*c_bouwdeel))+((1/2)*(A_bouwdeel*d_vloerbedekking*rho_vloerbedekking*c_vloerbedekking));C5=((1/2)*(A_bouwdeel*d_vloerbedekking*rho_vloerbedekking*c_vloerbedekking));Cw=c_water*m_water;xdot(1)=(1/Cw)*((mdot_water*c_water*(Tw_in-x(1)))-((x(1)-x(2))/(2*Rx)));xdot(2)=(1/C2)*(((x(1)-x(2))/(2*Rx))+((Tw_in-x(2))/(2*Rx))-((x(2)-x(4))/R2)-((x(2)-x(3))/R1));xdot(3)=(1/C3)*(((x(2)-x(3))/R1)-((x(3)-T_ruimte)/Rp));xdot(4)=(1/C4)*(((x(2)-x(4))/R2)-((x(4)-x(5))/R3));xdot(5)=(1/C5)*(((x(4)-x(5))/R3)-((x(5)-T_ruimte)/Rv));sys = [xdot(1); xdot(2); xdot(3); xdot(4); xdot(5)];% end mdlDerivatives%%=============================================================================% mdlOutputs% Return the block outputs.%=============================================================================%function sys=mdlOutputs(t,x,u)Tw_in=u(1); %oC de ingaande watertemperatuur in de leidingregistersmdot_water=u(19); %kg/s massastroom waterin leidingregistersc_water=4180; %J/(kg K) soortelijke warmte van waterQ_water=mdot_water*c_water*(Tw_in-x(1));sys = [x ; Q_water];% end mdlOutputs

III.2 De controleberekening van de betonkernactiveringsconstructieControleberekeningop basis van statische berekeningsmethodeReferentiebestand: jrx_BKA_val.mdlIngevoerdeBerekendeUitkomstenUitkomstenUitkomstenparametersgroothedensimulatieDifferentiaalvergelijkingen overige vergelijkingenlambda_bouwdeel 1,9 C2 10080000 T1 20,76 dT1 -3,72E-03 Q_BKA -3636lambda_vloerbedekking 0,19 C3 5040000 T2 23,52 dT2 3,54E-04 Q_plafond -2165rho_bouwdeel 2500 C4 5167008 T3 25,9 dT3 -1,14286E-06 Q_vloer -1472rho_vloerbedekking 1200 C5 127008 T4 25,14 dT4 -3,53009E-06 Q_water -1588c_bouwdeel 840 Cw 418000 T5 25,62 dT5 9,82615E-05c_vloerbedekking 1470 R1 0,001096 Twin 20c_water 4180 R2 0,001096 Truimte 30steek 0,2 R3 0,000329leidinglengte 231 Rp 0,001894leidingdiameter 0,025 Rv 0,002976dikte constructie 0,2 Rx 0,038841inbouwdiepte 0,1dikte vloerbedekking 0,003opp. vloer 48warmteoverdr. vloer 7warmteoverdr. plafond 11massastroom 0,5totale waterinhoud 100Figuur IV.1: Statische simulatie jrx_bka_val.mdl

III.3 Variërende warmteoverdrachtscoëfficiëntenDe m-file JRX_alpha_control.m%JRX_alpha_control Varierende alpha-waarden, uitgaan van Tinternal en%Tbouwdeel%%Jeroen Rietkerk November 2004function y=JRX_LBK_BKA_control(x)T_internal=x(1);T_vloer2=x(2);T_plafond=x(3);%De totale warmteoverdrachtscoefficient, alpha_tot, bestaat uit een%stralingscomponent en convectiecomponent, respectievelijk alpha_r en%alpha_c. Voor de totale warmteoverdrachtscoefficient wordt gebruik gemaakt%van literaire waarden, waarbij onderscheid wordt gemaakt tussen vloer of%plafond en koelen of verwarmen.if T_internal

III.4 Schakelende buitenzonweringDe m-file JRX_Irradwindow.m%IRRADWINDOW Calculates the irradiation through window%% SYNTAX: E=irrad(Dh,En,iday,LST,gamma,beta)%% OUTPUT: vector E% E(1)= diffuse solar irradiation on an inclined surface% E(2)= direct solar irradiation on an inclined surface% E(3)= total solar irradiation on an inclined surface% E(4)= total solar irradiation on a horizontal surface%% INPUT:% (scalar) Dh = diffuse horizontal irradiation [W/m2]% (scalar) En = direct normal irradiation [W/m2]% (scalar) t = time seconds after midnight 1 january% (scalar) gamma = azimuth angle of the surface,% east:gamma = -90, west:gamma = 90% south:gamma = 0, north:gamma = 180% (scalar) beta = inclination angle of the surface,% horizontal: beta=0, vertical: beta=90%% default geographical position: De Bilt% default ground reflectivity (albedo): 0.2%% EXAMPLE: E=irrad(800,200,201,12,0,45)% ANSWER: E=1.0e+003 *% 0.8569 0.1907 1.0759 0.9684%% REF: Perez (zie Solar Energy volume 39 no. 3)%% JvS feb 2002, aanpassing voor inlezen standaard klimaatfiles%%Wijziging Jeroen Rietkerk, november 2004%Wijziging heeft betrekking op toevoeging geschakelde buitenzonweringfunction EW=irradwindow(tclim,Dh,En,gamma,beta,WA,WZTA);%(scalar) iday = day of the year (1-365)% (scalar) LST = Local Standard time (0 - 24) [hour]

iday=1+floor(tclim/(24*3600));LST=floor(rem( (tclim/3600),24));% L = Latitude [graden]L=52.1;% LON = Local Longitude [graden] oost is positiefLON=5.1;% LSM = Local Standard time Meridian [graden] oost is positiefLSM=15;% gref = albedogref=0.2;r=pi/180;L=L*r;beta=beta*r;theta=2*pi*(iday-1)/365.25;el=4.901+0.033*sin(-0.031+theta)+theta;% declinationdelta=asin(sin(23.442*r)*sin(el));q1=tan(4.901+theta);q2=cos(23.442*r)*tan(el);% equation of timeET=(atan((q1-q2)/(q1*q2+1)))*4/r;AST=LST+ET/60-(4/60)*(LSM-LON);h=(AST-12)*15*r;% hai=sin(solar altitude)hai=cos(L)*cos(delta)*cos(h)+sin(L)*sin(delta);E(1)=0; E(2)=0; E(3)=0; E(4)=0;if hai>0,% salt=solar altitudesalt=asin(hai);phi=acos((hai*sin(L)-sin(delta))/(cos(salt)*cos(L)))*sign(h);gam=phi-gamma*r;% cai=cos(teta)cai=cos(salt)*cos(abs(gam))*sin(beta)+hai*cos(beta);

% teta = incident angle on the tilted surfaceteta=acos(cai);% salts=solar altitude for an inclined surfacesalts=pi/2-teta;% Perez (zie Solar Energy volume 39 no. 3)% berekening van de diffuse straling op een schuin vlak% Approximatin of A and C, the solid angles occupied by the circumsolar region,% weighed by its average incidence on the slope and horizontal respectively.% In the expression of diffuse on inclined surface the quotient of A/C is% reduced to XIC/XIH. A=2*(1-cos(beta))*xic, C=2*(1-cos(beta))*xih% gecontroleerd okt 1996 martin de wit% alpha= the half-angle circumsolar regionalpha=25*r;if saltsalpha,xic=cai;elsexic=0.5*(1+salts/alpha)*sin((salts+alpha)/2);endif salt>alpha,xih=hai;elsexih=sin((alpha+salt)/2);endepsint=[1.056 1.253 1.586 2.134 3.23 5.98 10.08 999999];f11acc=[-0.011 -0.038 0.166 0.419 0.710 0.857 0.734 0.421];f12acc=[0.748 1.115 0.909 0.646 0.025 -0.370 -0.073 -0.661];f13acc=[-0.080 -0.109 -0.179 -0.262 -0.290 -0.279 -0.228 0.097];f21acc=[-0.048 -0.023 0.062 0.140 0.243 0.267 0.231 0.119];f22acc=[0.073 0.106 -0.021 -0.167 -0.511 -0.792 -1.180 -2.125];f23acc=[-0.024 -0.037 -0.050 -0.042 -0.004 0.076 0.199 0.446];% determination of zet = solar zenith angle (pi/2 - solar altitude).zet=pi/2-salt;% determination of inteps with eps

inteps=1;if Dh>0,eps=1+En/Dh;i=find(epsint>=eps);inteps=min(i);end% calculation of inverse relative air massairmiv=hai;if salt

% direct solar radiation on a surfaceE(2)=En*cai;if E(2)

III.5 KostenbepalingDe m-file JRX_buildingv5efun.m%BUILDV4EFUN Building simulatie Analyse%%JvS 2001,sept%%Wijziging Jeroen Rietkerk, november 2004%Wijziging heeft betrekking op toevoeging BKAfunction y=JRX_buildingV5Efun(x)ethaHeat=x(1);ethaCool=x(2);costHeat_low=x(3);costHeat_high=x(4);costCool_low=x(5);costCool_high=x(6);UnitHeat=x(7);UnitCool=x(8);Q_BKA=x(9);Q_LBK=x(10);tijd=x(11);uur=mod(tijd/3600,24);if uur=23costCool=costCool_low;elsecostCool=costCool_high;endif uur=23costHeat=costHeat_low;elsecostHeat=costHeat_high;endy=zeros(8,1);H=32*10^6; %J/m3

kWh=3.6*10^6; %J/kWh%Koel- of verwarmingsvermogen BKAif Q_BKA>0y(1)=Q_BKA;elsey(3)=-Q_BKA;end%Koel- of verwarmingsvermogen LBKif Q_LBK>0y(2)=Q_LBK;elsey(4)=-Q_LBK;end%Kosten verwarmingsvermogen per eenheid BKAif UnitHeat==1 %[Euro/m3]y(5)=(y(1)/(ethaHeat*H))*costHeat;elsey(5)=(y(1)/(ethaHeat*kWh))*costHeat;end%Kosten koelvermogen per eenheid BKAif UnitCool==1 %[Euro/m3]y(7)=(y(3)/(ethaCool*H))*costCool;elsey(7)=(y(3)/(ethaCool*kWh))*costCool;end%Kosten verwarmingsvermogen per eenheid LBKif UnitHeat==1 %[Euro/m3]y(6)=(y(2)/(ethaHeat*H))*costHeat;elsey(6)=(y(2)/(ethaHeat*kWh))*costHeat;end%Kosten koelvermogen per eenheid LBKif UnitCool==1 %[Euro/m3]y(8)=(y(4)/(ethaCool*H))*costCool;elsey(8)=(y(4)/(ethaCool*kWh))*costCool;

end

Bijlage IV

Bestanden simulatiemodel betonkernactiveringHieronder wordt een overzicht gegeven van de bestanden welke behoren tot hetbetonkernactiveringsmodel.Bestanden in MatlabHet betreft de volgende m-files:− JRX_alpha_control.m− JRX_bka_SF_v1.m− JRX_buildingv5colddaygraf.m− JRX_buildingv5hotdaygraf.m− JRX_buildingV5Efun.m− JRX_buildingV5Efunkost.m− JRX_buildingV5histQ.m− JRX_buildingV5histtemp.m− JRX_buildingv5loadgraf.m− JRX_buildingV5_peakfloor_ceiling.m− JRX_buildingV6_Tempgraf.m− JRX_buildingV6_TempCongraf.m− BuildingV6init.m− Climdataf.m− JRX_Irradwindow.mHet betreft de volgende mat-file:− ClimDat1971_2000.matBestanden in SimulinkHet betreft de volgende mdl-files:− jrx_buildingv6clim_v2.mdl

Parameters simulatiemodel betonkernactiveringHieronder is een weergave gegeven van het betonkernactiveringsmodel zoals dat ook in hetsoftwareprogramma Simulink wordt weergegeven. Op basis van deze weergave zijn per bloknaamde parameters gegeven die moeten worden ingevoerd bij het uitvoeren van een simulatie met hetmodel.Figuur V.1: Weergave betonkernactiveringsmodel in SimulinkBloknaam Parameter EenheidClimate Data de Bilt1971-2000Q Windows & Texternalstarting year -starting month -starting day -end year -end month -end day -azimuth[0..360, 0 = south]inclination[0..90, 0 = horizontal]window surface m 2screens down W/ m 2screens up W/ m 2window transmission coefficient, -

Bloknaam Parameter Eenheidscreen downwindow transmission coefficient, -screen upHeating/ cooling cooling capacityWcapacitiesheating capacityWluchtbehandelingskast aan bij een °Cbinnentemperatuur hoger danen lager dan °Chysterese verwarming LBK °Chysterese koeling LBK °Ctoegelaten onder- en overschrijding °Cbuiten gebruikstijd gebouwQ internal zone Q during night Wextra dQ during dayWBuilding zone volume zone m 3ventilation#/ hourfacade constructionlight/ middle/ heavy weightfacade surface m 2facade heat resistancem 2 ⋅K/ Wfloor and internal walls construction light/ middle/ heavy weightfloor an internall walls surface m 2window surface m 2window heat resistancem 2 ⋅K/ WBetonkernactivering oppervlakte vloer cq. plafond m 2leidingdiametermleidinglengtemsteek leidingregisterminbouwdiepte leidingregister mdikte bouwkundige constructie mdikte vloerbedekkingmwarmtegeleidingscoëfficiënt W/ m⋅Kbouwkundige constructiewarmtegeleidingscoëfficiënt W/ m⋅Kvloerbedekkingdichtheid bouwkundige constructie kg/ m 3dichtheid vloerbedekking kg/ m 3soortelijke warmte bouwkundige J/ kg⋅Kconstructiesoortelijke warmte vloerbedekking J/ kg⋅Kwaterinhoud leidingregisters kg

Bloknaam Parameter Eenheidmassastroom water inkg /sleidingregistersRegelingwateraanvoertemepratuursoort regelingconstantetoevoertemperatuur/afhankelijk vanbuitentemperatuurconstante wateraanvoertemperatuur °Cmaximale wateraanvoertemperatuur °Cbuitentemperatuur bij maximale °Cwateraanvoertemperatuurminimale wateraanvoertemperatuur °Cbuitentemperatuur bij minimale °CwateraanvoertemperatuurWeekindeling start werkdag 24 hlengte werkdaghEnergy efficiencies & energy heating efficiency -costsheating unitm 3 of kWhheating cost – loweur/ unitheating cost – higheur/ unitenergy cooling efficiency -cooling unitm 3 of kWhcooling cost – loweur/ unitcooling cost – higheur/ unit

Bijlage V

Parameters referentiesituatie betonkernactiveringsmodelBloknaam Parameter Waarde EenheidClimate Data de Bilt1971-2000 starting yearQ Windows & TexternalHeating/ coolingcapacitieswinter1978zomer1976starting month 9 5 -starting day 1 1 -end year 1979 1976 -end month 4 9 -end day 28 1 -azimuth 315 45 [0..360, 0 = south]inclination 90 90 [0..90, 0 = horizontal]window surface 11,4 8 m 2screens down 251 251 W/ m 2screens up 250 250 W/ m 2window transmissioncoefficient, screen downwindow transmissioncoefficient, screen up0,2 0,2 -0,6 0,6 -cooling capacity -2000 Wheating capacity 3500 Wluchtbehandelingskast aan bijeen binnentemperatuur hogerdan25,5 °Cen lager dan 20 °Chysterese verwarming LBK 1 °Chysterese koeling LBK 1 °Ctoegelaten onder- enoverschrijding buitengebruikstijd gebouw2 °CQ internal zone Q during night 0 Wextra dQ during day 3460 WBuilding zone volume zone 157 m 3ventilation 4 #/ hourfacade construction middle weight light/ middle/ heavyweightfacade surface 27,7 m 2facade heat resistance 3 m 2 ⋅K/ Wfloor and internal wallsconstructionmiddle weight-light/ middle/ heavyweight

Bloknaam Parameter Waarde Eenheidfloor and internall walls 95,1 m 2surfacewindow surface 19,4 m 2window heat resistance 0,83 m 2 ⋅K/ WBetonkernactivering oppervlakte vloer cq. plafond 47,9 m 2leidingdiameter 0,0155 mleidinglengte 240 msteek leidingregister 0,2 minbouwdiepte leidingregister 0,165 mdikte bouwkundige0,33 mconstructiedikte vloerbedekking 0,003 mwarmtegeleidingscoëfficiënt 1,77 W/ m⋅Kbouwkundige constructiewarmtegeleidingscoëfficiënt 0,17 W/ m⋅Kvloerbedekkingdichtheid bouwkundige 2424 kg/ m 3constructiedichtheid vloerbedekking 300 kg/ m 3soortelijke warmte840 J/ kg⋅Kbouwkundige constructiesoortelijke warmte1470 J/ kg⋅Kvloerbedekkingwaterinhoud leidingregisters 45,6 kgmassastroom water in 0,28 kg /sleidingregistersRegelingwateraanvoertemepratuursoort regelingbuitentemperatuurafhankelijkconstantetoevoertemperatuur/afhankelijk vanbuitentemperatuurconstante20 °Cwateraanvoertemperatuurmaximale29 °Cwateraanvoertemperatuurbuitentemperatuur bij -10 °Cmaximalewateraanvoertemperatuurminimale18 °Cwateraanvoertemperatuurbuitentemperatuur bijminimale30 °C

Bloknaam Parameter Waarde EenheidwateraanvoertemperatuurWeekindeling start werkdag 8 24 hlengte werkdag 9 hEnergy efficiencies energy heating efficiency 3,0 -& costsheating unit kWh m 3 of kWhheating cost – low 0,075 eur/ unitheating cost – high 0,13 eur/ unitenergy cooling efficiency 3,0 -cooling unit kWh m 3 of kWhcooling cost – low 0,075 eur/ unitcooling cost – high 0,13 eur/ unit

Betonkernactivering

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?