Verduurzamen met een Warmteverliesberekening
Auteurs: Drs. Tim Mijzen, Camille Kleibergen
Verduurzamen woning
De huidige gascrisis houdt de Europese en Nederlandse economie behoorlijk in de greep. Vooral nu de energieprijzen blijven stijgen, zijn veel huishoudens bezig met het verduurzamen van hun woning. Het doel van Nederland is om in 2050 aardgas vrij te zijn, maar dit gaat natuurlijk niet in één keer. Want door de gascrisis die meer en meer druk geeft om over te gaan op ‘duurzame’ energie, zien wij een stijging in het aanvragen van de warmteverliesberekeningen. Voornamelijk oudere huizen willen verduurzamen en uiteindelijk van het gas af.
Overstappen naar een warmtepomp?
Zo stappen veel Nederlanders over naar een warmtepomp. Voor een goed functionerende warmtepomp heb je een “redelijk” geïsoleerde woning nodig en een warmteverliesberekening. HBA krijgt regelmatig de vraag, ‘Wat kan ik doen om mijn huis te verduurzamen, waardoor ik minder energie nodig heb en dus geld bespaar?’. Hier zijn verschillende antwoorden voor te vinden, zoals de vloeren, muren en daken opnieuw isoleren, beter geïsoleerd glas toe te passen, een volledig mechanische ventilatie systeem aan te schaffen etc. Maar welk element heeft nu het beste resultaat? HBA doet onderzoek naar transmissieverliezen en bespreekt de volgende elementen:
- Beglazing en deuren;
- Vloeren, muren en daken;
- Type ventilatiesysteem;
- Binnentemperatuur in huis verlagen zinvol?;
- Bouwmassa;
- Conclusie;
- Hulp nodig bij verduurzamen?
De resultaten zijn op basis van verschillende warmteverliesberekeningen (N = 10). Om een goede vergelijking te maken hebben we voor de vergelijking de volgende standaardwaarden aangehouden. Rc-waardes (woning voor 2022) vloer: 3.7, muur: 4.7, dak: 6.3 m2K/W, een Uw-waarde van 1.6 W/m2K voor de beglazing en deuren, natuurlijke ventilatie, ‘normale’ bouwmassa, een warmtepomp met vloerverwarming als verwarmingssysteem. Tevens is er een standaard temperatuur van 22 graden in de verblijfsruimtes toegepast, 20 graden voor de verkeers/toiletruimtes en 15 graden in de berging/technische ruimtes etc. Als rekensoftware is BINK gebouwprestatie gebruikt.
Warmteverlies door de beglazing en deuren
Wanneer de vloeren, muren en daken van het huis redelijk goed geïsoleerd zijn, wordt normaal gesproken de meeste warmte verloren door de ramen en deuren. Dan is het natuurlijk de vraag hoeveel warmte er nu daadwerkelijk verloren gaat. In de onderstaande tabel worden vijf typen beglazing vergeleken ten opzichte van een algemene ‘middelmaat’ dat nu redelijk vaak voorkomt bij het bouwen van huizen. Voor de beglazing wordt de Uw-waarde gebruikt om aan te geven hoeveel warmte per tijd verloren gaat per m2 en per graad temperatuur verschil.
Vijf typen beglazing
Bij de kozijnen zijn we uitgegaan van een hout/kunststof kozijn in combinatie met verschillende type beglazing. In de berekening hebben we forfaitaire waardes gehanteerd:
- Enkel glas met kozijn heeft een Uw-waarde van 3.5 (W/m2K).
- Dubbel glas met kozijn heeft een Uw-waarde van 2.3 (W/m2K).
- HR glas met kozijn heeft een Uw-waarde van 1.9 (W/m2K), dit dubbel glas is gevuld met lucht.
- HR + glas met kozijn heeft een Uw-waarde van 1.7 (W/m2K), dit dubbel glas is gevuld met edelgas.
- HR ++ glas met kozijn heeft een Uw-waarde van 1.5 (W/m2K), dit is dubbel glas met een betere coating en een edelgas vulling.
- Triple glas of wel HR +++ glas met kozijn heeft een Uw-waarde van 1.3 (W/m2K).
Let op: de UW waarde is een combinatie van U kozijn en U glas.
Impact
De impact van de beglazing wordt berekend door het gemiddelde energieverbruik in Watt/m² onderling te vergelijken. Watt/m² is de totale warmte in watt dat per m2 gebruiksoppervlakte nodig is om de woning op temperatuur te houden. Het verschil in percentages laat zien hoe groot de impact is tussen de twee verschillende waardes, dit is te zien in tabel 1. De tabel moet als volgt gelezen worden: enkel glas is 29.4% slechter dan het standaard (Kozijn + HR++), … , HR+++ glas is 6.9% beter dan standaard glas etc. Om zelf te bepalen hoe andere waardes met elkaar vergeleken kunnen worden, bijvoorbeeld wanneer het huidige type glas ‘dubbel glas’ is en men wilt overschakelen naar ‘HR++’ glas, kan de volgende formule gebruikt worden:
Als voorbeeld van ‘dubbel’ naar ‘HR++’ glas geeft de volgende vergelijking:
Tabel 1: warmteverlies door de beglazing en deuren
| Enkel glas | Dubbel glas | HR | HR+ | Standaard | HR++ | HR+++ | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gem. W/m² | 71,6 | 59,5 | 53,9 | 51,6 | 50,5 | 49,4 | 47,0 |
| Verschil % | – 29,4 | – 15,0 | – 6,3 | – 2,0 | 0,0 | + 2,3 | + 6,9 |
Transmissieverlies door de vloeren, muren en daken
Het warmteverlies van de vloeren, muren en daken hangt sterk af van twee verschillende elementen:
- Het bouwjaar van het huis.
- De isolatie veranderingen/renovaties die na de bouw zijn uitgevoerd.
Het bouwjaar van het huis is van belang, omdat dit bepaalt welke isolatiewaardes er in deze periode als standaard werden gezien. In het algemeen kan gezegd worden dat hoe ouder het huis is, hoe minder goed de isolatiewaardes zijn. De isolatiewaarden voor de vloeren, muren en daken wordt normaal uitgedrukt in Rc-waardes, ofwel de ‘thermische weerstand’. Hoe hoger de Rc-waarde is, hoe beter de isolatiewaarde. Dit is dus het tegenovergestelde van de Uw-waardes. De Rc-waardes die gebruikelijk waren voor de bijbehorende jaartallen zijn in tabel 2 te zien.
Tabel 2: Rc-waardes per jaar per constructie element
| 1965 | 1975 | 1983 | 1988 | 1992 | 2014 | 2015 | 2022 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Vloer | 0,17 | 0,52 | 1,3 | 2,0 | 2,5 | 3,5 | 3,5 | 3,7 |
| Muur | 0,43 | 1,3 | 1,3 | 2,0 | 2,5 | 3,5 | 4,5 | 4,7 |
| Dak | 0,86 | 1,3 | 1,3 | 2,0 | 2,5 | 3,5 | 6,0 | 6,3 |
Deze waardes laten duidelijk zien dat huizen gebouwd voor 1995 sterk afwijken van de huidige isolatiewaardes. In het algemeen zijn huizen voor 1965 niet geïsoleerd maar hebben ze wel een lege spouw dat voor ‘na-isolatie’ gebruikt zou kunnen worden. Huizen gebouwd voor 1925 hebben vaak geen isolatie en ook geen spouw. Na-isoleren moet dan tegen de buitengevel of binnengevel gebeuren. De uiteindelijke verschillen in warmteverlies zijn in tabel 3 te zien. Hierin is duidelijk te zien dat ‘slechte’ isolatie waardes van de vloeren, muren en daken een grote impact heeft op de warmteverliesberekening.
Tabel 3: Warmteverlies door de vloeren, muren en daken
| 1965 | 1975 | 1983 | 1988 | 1992 | 2014 | 2022 | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Gem W/m² | 118,8 | 102,3 | 83,3 | 71,6 | 67,4 | 54,7 | 50,5 |
| Verschil % | 57,4 | 50,5 | 39,3 | 29,3 | 24,9 | 7,6 | 0,0 |
Ventilatieverliezen door het type ventilatiesysteem
Een andere grote factor is het type ventilatiesysteem dat gebruikt wordt. Er zijn verschillende type ventilatie systemen aanwezig waarmee een woning geventileerd kan worden. Hier worden de twee meest voorkomende systemen met elkaar vergeleken. Het eerste type ventilatiesysteem is een type C systeem. Dit is natuurlijke luchttoevoer en mechanische luchtafvoer. Het tweede ventilatiesysteem is een type D systeem. Hier is zowel mechanische luchttoevoer, als mechanische luchtafvoer. Ventilatiesysteem D is een volledig automatische gestuurd systeem via ventilatoren. Een groot voordeel van dit ventilatiesysteem is de mogelijkheid van warmteterugwinning (WTW) uit de afgevoerde lucht, mogelijk gemaakt door aanwezige warmtewisselaars.
Impact type ventilatiesysteem
De resultaten in tabel 4 laten duidelijk zien dat het type ventilatiesysteem een grote impact heeft op de totale hoeveelheid aan warmteverlies. Er is 1,53 x meer warmte (W/ m²) nodig om de woning te verwarmen bij een Type C ventilatie systeem, dan bij een type D ventilatie systeem. Dit is een enorm verschil!
Tabel 4: Warmteverlies door het type ventilatiesysteem uitgedrukt in ratio
| Type C | Type D | |
|---|---|---|
| Gem W/m² | 50,58 | 33,05 |
| Verschil Ratio | 1,53 | 1,0 |
Binnentemperatuur in huis verlagen zinvol?
Een ander element om aan te halen, is de invloed van de gewenste binnentemperatuur in huis op de totale warmteverlies die optreed. Over het algemeen wordt er vaak gedacht dat de temperatuur 1 graad lager zetten een groot effect heeft op de totale warmte die verloren gaat. Maar is dit daadwerkelijk het geval? Voor dit wordt de ‘standaard’ woning voor 2022 die aan het begin beschreven is gebruikt om de vergelijking te maken. Voor de temperatuur in huis zijn over het algemeen 3 belangrijke elementen:
- Verblijfs- en Badruimtes, zoals een woonkamer of slaapkamer, hebben een standaard temperatuur van 22 graden Celcius.
- Verkeers- en toiletruimtes hebben een standaard temperatuur van 20 graden Celcius
- Overige ruimtes, zoals een berging, stalling of zolder, hebben over het algemeen een temperatuur van 15 graden Celcius.
Geen significant verschil
De verschillen in binnentemperatuur zijn per stap 1 graad verschillend van de standaard waarde. In de huidige beschrijving van de ISSO (het bedrijf dat de bouw normeringen beschrijft) kan de temperatuur max 2 graden afwijken van de standaard. Hier is nog eens 3 en 4 graden afwijking meegenomen door de huidige gas crisis. Door de huidige gas crisis zullen veel mensen de ‘normale’ verwarming (zoals voorgaande jaren verwarmd werd) niet meer financieren. Hierdoor zullen verschillende huishoudens snel geneigd zijn om de temperatuur zelfs 3 of 4 graden lager te zetten. Maar heeft zo’n lage binnenhuistemperatuur grote gevolgen voor de hoeveelheid warmte die er verloren gaat? In tabel 5 kunnen de verschillen in warmteverlies door de temperatuur verlaging afgelezen worden. Een temperatuurverschil van 1 graad zorgt ervoor dat er 2.8% minder warmte verloren gaat, wat een niet heel significant verschil is. Zelfs een temperatuurverlaging van 4 graden heeft geen sterk effect.
Tabel 5: Verschil in warmteverlies wanneer de temperatuur lager wordt gezet, 2022 woning.
| 4 graden 18 °C 16 °C | 3 graden 19 °C 17°C | 2 graden 20 °C 18 °C | 1 graad 21 °C 19 °C | Standaard 22 °C 20 °C | |
|---|---|---|---|---|---|
| Gem W/m² | 44,8 | 46,1 | 47,7 | 49,1 | 50,58 |
| Verschil | 11,3 % | 8,7 % | 5,5 % | 2,8 % | 0,0 % |
Temperatuurverschillen oudere huizen
Vervolgens kan er gevraagd worden of de temperatuurverschillen voor oudere huizen een groter effect heeft op de warmte die verloren gaat. Voor deze vergelijking is een huis met de isolatiewaarden voor de vloeren, muren en daken uit 1985 genomen met HR beglazing. De verschil in percentages die hieruit komen (tabel 6) zijn zeer vergelijkbaar met de percentages voor de huidige woning (tabel 5). Het grote verschil zit in de hoeveelheid warmte die verloren gaat per vierkante meter. Dit is voor een 1985 huis bijna 75% meer dan voor een nieuwbouw woning. Hieruit blijkt dat zelfs voor de ‘oudere’ huizen de temperatuur lager zetten niet een zeer groot effect heeft. Het is natuurlijk wel een financieel makkelijke manier om iets minder aan gas kosten te betalen, omdat dit geen nieuwe investeringen vereist.
Tabel 6: Verschil in warmteverlies wanneer de temperatuur lager wordt gezet 1985 woning.
| 4 graden 18 °C 16 °C | 3 graden 19 °C 17°C | 2 graden 20 °C 18 °C | 1 graad 21 °C 19 °C | Standaard 22 °C 20 °C | |
|---|---|---|---|---|---|
| Gem W/m² | 77,2 | 79,4 | 82,1 | 84,2 | 86,6 |
| Verschil | 10,8 % | 8,2 % | 5,1 % | 2,6 % | 0,0 % |
Invloed van de bouwmassa
Daarnaast hebben we ook gekeken naar het effect van de bouwmassa op de warmteverliesberekening. Zo is een huis volledige gemaakt van een houtskeletbouw, vele malen lichter dan een huis gemaakt van massieve beton blokken. De bouwmassa is opgedeeld in 3 categorieën. Deze zijn ‘Licht’ (minder dan 250 kg/m2 bijv. een houten constructie), ‘Middel’ (250 – 750 kg/m2 bijv. dragend metselwerk met betonnen vloeren) en ‘Zwaar’ (meer dan 750 kg/m2 bijv. een volledige betonnen constructie).
Uit de tabel is duidelijk te zien dat het verschil in warmteverlies hoeveelheid gebaseerd op de bouwmassa niet erg groot is. Hoewel de 3 varianten niet exact hetzelfde zijn, zijn de verschillen over het algemeen niet significant genoeg om een bepaalde voorkeur voor een specifiek type bouwconstructie te hebben. Voorkeur hebben voor een houtskeletbouw, staalconstructie etc. ligt meer aan de esthetische/duurzame/financiële voorkeuren van de makelaar/eigenaar etc.
Tabel 7: Invloed van de bouwmassa op de warmteverlies van het huis uitgedrukt in ratio
| Licht | Middel | Zwaar | |
|---|---|---|---|
| Gem W/m² | 51,8 | 50,5 | 49,1 |
| Verschil Ratio | 1,02 | 1,0 | 0,97 |
Conclusie
Deze studie biedt een theoretische en wel onderbouwde blik op de warmteverliezen van gebouwen. De resultaten laten goed zien wat de impact is van verschillende verduurzamingsmaatregelen op het totale energieverbruik in watt/m².
Huizen voor 1992
Huizen die voor 1992 gebouwd zijn, hebben de ‘noodzaak’ om eerst na te isoleren voordat een warmtepomp geïnstalleerd kan worden. Dit, omdat er zo veel warmte verloren gaat door de vloeren, muren, daken, ramen en deuren, dat een warmtepomp installeren in mindere mate effect heeft. De warmtepomp mag dan wel een duurzame vorm van energie zijn, maar bij een te groot warmteverlies is geen enkele installatie “duurzaam”.
Huizen tussen 1992 en 2013
Voor huizen tussen 1992 en 2013 is het advies om eerst na te isoleren en eventueel de beglazing te vervangen voor HR++ glas of beter. Vervolgens is het advies om een warmtepomp te plaatsen. Huizen uit 1992 hebben standaard een RC van 2,5. Dit is een vrij redelijke isolatiewaarde. Goed genoeg voor het installeren van een warmtepomp, maar niet optimaal.
Huizen na 2014
Huizen na 2014 hebben de ideale isolatiewaardes (RC > 3,5 en HR++ glas), extra isoleren is hier niet perse nodig. De juiste stap voor dit soort woningen is het plaatsen van een warmtepomp.
Resultaten
Uit de resultaten blijkt dat het grootste verschil zit in het type ventilatiesysteem. Hierbij verliest het mechanische ventilatiesysteem (met WTW) ongeveer de helft minder aan warmte dan het natuurlijke ventilatie systeem. Als het mogelijk is, kies dan bij renovaties voor een centraal of decentraal WTW systeem. Voor woningen vanaf 1988 heeft dit zelfs een grotere impact dan het na isoleren van de woning.
Een bijzonder resultaat is dat het verlagen van de thermostaat een zeer gering effect heeft op het totale warmteverlies. De temperatuur 1 graad lager zetten scheelt maar 2-3%, wat een lage impact op de totale warmteverlies in het huis heeft.
De bouwmassa heeft een verwaarloosbare impact op de warmteverlies hoeveelheid.
HBA helpt met verduurzamen
Iedere woning is uniek als we het hebben over duurzame energie. HBA rekent met een warmteverliesberekening uit wat het vermogen van uw warmtepomp moet worden. Tevens kan deze berekening voor veel zaken worden ingezet. Zo kunnen wij samen met u kijken welke ingrepen het beste effect hebben op uw woning zodat u binnen uw budget maximaal kan verduurzamen.
