Onderbouwing thermische massa op BENG 1, BENG 2 en BENG 4
Zoals omschreven in Invloed thermische massa op BENG heeft de inzet van thermische massa een positief effect in de berekening van BENG 1, BENG 2 en BENG 4. Op deze kennispagina gaan we dieper in op de onderbouwing van die berekening en een aantal uitgewerkte voorbeelden.
BENG 1, bepaling warmtebehoefte en koudebehoefte
De bepaling van de warmtebehoefte geschiedt in NTA 8800 per maand, via de volgende stappen:
- Warmteoverdracht door transmissie (via de thermische schil in een zone)
- Warmteoverdracht door ventilatie en infiltratie in een zone
- Interne warmtewinst in een zone door personen, verlichting en apparaten
- Warmtewinst door opvallende zonnestraling via ramen in een zone
- Effectieve interne warmtecapaciteit (thermische massa) in een zone
- Benuttingsgraad van interne warmtecapaciteit in een zone
- Eventuele correctie op de standaard rekentemperatuur in een zone en correcties voor niet-continu verwarmen en koelen
- Gebruik van standaard klimaatgegevens: maandelijks gemiddelde buitentemperatuur en zonnestraling
De warmtebehoefte wordt bepaald door:
- sommatie van de warmteverliezen voor:
- [1] transmissie + [2] ventilatie en infiltratie
- verminderd met de som van de warmtewinsten:
- [3] te benutten interne warmtewinst + [4] te benutten zonnestraling.
Een deel van de warmtewinst draagt bij aan verlaging van de warmtebehoefte. Welk deel dat is komt tot uitdrukking via de benuttingsfactor. Deze wordt herleid uit de verhouding van de warmtewinst en het warmteverlies en totale interne warmtecapaciteit in een zone. (De totale interne warmtecapaciteit in een zone is de som van de soortelijke massa x warmtecapaciteit x effectief werkzame dikte van alle materialen in die zone. Aan de in rekening te brengen materiaaldikte gelden randvoorwaarden conform bijlage B van NTA8800). Hoe groter de totale warmtecapaciteit in een zone is, hoe groter het aandeel van de warmtewinst is dat bijdraagt aan beperking van de warmtebehoefte.
De berekening van de koudebehoefte verloopt op een vergelijkbare wijze maar omgekeerd:
- [3] + [4] – [1] – [2]
Hoeveel de thermische massa bijdraagt aan reductie van de koelbehoefte, komt eveneens tot uitdrukking via een benuttingsfactor. Bij de koudebehoefte bepaalt de verlies/winst verhouding en de thermische capaciteit hoeveel warmte uit het vertrek door de thermische massa kan worden opgenomen. De thermische massa zorgt zo voor reductie van de koudebehoefte.
BENG 2, thermische massa en warmtecapaciteit
Hoeveel warmte in thermische massa wordt opgeslagen, hangt af van de warmte opnemende eigenschappen van de materialen en hun dikte, de materiaalopbouw en het temperatuurverschil. Hoe groter de warmtecapaciteit van een materiaal hoe meer energie in een materiaal kan worden opgeslagen. Naarmate de tijd verstrijkt dringt de warmte dieper binnen in een materiaal en de temperatuurtoename is groter bij een forser temperatuurverschil tussen het binnenste van het materiaal en aan het materiaaloppervlak. Ook materiaaleigenschappen doen ertoe. Bij een hogere warmtegeleiding, een lagere materiaaldichtheid en lagere warmtecapaciteit neemt de indringdiepte toe.
De warmtecapaciteit van een materiaal is het product van:
- Warmtecapaciteit materiaal = soortelijke warmte x soortelijk gewicht x laagdikte
Voor verschillende materialen staat in onderstaande grafiek wat de toename is in benutte thermische capaciteit als gevolg van een temperatuursprong aan het materiaaloppervlak.
BENG 4, onderbouwing berekening
De indicator TOjuli is de koudebehoefte in de maand juli gedeeld door het specifieke warmteverlies voor ventilatie en transmissie (in W/K) x aantal uren (juli).De grenswaarde is vastgesteld op 1,2. Dat wil zeggen dat in een rekenzone voor elke oriëntatie het berekende maandgemiddelde temperatuurverschil tussen binnen en buiten maximaal 1,2°C mag bedragen. De zone en oriëntatie met de hoogste TOjuli waarde is maatgevend in de berekening. Zonbelaste gevels met een groot raamoppervlak zijn daarom vaak maatgevend. De beste manier om overmatige opwarming te voorkomen is beperking van de raamoppervlakte op zongeoriënteerde gevels, goede zonwering en zomernachtventilatie. Maar ook: meer massa toevoegen. Toepassing van veel thermische massa in een zone betekent beperking van de koelbehoefte, wat leidt tot reductie van de waarde van TOjuli.