Warmteverlies-, koellast- en TO-berekeningen in vogelvlucht
Warmteverlies-, koellast- en temperatuuroverschrijdingsberekeningen (TO-berekeningen) zijn wellicht de meest bekende berekeningen in de utiliteitsbouw. Maar slechts weinig mensen weten precies wat deze drie berekeningen inhouden en voor welke vraagstukken ze geschikt zijn. In deze blog worden deze berekeningen in vogelvlucht toegelicht.
Warmteverliesberekening
Met een warmteverliesberekening worden de warmteverliezen van individuele ruimten en het gelijktijdige warmteverlies op gebouwniveau berekend, volgens de berekeningsmethodiek van ISSO-publicaties 53 en 57.
Een warmteverliesberekening is een zogenaamde capaciteitsberekening voor de wintersituatie. Hierbij wordt uitgegaan van een basisontwerpbuitentemperatuur van -10°C, een windbelasting gelijk aan windkracht 5, en alle ruimten verwarmd tot de ontwerptemperatuur. Er wordt geen rekening gehouden met warmtewinsten zoals interne warmtelasten door verlichting, externe warmtelasten door zoninstraling of andere dynamische variabelen.
De resultaten worden vaak gebruikt als uitgangspunt voor de dimensionering van de warmteafgifte op ruimteniveau en de centrale warmteopwekking.
De warmteverliesberekening gaat uit van een lage buitentemperatuur en de afwezigheid van warmtewinsten
Koellastberekening
Met een koellastberekening wordt de maximale koellast van de individuele ruimten en de gelijktijdige maximale koellast op gebouwniveau berekend, volgens de berekeningsmethodiek van NEN5067.
Een koellastberekening volgens NEN5067 is een capaciteitsberekening voor de zomersituatie, gebaseerd op een handberekeningsmethode waarin een aantal benaderingen en vereenvoudigingen zijn toegepast om de complexiteit te reduceren.
Deze berekening bepaalt de maximale koellast op vijf ontwerpdagen in de maanden mei, juni, juli, augustus en september, waarbij alle gekoelde ruimten op ontwerptemperatuur worden gehouden en de hoogst berekende koellast maatgevend is. Vanwege de benaderingen en vereenvoudigingen in de berekeningsmethodiek wordt er slechts beperkt rekening gehouden met dynamische variabelen zoals de invloed van thermische massa.
De resultaten worden in de praktijk soms gebruikt voor de dimensionering van de koelinstallatie, maar zijn vanwege de vereenvoudigingen hiervoor eigenlijk ongeschikt. Ze zijn beter geschikt als vergelijkende en controlerende berekening van de TO-berekening.
De koellastberekening gaat uit van een hoge buitentemperatuur en houdt rekening met interne en externe warmtelasten
TO-berekening
Met een TO-berekening worden de thermische en energetische prestaties van het gebouw gesimuleerd over een compleet jaar. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een gebouwsimulatieberekening die alle relevante invloeden met een tijdsinterval van 1 uur dynamisch integreert, waardoor een hoge mate van nauwkeurigheid kan worden gerealiseerd. Bovendien speelt de werking van de klimaatinstallatie een centrale rol in een TO-berekening.
Een TO-berekening is een flexibele berekening die voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt:
- Het optimaliseren van de klimaatinstallatie, waaronder het bepalen van het exact benodigde koelvermogen, zodat precies wordt voldaan aan de geëiste prestaties.
- Het inzichtelijk maken van ontwerpvarianten, zoals de toepassing van zonwerende beglazing of automatische zonwering.
- Het bepalen van het jaarlijkse energiegebruik voor verwarming en koeling.
De resultaten worden gebruikt voor optimalisatievoorstellen, als uitgangspunten voor de dimensionering van de koudeafgifte op ruimteniveau en de centrale koudeopwekking, en als beslissingsondersteuning voor ontwerpvarianten.
De TO-berekening houdt rekening met alle relevante invloeden en integreert dit tijdsafhankelijk
Discussie
Waarom zijn koellastberekeningen ongeschikt als uitgangspunt om te dimensioneren? De berekeningsmethodiek van de koellastberekening is, vanwege de complexere aard van de berekening, vereenvoudigd, waardoor de resultaten minder nauwkeurig zijn. Bovendien worden koelinstallaties om economische redenen traditioneel ondergedimensioneerd, waarbij een beperkte hoeveelheid temperatuuroverschrijdingen wordt toegestaan. Deze temperatuuroverschrijdingen worden uitgedrukt in jaarlijkse hoeveelheden, wat alleen met een TO-berekening nauwkeurig kan worden berekend.
Wat is dan het nut van koellastberekeningen? TO-berekeningen zijn krachtige, maar complexe en daardoor ondoorzichtige berekeningen. De resultaten van koellastberekeningen geven een indicatie van de maximaal te verwachten koelvermogens en zijn daardoor bij uitstek geschikt om de resultaten van TO-berekeningen te interpreteren en te controleren. Daarnaast zijn koellastberekeningen zeer geschikt om in vroege ontwerpfasen een indicatie te krijgen van de benodigde koelvermogens.
