Infiltratie warmteverlies

Infiltratie is buitenluchttoetreding door kieren en naden. Het is een (belangrijk) onderdeel van het ontstaan van warmteverlies. In de serie artikelen over de onderdelen waaruit een warmteverliesberekening bestaat gaan we deze keer dieper in op het warmteverlies door ‘infiltratie’.

We leggen in dit artikel uit wat het infiltratie warmteverlies is in een warmteverliesberekening. Zoals in de andere artikelen geldt ook hier dat de basisprincipes zowel van toepassing zijn op bedrijfsgebouwen als ook woongebouwen. Wat is nu infiltratie en hoe wordt het berekent in een warmteverliesberekening?

 

 

De hoeveelheid lucht die binnenkomt via kieren en naden wordt vaak onderschat. Maar bij een stevige, koude wind kan het zorgen voor een duidelijk hoger energieverbruik. De mate van luchtdichtheid ofwel de hoeveelheid kieren en naden speelt daarbij een belangrijke rol. Nieuwe gebouwen worden steeds beter luchtdicht gemaakt. Het percentage warmteverlies kan daarom sterk variëren van 1 (‘Passiefhuis’), enkele procenten (Nieuwbouw), tot 10 voor bestaande bouw, tot wel 20% voor oudere gebouwen. Infiltratie speelt dus een belangrijke rol.

Bij het vaststellen van infiltratie wordt bij energielabels vaak gebruik gemaakt van ‘forfaitaire’ waarden. Bij het gebruik van forfaitaire waarden wordt de infiltratie bepaald met behulp van algemene gegevens van het gebouw, zoals bijvoorbeeld het bouwjaar.

In de warmteverliesberekening is het ook mogelijk of forfaitaire waarden te gebruiken, we leggen dat hieronder uit. Daarnaast zijn er ook andere, specifiekere, methoden om infiltratie op te nemen.

Uiteindelijk is infiltratie, toetreding van buitenlucht door kieren en naden, uit te drukken in een luchtvolumestroom. De eenheid die daarvoor veel wordt gebruikt is dm³/s (= l/s). Deze hoeveelheid koude lucht zal in de winter moeten worden opgewarmd tot kamertemperatuur en daarvoor is energie nodig (het warmteverlies). Dit is gewoon hetzelfde principe als bij ventilatie, ook dan komt koude buitenlucht naar binnen. Vervolgens geldt, hoe beter we in staat zijn om deze luchtvolumestroom te bepalen, hoe beter we het warmteverlies kunnen gaan berekenen. Dus stap 1 is altijd om zo goed mogelijk het volumedebiet van de infiltratie te bepalen. En daar ontstaat vaak al veel verwarring en fouten in de praktijk!

Met de juiste luchtvolumestroom door infiltratie in dm^3/s kan het warmteverlies in de warmteverliesberekening worden bepaald.

In dit artikel behandelen we het berekenen van infiltratie in een warmteverliesberekening. Deze methode wijkt dus enigszins af van bijvoorbeeld de gehanteerde methodiek van een energielabel.

 

Warmteverlies door infiltratie

 

Infiltratie [ definitie ] Luchtstroom door infiltratie is de luchtvolumestroom door luchtlekken in de gebouwschil.

NB. In het artikel over ventilatie hebben we beschreven dat bij systemen met natuurlijke luchttoevoer (bij voorbeeld met roosters) de luchtvolumestroom door ventiltatie en infiltratie door kieren en naden wordt gecombineerd. De definitie van infiltratie volgens de documentatie is daardoor gedefinieerd als: de gezamenlijke luchtvolumestroom door de ventilatievoorziening en door luchtlekken in de gebouwschil (…). De luchtstroom door infiltratie omvat dus zowel de luchtstroom door lekken in de gebouwschil als een door luchtdoorlatendheid gegenereerd deel van de luchtstroom door de ventilatievoorziening.

Infiltratie behoort in een warmteverliesberekening tot de ‘Basis’ warmteverliezen. Dit zijn warmteverliezen die altijd optreden in tegenstelling tot de ‘Extra’ warmteverliezen die niet altijd of niet-gelijktijdig optreden. Maar infiltratie is er altijd.

 

Formule

 

Infiltratie warmteverlies (ø_i ) [ W ] =

Infiltratiedebiet [ dm3/s ] * soortelijke massa van lucht [ kg/dm3 ] * soortelijke warmte van lucht [ J/kg.K ] * temperatuurverschil tussen binnen en buiten  [ °C ].

Zoals genoemd is het infiltratiedebiet ofwel de luchtvolumestroom door infiltratie een afgeleide van de gebouweigenschappen.

 

Ventilatie warmteverlies berekenen

 

Het infiltratie warmteverlies (ø_v) kan als volgt worden berekend*:

_{* Opmerking. We gebruiken hier bewust niet altijd de exacte afkortingen en symbolen zoals die in de NEN-normen staan. Dit doen we omdat we met eigen symbolen en afkortingen het verhaal beter leesbaar willen hebben.}

ø_i = S_i * ( T_binnen - T_buiten )  Warmteverlies door infiltratie van buitenlucht [ W ]

S_i = Specifiek warmteverlies door infiltratie van buitenlucht [ W/K ]
T_binnen = ontwerpbinnentemperatuur [ °C ]
T_buiten = ontwerpbuitentemperatuur [ °C ]

Het specifieke warmteverlies (S_i) kan als volgt worden berekend:

S_i = q_v * 1,2 * f_v Specifieke warmteverlies door infiltratie [ W/K ]

q_i = luchtvolumestroom infiltratie  [ dm3/s ]
1,2 = soortelijke massa van lucht (1,2 kg/m3) * soortelijke warmte van lucht (1000 J/(kg.K) [ J/(dm3.K) ]
f_v = correctiefactor voor lagere luchttemperatuur dan de ontwerpbinnentemperatuur [ - ]

 

Voor de correctiefactor (f_v) voor lagere luchttemperatuur dan de ontwerpbinnentemperatuur geldt het volgende:

f_v = (T_binnen + ΔT_v - T_buiten) / (T_binnen - T_buiten)

f_v = correctiefactor [ - ]
ΔT_v  = correctiefactor voor lagere luchttemperaturen volgens tabel [ K ] *
Dit is een uit een tabel af te lezen vastgestelde correctiefactor, afhankelijk van het gebruikte verwarmingssysteem *
T_binnen = ontwerpbinnentemperatuur [ °C ]
T_buiten = ontwerpbuitentemperatuur [ °C ]
_{* Opmerking. We publiceren hier niet de volledige tabel in verband met copyright. Wilt u een specifieke waarde weten dan kunt u deze altijd bij ons opvragen.}

De luchtvolumestroom door infiltratie q_i in dm³/s kan in de warmteverliesberekening op verschillende manieren worden opgenomen zoals we hieronder zullen beschrijven.

 

 

Afbeelding  Een (onvoldoende) afdichting van een dakdoorvoer geeft infiltratie

 

 

Afbeelding  Rondom ramen is de afdichting erg belangrijk. In dit specifieke geval is de isolatiestrip gescheurd en dient te worden vervangen.

 

 

Luchtvolumestroom infiltratie q_i

 

Op verschillende manieren kan de infiltratie worden opgenomen in de warmteverliesberekening. 

 

Infiltratie op basis van metingen

 

De luchtvolumestroom voor infiltratie q_i in dm3/s kan worden gemeten met een ‘Blower-door’-test. Dit is een testmethode waarbij het gebouw op onderdruk wordt gebracht door middel van een grote ventilator die is ingebracht ter plaatse van de voordeur (blower-door). Vervolgens wordt bij een onderdruk van 10 Pa gemeten hoeveel lucht het gebouw in komt. Dit is de hoeveelheid infiltratie die kan worden gebruikt in de warmteverliesberekening in dm³/s. Het symbool voor deze meetwaarde is q_v;10.

q_v;10   = hoeveelheid infiltratie bij een drukverschil van 10 Pa [dm3/s]

In de warmteverliesberekening wordt daarna deze meetwaarde als volgt meegenomen:

q_i = 0,46 * q_v;10 * correctiefactoren

De correctiefactoren betreft o.a. een correctie voor wind en ligging van het gebouw. Dit beschrijven we even verderop.

 

Infiltratie op basis energieadviseur (bouwaanvraag)

 

Er wordt een specifieke waarde per m2 gebruiksoppervlak opgegeven als maat voor de infiltratie. Het symbool hiervoor is q_v;10;spec.

q_v;10;spec   = specifieke luchtvolumestroom infiltratie bij een drukverschil van 10 Pa [dm3/s per m²]

In de warmteverliesberekening wordt dit vermenigvuldigt met het gebruiksoppervlakte, als volgt:

q_i = 0,46 * q_v;10;spec * A_g * correctiefactoren

waarbij: A_g = gebruiksoppervlak [ m² ]

 

Infiltratie op basis van forfaitaire methode (tabel)

 

Hier wordt geen specifieke waarde voor q_v;10;spec opgegeven maar de infiltratie wordt overgenomen uit een vastgestelde tabel. Dit kan (en is een goede methode) als er geen gegevens beschikbaar zijn en als er geen andere ‘aanknopingspunten’ zijn om de infiltratie in te schatten. 

De formule is als volgt:

q_v;10;spec = q_i,spec * f_tp * f_jaar [ dm³/s per m²]

Q_i,spec = specifieke luchtvolumestroom infiltratie volgens tabel [ dm3/s per m2 ] *
f_tp = invloedfactor voor gebouwtype ligging volgens tabel [ - ] *
f_jaar = invloedfactor voor de leeftijd van het gebouw volgens formule [ - ] *
_{* Opmerking. We publiceren hier niet de volledige tabel/formule in verband met copyright. Wilt u een specifieke waarde weten dan kunt u deze altijd bij ons opvragen.}

 

Vervolgens wordt dit in de warmteverliesberekening opgenomen (idem als bij meting en adviseur):

q_i = 0,46 * q_v;10;spec * A_g * correctiefactoren

 

 

Correctiefactoren infiltratie

 

De hoeveelheid infiltratie hebben we inmiddels achterhaald, ofwel op basis van meting(en) of door de forfaitaire methode. In beide gevallen wordt de hoeveelheid luchtstroom door infiltratie q_i gecorrigeerd met een aantal factoren. Dit zijn:

 

Wind

Correctiefactor voor de winddruk door gebouwafmetingen.

Met een formule met als input de lengte, breedte en hoogte van het gebouw wordt dit berekend.

 

Winddrukverdeling en thermiek (afgekort Type2)

Correctiefactor voor de invloed van gebouwafhankelijke winddrukverdeling en thermiek op de infiltratie.

Deze factor komt uit een tabel. Afhankelijk van het gebouwtype zoals éénlaags- of meerlaagse gebouwen volgt een verschillende waarde.

 

Ventilatie (afgekort Inf)

Correctiefactor voor de invloed van de ventilatievoorziening op de infiltratie.

Evenals de voorgaande correctiefactor komt ook deze waarde uit een vastgestelde tabel uit de ISSO-normen voor warmteverliesberekening. 

 

 

Samenvatting

 

We hopen u met dit artikel inzicht te hebben gegeven in het berekenen van het warmteverlies door infiltratie. Infiltratie behoort tot het basis warmteverlies dat altijd optreedt. Door infiltratie door naden/kieren en door aan de aanwezige ventilatie gerelateerde infiltratie komt koude buitenlucht binnen. Deze koude buitenlucht moet opgewarmd worden tot de vertrektemperatuur en zorgt op die manier voor een warmteverlies.

In dit artikel hebben we uitgelegd hoe infiltratie is te berekenen.

Een belangrijk aspect is het bepalen van de luchtvolumestroom door infiltratie. We hebben besproken dat dit kan door meting, op basis van de waarde opgegeven door de energieadviseur/architect tijdens de bouwaanvraag of via een forfaitaire methode. Bij de forfaitaire methode, als er geen gegevens beschikbaar zijn, wordt onder andere rekening gehouden met het bouwjaar van het gebouw. 

Hopelijk hebben wij een kleine bijdrage geleverd aan uw kennis. Bedankt voor het lezen. Heeft u vragen en/of opmerkingen dan horen we dat graag.

Wilt u meer gedetailleerde informatie als vervolg op dit artikel dan verwijzen we u graag naar de ISSO-normen voor de warmteverliesberekening. Deze zijn (tegen vergoeding) verkrijgbaar via bouwzo.nl.