Issuu on Google+

Geloof ons. Het origineel is beter! JAARGANG 42 NR. 3 TVVL MAGAZINE maart 2013

g ó n nu

Maart 2013 | Jaargang 42 | Nr 3

VRV van Daikin. Het origineel is nu nog beter! ®

Soms scheelt het maar één letter en is het toch een wereld van verschil. In de installatiemarkt vormen de drie letters VRV al jaren een begrip. VRV maakte het als eerste mogelijk om meerdere ruimtes individueel te koelen en te verwarmen met één buitendeel. Andere aanbieders volgden met het VRF-systeem. Inderdaad, dat scheelt maar één letter. Maar het is niet het origineel. En de originele VRV overtreft nu ook zichzelf. De 4e generatie VRV biedt drie revolutionaire innovaties: continue verwarming met warmtepomp (dus ook tijdens de ontdooicyclus), variabele verdampingstemperatuur en de VRV-configurator voor een eenvoudigere inbedrijfstelling.

Alternatief q√n-methode Gebruikswaarde ziekenhuizen Correctief onderhoud in hoogbouw

Duurzaam plug & play appartement

Ga naar www.daikin.nl/VRV-IV voor meer informatie over deze innovaties. Hier kunt u ook het boekje "VRV IV, nóg meer originele voordelen" aanvragen.

Daikin maakt het u steeds comfortabeler.

TM0313_cover.indd 1

7-3-2013 8:45:19


Inhoudsopgave Redactieraad: Drs.ir. P.M.D. (Martijn) Kruijsse (voorzitter) Mw. dr. L.C.M. (Laure) Itard M. (Michiel) van Kaam H. (Henk) Lodder G.J. (Geert) Lugt Mw. drs. C. (Carina) Mulder Ing. O.W.W. (Oscar) Nuijten Mw. drs.ir. I. (Ineke) Thierauf Ing. J. (Jaap) Veerman Ing. R (Rienk) Visser Ing. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur) Redactie: Drs.ir. P.M.D. (Martijn) Kruijsse (voorzitter) Mw. drs. C. (Carina) Mulder Ing. F.J. (Frank) Stouthart (eindredacteur) Redactie-adres: TVVL: De Mulderij 12, 3831 NV Leusden Postbus 311, 3830 AJ Leusden Telefoon redactie (033) 434 57 50 Fax redactie (033) 432 15 81 Email c.mulder@tvvl.nl

TVVL MAGAZINE Maart 2013 Een koelbatterij in niet-ontwerpcondities Ir. A.H.T.M. (Alet) van den Brink, ir. G. (Gert) Boxem, dr.ir. A.W.M. (Jos) van Schijndel 4

Nauwkeuriger en zuiniger alternatief voor de q√n-methode Ing. O.W.W. (Oscar) Nuijten

10

Correctief onderhoud van sanitaire installaties C.J. (Janice) Yen

14

Levensduur van HVAC installaties Uitgave: Merlijn Media BV Zuidkade 173, 2741 JJ Waddinxveen Postbus 275, 2740 AG Waddinxveen Telefoon (0182) 631717 Email info@merlijnmedia.nl www.merlijnmedia.nl secretariaat: Email info@merlijnmedia.nl Abonnementen: Merlijn Media BV Postbus 275, 2740 AG Waddinxveen Telefoon (0182) 631717 Email info@merlijnmedia.nl Benelux € 109,Buitenland € 212,Studenten € 87,Losse nummers € 18,Extra bewijsexemplaren € 13,-

C.F.H. (Cyp) van Rijn, R.G. (Ronald) Kollaard, C.M. (Coen) van de Sande

18

Toekomstige gebruikswaarde ziekenhuis­ gebouwen Ir. R. (Ragna) Clocquet

24

Prepress: Yolanda van der Neut Druk: Ten Brink, Meppel ISSN 0165-5523

Ing. R. (Rienk) Visser – PLDA

28

Interview: Peter Luscuere

Interview Projectbeschrijving Actueel Uitgelicht regelgeving boekbespreking Internationaal summary voorbeschouwing Agenda

32 36 39 43 45 46 47 48 49 50

© TVVL, 2013 Niets uit deze uitgave mag worden verveelvoudigd en/of openbaar gemaakt door middel van druk, fotokopie, microfilm of op welke andere wijze dan ook, zonder schriftelijke toestemming van de uitgever. Publicaties geschieden uitsluitend onder verantwoording van de auteurs. Alle daar in vervatte informatie is zorgvuldig gecontroleerd. De auteurs kunnen echter geen verantwoordelijkheid aanvaarden voor de gevolgen van eventuele onjuistheden.

24

Uitfasering van gloeilampen

Het abonnement wordt geacht gecontinueerd te zijn, tenzij 2 maanden voor het einde van de abonnementsperiode schriftelijk wordt opgezegd. Advertentie-exploitatie: Merlijn Media BV Ruud Struijk Telefoon (0182) 631717 Email r.struijk@merlijnmedia.nl

Gebruikswaarde ziekenhuis

REVIEWED: Artikelen in TVVL Magazine zijn beoordeeld ‘door redactieraadleden’. De uniforme ‘peer review’ waarborgt de onafhankelijke en kwalitatieve positie van TVVL Magazine in het vakgebied. Een handleiding voor auteurs en beoordelingsformulier voor de redactieraadleden (‘peer reviewers’) zijn verkrijgbaar bij het redactie-adres.

Project: Plug & play appartement

32 36

TVVL Magazine is het officiele orgaan van TVVL Platform voor Mens en Techniek. De vereniging, opgericht op 26 mei 1959, heeft tot doel de bevordering van wetenschap en techniek op gebied van installaties in gebouwen en vergelijkbare objecten. Als lid kunnen toetreden personen, werkzaam (geweest) in dit vakgebied, van wie mag worden verwacht, dat zij op grond van kennis en kunde een bijdrage kunnen leveren aan de doelstelling van de vereniging. Het abonnement op TVVL Magazine is voor leden en begunstigers van TVVL gratis. De contributie voor leden bedraagt € 139,15 incl. BTW per jaar. Informatie over de bijdrage van begunstigers wordt op aanvraag verstrekt.

3

TM0313_inhoud.indd 3

28-2-2013 15:20:17


Algemene waterzijdige prestaties

Een koelbatterij in nietontwerpcondities ISSO47 ‘Ontwerp van hydraulische schakelingen voor koelen’ geeft de huidige kennis weer van de waterzijdige prestaties van een koelbatterij in deellast, gecombineerd met een hydraulische module. Een enkele term omschrijft de prestaties of eigenschappen. Het beeld van waterzijdige prestaties in deellast is daardoor onvolledig. Dit artikel beschrijft een nieuwe weergave om het deellastgedrag van een koelbatterij in niet-ontwerpcondities beter inzichtelijk te maken. Conclusie is dat er geen eenvoudig verband is tussen vermogen, waterzijdig debiet en waterzijdig temperatuurverschil. Ook is de weergave uit ISSO47 maar gedeeltelijk correct. Een voorbeeld van deze nieuwe weergave is de invloed van een constantdebietklep op de waterzijdige prestaties. Ir. A.H.T.M. (Alet) van den Brink, Kropman Installatietechniek; ir. G. (Gert) Boxem, dr.ir. A.W.M. ( Jos) van Schijndel, Technische Universiteit Eindhoven

Het belang van koelen van gebouwen is over de laatste decennia toegenomen. De koelbehoefte is gestegen door betere isolatie in combinatie met de interne warmtelast. Het is belangrijk dat deze koelbehoefte op economisch en energetisch efficiënte wijze wordt ingevuld. Het hydraulische ontwerp van het koelcircuit is een belangrijke voorwaarde voor een goede energetische prestatie van het gehele koelsysteem. ISSO publicatie 47 [1] geeft de handvatten voor het ontwerp van de hydraulische schakelingen, waarbij de prestaties in deellast worden weergegeven. Toch komen er in de praktijk situaties voor waarin de verwachtte prestaties achterblijven en het waterzijdig temperatuurverschil in deellast onvoldoende of niet wordt gerealiseerd. De capaciteit van de opgestelde koelmachines wordt dan slecht benut en veel WKO-installaties functioneren niet meer naar verwachting. Dit leidt tot een hoger energie-

4

TM0313_vdbrink_2125.indd 4

gebruik. Naast algemeen bekende oorzaken, bijvoorbeeld niet of verkeerd inregelen, is het huidige inzicht in het deellastgedrag nog onvoldoende om het verminderde waterzijdig temperatuurverschil in deellast sluitend te verklaren.

 NIEUWE PRESENTATIEMETHODE Voor koelbatterijen is de vollast- of ontwerpconditie goed gedefinieerd voor de primaire zijde (water) en de secundaire zijde (lucht). Koelbatterijen in luchtbehandelingskasten worden namelijk voor deze nominale conditie geselecteerd. Hierbij zijn de vereiste prestaties op basis van lucht- en waterzijdige gegevens de invoer voor de selectie. De uitvoer is een koelbatterij met een kA-waarde [W/K] die de prestaties levert onder ontwerpcondities. De kA-waarde kan voorgesteld worden als de capaciteit van de warmtewisselaar. Door de

combinatie van voelbare en latente koeling is het moeilijk om voor niet-ontwerpcondities de water- en luchtzijdige gegevens goed te bepalen. Dit wordt verder gecompliceerd doordat deze combinatie ook afhankelijk is van de watersnelheid en de waterintredetemperatuur van de koelbatterij. De waterzijdige eigenschappen van koelbatterijen in deellast zijn mede afhankelijk van de gekozen hydraulische module. De huidige kennis hierover is weergegeven in ISSO47. In dit artikel worden de waterzijdige prestaties van een koelbatterij voor niet-ontwerpcondities op een nieuwe wijze weergegeven, zodat er meer inzicht wordt verkregen in het deellastgedrag van de combinatie koelbatterij en Dit artikel maakt deel uit van een serie artikelen die de huidige kennis van waterzijdige systemen aanvult.

TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

28-2-2013 15:24:54


hydraulische module. Voor deze nieuwe presentatiemethode wordt de debiet- of smoorregeling gebruikt, module 6 uit ISSO47 [1]. Deze wordt in de klimaattechniek veel toegepast en is in figuur 1 [1] links weergegeven. Bij deze wijze van regelen is het wenselijk dat de retourwatertemperatuur stijgt bij een dalend vermogen, waardoor de transportenergie daalt. Een eigenschap van deze module is dat het debiet in deellast daalt. Hierdoor daalt de waterzijdige warmteoverdrachtscoëfficiënt van water-op-buis waardoor de kA-waarde van de koelbatterij ook afneemt. Een tweede veel toegepaste module is de zogenaamde meng- en smoorschakeling, module 5 [1]. Deze module is vereenvoudigd rechts weergegeven in figuur 1. De primaire temperatuur θin,prim [°C] blijft gelijk en het vermogen wordt geregeld door het debiet qm,prim [kg/s] te reduceren. De pomp CP zorgt voor een constant debiet qm,sec [kg/s] over de koelbatterij, waardoor het vermogen geregeld wordt door een hogere mengtemperatuur θin,sec [ºC] aan de koelbatterij toe te voeren. Hierdoor blijft de kA-waarde constant. Deze regeling wordt vaak gebruikt om de secundaire temperatuur θin,sec te verhogen om bijvoorbeeld condensatie te voorkomen (droge koeling). De waterzijdige kenmerken zijn in figuur 1 met een enkele term weergegeven en het stijgend waterzijdig temperatuurverschil in deellast is een eigenschap van beide modulen [1]. Deze enkele term geeft geen volledig beeld van de prestaties in deellast. De documentatie van standaard koelbatterijen van leveranciers geven in tabellen op wat de prestaties voor afwijkende condities ten opzichte van de ontwerpconditie zijn. In [2] worden op basis van deze data de wijzigende prestaties van de koelbatterij weergegeven, zie figuur 2. De genoemde data zijn uitsluitend gebaseerd op de vollast intredeconditie, waarbij vermogens beneden 60% van het ontwerpvermogen niet zijn weergegeven. Tevens zijn de waterzijdige temperaturen en de toegepaste hydraulische module niet vermeld. Het is wenselijk om ook de waterzijdige prestaties van de geselecteerde koelbatterij onder niet-ontwerpcondities in een eenvoudige en herkenbare achtergrond te hebben. Deze prestaties worden beïnvloed door de stijgende warmteweerstand van water-op-buis als gevolg van het dalend debiet in de buis van de koelbatterij. Omdat veel koelbatterijen worden geregeld door middel van een smoorregeling en de achterblijvende waterzijdige prestaties met de huidige kennis niet verklaarbaar zijn, is het van belang dat de waterzijdige

TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

TM0313_vdbrink_2125.indd 5

-Figuur 1- Hydraulische inpassing met een smoorschakeling (links) en een smoor- en mengschakeling (rechts) [1]

-Figuur 2- Deellastprestaties van een koelbatterij voor koeling in een luchtbehandelings­kast [2]

5

28-2-2013 15:24:57


temperaturen en debieten van deze combinatie van koelbatterij en hydraulische module beter bekend worden. Het doel van dit artikel is om meer inzicht te geven in de waterzijdige prestaties van de combinatie koelbatterij en gebruikermodule 6. Met behulp van een model van de koelbatterij worden de prestaties berekend en grafisch gepresenteerd in een achtergrond die eenvoudig te gebruiken is binnen het vakgebied. Het resultaat is dat de ontwerper de prestaties van de combinatie van koelbatterij en gebruiksmodule in vol- en deellast beter kan beoordelen.

  TOELICHTING EN UITLEG Om de prestaties van de koelbatterij in deellast weer te geven, worden deze voor nietontwerpcondities berekend. Het gebruikte theoretisch model is gebaseerd op het werk van Elmahdy en Mitalas, ‘A simple model for cooling and dehumidifying coils for use in calculating energy’ [3] en vindt haar basis in het werk van Threlkeld, ‘Thermal Environmental Engineering’ [4]. Dit model formuleert aan de hand van de afzonderlijke warmteweerstanden aan de binnenzijde (waterzijdig) en aan de buitenzijde (luchtzijdig) van de koelbatterij, en de warmteweerstand van de buis de totale warmtedoorgangscoëfficiënt k [W/m².K] van de wisselaar. Hierbij wordt gebruik gemaakt van experimentele correlaties om de waterzijdige en luchtzijdige warmteoverdrachtscoëfficiënten te berekenen. De warmteweerstand van de buis zelf is gering [4]. Voor een uitgebreide beschrijving van het model wordt verwezen naar [5]. Het model van Elmahdy en Mitalas is op vier punten verbeterd. In de eerste plaats is de Logaritmic Mean Temperature Difference (LMTD) vervangen door de εNTU-methode (resp. effectiveness en Number of Transfer Units), waardoor de deellastprestaties direct berekend kunnen worden. Bij een constant luchtdebiet en een dalend waterdebiet stijgt de waterzijdige warmteweerstand en krijgt deze een groter aandeel in de totale warmteweerstand van de koelbatterij. Het model is uitgebreid met laminaire en overgangsstroming op basis van het werk van Brandemuehl et al [7]. De tweede verbetering is dat de invloed van bochten (U-bends) bij laminaire stroming is meegenomen op basis van het werk van Haglund Stignor et al [8]. Na elke bocht wordt de laminaire stroming verstoord en treedt er een verschijnsel op vergelijkbaar met het intredeverschijnsel, waardoor de warmteoverdrachtscoëfficiënt groter wordt. De derde verbetering is dat in de originele publicatie en in [7] een term uit een vergelijking is weggevallen [9]. Dit is alsnog aan het model toegevoegd. In de vierde plaats,

6

TM0313_vdbrink_2125.indd 6

ten slotte, is de invoerwijze ten opzichte van [7] gewijzigd. Door de invoer van fysieke afmetingen van de koelbatterij en door enkele variabelen constant te veronderstellen, is het aantal invoerparameters van de koelbatterij gereduceerd van 18 naar 10. Het model is geprogrammeerd in Matlab. Het model is in staat om droge, natte en gedeeltelijk natte koeling weer te geven. De publicaties van Elmahdy zijn voorzien van meetwaarden en fysieke afmetingen van twee koelbatterijen [3], [6]. Voor turbulente stroming is de hoogste gemiddelde afwijking ≤5%. Het is nu mogelijk om voor elke luchtintredeconditie het waterzijdig debiet en temperatuurverschil te bepalen en de resultaten te presenteren. Bij het koelen van vochtige lucht kan naast het verlagen van de temperatuur ook het absoluut vochtgehalte dalen. Dit proces wordt weergegeven in het Mollier-diagram. Dit diagram wordt veel gebruikt in de klimaattechniek en is daarom geschikt als achtergrond om de resultaten van de koelbatterij onder niet-ontwerpcondities weer te geven. De resultaten worden genormaliseerd met behulp van het nominale vermogen Pnom [W], het nominale waterzijdig temperatuurverschil (θuit,nom - θin,nom) [K] en het nominale waterzijdig debiet qm,nom [kg/s], alle bij de ontwerpconditie. Deze genormaliseerde of procentuele grootheden worden als volgt berekend: P* = P / Pnom P* [-] is het genormaliseerde vermogen, P [W] het berekende totaal vermogen van de luchtin-

tredeconditie en Pnom [W] het totaal vermogen onder ontwerpcondities: T* = Ɵuit – Ɵin / Ɵuit,nom – Ɵin,nom T* [-] is het genormaliseerde waterzijdige temperatuurverschil , θuit [ºC] de wateruit- en θin [ºC] de waterintredetemperatuur bij de luchtintredeconditie, θin,nom [ºC] de waterin- en θuit,nom [ºC] de wateruittredetemperatuur onder ontwerpcondities: qm* = qm / qm,nom Hierin is qm* [-] het genormaliseerde waterzijdige debiet, qm [kg/s] het berekende debiet en qm,nom [kg/s] het debiet onder ontwerpcondities. De ontwerpintredeconditie van 28°C/60% (xin,nom = 14,3g/kg), wordt weergegeven door een stip in het diagram. De resultaten zijn berekend met een stapgrootte voor het vochtigheidsgehalte van 0,1g/kg en voor het temperatuurverschil van 0,1K bij een constante luchtdruk van 101,325 kPa. Een aantal grafieken geeft de resultaten van de koelbatterij met module 6 als vermogensregeling (variabele warmteoverdracht) met een onbeperkt debiet. Daarna wordt een voorbeeld gegeven van de toepassing van deze presentatiemethode, waarbij het maximum debiet wordt begrensd. Op vergelijkbare wijze kunnen ook de Voelbare Warmte Factor (VWF) [-], het uittredend vochtgehalte [g/kg] en het aandeel van het uitwendige oppervlak van de koelbatterij waar condensatie optreedt Fwet [-] worden weergegeven. Deze zijn hier niet weergegeven. In de weergegeven afbeeldingen

-Figuur 3- Lijnen van constant vermogen P* van een koelbatterij voor ontwerp en niet-ontwerpcondities, module 6

TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

28-2-2013 15:24:58


worden de luchthoeveelheid, wateraanvoeren de luchtuittredetemperatuur constant gehouden, tenzij expliciet aangegeven.

â&#x20AC;&#x201A; CONSTANT VERMOGEN In figuur 3 zijn de (contour)lijnen van totaal constant vermogen P* weergegeven in het Mollier-diagram voor ontwerp (stip, aangegeven door de rode pijl) en niet-ontwerpcondities. De grafiek is horizontaal verdeeld in twee delen, waarbij voor elke luchtintredeconditie het dimensieloos vermogen afgelezen kan worden. Bij elke luchtintredeconditie op de lijn P*=1 (paarse lijn) is het lucht en waterzijdig vermogen P gelijk aan het ontwerpvermogen Pnom. Deze lijn loopt door de ontwerpconditie (=stip). Onder deze lijn neemt het vermogen af en is er sprake van deellast bedrijf: P*<1. Boven deze lijn neemt het vermogen toe: P*>1. Daarnaast wordt de grafiek verticaal verdeeld in drie delen door twee (lichtblauwe) lijnen. In het eerste en linkerdeel van de grafiek lopen de lijnen van gelijk vermogen horizontaal en op gelijke afstand van elkaar. Het betreft hier droge koeling en de afstand is alleen afhankelijk van het temperatuurverschil tussen de luchtin- en luchtuittredetemperatuur. In het tweede en rechterdeel lopen de lijnen van gelijk vermogen niet meer horizontaal en treedt er ontvochtiging op. Deze lijnen lopen nagenoeg gelijk met de enthalpielijn. Het derde deel is het overgangsgebied van volledig droge naar volledig natte koeling en ligt tussen beide gebieden. Hier zijn de lijnen gebogen en is er sprake van een gedeeltelijk natte koelbatterij. Uit de grafiek is af te lezen dat het absoluut vochtgehalte waar de condensatie start, niet constant is. Bij een stijgende luchttemperatuur treedt condensatie op bij een dalend absoluut vochtgehalte op en het startpunt verschuift naar links. Door het stijgend waterdebiet daalt de overgangsweerstand en daalt de oppervlaktetemperatuur van de koelbatterij. Het punt waar de ontvochtiging start is dus niet alleen afhankelijk van de watertemperatuur, maar ook van de watersnelheid in de batterij.

-Figuur 4- Lijnen van constant waterdebiet qm* van een koelbatterij voor ontwerp- en nietontwerpcondities, module 6

-Figuur 5- Lijnen van constante waterzijdige temperatuurverschillen T* van een koelbatterij voor ontwerp- en niet-ontwerpcondities, module 6

â&#x20AC;&#x201A; CONSTANT WATERDEBIET In figuur 4 zijn de lijnen van constant debiet qm* weergegeven. Deze grafiek is al complexer doordat het waterdebiet niet regelmatig stijgt met het stijgen van het vermogen. Dit is met name bij de droge koeling goed te zien. Hier is een toename van het debiet van 0,2 naar 0,3 goed voor een temperatuurdaling van ongeveer 2K. Echter, een toename van het debiet 0,7 naar 0,8 resulteert in een daling van

TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

TM0313_vdbrink_2125.indd 7

7

28-2-2013 15:25:00


1K. Indien het debiet stijgt tot een waarde >1 (de groene lijn), resulteert een lichte verhoging van het vermogen in een niet te verwaarlozen hoger waterdebiet. Dit betekent dat meer vermogen al snel resulteert in veel meer debiet. Dit heeft als gevolg dat het waterzijdig temperatuurverschil daalt (figuur 5).

 CONSTANT WATERZIJDIG TEMPERATUURVERSCHIL In figuur 5 zijn de lijnen van constante waterzijdige temperatuurverschillen T* weergegeven en vormen ze het verband tussen het vermogen P* en het waterdebiet qm*. Deze figuur geeft een goed beeld van het complexe gedrag van het waterzijdig temperatuurverschil. De eerste conclusie is dat er geen eenvoudig verband is tussen het koelvermogen en het waterzijdig temperatuurverschil. Zo zijn er twee (rode) lijnen van intredecondities, waarbij het waterzijdig temperatuurverschil gelijk is aan het ontwerptemperatuurverschil: T*=1. De eerste lijn loopt door de ontwerpconditie (stip) en de tweede lijn start bij een luchtintredetemperatuur van ±18°C. Deze twee lijnen verdelen het Mollier-diagram in drie delen. In de eerste twee delen stijgt het temperatuurverschil in deellast in overeenstemming met ISSO47. Echter, in het tussenliggende derde deel daalt het temperatuurverschil in deellast. De tweede conclusie is dat het waterzijdig temperatuurverschil in deellast niet uitsluitend stijgt, zoals in ISSO47 wordt weergegeven.

-Figuur 6- Lijnen van constant vermogen P* van een koelbatterij voor ontwerp en nietontwerpcondities, module 6 met debietbegrenzing

 WATERZIJDIG DEBIETBEGRENZING De toegevoegde waarde van deze methode wordt duidelijk wanneer het maximum debiet wordt begrensd op de ontwerpwaarde: qm*≤1. Het doel is om inzicht te geven in de invloed van een dergelijke maatregel op de waterzijdige prestaties van de koelbatterij. In het voorgaande is uitgegaan van een ongelimiteerd debiet. Hierdoor bestaat het risico van een hydraulische onbalans wat resulteert in een ongelijkmatige verdeling van de debieten tussen de verbruikers. Om deze onbalans te voorkomen wordt de installatie ingeregeld, waarbij het ontwerpdebiet qm* van de koelbatterij wordt ingesteld op de waarde qm*=1 bij een volledig geopend inregelventiel. Dit inregelen wordt traditioneel gedaan door middel van het inregelventiel met een vaste, instelbare weerstand. Het nadeel is dat een hoger drukverschil een debiet qm*>1 veroorzaakt. Een maatregel om dit te verhelpen is de constantdebietregelaar. Hierbij worden de inregelafsluiter en het regelventiel vaak geïntegreerd, waarbij deze wordt ingesteld op het ontwerpdebiet van qm*=1. Onafhankelijk van de (hogere) voordruk is nu het debiet begrensd

8

TM0313_vdbrink_2125.indd 8

-Figuur 7- Lijnen van constant waterzijdige temperatuurverschillen T* van een koelbatterij voor ontwerp en niet-ontwerpcondities, module 6 met debietbegrenzing

TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

28-2-2013 15:25:02


op de ontwerpwaarde. In figuur 6 zijn de lijnen van het totaal constant vermogen P* weergegeven, waarbij het debiet is begrensd op qm*=1. De figuur is identiek aan figuur 3 tot de lijnen van constant debiet qm*=1 (groene lijn). Boven deze lijn stijgt het vermogen minder sterk, doordat deze alleen wordt gerealiseerd door de verhoging van de temperatuur van het retourwater. Als gevolg daarvan daalt het vermogen en stijgt de luchtuittredetemperatuur ten opzichte van de ingestelde waarde van 15ºC (niet weergegeven). Het waterzijdig debiet blijft gelijk aan figuur 4, waarbij het maximum debiet is begrensd tot qm*=1. In figuur 7 zijn de lijnen van constante waterzijdige temperatuurverschillen T* weergegeven. In deze figuur is te zien dat bij de ontwerpconditie (stip) het temperatuurverschil een buigpunt heeft. De lijn door deze buigpunten vormen de lijn qm*=1 (groen lijn). Het waterzijdig temperatuurverschil voor het debiet is ten opzichte van figuur 5 ongewijzigd tot qm*=1 en blijft vervolgens constant. De derde conclusie is dat een regelklep met debietbegrenzing geen verschil laat zien met de onbegrensde situatie totdat het waterzijdig debiet de ontwerpwaarde heeft bereikt. Het belang deze conclusie wordt in een vervolgartikel toegelicht.

 CONCLUSIE In dit artikel is een nieuwe wijze gepresenteerd om het deellast gedrag van een koelbatterij voor niet-ontwerpcondities weer te geven,

waarbij de samenhang tussen het vermogen, het waterzijdig debiet en temperatuurverschil inzichtelijk is gemaakt. Er blijkt geen eenvoudig verband te zijn tussen het vermogen enerzijds en het waterzijdige debiet en temperatuurverschil anderzijds. De conclusie is dat het toepassen van een waterzijdig smoorregeling (module 6) in tegenstelling de huidige kennis, in deellast niet uitsluitend resulteert in een stijgende retourwatertemperatuur. Er is een gebied met luchtintredecondities waarin het waterzijdig temperatuurverschil in deellast daalt ten opzichte van de ontwerpconditie. Dit veroorzaakt lagere retourtemperaturen in de gekoeldwaterinstallatie dan bij de ontwerpconditie. Ten slotte, de constantdebietklep geeft geen verschil in het waterzijdig gedrag totdat het ontwerpdebiet is bereikt.

 VERVOLGARTIKEL Dit eerste artikel heeft een nieuwe wijze gepresenteerd om de waterzijdige prestaties van een koelbatterij in niet-ontwerpcondities weer te gegeven. In het tweede artikel wordt de specifieke waterzijdige prestaties van module 6 voor een Nederlands klimaatjaar weergegeven. Immers, het huidige diagram geeft algemeen inzicht maar de relevante luchtcondities en de frequentie ervan blijven onderbelicht. De mate waarin het gebied met de lagere retourwatertemperaturen een rol spelen wordt hierin behandeld.

 LITERATUURLIJST 1. ISSO-publicatie 47, Ontwerp van hydraulische schakelingen voor koelen, ISBN 90-5044-112-2, 2005 2. Lu. L., Cai, W., Xie, L., Li, S., S, Y.C., HVAC system optimization – in building sections, 2005 3. Elmahdy, A.H., Mitalas, G.P., (1977) ‘A simple model for cooling and dehumidifying coils for use in calculating energy’, ASHRAE Annual Meeting, pp. 103-117 4. Threlkeld, J.L., ‘Thermal Environmental Engineering’, 2nd edition, 1970 5. Brink, A.H.T.M., van den, Waterzijdige prestaties van een koelbatterij in niet-ontwerpcondities, afstudeerscriptie TU/e, 2012 6. Elmahdy, A.H. 1979, Biggs, R.C., Finned tube heat exchanger: correlation of dry surface heat transfer data, 1979 7. Brandemuehl, M.J., Gabel, S., ‘Toolkit for HVAC System Energy Calculation’, Subroutine type 73, 1993 8. Haglund Stignor C., Sundén, B., Fahlén, P., Liquid side heat transfer and pressure drop in finned-tube cooling-coils operated with secondary refrigerants, 2007 9. Persoonlijke correspondentie met Elmahdy, 2011

 NOMENCLATUUR A Oppervlakte k Warmtedoorgangscoefficient van de koelbatterij P Vermogen qm Debiet T Temperatuurverschil v Luchtdebiet V Luchtsnelheid x Vochtgehalte θ Temperatuur Sub-/superscripts a air (lucht) in intrede nom ontwerpconditie prim primaire zijde sec secundaire zijde set setpoint (luchtzijdig) uit uittrede * genormaliseerde waarde Ontwerp koelbatterij Debiet (lucht)

Va

TVVL Magazine | 03 | 2013 KOELTECHNIEK

TM0313_vdbrink_2125.indd 9

0,93 m³/s

m² W/m².K W kg/s K m³/s m/s g/kg °C

1,15 kg/s Debiet (water) qm,nom Luchtintredetemperatuur θa,in 28°C Luchtuittredetemperatuur θa,uit 15°C 27.980 W Vermogen Pnom 9,6 g/kg Vochtgehalte, uittrede xa,uit 14,3 g/kg Vochtgehalte, intrede xa,in Waterintredetemperatuur θin,nom 6°C Wateruittredetemperatuur θuit,nom 11,8°C Fysieke afmetingen koelbatterij Breedte koelbatterij 0,61 m 0,61 m Hoogte koelbatterij Aantal rijen 4 Rijafstand 32,8 mm Aantal circuits 20 Buitendiameter buis 7 mm 6 mm Binnendiameter buis Aantal vinnen 433 m-1 Dikte vin 0,165 mm Vervuilingsweerstand 0 m².K/W Materiaal buis koper Materiaal vinnen aluminium

9

28-2-2013 15:25:02


Nauwkeuriger en zuiniger alternatief voor de q√nmethode ISSO en KWR hebben nieuwe rekenregels geformuleerd waarvan de uitkomsten veel dichter bij de gemeten waterverbruiken liggen dan die van de bestaande (q√n-)methode. Deze regels zijn het resultaat van diverse onderzoeken die TVVL in de afgelopen jaren liet uitvoeren, onder meer door KWR-Watercycle Research Institute. Met de nieuwe rekenregels is het voor het eerst ook mogelijk om een realistische inschatting te maken van het warmwaterverbruik. Simdeum heet het simulatieprogramma dat KWR daarbij gebruikt. De herziene uitgave van ISSOpublicatie 55 ‘Ontwerpen van collectieve leidingwaterinstallaties’, gebruikt de nieuwe rekenregels en licht deze met voorbeelden toe. Ing. O.W.W. (Oscar) Nuijten, projectcoördinator ISSO, lid van de expertgroep ST van TVVL en de redactieraad van TVVL Magazine, en docent aan de post-bachelor opleiding HIT-W van Avans+

De q√n-methode voor het bepalen van de maximum-moment-volumestroom (qv,mm) is inmiddels meer dan zestig jaar oud. De meest eenvoudige vorm houdt alleen rekening met de aanwezige tappunten en geeft per tappunt een standaard volumestroom. Er is in de tussentijd veel veranderd. De samenstelling van de huishoudens is gewijzigd. Rond 1950 hadden woningen slechts drie tappunten, nu zijn dat er circa tien. Het aantal bewoners per m2 gebruiksoppervlak was in die tijd vrij hoog. Dit is nu veel kleiner. Het gebruikersgedrag is sterk veranderd en ook afhankelijk van het soort bewoners/gebruikers, jong, oud, tweeverdiener, gezin, samenwonend, alleenstaand, student, allochtoon, enzovoorts. Ook is er een groot aantal verschillende bad- en douchevoorzieningen op de markt verschenen waarvan het watergebruik erg verschillend kan zijn. Het soort douchevoorziening heeft erg veel invloed op de waterafname, zowel per

10

TM0313_nuijten_2128.indd 10

dag als per seconde. Vergelijk bijvoorbeeld de spaardouche en de regendouche.

  BETER ONDERBOUWD De q√n-methode wordt – bij gebrek aan beter – ook veelvuldig toegepast in utiliteitsbouw met aanpassingen voor de aanwezigheid van brandslanghaspels, nooddouches en continue volumestromen. In de periode 1976-1980 voerde Kiwa WR (nu KWR), voor het bepalen van de diameter van aansluitleidingen (dienstleidingen van de drinkwaterbedrijven), op beperkte schaal metingen uit van de maximum-moment-volumestroom (MMV) van woongebouwen, scholen, gezondheidsinstellingen, kantoorgebouwen en sporthallen. De daarvan afgeleide rekenregels zijn vermeld in de huidige ISSO-publicatie 55 en zijn alleen geschikt voor het dimensioneren van aansluitleidingen. Bij deze rekenregels kan men zich ook afvragen of ze de waterafname in

-Figuur 1- Luxe douche (bron: Grohe) en spaardouche (bron: Milieu Centraal)

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

28-2-2013 15:34:46


de huidige situatie nog wel goed beschrijven. De drinkwaterbedrijven en de installatiesector gaven tien jaar geleden aan behoefte te hebben aan beter onderbouwde rekenregels voor het dimensioneren van leidingsystemen. Zij wilden dit mede vanuit het besef dat er waarschijnlijk sprake is van structurele overschatting van de volumestroom, met als gevolg te lage stroomsnelheden en meer kans op het achterblijven van vuil en afzettingen in de leiding. Daaruit ontstond het initiatief om meer nauwkeurige rekenregels te ontwikkelen. Nu in 2012, na een reeks van onderzoeken, simulaties, validatiemetingen, controleberekeningen voor verschillende soorten gebouwen, is het zover dat de herziene ISSO-publicatie 55 de nieuwe rekenregels kan publiceren.

  SIMULEREN AFNAME Voor de ontwikkeling van die nieuwe rekenregels speelt de kennis van tap- en afnamepatronen van het huishoudelijk waterverbruik een belangrijke rol. Er zijn echter onnoemelijk veel metingen nodig om van alle tappunten en van verschillende soorten woningen en gebouwen voldoende informatie te krijgen om een betrouwbaar gemiddeld afnamepatroon vast te stellen. Daarom startte KWR in 2003, in opdracht van de drinkwaterbedrijven en de installatiesector (TVVL/Uneto-VNI), een onderzoek naar de mogelijkheid om afnamepatronen te simuleren. Naast een inventarisatie van beschikbare technische gegevens van waterverbruikende toestellen en statistische gegevens over de aanwezigheid ervan, keek zij ook naar de aanwezige personen en hun waterverbruikend gedrag thuis. Op basis van deze kennis is voor woninginstallaties een stochastisch simulatiemodel ontwikkeld genaamd: Simdeum (stochastisch = op basis van kansberekening). Het gepatenteerde Simdeum berekent tap- en afnamepatronen van zowel koud- als warmwater. De afnamepatronen van koud water zijn gevalideerd met praktijkmetingen in vijf woningen. Om niet voor iedere nieuwe situatie het model Simdeum te hoeven gebruiken is een aantal specifieke woonsituaties gedefinieerd waarvoor rekenregels zijn opgesteld op basis van de uitkomsten van Simdeum. Aan de hand van het simulatiemodel zijn in 2007 twintig woonsituaties (woninginstallaties) doorgerekend, die kunnen variëren in gezinssamenstelling en luxe. Vervolgens zijn van woongebouwen, bestaande uit slechts één type woonsituatie, collectieve leidinginstallaties van de woongebouwen doorgerekend. De uitkomsten van de simulaties zijn de maximum moment volumestroom (qv,mm-koud, qv,mm-warm) en het warmwaterverbruik in 10, 60 en 120 minuten en in 24 uur. In een spreadsheet-pro-

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

TM0313_nuijten_2128.indd 11

gramma zijn de uitkomsten van de simulaties tot maximaal 150 woningen eenvoudig te bepalen. Deze praktische tool bevat een mogelijkheid om de verschillende keuzes in te voeren, en toont vervolgens de uitkomsten. In 2008 stelde KWR op vergelijkbare manier rekenregels op voor woontorens, waarvoor zij zes verschillende type appartementen definieerde. Een woontoren kan verschillende type appartementen bevatten. Ook voor woontorens zijn de rekenregels op te zoeken in een spreadsheet-programma.

  AFNAME UTILITEIT Na de eerste onderzoeken voor de categorie woningen volgde een reeks van onderzoeken in opdracht van Uneto-VNI en TVVL voor de categorie utiliteit. KWR heeft Simdeum in 2009 uitgebreid en aangepast voor verschillende belangrijke categorieën in de utiliteitsbouw. Ook voor deze toepassing is gekeken naar de aanwezige tappunten en naar het waterverbruikend gedrag van de aanwezige personen. Men splitst het gebouw op in functionele ruimten, die worden gekarakteriseerd door hun waterverbruik en de aanwezigheid van een bepaald type gebruiker. Niet het patroon van opstaan, weggaan en slapen, zoals bij huishoudelijk verbruik, bepaalt het waterverbruik. In een kantoor, hotel, verpleeghuis en dergelijke gedragen gebruikers zich anders dan thuis. Belangrijk voor het waterverbruik in de utiliteitsbouw zijn de tijden van aanwezigheid en de tijden van verhoogd verbruik. Het gedrag wordt gekoppeld aan bepaalde bloktijden. KWR ontwikkelde op basis van het aangepaste simulatiemodel rekenregels voor categorieën kantoren, hotels en zorginstellingen, waarvan men de resultaten eveneens kan opzoeken in een Excel-bestand. Basis voor de rekenregels zijn afnamepatronen van een aantal ‘typologieën’ binnen elke categorie, die met Simdeum zijn gesimuleerd (een typologie is in het algemeen een onderverdeling van een groep personen, beschrijvingen, objecten op basis van een aantal kenmerken). Deze typologieën zijn zodanig gestandaardiseerd dat de gebruiker op basis van de dominante variabele (aantal kantoormedewerkers, aantal hotelkamers en aantal bedden in zorginstellingen) zowel de inrichting van het gebouw als het aantal verbruikers kan berekenen en vervolgens het waterverbruik voorspellen.

  VALIDATIE METINGEN KWR verrichtte in de periode 2010-2012 in een aantal specifieke woon- en utiliteitsgebouwen, ter validatie, uitgebreide metingen. Dit was een noodzakelijke actie om de nieuwe rekenregels algemeen te kunnen invoeren en daarmee de bestaande richtlijnen, zoals

-Figuur 2- Na metingen in woontorens zijn ook hiervoor specifieke rekenregels opgesteld

de q√n-methode, voor de grotere delen van collectieve leidingwaterinstallaties te gaan vervangen. Om er absoluut zeker van te zijn dat men het maximale waterverbruik zou meten en registreren, is elke seconde de volumestroom gemeten met een nauwkeurigheid van 0,5%. Dit is voor het eerst dat op zo’n kleine tijdschaal het waterverbruik van zowel het koude als het warme water is gemeten. De metingen vonden plaats gedurende minimaal 20 weekdagen voor woontorens, hotels en zorginstellingen en gedurende 30 werkdagen voor kantoren. De resultaten van die metingen bevestigen de betrouwbaarheid van de nieuwe rekenregels. De uitkomsten van de rekenregels liggen voor koud water veel dichter bij het gemeten waterverbruik dan de uitkomsten van bestaande (q√n-)richtlijnen. Ook het warmwaterverbruik (zowel het piekverbruik, als het verbruik tijdens verschillende perioden) voorspellen de rekenregels goed. Voor dit verbruik bestonden nog geen richtlijnen.

 OUDE VS NIEUWE REKENREGELS Menig ontwerper zal zich achter de oren krabben bij het vergelijken van de nieuwe

11

28-2-2013 15:34:50


functionele ruimte hotelkamer

bijeenkomstruimte/pantry

keuken

schoonmaak

douche

tappunt

D (s)

Q (l/s)

freq. (dag-1)

temp (°C)

144

0,042

4

10

Waterbesparende toiletten: 30% volledige tapduur, 70% halve tapduura

douche

300-420c

variabel: 0,07 tot 0,5

1,2d

38

keuze in douchekop mogelijk

wassen

40

0,083

1,2

38

tandenpoetsen

15

0,083

2,4

10

overig

45

0,083

2,4

10

bad standaard

600

0,2

0,2-0,4e

40

wc dames

144

0,042

4f

10

wc heren

144

0,042

1

10

urinoir

9

0,167

3

10

wastafel

16

0,083

4,5

10

koffie/thee

4,8

0,042

5

10

water drinken

4,8

0,042

3

10

keukenkraan koud1 koud2

15 45

0,167 0,25

varieert: gemiddeld laag

10

keukenkraan warm1 warm2

15 45

0,083 0,25

varieert: gemiddeld laag

55

vaatwas machine patroon

15

0,2

varieert

10

frequentie is afhankelijk van aantal couverts én aantal keukenpersoneelg

koud water

40

0,25

varieert (laag)

10

h

warm water

40

0,25

varieert (hoog)

40

douche

480

0,12

0,7

38

wc

opmerkingen

Waterbesparende toiletten: 40% volledige tapduur, 60% halve tapduur

frequentie is afhankelijk van aantal couverts én aantal keukenpersoneel

-Tabel 1- Specificatie van tappunten, gebruikstijden, volumestroom, frequentie en temperatuur van een hotel. (bron: Rekenregels voor waterverbruik in utiliteitsbouw, KWR)

-Figuur 3- Met de nieuwe rekenregels kan de watermeter kleiner worden (bron: Head)

een toeslagfactor 1,4 of 1,7 gebruikt, in verband met een te verwachten hoge gebruiksintensiteit in bepaalde tijdsperiodes, zoals in hotels. De nieuwe rekenregels leiden veelal tot kleinere leidingdiameters, kleinere watermeters, drukverhogingsinstallaties met een lager vermogen en kleinere waterbehandelingsapparatuur.

 WARMTAPWATERVOORZIENING

rekenregels met de uitkomsten van de bestaande (q√n-) richtlijnen. De qv,mm-koud van collectieve drinkwaterinstallaties in woongebouwen, die zijn berekend met de q√nmethode, zijn een factor 1,2 tot 1,6 overschat ten opzichte van Simdeum. Ook de oude

12

TM0313_nuijten_2128.indd 12

ontwerpformules voor de utiliteitsgebouwen geven ten opzichte van de simulaties in de meeste situaties een aanzienlijke overschatting van de maximum volumestroom voor zowel koud als warm water. Dit wordt alleen maar groter wanneer men bij de q√n-methode

Misschien nog veel belangrijker is dat we nu voor het eerst het warmwaterverbruik in woningen en utiliteitsbouw goed (en snel) kunnen berekenen. Toepassing van de nieuwe rekenregels leidt in de meeste gevallen tot kleinere leidingdiameters, kleinere warmwaterinstallaties en, in combinatie met een juiste leidingconfiguratie, tot hygiënisch en ener-

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

28-2-2013 15:34:54


getisch efficiëntere leidingwaterinstallaties. In een aantal gevallen gaat dit niet op, maar daarvoor moeten we dan bedenken dat de uitkomsten in ieder geval veel betrouwbaarder zijn. Voor de warmtapwaterbereiders kunnen de nieuwe rekenregels leiden tot een kleinere inhoud/vermogen-combinatie. De oorzaak van te grote warmtapwatervoorzieningen in de huidige praktijk ligt vooral bij veilige aannames en de grote veiligheidsfactoren, omdat men het gebruik en gebruikspatroon van tevoren niet kent. Met de nieuwe rekenregels kan men offertes van leveranciers van warmtapwatervoorzieningen beter met elkaar vergelijken. De ‘black box’-berekeningen van de leveranciers kunnen in de prullenbak, in elk geval voor de gebouwen waarvoor de rekenregels beschikbaar zijn.

  BEPERKTE TOEPASSING De rekenregels hebben hun nauwkeurigheid bewezen tot een minimum aantal aangesloten eenheden. Voor de categorie woningen is dat één woning. Voor hotels is dat een gebouw met twintig kamers, voor verpleeghuizen is dat een omvang van twintig bedden en voor kantoren is dat een gebouw met twintig werkplekken. Bij het ontwerpen van de drinkwaterinstallatie moet men dus goed kijken naar het aantal eenheden dat op een leidingdeel is aangesloten. Is het aantal eenheden op een leidingdeel kleiner dan moet men de q√n-methode gebruiken, omdat we daarvoor niets beters hebben. De q√n-methode voor de leidingdelen na het

(bron: Nibe) -Figuur 4- De warmtapwatervoorraadtoestellen kunnen in veel gevallen kleiner worden uitgevoerd.

overgangspunt moet men wel aanpassen op de uitkomst van de rekenregel op het overgangspunt, om een naadloze overgang te verkrijgen. De formule ziet er dan als volgt uit: qv,mm = 0,083.f√n.

 PRESENTATIE Eind vorig jaar zijn de nieuwe rekenregels op een congres gepresenteerd aan een publiek van circa 170 specialisten op het gebied van het ontwerpen van leidingwaterinstallaties. Begin dit jaar is de nieuwe ISSO-publicatie 55 verschenen, waarin iedereen kan kennismaken met de rekenregels, de uitgebreide beschrijving en de toelichting met voorbeelden.

voor het watergebruik in woontorens, TVVL-ST18, KWR-08.089 2. Pieterse-Quirijns, E. J. (2010). Rekenregels voor het waterverbruik in utiliteitsbouw, TVVL-ST23, KWR-2010.072. 3. Van Bruggen, M. (2007) Water- en energiebesparing bij leidingwaterinstallatie, Een inventarisatie van de mogelijkheden, TVVL-ST-20. 4. ISSO (2001). Ontwerpen van tapwaterinstallaties voor woon- en utiliteitsgebouwen. ISSO-publicatie 55. 5. http://www.infobladen-huishoudelijkwarmwatergebruik.nl/index.cfm?act=esite. tonen&pagina=30

 LITERATUUR 1. Pieterse-Quirijns, E. J. (2007). Rekenregels

Alles voor een gezond binnenklimaat Solid Air levert alles op het gebied van klimaatbeheersing en luchttechniek, van roosters en luchtbehandelingkasten tot en met koelconvectoren en klimaatplafonds. Producten van Solid Air onderscheiden zich door efficiënt warmte-/koude transport, lagetemperatuurverwarming, hogere lekdichtheidsklasses en het gebruik van duurzame materialen.

tel +31 (0)20 696 69 95 mail@solid-air.nl www.solid-air.nl Luchtbehandeling

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONTWERPEN

TM0313_nuijten_2128.indd 13

Luchtverdeeltechniek

Klimaatplafonds

13

28-2-2013 15:34:58


In Taiwanese hoogbouw

Correctief onderhoud van sanitaire installaties Als onderdeel van het TVVL ST-beleidsplan wordt door de Expertgroep Sanitaire Technieken deelgenomen aan het jaarlijkse CIB-W062 symposium. CIB staat voor International Council for Research and Innovation in Building and Construction. Het congres dient om wereldwijd kennis uit te wisselen op het gebied van sanitaire installaties. In september 2012 organiseerde de Heriot Watt University van Edinburgh het symposium. Deelnemers uit verschillende landen presenteerden de resultaten van hun onderzoek. Janice Yen van de Jinwen University of Science and Technology doet onderzoek naar het onderhoud van sanitaire installaties in gebouwen. Dit artikel gaat in op het correctieve onderhoud in hoogbouw. C.J. ( Janice) Yen, Assistent professor in Environment and property management, Jinwen Uni-versity of Science and Technology, Taiwan Vertaling en bewerking W.G. van der Schee, Wolter & Dros, en W.J.H. Scheffer, TVVL Expert-groep Sanitaire Technieken

In Taiwan wordt voor de levensduur van een gebouw ongeveer veertig jaar aangehouden. Omdat de eerste hoogbouw ontstond in de zestiger jaren is op dit moment de verlenging van de levensduur van de gebouwen een serieus onderwerp in Taiwan. Gebouwonderhoud is te onderscheiden in drie verschillende soorten: cyclisch onderhoud, preventief onderhoud en correc-tief onderhoud. Mevrouw Janice Yen van de Jinwen University of Science and Technology in Taiwan heeft het onderhoud in een realistische situatie in hoogbouw onderzocht en de drie soorten onderhoud voor zes verschillende disciplines binnen een gebouw vergeleken. Het gebouw waar dit artikel betrekking op heeft, is een zeer groot en hoog gebouw en is globaal te verdelen in twee gebieden: een verhuurd deel met kantoren en woningen en een openbaar deel met winkels en horeca.

14

TM0313_yen_2129.indd 14

â&#x20AC;&#x201A; LEVENSDUUR GEBOUW De levensduur van een gebouw omvat meerdere fasen: ontwerp, realisatie, opleveren, gebruik en sloop. Het onderhoud van een gebouw heeft ten doel de technische staat ervan te behouden of terug te brengen naar een niveau dat nodig wordt geacht voor de door het gebouw te vervullen functies. Optimaal en adequaat onderhoud van de gebouwinstallaties, zoals de elektrische installaties, klimaatinstallaties, leidingwater- en afvoerinstallaties, zijn daarbij van cruciaal belang om de levensduur van een gebouw te verlengen. Onderzoek in Taiwan toont aan dat de gebouwkwaliteit afneemt na een periode van tien Ă  vijftien jaar [1]. Het verlengen van de levensduur van hoogbouw is op dit moment een actueel en belangrijk aandachtpunt in Taiwan, aangezien de eerste hoogbouw in de zestiger jaren ontstond. De bouwregelgeving in Taiwan bepaalt dat een gebouw met meer dan

zestien verdiepingen of met een hoogte van meer dan 50 meter hoogbouw is. In Taiwan is weinig vlakke bouwgrond beschikbaar. Langs de kust bevindt zich een relatief smalle vlakke strook, maar al snel landinwaarts ontstaan bergen. Daarom is er een trend gaande dat gebouwen steeds hoger worden en de installaties daarmee omvangrijker en complexer. De International Facility Management Association (IFMA) definieert Facility Management als een professie die meerdere disciplines omvat om de functionaliteit van een gebouw te waarborgen [2]. De Charted Institute of Building (CIOB) onderscheidt drie soorten onderhoud: cyclisch onderhoud, preventief onderhoud en correctief onderhoud [3], zie tabel 1. Voor een gebouw met een levensduur van veertig jaar bedragen de exploitatiekosten tot 70% van de totale life cycle kosten (LCC). Dit geeft aan dat de exploitatiekosten een belang-

TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

28-2-2013 16:34:23


soort onderhoud

Definitie

Cyclisch onderhoud

Onderhoud met een min of meer regelmatig terugkerend karakter.

Preventief onderhoud

Onderhoud op gezette intervallen waarbij niet gestuurd wordt op de noodzaak van het bezoek. De uitvoering verloopt volgens een vast schema en is niet afhankelijk van het gebruik.

Correctief onderhoud

Gebreken herstellen na bijvoorbeeld de melding van een klacht of een constatering van een persoon.

-Tabel 1- Overzicht met drie soorten onderhoud

Discipline

Voorbeelden

Bouwkunde

Reparaties aan hang- en sluitwerk, muren repareren en schilderen, gordijnen repareren, kasten repareren.

Sanitaire installaties

Lekkages, storingen aan drinkfonteinen, verstoppingen in closets, urinoirs, afvoerputten en afvoerleidingen.

HVAC-installaties

Ruimtetemperatuur te hoog of te laag, lekkages in ventilatorconvectoren, stankklachten, geen koeling, te weinig luchttoevoer.

Brandbeveiligingsinstallaties

Storingen aan de elektrische voeding, storingen aan kleppen, storingen aan brandmelders.

Elektrische installaties

Geen spanning, overbelasting, storingen aan apparaten ten gevolge van een onderbreking van de voeding.

Interne huisvesting

Toename van de elektriciteitsafname, verhuizingen.

-Tabel 2- Zes disciplines binnen het onderzoek naar correctief onderhoud met voorbeelden

luchtintrede lozing in toestel

droog deel

nat deel stroming aan wand

naar buitenriolering

overdruk

-Figuur 1- Stroming in de leidingen van een afvoersysteem met het gestileerd drukverloop in de standleiding Lozing

Luchtintrede

Leeg zuigen

Overdruk bij

-Figuur 2- Luchtstroming in parallel ontspanningssysteem

TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

TM0313_yen_2129.indd 15

rijke overweging moeten zijn bij het maken van keuzes tijdens de ontwerpfase. Om het correctieve onderhoud van het gebouw met de installaties te beoordelen, onderscheiden de onderzoekers zes disciplines: bouwkunde, sanitaire installaties, HVACinstallaties, brandbeveiligingsinstallaties, elektrische installaties en interne huisvesting, zie tabel 2. Van het onderzochte gebouw bedroegen de bouwkosten ongeveer 1,5 miljard euro en het gebouw is nu acht jaar in gebruik.

â&#x20AC;&#x201A;GEBOUWRIOLERING

watergordijn ontstaat

watergordijn ontstaat

-Figuur 3- Vereenvoudigd principeschema binnenriolering

In een standleiding met een primair ontspanningssysteem treden ten gevolge van lozingen van-uit sanitaire toestellen drukvariaties op die afhankelijk zijn van de hoogte van het lozingspunt, het lozingsvolume, de diameter en de lengte van de standleiding. In een ongunstige situatie kunnen deze factoren leiden tot extreme positieve en negatieve drukken in de standleiding met het leegblazen van het waterslot van stankafsluiters en stankoverlast tot gevolg (zie figuur 1). In wetenschappelijke kringen in Taiwan is over het fenomeen van het afvoeren van water in een standleiding en de daarbij optredende drukken in de standleiding in hoogbouw reeds veel gediscussieerd en gepubliceerd (Cheng, 2008) [4]. In Taiwan wordt voor de gebouwriolering in hoogbouw het parallel ontspanningssysteem toegepast. Het parallel ontspanningssysteem is in staat om grote drukverschillen in de standleiding te elimineren (zie figuur 2). Figuur 3 toont in een sterk vereenvoudigde vorm het principeschema van de gebouwriolering voor huishoudelijk afvalwater. De diameter van het onderste deel van de standleiding is 250 mm. In de Nederlandse richtlijnen (NTR 3216 [5]) wordt als alternatief voor het primaire ontspanningssysteem onder

15

28-2-2013 16:34:24


12.000 10.000 fire water tank

Pressure relif valve

8.000 6.000

fire water tank

4.000

Meldingen (totaal) Meldingen (verhuurd) Meldingen (openbaar)

2.000 Water supply inlet

-Figuur 4- Vereenvoudigd principeschema leidingwaterinstallatie

andere genoemd het direct parallel ontspanningssysteem waarbij de ontspanningsleiding direct naast de standleiding op elke bouwlaag in verbinding staat met de standleiding. Leidingwaterinstallatie De leidingwaterinstallatie van het gebouw bestaat globaal uit een drinkwaterreservoir in de kelder, meerdere drukverhogingsinstallaties, drinkwaterreservoirs op de verdiepingen, toevoerleidingen, drukreduceerventielen en warmtapwaterbereiders. Figuur 4 toont in een sterk vereen-voudigde vorm het principeschema van de leidingwaterinstallatie.

0

-Figuur 5- Aantal afgehandelde meldingen van correctief onderhoud in het gebouw in 2010 en 2011

30.000 25.000 20.000 15.000

Bestede uren (totaal)

10.000

Bestede uren (verhuurd) Bestede uren (openbaar)

5.000 0

 RANGORDE Om een indicatie te krijgen welke plaats het correctieve onderhoud aan de sanitaire installaties inneemt in het totale correctieve onderhoud, zijn voor de zes disciplines het aantal meldingen en bestede uren voor correctief onderhoud op een rijtje gezet. Figuur 5 toont over 2010 en 2011 de rangorde in aantal meldingen en bestede uren van het correctieve onderhoud voor het verhuurde deel en het openbare deel. In het verhuurde deel bedroeg het aantal meldingen voor correctief onderhoud 2.842, wat overeenkomt met 27% van het totaal van 10.535. In het verhuurde deel bedroeg het aantal bestede uren aan correctief onderhoud 9.964 uur, wat overeenkomt met 42% van het totaal van 23.892 uur. In het openbare deel zijn de aantallen respectievelijk 7.693 (73%) en 13.928 uur (58%). Figuur 6 is duidelijk zichtbaar dat de elektrische installatie het meeste correctieve onderhoud vraagt in zowel het verhuurde als openbare deel van het gebouw. De belangrijkste factor hierin is de grote hoeveelheid aan verlichting, speciale verlichtingsapparatuur en het elektronisch ballastsysteem hoog in het gebouw. Het correctieve onderhoud aan de bouwkunde staat in zowel het verhuurde als openbare deel op de tweede plaats. Echter, in aantal bestede

16

TM0313_yen_2129.indd 16

-Figuur 6- Aantal bestede uren correctief onderhoud in het gebouw in 2010 en 2011

uren staat correctief onderhoud op de vierde plaats, aangezien het hier vaak gaat om eenvoudige ingrepen zoals reparaties aan sloten en gordijnen. Correctief onderhoud aan sanitaire installaties staat in bestede uren in het openbare deel op de tweede plaats en in het verhuurde deel op de vierde plaats (zie figuur 6). Het belangrijke

verschil in afgehandelde meldingen tussen het verhuurde en openbare deel zijn de uren benodigd voor het verhelpen van verstoppingen in de gebouwriolering in het openbare deel, in combinatie met het herstellen van de sanitaire toestellen. De verstoppingen in de gebouwriolering worden veroorzaakt door het wegspoelen van tissues en andere vaste delen

  REGELGEVING IN NEDERLAND Het Bouwbesluit 2012 schrijft in artikel 1.16 voor dat installaties functioneren overeenkomstig de op de installaties van toepassing zijnde voorschriften, dat de installaties adequaat worden beheerd, onderhouden en gecontroleerd, en dat de installaties zodanig worden gebruikt dat geen gevaar voor de gezondheid of de veiligheid ontstaat dan wel voortduurt. De zorgplichten in de Drinkwaterwet en het Drinkwaterbesluit stellen dat een eigenaar van een leidingwaterinstallatie verantwoordelijk is voor het in stand houden van de kwaliteit van die in-stallatie. In Waterwerkblad 1.4 G Beheer van leidingwaterinstallaties en ISSOpublicatie 55.5 Beheer en onderhoud collectieve leidingwaterinstallaties zijn deze voorschriften verder uitgewerkt. ISSO-publicatie 55.5 geeft richtlijnen voor het beheren en onderhouden van collectieve installaties. De basis voor het onderhoud is het opstellen van een onderhoudsanalyse als onderdeel van het beheer. De publicatie geeft een model voor een beheer- en onderhoudsplan waarvan gebruikt gemaakt kan worden bij de onderhoudsanalyse en de uitvoering van het onderhoud. NTR3216 ‘Riolering van Bouwwerken’ bevat eveneens een apart hoofdstuk over het beheer en onderhoud van rioleringsinstallaties.

TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

28-2-2013 16:34:24


€250.000 €200.000 €150.000 Kosten (verhuurd)

€100.000

Kosten (Openbaar) Kosten (totaal)

€50.000 €-

-Figuur 7- Kosten correctief onderhoud in het gebouw in 2010 en 2011

die niet in de riolering thuishoren. Daarnaast worden onder andere de volgende storingen gemeld: laag water in reservoirs, waterlekkages, te kleine volumestroom aan de kraan op de hoogste verdieping, stankoverlast door het ontbreken van een waterslot in de stankafsluiter, water uit een closetpot op de begane grond door een te hoge druk in de standleiding. In het kader is uitgelegd hoe het onderhoud aan leidingwaterinstallaties in Nederland is geregeld.

 ONDERHOUDSKOSTEN Voor wat betreft de kosten aan correctief onderhoud zijn de getallen voor de zes disciplines eveneens op een rijtje gezet. In figuur 7 is te zien dat het correctief onderhoud aan de sanitaire installatie qua kosten op de tweede plaats staat. In het openbare deel bedragen de kosten 11,7% van het totale correctief onderhoud, het op twee na hoogste. Figuur 7 geeft ook aan dat de sanitaire installaties tezamen

met de elektrische installatie in het openbare deel de belangrijkste financiële posten zijn in het correctief onderhoud. De kosten voor correctief onderhoud die in rekening worden gebracht in het verhuurde deel, bedragen het uurloon van een monteur maal het aantal uren. In het openbare deel worden de kosten voor het correctief onderhoud voornamelijk betaald uit een standaard bijdrage per maand. Om de kosten van correctief onderhoud tussen het verhuurde deel en het openbare deel te kunnen vergelijken met die in het verhuurde deel, zijn in beide posten het aantal uur vermenigvuldigd met een uurloon van een monteur.

 CONCLUSIE In vergelijking met de onderzochte disciplines nemen de sanitaire installaties qua kosten voor correctief onderhoud, na elektrische installaties en klimaatintallaties, de derde plaats in. In het openbare deel treden meer verstop-

pingen in de gebouwriolering op dan in het verhuurde deel van het gebouw. Bezoekers van het winkelcentrum gebruiken de sanitaire toestellen niet altijd voor het echte doel waar ze voor bedoeld zijn. In de realisatiefase moeten deze ervaringen meegenomen worden; houd de afvoerleidingen eenvoudig bereikbaar en breng extra voorzieningen aan om de gebouwriolering snel te kunnen ontstoppen. In de realisatiefase zijn dat beperkte extra kosten die tijdens de gehele levensduur van een gebouw profijt opleveren, zowel praktisch als financieel. De resultaten van het onderzoek worden gebruikt om het ontwerpproces te verbeteren en de exploitatiekosten te verlagen.

 LITERATUURLIJST 1. C.L. Cheng, A physical study of plumbing lifecycle in apartment houses, Building and Environment, Vol.36, No.9,pp.1049-1056, 2001 2. IFMA, http://www.ifma.org/ 3. Alan Spedding, CIOB Handbook of Facilities Management 2nd Edition, The Chartered Institute of Building, 1995 4. C.L. Cheng, C.J. Yen, W.H. Lu, K.C. Ho, An Empirical Approach to Peak Air Pressure on 2-Pipes Vertical Drainage Stack, Journal of the Chinese Institute of Engineers, Vol.31, No.2, pp.199-213, 2008. 5. NTR 3216, Riolering van bouwwerken Richtlijnen voor ontwerp, uitvoering en beheer, ISSO, Rotterdam, april 2012 6. Ontwerpen van sanitaire installaties, ISSO, Rotterdam, januari 2008. 7. ISSO 55.5, Beheer en onderhoud leidingwater collectieve leidingwaterinstallaties, ISSO, Rotterdam, oktober 2012.

Bij Solid Air is elke luchtbehandelingskast uniek Bij Solid Air Luchtbehandeling doen we niet aan standaardoplossingen. Ieder apparaat is uniek, omdat iedere klantvraag dat ook is. Wij leveren modulaire luchtbehandelingskasten op maat, al of niet met generatieve wtw of met wtw op basis van adiabatische koeling. Solid Air is ook de bedenker en producent van de Aeolus; de enige compacte HR wtw-unit die werkelijk compleet en geheel stekkerklaar wordt geleverd.

TVVL Magazine | 03 | 2012 SANITAIR

TM0313_yen_2129.indd 17

tel +31 (0)20 696 69 95 mail@solid-air.nl www.solid-air.nl

17

28-2-2013 16:34:25


Kans of bedreiging voor installatiebedrijven?

Levensduur van HVAC installaties Levensduurgegevens in de gebouwde omgeving zijn zeer schaars. De Rijksgebouwendienst (Rgd) heeft daarom, in samenwerking met Asset Management Consultancy en de brancheorganisaties NVKL en VLA, een techniek ontwikkeld deze op een onderbouwde manier te bepalen via expertmeningen op basis van de NEN 2767. De resultaten van twee pilot projecten tonen aan dat deze experts betrouwbare schattingen kunnen geven van het verloop van NENcondities in de tijd, inclusief de inherente spreiding (kansaspecten). Met deze kennis kunnen onderhoudsbeslissingen in termen van ‘kosten-baten’ over de levenscyclus worden onderbouwd. De Rgd heeft een softwarepakket laten ontwikkelen dat zij ter beschikking stelt van brancheorganisaties om daarmee een eigen database op te bouwen. C.F.H. (Cyp) van Rijn, Asset Management Consultancy, R.G. (Ronald) Kollaard, Rijksgebouwendienst Directie Beheer en C.M. (Coen) van de Sande, projectmanager FME-NVKL

Gebouweigenaren leggen, via lange termijn prestatiecontracten zoals PPS, Dbfmo of main contracting, in toenemende mate het volledig technische beheer neer bij contractors. Voor laatstgenoemden is dit een belangrijke uitbreiding van hun markt, maar, omdat zij nu ook aansprakelijk zijn voor de technische conditie, leidt dit ook tot aanzienlijke economische risico’s. Waar vervangingsinvesteringen tot zeven maal de kosten van (preventief, correctief) onderhoud overstijgen, wordt het bereiken van de technische levensduur van systeemonderdelen een kritische contract parameter. Ook bij het afsluiten van een contract zal een gebouweigenaar willen uitgaan van onderbouwde levensduren, daarin gesteund door wettelijke maatregelen als de op conformiteit uitgewerkte EU-richtlijn in het Burgerlijk Wetboek.

18

TM0313_vanrijn_2130.indd 18

In conflictsituaties zal de rechter uitgaan van een ‘geaccepteerde’ levensduur. Echter, geaccepteerde en onderbouwde gegevens over levensduren ontbreken. De Rijksgebouwendienst (Rgd) heeft daarom, in samenwerking met Asset Management Consultancy en de brancheorganisaties NVKL en VLA, een techniek ontwikkeld om op basis van de NEN 2767 via expertmeningen dergelijke levensduren op een onderbouwde manier te bepalen. Hierbij wordt uitgegaan van een inherente spreiding (onzekerheid) in deze waarden, die wordt veroorzaakt door de initiële kwaliteit, het samenbouwen, de belasting en het onderhoud van de onderdelen van een luchtbehandelingsinstallatie. Het voordeel van een dergelijke kansmatige levensduur bepaling ligt in zowel de afschatting van de zakelijke

risico’s als in de acceptatie van dergelijke onzekerheid in conflictsituaties. Op basis van twee geslaagde pilot projecten (luchtbehandelingskast, koelmachine) heeft de Rgd een softwarepakket laten ontwikkelen dat zij ter beschikking stelt aan brancheorganisaties om daarmee een branche-eigen database op te bouwen. Voorwaarde is dat de resultaten beschikbaar zijn voor andere partijen, zoals opdrachtgevers, ontwerpers etc., om daarmee onderbouwde vervangingsinvesteringen en onderhoudsprogramma’s vast te stellen.

 ACHTERGROND De Rijksgebouwendienst beheert circa 2.000 objecten, variërend van 350 monumenten tot gebouwen van verschillende aard zoals paleizen, kantoren penitentiaire inrichtingen

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

28-2-2013 16:12:45


-Figuur 1- Voorbeeld van een beschikbaarheidsblokdiagram van een luchtbehandelingskast

-Figuur 2-

en musea; in totaal circa 7.000.000 m² bruto vloeroppervlak. Om dit areaal effectief te beheren participeert de Rgd van oudsher actief in de ontwikkeling van normen en beheerstrategieën. Zij gebruikt de NEN 2767, als mede-ontwikkelaar, voor het vaststellen van een meerjarenonderhoudsprognose (MOP) aan de hand van gebouwinspecties, wensen van de gebruiker en de vigerende vastgoed visie. De RGD ontwikkelde RgdBOEI® om het instandhoudingsproces van een gebouw te organiseren op basis van integrale, efficiënte en doelmatige afweging van diverse deelaspecten op het gebied van brandveiligheid, onderhoud, energie en inzicht in het voldoen aan de wet en regelgeving. Het meer-jaarlijks onderhoud word gestuurd op basis van risico-inschattingen. Duurzaamheid wordt projectmatig aangepakt; van alle alternatieven worden levensduurkosten berekend. De Rgd stimuleert middellange termijncontracten en publiek private samenwerking (PPS) voor gebouw gebonden huisvestingsprojecten. Ondanks deze inspanningen blijken verwachte investeringen, zoals neergelegd in de MOP, af te wijken van de praktijk. Hierdoor ontstaan onacceptabele meerjarenbudgetonder- en -overschrijdingen. De brancheorganisaties NVKL en VLA behartigen de belangen van erkende leveranciers, installateurs en onderhoudsfirma’s van gebouw gebonden koel-, klimaat- en luchtbehandelingssystemen. In deze branche wordt circa 2.5 miljard euro per jaar uitgegeven aan vervangingsonderhoud ten opzichte van 350 miljoen aan preventief en correctief onderhoud. Voor deze bedrijven zijn de lange termijncontracten en PPS constructies een nieuwe markt, sterk afwijkend van de traditionele die is gebaseerd op inspannings-

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

TM0313_vanrijn_2130.indd 19

verplichtingen. Echter, zij lopen nu een groter risico onderdelen van installaties tijdens een contractperiode op eigen kosten te moeten vervangen. In alle hiervoor genoemde voorbeelden is het, voor zowel de leverancier, de onderhoudsfirma als de gebouwbeheerder noodzakelijk een betrouwbare inschatting te kunnen maken van de technische levensduur van systemen en hun elementen; wanneer ontstaat de noodzaak van vervanging van componenten, elementen en/ of het gehele systeem?

  VERGELIJKING MET INDUSTRIE In de grootschalige industrie is onderhoud op basis van risico (Risk Based maintenance, RBM) al decennialang gemeengoed. Industriële ontwerpen worden standaard doorgerekend op totale levensduurkosten, dat wil zeggen van aanschaf, gebruik en onderhoud tot afstoting en uiteindelijk sloop. Hierbij spelen ook de gevolgkosten van technisch falen een belangrijke rol; vaak overstijgen die de kosten van onderhoud met een factor 10 tot 100. Voor de beoordeling van ontwerp alternatieven gebruikt de industrie z.g. beschikbaarheidsblokdiagrammen, zoals weergegeven in figuur 1 (in dit geval, voor een luchtbehandelingskast). Met behulp van softwarepakketten berekent men de kans op het vervullen van een functionele eis, zoals een gedefinieerd productievolume per uur, gegeven een procesontwerp, keuze van onderdelen en gekozen onderhoudsstrategie. De benodigde gegevens (gemiddelde tijd tot (MTTF) en het tijdsafhankelijk karakter van falen) komen uit databases als Oreda en Eireda, naast de in-huis-gegevensbanken van fabrikanten en onderhoudscontractors. Voor een zinnige statistische bepaling van de MTTF zijn uitgebreide datasets

over de levensduur noodzakelijk. Voor gebouw gebonden elementen kan een zelfde aanpak worden gevolgd. Ook hier zijn duidelijk systeemonderdelen te onderscheiden en worden aan elk systeem concrete functionele eisen gesteld. Echter, zelfs bij grote gebouwbeheerders als de RGD en bij brancheorganisaties ontbreken gegevens over faalgedrag en daarmee over levensduur van onderdelen. Een statistische benadering is daarnaast lastig; door de lange levensduren van 10 tot 20 jaar wordt de vereiste periode van gegevensverzameling dusdanig lang dat de resultaten worden ingehaald door technische vernieuwingen.

 ACHTERGROND NIEUWE TECHNIEK Een ontwerper van een installatie of gebouw kiest materialen en afmetingen zodanig dat onder standaard condities een van tevoren gedefinieerde afkeurwaarde (conditieniveau) bereikt wordt binnen een geaccepteerd tijdsinterval, zoals geschetst in het linker gedeelte van figuur 2. Hij kan de levensduur van curve A vergroten door extra materiaal (curve B) of door een materiaal te kiezen met hogere weerstand (curve C). Door natuurlijke variaties in belasting en omgevingsfactoren ontstaat echter een aanmerkelijke spreiding rond een dergelijke gemiddelde waarde. Het rechtergedeelte van figuur 2 geeft een aantal mogelijke verouderingstrajecten, zoals die werden gevonden in een simulatie waarin de afname van de conditie per tijdsinterval kansmatig wordt bepaald. Het is duidelijk dat de afkeurconditie nu niet meer op één specifiek moment in de tijd wordt bereikt. Uit het aantal overschrijdingen van de afkeurnorm op een specifiek moment in de tijd resulteert

19

28-2-2013 16:12:46


-Figuur 3- Voorbeeld van een decompositie van een koelmachine

-Figuur 4- Invulformulier zoals gebruikt in het luchtbehandelingskast proefproject

-Figuur 5- Voorbeeld uit de luchtbehandelingskast studie

een kansverdeling voor de tijd tot falen, zoals gestippeld is weergegeven, waaruit de gemiddelde tijd tot falen (MTTF) en spreiding kan worden berekend. In deze aanpak hebben is ervoor gekozen de afkeurniveaus te kiezen in lijn met de conditiescores, zoals gedefinieerd in NEN2767, waarbij vervanging plaats kan vinden op conditie 4 of 5, afhankelijk van de eisen van de gebouwbeheerder. Wanneer deze conditieniveaus gedetailleerd worden beschreven voor de onderdelen van een installatie, zal een leveran-

20

TM0313_vanrijn_2130.indd 20

cier, inspecteur of onderhoudsmonteur deze eenduidig kunnen herkennen. In de twee proefprojecten (een ‘standaard’ 10.000 m3/h luchtbehandelingskast, een 400 kW koelmachine met schroef- of scrollcompressoren) werden 10 tot 12 experts getraind in de achtergronden van een kansmatige uitspraak over de tijd waarin een onderdeel van een installatie van de nieuwe conditie 1 op tijd nul vervalt tot een hogere conditiescore. Daarna werd de installatie goed gedefinieerd aan de hand van specificaties, beschrijving

van de locatie en het gevolgde onderhoud. De onderdelen werden gekozen aan de hand van een functionele decompositie, een voorbeeld is gegeven in figuur 3. De deelnemers werd gevraagd hun individuele mening te geven over de tijdsperiode tussen nieuwbouw en het bereiken van een van de vijf conditiescores op drie verschillende manieren: - de waarde waarbij de eerste 10% van een specifiek onderdeel een gegeven conditie behaalt; de ‘worst case’; - de waarde waarbij de helft van dergelijke onderdelen de gegeven conditie heeft behaald; de ‘gemiddelde waarde’; - de waarde waarbij 90% van de onderdelen de gegeven conditie heeft behaald; de ‘best case’. Figuur 4 toont een invulformulier zoals gebruikt in het luchtbehandelingskast proefproject. Uit de verzamelde meningen werd daarna per onderdeel de MTTF en de spreiding berekend. Bij deze analyses bleek de nauwkeurigheid en spreiding van de individuele expertmeningen goed te vergelijken met de gesimuleerde resultaten van eenzelfde aantal realisaties van een bekende levensduurverdeling.

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

28-2-2013 16:12:48


Uit beide studies bleek dat ontwerpers duidelijk streven naar redelijk gelijke levensduren van de verschillende systeemonderdelen. In het geval van de luchtbehandelingskast variëren deze van 12 tot 14 jaar voor de overgang naar de conditie NEN 4 (met uitzondering van de nozzles: 6 jaar) en 17 tot 23 jaar voor conditie 5. Voor de koelmachine waren deze getallen 10 tot 15, respectievelijk 13 tot 20 jaar. In enkele specifieke gevallen gaven leveranciers een hogere waarde; hun producten tonen in de praktijk een langere levensduur. Opvallend was in beide studies het relatieve korte tijdsverloop tussen het bereiken van de NEN conditie 4 en 5. Figuur 5 toont een voorbeeld uit de luchtbehandelingskast studie. De laagste waarde is drie jaar, de hoogste negen; het gemiddelde is zes jaar. Bij de koelmachine waren deze waarden respectievelijk drie, vijf en vier jaar. In dergelijke gevallen is het vijfjarige inspectie-interval van de RgdBOEI® te lang om het conditieverloop te borgen; dergelijke inspecties kunnen beter worden uitgevoerd in samenhang met het dagelijks of jaarlijks onderhoud. De experts schatten in beide projecten het verloop van de conditie als redelijk lineair in de tijd (10,50, 90% lijnen in figuur 6) ; in tegenstelling tot de theoretische levensduur kromme (TLK) uit het Handboek Onderhoudsinspecties. De TLK leidt tot een zeer conservatieve schatting van het conditieverloop; een onderdeel dat vervangen wordt op 2/3 van de TLK (in de recentste versie van de NEN 2767 is het begrip ‘verval’ doorgetrokken van 2/3 naar 87.5% van de TLK) wordt zeker te vroeg vervangen. Daarnaast zagen we een bijna 1 op 1 relatie tussen het conditieniveau en de daarbij mogelijke waarden van intensiteit en omvang; voor een gegeven NEN-score vulden vrijwel alle experts dezelfde waarden in. Met de nu bekende levensduren en hun spreiding kan onderbouwde informatie worden gegeven over het verwachte gedrag van een installatie. In de praktijk worden de gemiddelde jaarlijkse kosten vaak berekend door de vervangingskosten te delen door de levensduur. Bij het afsluiten van een project zijn echter de kosten per jaar bepalend en deze fluctueren sterk. Zo toont figuur 7 de verwachte onderhoudskosten per jaar gedurende een 40-jarige projectperiode, wanneer elk onderdeel separaat wordt vervangen bij het behalen van of conditie 4 of conditie 5. De lange termijn gemiddelde jaarlijkse kosten zijn respectievelijk 8.4 en 5.2 k€, maar de kosten voor een, zeg achtjarig, contract zijn sterk afhankelijk van de aanvangsdatum. Een geplande integrale vervanging kan kosteneffectief zijn indien de onderdelen een redelijk gelijke levensduur hebben met weinig

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

TM0313_vanrijn_2130.indd 21

-Figuur 6- Conditieverloop koelmachine

-Figuur 7- Jaarlijkse onderhoudskosten NEN4- versus NEN5-koelmachine

-Figuur 8- Een voorbeeld waarin een luchtbehandelingskast elke tien jaar planmatig wordt vervangen

21

28-2-2013 16:12:49


spreiding en tevens de kosten van (spoedeisende) correctieve vervanging veel hoger zijn dan die van een geplande. Figuur 8 toont een voorbeeld waarin een luchtbehandelingskast elke tien jaar planmatig wordt vervangen. De main contractor loopt dan een zeker risico om al voor die datum onderdelen te moeten vervangen, gegeven de spreiding in levensduur (resterende correctieve kosten). Door het interval te variëren (tabel 1, van alleen correctief tot vervanging elke acht, tien of twaalf jaar) kan een main contractor onderzoeken of, en met welk interval, een dergelijke integrale vervanging kosteneffectief is. Duidelijk zichtbaar is het effect op de verwachte gemiddelde kosten, frequentie van falen en beschikbaarheid. Bij de eerste voorbeelden bleken de kosten van noodzakelijke spoedvervangingen in veel gevallen slechts 20 tot 40% hoger dan die van geplande. In dergelijke gevallen is het volledig uitbuiten van de levensduur (correctief onderhoud) de meest kosten effectieve strategie.

 CONCLUSIES Het is goed mogelijk de levensduur van (onderdelen van) gebouw gebonden installaties te bepalen door experts op een gestructureerde manier te bevragen naar hun inzichten en ervaringen. De resultaten komen qua nauwkeurigheid en onzekerheid overeen met die op basis van het verzamelen van veldgegevens over een langdurige periode ( 30 tot 50 jaar). Een belangrijk aspect is hierbij direct aandacht te geven aan de inherente spreiding veroorzaakt door onzekerheden in materiaaleigenschappen, belasting en gebruik. Levensduren

Interval geplande vervangingen

gem. systeemkosten/ jaar, k€

gem. aantal falen/ jaar

gem. systeem beschikbaarheid, %

Alleen correctief

7,8

2,1

99,4

acht jaar

9,0

0,5

99,6

tien jaar

7,9

0,6

99,3

twaalf jaar

8,2

1,3

99,1

-Tabel 1-

worden daardoor gezien als uitkomsten van een kansproces; de risico’s voor beheerder en (main) contractor worden zichtbaar gemaakt. Dit inzicht kan vertaald worden naar contractspecificaties en speelt een rol in mogelijke juridische afwikkeling van conflicten. Met betrekking tot de NEN 2767 toonden de twee proef projecten aan dat: - een specifiekere/eenduidigere definitie noodzakelijk is van de te observeren effecten behorende bij de verschillende NENcondities dan die in de norm. Hierdoor zullen in de praktijk minder interpretatieverschillen ontstaan tussen inspecteurs, contractors en eigenaren; - het conditieverloop in de tijd redelijk lineair is in tegenstelling tot wat de nu gebruikte theoretische levensduurkromme (TLK) voorspelt; - er een sterke correlatie bestaat tussen een specifiek NEN-conditieniveau en de daarbij mogelijke omvang en intensiteit score; - het verval in conditie van NEN 4 naar NEN 5 dusdanig snel kan zijn dat de bestaande periode van vijf jaar in de RgdBOEI® te lang is om dit proces te borgen. Het verdient dan aanbeveling dergelijke inspectietaken op

te nemen in het reguliere onderhoud; een overgang naar main contracting. Met de op deze manier verkregen gegevens over de kansverdeling van de levensduren van componenten kunnen systemen worden doorgerekend in termen van frequentie en kosten van noodzakelijke vervangingen over een specifieke contractperiode. De pilot studies toonden aan dat vervangingsonderhoud op 5- i.p.v. 4-conditie kan leiden tot een besparing van 30 tot 40 % op vervangingskosten. Op basis van twee geslaagde pilot projecten (luchtbehandelingskast, koelmachine) heeft de Rgd een web-based (SharePoint) softwarepakket laten ontwikkelen dat zij ter beschikking stelt aan brancheorganisaties om daarmee een branche-eigen database op te bouwen. Voorwaarde is dat de resultaten beschikbaar zijn voor andere partijen, zoals opdrachtgevers, ontwerpers etc., om daarmee onderbouwde vervangingsinvesteringen en onderhoudsprogramma’s vast te stellen. Met het beschikbaar stellen van deze software benadrukt de Rijksgebouwendienst haar maatschappelijke rol in het verbeteren van gebouw gebonden onderhoud, zowel voor eigenaren als main contractors.

Klimaatplafonds; dé techniek van de toekomst Bij Solid Air zien we een mooie toekomst voor klimaatplafonds. Bij deze geavanceerde klimaattechniek wordt koelte, warmte én verse lucht aangevoerd via het plafond. Dat levert indrukwekkende prestaties op: • • • •

22

TM0313_vanrijn_2130.indd 22

geen radiatoren meer nodig en toch dezelfde warmteopbrengst; meer koelvermogen dan bij welk ander systeem dan ook, en zónder tocht! klimaatplafonds zijn energiezuiniger dan andere klimaatsystemen; bij dit systeem houd je het hoofd koel en de voeten warm; dat is pas echte thermische behaaglijkheid.

tel +31 (0)20 696 69 95 mail@solid-air.nl www.solid-air.nl

TVVL Magazine | 03 | 2013 ONDERHOUD

28-2-2013 16:12:50


Hij is binnen! Passivhaus certificaat ComfoAir XL voor de utiliteit.

De ComfoAir XL is ontwikkeld met een significante

Meer voordelen van de ComfoAir XL:

energiebesparing als uitgangspunt. Resultaat: het behalen van

Regeling met ModBus communicatie

het prestigieuze Passivhaus certificaat. De prestaties die nodig

Unieke luchtdichte behuizing

zijn voor het behalen van het certificaat zijn gerealiseerd door

Vernieuwd filterconcept

te voldoen aan de streng gestelde criteria op onder andere:

Standaard 5 jaar garantie

thermisch comfort, energiezuinigheid, warmteterugwin-

Komt in aanmerking voor de

rendement, luchtdichtheid, geluidsisolatie en luchtkwaliteit.

Energie-Investeringsaftrek

Voor meer informatie kunt u contact opnemen met één van onze specialisten. Noord Nederland: Marck Freriksen, marck.freriksen@zehnder-jestorkair.nl, +31(0) 6 51 35 72 59 Zuid Nederland:

Robert Nonnekes, robert.nonnekes@zehnder-jestorkair.nl, +31(0) 6 30 72 56 08

Zehnder Group Nederland ∙ Lingenstraat 2 ∙ 8028 PM Zwolle ∙ T 038 429 69 11

www.comfoairxl.nl

TM0313_23_zehnder.indd 23

12-3-2013 9:25:37


TVVL Magazine maart 2013