Passiefhuis in de Koude Meetweek 2021

KERN-docent Nicolaas van Everdingen riep de koude periode in februari 2021 uit tot “Koude Meetweek”. Het was dé kans om het functioneren van woningen eens goed te testen. Woningeigenaren die zich opmaken voor de komst van een warmtepomp in hun woning deden massaal mee aan de actie “Zet hem op 50ºC”. Met rode oortjes bekeek Nicolaas elke dag zijn monitoringsportal waar de data van 15 woningen binnenkomen. In deze blog bespreekt hij de meetdata van een passiefhuis.

Passiefhuizen rollend uit de huizenfabriek

In 2019 bouwde het Duitse bedrijf Schwörerhaus in Ede een passiefhuis in prefab houtskeletbouw (HSB). Dit bedrijf bouwde in 2012 ook al een passiefhuis voor mijzelf. Het bedrijf staat op eenzame hoogte als het gaat om het snel en efficiënt bouwen van wat ik noem de “serie van 1” woningen: Door gebruik te maken van steeds dezelfde HSB-systeembouw kan een architect binnen bepaalde vrijheidsgraden een vrijstaande woning volledig naar klantwens ontwerpen.

Beide vrijstaande woningen zijn qua isolatiewaarden en luchtdichtheid echte passiefhuizen. Het zijn géén echte passiefhuizen als je kijkt naar de verwarming: Die vindt hier namelijk plaats middels een warmtepomp en vloerverwarming, en dus niet via de passiefhuis eigen, installatie-arme, luchtroute. Overigens leveren we medio 2021 twee passiefhuizen op die wél via de luchtroute worden verwarmd, middels een Nilan passiefhuis-compacttoestel (dus inclusief WTW en tapwaterbereiding middels een warmtepomp).

Berekeningen met de nZEB-rekentool

We zoomen even verder in op het passiefhuis uit 2019. Zoals voor elk Plushuis zijn ook voor dit huis berekeningen gemaakt met de nZEB-rekentool over het te verwachten piekvermogen voor verwarming en koeling en het energieverbruik per jaar. Ook de kans op oververhitting (zie ook de BENG-eis, de TO_juli) is in kaart gebracht.

Tabel kenmerken Plushuis Ede #3

Tabel uitkomsten energiebalans nZEB:

Meten is weten

De data uit de slimme meter, het verbruik van de verwarming en de opbrengst van de zonnepanelen van dit huis worden sinds begin 2020 gemonitord. Eerder gaf de “Hete Meetweek” van augustus 2020 mij al veel inzichten in de werking van een Plushuis tijdens een hittegolf.

Resultaten Koude Meetweek

In de cursussen van KERN leren we over het optimaal benutten van de winterzon door het zongericht ontwerpen. Helaas hebben we dat in ons dichtbebouwde Nederland lang niet altijd voor het kiezen. In dit geval ligt de zuid-oostgevel van dit huis in februari tot ca. 12 uur in de schaduw van de zuiderburen.

De kracht van de zon zie je perfect terug in het energieverbruik van de warmtepomp door de week heen in onderstaande grafiek.

Op 7 en 8 februari 2021 was er vrijwel geen zon, en wel een snijdende oostenwind. De dagen erna liep het aantal zonuren steeds verder op, zie ook de PV-opbrengsten van het pal zuidgerichte dak van het nabijgelegen Plushuis #1 (gele stippellijn). Door de kracht van de winterzon liep het verbruik van de warmtepomp terug, terwijl de etmaaltemperatuur steeds op ca. -6ºC bleef.

Zeer lage netbelasting

Om de energietransitie soepel te laten verlopen dienen we ook goed te kijken naar de belasting van het elektranetwerk. De netbeheerders hebben met de toenemende elektrificatie (elektrische auto’s, zonnepanelen, elektrische verwarming) hun handen vol aan het stabiel houden van de energievoorziening.

In de bovenste van deze 3 grafieken kun je de totale netbelasting aflezen van dit passiefhuis. Dit ligt dus continu onder de ca. 1000 W, met af en toe een uitschieter naar ca. 2000 W.
Dit sluit zeer goed aan bij het gemiddelde aansluitvermogen dat netbeheerders in bestaande wijken hebben liggen aan capaciteit.

Grafieken netbelasting, verbruik warmtepomp en PV-opbrengsten koude meetweek

De middelste grafiek toont het opgenomen vermogen door de warmtepomp. Dat is nominaal ca. 600 W, met tijdens de tapwaterproductie pieken naar ca. 850 W.

Wat ook heel mooi in de onderste twee grafieken is te zien: Terwijl de PV-productie van het oost/west systeem al voor 12 uur op gang komt, warmt het huis pas ná 12 uur goed op door de passieve zonnewarmte, je ziet het verbruik van de warmtepomp dan ook fors inzakken.

Gemeten versus voorspelde verbruik

Het mooie aan de nZEB-tool is dat deze een speciaal rekenblad heeft waarin je meetgegevens van het energieverbruik van een woning kunt vergelijken met de voorspellingen.  Invoeren van 1 jaar lang meetdata van het passiefhuis geeft deze grafiek:

De groene lijn geeft het voorspelde verbruik, de rode driehoekjes de gemeten maandwaarden.
In de winter ligt het verbruik dus iets hoger dan voorspeld. Dit komt waarschijnlijk doordat de kamerthermostaat in woonkamer, keuken en badkamer hoger staat ingesteld dan de 20ºC waarmee is gerekend.

De meest linkse meetwaarde is van de eerste twee weken van februari 2021, de gemiddelde etmaaltemperatuur was toen met -0,2 ºC zeer laag. Dat deze waarde buiten de voorspelde waarden ligt, houdt waarschijnlijk verband met een sterker effect van de zonnekracht dan voorspeld.

De pieklast die door de nZEB-tool is berekend was 9,1 W/m^2; bij 223 m² VVO is dat dus 2030 W. Van het etmaalverbruik van de warmtepomp (in die week ca. 9-13 kWh/etmaal) is ca. 3 kWh /etmaal (120 W continu) voor de tapwaterproductie. Dan varieert het continu opgenomen vermogen voor verwarming in die koude week tussen ca. 250 W en ca. 420 W.
De CoP van de warmtepomp voor ruimteverwarming komt in deze koude week dan uit op 2030/420=4,8. Dat is een hele reële waarde voor een bodemwarmtepomp

Praktijkgericht cursusaanbod KERN

Bij cursussen bij KERN leerde ik in 2018 werken met de nZEB-rekentool en PH-Design.

Deze krachtige rekentools helpen mij, in combinatie met het monitoren, om de kwaliteit van ons advieswerk flink te vergroten: Zo krijgen we bijvoorbeeld inzicht of de door de nZEB-tool voorspelde pieklast ook in de praktijk gehaald wordt. Dit biedt niet alleen klanten, maar ook installateurs vertrouwen.

Binnenkort beginnen weer de cursussen:

Cursus Rekenen met de nZEB-tool (2 dagen, start 18 mei 2021)

Cursus Energiebalans met DesingPH (1 dag, op 1 juni 2021)

Cursus Energieneutraal bouwen en renoveren (4 dagen, start 2 november 2021)