Een warmteverlies- of koellastberekening levert een getal op: het piekvermogen. Wat die berekeningen niet vertellen, is hoe vaak dat vermogen daadwerkelijk nodig is. Dat is precies wat een jaarbelastingduurkromme laat zien, en dat verandert hoe u een opwekker kiest.
Wat is een jaarbelastingduurkromme
Een jaarbelastingduurkromme is een grafiek waarin de gevraagde vermogens van alle 8.760 uren van een jaar van hoog naar laag zijn gesorteerd. Op de verticale as staat het vermogen, op de horizontale as het aantal uren per jaar dat dit vermogen wordt gevraagd of overschreden. Helemaal links staat dus het piekuur van het jaar, helemaal rechts de vele uren waarin er nauwelijks vraag is.
De term komt uit de energiesector, waar de kromme al lang wordt gebruikt om de elektriciteitsvraag van een net of centrale te karakteriseren. Bij gebouwen wordt de kromme apart opgesteld voor de warmtevraag en de koudevraag, en volgt die uit een dynamische gebouwsimulatie.
De kromme bevat twee soorten informatie tegelijk. De hoogte laat zien welk vermogen nodig is en hoe vaak; het oppervlak onder de kromme is de jaarlijkse energievraag in kilowattuur. Vermogen en energie, de twee grootheden die bij dimensionering steeds door elkaar lopen, staan hier in een beeld.
Schematische jaarbelastingduurkromme. Het piekvermogen komt maar enkele uren per jaar voor; een opwekker die op de stippellijn wordt gedimensioneerd, dekt vrijwel het volledige oppervlak en dus vrijwel de volledige jaarvraag.
Hoe leest u de kromme
Drie kenmerken bepalen wat de kromme u vertelt.
De piek, helemaal links. Dit is het maximale vermogen dat in het gesimuleerde jaar wordt gevraagd. Omdat de kromme rekening houdt met gelijktijdigheid, ligt deze piek doorgaans lager dan de som van de afzonderlijke ruimtepieken uit een statische berekening: een oostgevel en een westgevel vragen hun maximum immers niet op hetzelfde moment.
De steilheid. Een kromme die snel daalt, betekent dat het hoge vermogen aan een klein aantal extreme uren hangt, bijvoorbeeld een hittegolf of een strenge vorstperiode. Een vlakkere kromme wijst op een constante vraag, zoals bij een gebouw met een hoge interne warmtelast die het hele jaar doorloopt. Hoe steiler de kromme, hoe meer er te winnen valt met een opwekker die kleiner is dan de piek.
Het oppervlak. Ter illustratie: stel dat de maximale koellast van een gebouw 100 kW bedraagt, maar dat er boven de 70 kW maar enkele tientallen uren per jaar worden gevraagd. Een koelmachine van 70 kW dekt dan vrijwel het volledige oppervlak onder de kromme, en dus vrijwel de volledige jaarvraag. Of de resterende uren tot comfortproblemen leiden, is vervolgens toetsbaar aan het aantal toegestane overschrijdingsuren uit het gekozen toetskader.
Hoe de kromme tot stand komt
Een jaarbelastingduurkromme volgt uit een dynamische gebouwsimulatie waarin alle 8.760 uur van het jaar worden doorgerekend: de TO-berekening. Het gebouw wordt daarvoor volledig in 3D gemodelleerd in Vabi Elements, met de werkelijke gebruiksprofielen voor bezetting, apparatuur en verlichting, en een referentieklimaatjaar uit NEN 5060.
Uit een statische berekening is de kromme niet af te leiden. Een warmteverliesberekening of koellastberekening rekent een enkel, conservatief ontwerpmoment door en levert daarmee maar een punt van de kromme: de piek. Waardevol voor de afgifte per ruimte, maar zonder informatie over de rest van het jaar.
De keuze van het klimaatjaar beïnvloedt de kromme merkbaar. Een strenger scenario legt de piek hoger en maakt het linkerdeel voller; het loont dus om vooraf vast te leggen met welk klimaatjaar wordt gerekend, zeker als een bestek daar eisen aan stelt.
Dimensioneren met de kromme
De kromme wordt aan de warmte- en de koudekant verschillend ingezet. Aan de koudekant onderbouwt zij een verlaging van het totale opwekvermogen, omdat de toetskaders daar een beperkt aantal overschrijdingsuren toestaan. Aan de warmtekant verlaagt zij het totaal niet, maar verdeelt zij het: over een warmtepomp voor de vele gewone uren en een piekvoorziening voor de weinige extreme uren.
Warmtepomp en bivalentiepunt
Bij verwarming laat de kromme zien dat het piekvermogen aan een klein aantal koude uren hangt. Dat opent de mogelijkheid om de warmtepomp op een deel van de piek te dimensioneren en de resterende uren te dekken met een piekvoorziening: een elektrisch element, of bij een hybride opstelling de cv-ketel. Het punt waarop de piekvoorziening moet bijspringen, heet het bivalentiepunt.
De kromme maakt die afweging kwantitatief. Per mogelijk warmtepompvermogen is direct af te lezen hoeveel van de jaarlijkse warmtevraag de warmtepomp zelf dekt en wat er voor de piekvoorziening overblijft. In de praktijk dekt een warmtepomp die aanzienlijk kleiner is dan de piek vaak al het overgrote deel van de jaarvraag, omdat de extreme uren wel de piek bepalen maar nauwelijks bijdragen aan het oppervlak.
Het totale geïnstalleerde vermogen blijft daarbij gebaseerd op de warmteverliesberekening; de kromme bepaalt de verdeling, niet het totaal. Financieel is die verdeling al snel de moeite waard: een warmtepomp kost per kilowatt een veelvoud van een piekvoorziening, en bij grotere vermogens loopt het verschil tussen een monovalente en een bivalente opstelling in de tienduizenden euro's. Hoe de keuze samenhangt met de rest van de selectie, van afgiftetemperatuur tot geluid, leest u in ons artikel over het dimensioneren van een warmtepomp.
Koeling
Voor koeling geldt hetzelfde principe. Uitgaande van de meest toegepaste toetskaders kan de koelcapaciteit met circa 20 tot 40 procent worden gereduceerd ten opzichte van de maximale koellast, zonder dat het comfort onder de gestelde eisen zakt. De kromme onderbouwt die reductie: zij laat zien hoeveel uren er boven het gekozen vermogen worden gevraagd, en het toetskader bepaalt hoeveel van die uren acceptabel zijn. In de praktijk komt de gesimuleerde piek dan ook vaak uit rond 70 tot 75 procent van de statische optelsom van ruimtekoellast en luchtbehandeling, omdat de simulatie de werkelijke gelijktijdigheid en de wisselwerking tussen luchtbehandeling en ruimteafgifte meerekent. Een kleinere koelinstallatie is goedkoper in aanschaf en onderhoud en verbruikt minder energie.
WKO en cascade-opstellingen
Bij een warmte- en koudeopslag is niet alleen het vermogen van belang, maar vooral de jaarlijkse hoeveelheid warmte en koude die aan de bodem wordt onttrokken en toegevoerd. Beide volgen direct uit dezelfde simulatie, en de kromme laat bovendien zien hoe die vraag over het jaar is verdeeld. Dat is bepalend voor de bronconfiguratie en voor de energiebalans die de vergunning doorgaans vereist.
Bij grotere vermogens speelt de kromme ook een rol in de opdeling van de opwekking. Een cascade van meerdere kleinere machines kan zo worden gekozen dat er bij deellast steeds een machine in zijn gunstige werkgebied draait, in plaats van een grote machine die het grootste deel van het jaar op een fractie van zijn vermogen moduleert.
Praktische tip: kijk niet alleen naar de piek links, maar ook naar de staart rechts. Het aantal uren met een zeer lage vraag bepaalt of de opwekker binnen zijn modulatiebereik blijft. Een opwekker die daar structureel onder zit, gaat pendelen, en dat kost rendement en levensduur. De kromme maakt dit vóór de systeemkeuze zichtbaar.
Waar het in de praktijk misgaat
- Rekenen met continubedrijf. De meeste installaties schakelen buiten gebruikstijd terug of uit. Het gebouw koelt af of warmt op, en de volgende ochtend is er extra vermogen nodig om op temperatuur te komen. Een simulatie met de werkelijke bedrijfstijden legt die opstartpiek in de kromme vast; een simulatie met continubedrijf verbergt hem.
- Een verouderd of verkeerd klimaatjaar. In bestekken worden nog regelmatig klimaatjaren uit de vervallen NEN 5060:2008 voorgeschreven. Controleer vooraf welk referentiejaar wordt gehanteerd, want het beïnvloedt zowel de piek als het oppervlak.
- De kromme gebruiken voor de afgifte per ruimte. De jaarbelastingduurkromme geldt voor het gebouw als geheel en is bedoeld voor de opwekker. De afgifteapparaten, leidingdiameters en het hydraulisch inregelen per ruimte blijven gebaseerd op de piekberekeningen per ruimte uit de warmteverlies- en koellastberekening.
Normen en methodiek
De onderliggende simulatie wordt uitgevoerd conform ISSO 74, met klimaatdata uit NEN 5060 en uitgangspunten voor gebruiksprofielen volgens ISSO 32. Het gebouw wordt volledig in 3D gemodelleerd in Vabi Elements, zodat beschaduwing, oriëntatie, glaspercentages en het installatieconcept nauwkeurig in de kromme doorwerken.
Normen
ISSO 74 · ISSO 32 · NEN 5060
Veelgestelde vragen
Ja, het gaat om hetzelfde principe. Een belastingduurkromme sorteert de gevraagde vermogens over een periode van hoog naar laag; bij een jaarbelastingduurkromme is die periode een volledig jaar. De term komt uit de energiesector, waar de kromme wordt gebruikt voor de elektriciteitsvraag. Bij gebouwen wordt de kromme apart opgesteld voor de warmtevraag en de koudevraag.
Nee. Een warmteverliesberekening is een statische berekening van een enkel ontwerpmoment en levert dus maar een punt op: het piekvermogen. Voor een jaarbelastingduurkromme is een dynamische gebouwsimulatie nodig die alle 8.760 uur van het jaar doorrekent, zoals een TO-berekening.
Meestal niet. Voor een individuele woning volstaan een warmteverliesberekening en een zorgvuldige warmtepompselectie. De kromme wordt waardevol bij grotere gebouwen, collectieve installaties, cascade-opstellingen en WKO-systemen, waar de investering in de opwekker groot genoeg is om de dimensionering op de werkelijke jaarvraag te onderbouwen.
Het rechterdeel van de kromme toont hoeveel uren per jaar er maar een klein vermogen wordt gevraagd. Ligt die vraag onder het minimale modulatievermogen van de opwekker, dan gaat die pendelen: kort aanslaan en weer afschakelen. De kromme maakt zichtbaar hoeveel uren dat speelt en onderbouwt daarmee de keuze voor het modulatiebereik, een buffervat of een andere regelstrategie.
De koelpiek wordt gedreven door zon en interne lasten, die niet overal tegelijk optreden; daar levert gelijktijdigheid dus echte winst op, en de toetskaders staan bovendien een beperkt aantal overschrijdingsuren toe. De warmtepiek valt buiten gebruikstijd, als er geen zon en geen interne lasten zijn en vrijwel elke ruimte tegelijk op zijn maximum zit, en een urenbudget voor te koude uren kennen bestekken doorgaans niet. De warmteopwekker wordt daarom gedimensioneerd op de warmteverliesberekening; de kromme bepaalt aan de warmtekant de verdeling tussen warmtepomp en piekvoorziening, niet het totaal.
De kromme volgt uit een TO-berekening van het gebouw en wordt niet als los product opgesteld. Wij werken niet met standaardprijzen, elke opdracht verschilt in omvang en complexiteit. Deel uw projectgegevens en u ontvangt binnen 48 uur een vaste offerte op maat. Wordt de simulatie gecombineerd met een warmteverlies- of koellastberekening, dan werkt dat gunstig door in de prijs, omdat het rekenmodel maar een keer wordt opgebouwd.