GTO staat voor Gewogen Temperatuur Overschrijding. Wat is een GTO-berekening nu precies en wat kun je er mee? Dit leggen we graag uit in dit artikel.
We leggen in dit artikel uit wat een GTO-berekening is. Natuurlijk is het ook van belang om te weten wat je er mee kunt. Wat is het doel van de GTO-berekening en wanneer is het nuttig om deze te maken.
De principes zijn van toepassing op woningen en op bedrijfsgebouwen zoals kantoren. De GTO-berekening wordt vaak in verband gebracht met temperatuuroverschrijding, maar ook voor temperatuur onderschrijding is het een waardevol hulpmiddel.
We vertellen achtereenvolgens iets over de achtergrond en de methodiek van de GTO-berekening. Hierin leggen we uit hoe het is ontstaan en leggen de berekening uit. Daarna geven een toelichting op de toepassing van de GTO-berekening.
We hebben de volgende onderwerpen, desgewenst gaat u gelijk naar het onderdeel dat het meest interessant is voor u.
Achtergrond en methodiek GTO-berekening
GTO-berekening toepassingen
GTO-berekening TOjuli
GTO-berekening met gebouwsimulatie software
Samenvatting
Achtergrond en methodiek GTO-berekening
Normaal gesproken wordt in een temperatuuroverschrijdingsberekening bepaald hoeveel uur de binnentemperatuur boven een bepaalde waarde komt. In een gebouwsimulatie wordt op uurbasis de temperatuur gesimuleerd. Dus je kunt dan als uitkomst krijgen: voor deze ruimte komt X aantal uur de temperatuur boven Y °C. In de praktijk wordt dan vaak 25°C en/of 28°C genomen. Deze wijze van simulatie is een ‘gewone’ temperatuuroverschrijdings-berekening (TO-berekening). Deze manier van berekenen was in het verleden (jaren ’70) heel gebruikelijk en dit wordt ook nog steeds gebruikt.
Maar deze methode gaat voorbij aan het feit dat er soms hele kleine overschrijdingen kunnen zijn en soms ook grote temperatuursoverschrijdingen. Ook zijn er situaties dat er heel veel kleine overschrijdingen zijn.
Gedurende de jaren is er veel ontwikkeling geweest in de kennis rondom het thermisch comfort. Er is steeds meer onderzoek beschikbaar over hoe mensen binnenklimaat ervaren. Een belangrijke bijdrage daarin is geleverd door de Deense onderzoeker Fanger en de index die hij heeft bedacht, de ‘PMV’. De PMV (Predicted Mean Vote), is een ‘index/indicator’ hoe échte mensen het binnenklimaat ervaren, daarover zo meer. Het inzicht kwam daarmee dat een andere methodiek mogelijk beter zou zijn voor de beoordeling/ontwerp van gebouwen. Daarmee ontstond de basis voor de ontwikkeling van de GTO-methodiek.
Uitleg GTO-berekening
Om de mate van overschrijding (of onderschrijding) mee te laten wegen in de berekening is er de GTO-methodiek. GTO staat voor Gewogen Temperatuur Overschrijding. Dit betekent dat als een berekende temperatuur verder af ligt van de grenswaarde, deze zwaarder meetelt. Dus als bijvoorbeeld de grenswaarde 25°C zou zijn, dan telt een overschrijding van 25,5°C in lichte mate mee en een overschrijding van 30°C telt dan zwaarder mee. Het is dus een ‘gewogen’ methodiek.
Voor de GTO-berekening is er daarom een tabel met weegfactoren. Zie tabel.
Tabel Weegfactoren GTO-berekening (Bron: VABI Software / Brouwers & Van der Linden, 1989)
Direct zichtbaar in de tabel is dat de weegfactor is gekoppeld aan de PMV. De voorgenoemde Fanger heeft in zijn onderzoek echte mensen het binnenklimaat laten beoordelen en daar is de PMV uit ontwikkeld. In de PMV schaalverdeling staat 0 voor een neutrale mening voor het binnenklimaat (niet te warm/niet te koud). Hoe verder verwijderd + of -, hoe warmer of kouder mensen het binnenklimaat ervaren.
In de simulatieberekeningen zijn alle variabelen opgenomen die deze PMV bepalen. Dit zijn variabelen die betrekking hebben op het gebouw, maar ook bijvoorbeeld de kleding en het activiteitennivo. Uit al deze variabelen wordt de PMV berekend op uurbasis. Vervolgens worden alle overschrijdingen van een PMV > 0,5 geteld (of < 0,5). Al deze overschrijdingsuren worden vervolgens vermenigvuldigt met de weegfactor en dit geeft het aantal GTO-overschrijdingsuren (idem voor onderschrijding).
Om de GTO-berekening te begrijpen is het dus goed om te onthouden dat deze berekening is gebaseerd op de PMV; dus het simuleert hoe mensen naar verwachting het binnenklimaat zullen ervaren. En: hoe verder de PMV afwijkt van 0, hoe meer % ontevreden mensen er zullen zijn, hoe zwaarder de over- of onderschrijding meetelt door middel van de weegfactor.
In een ander artikel gaan we meer in detail in op de PMV en de GTO-berekening. Zie Wat is PMV en GTO?
Voordelen GTO-berekening
In de ontwikkeling van de beoordeling van het binnenklimaat is de GTO-berekening een stap voorwaarts ten op zicht van de gewone TO-berekening. Er wordt dus niet alleen gekeken naar de overschrijding, maar de overschrijding wordt gewogen meegenomen. Dus is er een hogere overschrijding dan zijn er procentueel meer ontevreden mensen.
Daarnaast wordt in de GTO-berekening meegenomen hoe echte mensen het binnenklimaat zullen ervaren, middels de variabelen in de PMV. Het is natuurlijke een simulatiemodel maar het is duidelijk dat in een GTO-berekening meer variabelen worden meegenomen dan alleen de binnentemperatuur.
Een voorbeeld hoe deze berekening een stap voorwaarts is heeft betrekking op de gebouwmassa. Stel dat als je voor alle gebouwen alleen zou letten op de temperatuur middels TO. In dat geval is het klimaat in thermische massa gezien ‘lichte’ gebouwen aanmerkelijk slechter dan in ‘zware’ gebouwen. Bij een gebouw met een geringe thermische massa is de gemiddelde temperatuur tijdens de overschrijdingsuren hoger dan in een zwaar gebouw. Daarmee is ook de thermische belasting van de mensen hoger en daarmee wordt het binnenklimaat dus ook als slechter ervaren (Bron: Thermisch binnenklimaat als gebouwprestatie, 24 november 2000, Van der Linden, Kerssemakers, Boerstra, Raue). De gebouwmassa is dus een voorbeeld dat de GTO-berekening een betere methodiek is dan alleen temperatuuroverschrijding. De invloed van de gebouwmassa is zelfs het startpunt geweest voor ontwikkeling van de GTO-methodiek door de Rijksgebouwendienst.
Natuurlijk zijn er naast voordelen ook wel nadelen of is er een kanttekening te plaatsen (als gevolg van de voortschrijdende inzichten gedurende het onderzoek naar binnenklimaat). Maar de GTO-berekening en eisen aan GTO-uren heeft altijd nog een belangrijke plaats voor de beoordeling van het thermisch comfort. Het GTO-criterium wordt in de praktijk, naast ander criteria, door adviseurs en ontwerpers, algemeen gebruikt. Je zou kunnen zeggen dat de GTO-berekening gewoon één van de mogelijke toetsmethodieken is voor het toetsen van het binnenklimaat.
In een ander artikel geven we een overzicht van andere toetsmethoden.
Dan komen we nu op toepassingen.
GTO-berekening toepassingen
Bij het vaststellen en het toetsen van comfort-eisen is de GTO-berekening een waardevol hulpmiddel. Veelvuldig wordt GTO dan ook als eis opgenomen.
Een aantal voorbeelden waarin GTO als eis is opgenomen staan in onderstaande tabel.
Tabel GTO als comfort-eis
Op het gebruik van GTO in het kader van TOjuli gaan we in de volgende paragraaf dieper in.
Op verschillende tijdstippen/stadia is de GTO-berekening een waardevol hulpmiddel. Te denken valt aan het opstellen van het Programma van Eisen (PvE), (vroege) ontwerpfase, het definitief ontwerp en bestaande gebouwen.
Programma van Eisen (PvE)
In het programma van eisen (ook wel PvE) worden de criteria opgenomen waaraan het binnenklimaat dient te voldoen. In dit PvE kan ook het aantal GTO-uren worden opgenomen. Het vakgebied voor de ontwikkeling van het binnenklimaat is sterk in ontwikkeling en daardoor ook de inzichten waaraan een binnenklimaat dient te voldoen. Een GTO-criterium wordt vaak in een PvE opgenomen in combinatie met andere criteria/eisen. Een GTO-eis kan bijvoorbeeld zijn: maximaal 150 gewogen overschrijdingsuren.
Vroege ontwerpfase
In de ontwerpfase is de GTO een uitstekend hulpmiddel. In deze fase zijn alle gebouw- en installatie eigenschappen nog nader te bepalen. Het opzetten van een gebouwsimulatie en daaraan gekoppelde nieuwe criteria, waaronder GTO, is een uitstekend hulpmiddel gebleken. De mogelijkheden van allerlei installatie concepten kunnen worden doorgerekend.
In deze categorie valt ook de GTO-berekening in het kader van het voorkomen van oververhitting van nieuwbouw woningen. Voor de BENG-eis (Bijna Energie Neutraal Gebouw) TOjuli kan als alternatief een GTO-berekening worden gemaakt. In het vervolg van dit artikel gaan we hier dieper op in.
In het kader van oververhitting is de GTO-berekening ook geschikt om het effect te achterhalen van bijvoorbeeld:
- Zonwerend glas
- Zonwering
- (Extra) (spui) ventilatie
- Zomernachtventilatie/ventilatieve koeling
- Koeling etc.
Definitief ontwerp
Bij het opstellen van het definitieve ontwerp of het definitieve bestek kan er verdere optimalisatie plaatsvinden.
Bestaande gebouwen
Voor bestaande gebouwen is een goede methode om metingen te doen en daarnaast een gebouwsimulatie uit te voeren. De gebouwsimulatie kan dan gevoed worden met deze meetgegevens. De gebouwsimulatie kan dan vervolgens ‘gefit’ worden. Vervolgens kan dan met de GTO-berekening uitspraken worden gedaan over het binnenklimaat. Op deze manier kan getoetst worden of het gebouw aan de criteria voldoet. Ook kan op basis hiervan doorgerekend worden wat de resultaten zijn bij allerlei wijzigingen. Zo kan bij het doen van duurzame maatregel berekent worden wat het effect is op de GTO-uren/binnenklimaat en uiteindelijk kan ook doorgerekend worden wat de kosten daarvan zijn.
GTO-berekening TOjuli
Een specifieke toepassing van de GTO-berekening is in het kader van de BENG-eisen: de TOjuli. De TOjuli indicator dient kleiner te zijn dan 1,2 en dan is het risico op oververhitting voldoende beperkt. Mocht de TOjuli indicator >1,2 zijn, dan kan met de GTO-berekening alsnog worden aangetoond dat de kans op oververhitting voldoende beperkt is.
Achtergrond
De energieprestatie van nieuwe gebouwen (woningen en utiliteit) wordt bepaald door middel van de BENG (Bijna Energie Neutrale Gebouwen)-eisen. Voor nieuwbouwwoningen geldt daarbij ook nog een ‘vierde’ indicator: de TOjuli. De TOjuli-indicator heeft aan wat het risico is op temperatuuroverschrijding in de maand juli. De TOjuli-eis is dat deze onder 1,2 dient te blijven.
De TOjuli indicator ziet er als volgt uit:
Boven de streep staat de koudebehoefte. Onder de streep staat uitgerekend op welke wijze de warmte de woning verlaat, via transmissie naar de buitenlucht, grond en via ventilatie. Deze formule wordt toegepast in de software waarmee de energieprestatie/BENG-eisen worden berekend. We zullen er hier niet verder op in gaan.
Is de TOjuli-indicator zoals berekend boven de grenswaarde van 1,2, dan voldoet men niet aan de TOjuli-eis. Dan heeft u nog geen ‘groen licht’ voor het bouwen van de nieuwbouwwoning. Er zijn dan de volgende mogelijkheden:
- Aanpassingen aan de woning doen
- De GTO-berekening
- Actieve koeling met:
- Aantonen dat de zoninstraling voldoende wordt beperkt of
- Een (dynamische) koellastberekening of:
- Vereenvoudigde (handmatige berekening) voor bepaling koelcapaciteit.
Het aanpassen van de woning is soms ongewenst of onmogelijk. Actief koelen is mogelijk maar in combinatie met de genoemde 3 methoden voor het aantonen dat er voldoende koelvermogen is.
De goede eerste stap is echter de GTO-berekening!
Voldoen aan TOjuli met GTO
Voldoet men niet aan de TOjuli-eis dan kan op basis van gelijkwaardigheid worden aangetoond dat het risico op oververhitting beperkt blijft. Hiervoor is een grenswaarde vastgesteld van kleiner of gelijk aan 450 GTO-uren. Als uit de GTO-berekening blijkt dat het aantal GTO-overschrijdingsuren beneden de 450 blijft, dan voldoet u alsnog aan de TOjuli-eis. De EPA-adviseur dient deze berekening toe te voegen aan het projectdossier.
De GTO-berekening kunt u bij ons aanvragen. Deze berekening noemen we ook wel TOjuli berekening. In de GTO-berekening voor TOjuli dient de berekening voor alle ruimten te worden gemaakt. Per verblijfsruimte dient het aantal GTO-uren < 450 te zijn.
Theorie
Ten tijde van de introductie van TOjuli is er studie gedaan naar welke indicator geschikt zou zijn voor het bepalen van het risico op oververhitting. De indicator moest natuurlijk een goede representatie zijn van de kans op oververhitting, maar ook nog in de praktijk redelijk makkelijk uitvoerbaar. Zo zijn verschillende indicatoren de revue gepasseerd, waaronder: TO-GTO-uren, Zomercomfort volgens NEN 7120 etc. Daaruit is de TOjuli als indicator gekozen (Bron: Rapport “Temperatuuroverschrijding in nieuwe woningen in relatie tot voorgenomen BENG-eisen” op RVO-website W/E adviseurs).
Het belangrijkste is het volgende. Zie onderstaande figuur, afkomstig uit bovengenoemd rapport, met de correlatie tussen GTO (x-as) en de TOjuli (y-as). Uit de figuur blijkt dat er een kans is dat TOjuli > 1,2 en er toch geen sprake is van oververhitting. Dus uit de studie is gebleken dat er situaties zijn dat volgens TOjuli wel sprake is van oververhitting en volgens GTO geen sprake van oververhitting.
In deze situaties is het mogelijk ‘een beroep te doen op gelijkwaardigheid’.
Figuur Relatie GTO-uren vs TOjuli (Bron: RVO)
De GTO-berekening dient opgesteld te worden met vastgestelde uitgangspunten vanuit het Bouwbesluit (BBL)/Omgevingsregeling. Wij zorgen ervoor dat deze uitgangspunten worden gehanteerd.
De GTO-berekening is vaak dus een goede stap bij nieuwbouw woningen gevoelig voor oververhitting.
GTO-berekening met gebouwsimulatie software
Wij maken voor de GTO-berekening gebruik van gebouwsimulatie software. De GTO-berekening kunt u gemakkelijk bij ons aanvragen. We overleggen met u over de doelstellingen die u heeft, leveren een overzicht van te verzamelen gegevens, maken de berekening en u ontvangt een uitgebreide rapportage.
Het hangt helemaal van de doelstelling af hoe de rapportage eruit ziet.
Tabellen en figuren kunnen worden gemaakt ter ondersteuning van de resultaten. We geven hier een voorbeeld van een opdrachtgever met een GTO-berekening voor TOjuli. Zie onderstaande figuur en tabel.
De klant voldoet op basis van de GTO < 450 alsnog aan de TOjuli-eis.
Zou dit niet het geval zijn geweest, is het relatief eenvoudig om op basis van hetzelfde simulatiemodel een (dynamische) koellastberekening te maken. Op deze manier kunnen we de opdrachtgever alsnog helpen in de problematiek van de oververhitting.
Figuur Visuele weergave GTO-overschrijdingsuren
Tabel GTO-overschrijdingsuren per ruimte (Bron: eigen berekening)
In een GTO-berekening gaat wel vaak veel tijd zitten. Het is dus per definitie geen goedkope, snelle berekening. Onze missie is echter om voor alle toepassingen en doelgroepen de berekening toegankelijk te maken (daar waar traditioneel alleen voor kantoorgebouwen). Hierin willen wij ons graag onderscheiden.
Samenvatting
Met dit artikel hebben we inzicht gegeven in de GTO-berekening (Gewogen Temperatuur Overschrijding) en waarvoor het ingezet wordt. De methodiek wordt veel gebruikt in de dagelijkse praktijk voor ontwerp- en toetsing van het binnenklimaat.
Hopelijk hebben wij een kleine bijdrage geleverd aan uw kennis. Bedankt voor het lezen. Heeft u vragen en/of opmerkingen dan horen we dat graag.
