kennispagina

Energie besparen door de massa van beton te benutten

Auteur: Uit duurzaam bouwen met beton (Trending Topics 2.0) Foto: Foto: Betonhuis 22 april 2021

Het is logisch en duurzaam om de kwaliteiten van beton in een bouwwerk, dat technisch gezien zo lang goed blijft, optimaal te benutten. Bijvoorbeeld de massa. Die kan, mits intelligent ontworpen en zorgvuldig uitgevoerd, bijdragen aan een goede geluidisolatie, een hoog thermisch comfort en een laag energiegebruik. Door de massa van beton thermisch te ‘activeren’ is nog meer voordeel te behalen. 

Geluidisolatie 

In steden is steeds meer verkeer op de weg. Daardoor neemt de geluidoverlast toe en de beleving van de leefomgeving af. Bovendien heeft het een negatief effect op onze gezondheid. Beteugelen van verkeersgeluid kan het beste bij de bron worden aangepakt; dat wil zeggen het verminderen van het bandengeluid op het wegdek. De toepassing van geluidreducerende ofwel stille wegdekken blijkt een prima optie. Uit onderzoek van CROW is gebleken dat een wegdek met betonstraatstenen in keperverband stiller is dan jarenlang werd aangenomen. Geluidoverlast in woningbouw is een grote bron van ergernis. Met beton zijn woningscheidende constructies mogelijk die prima voldoen aan de geluidisolerende eisen gesteld in het Bouwbesluit. Voor een verhoogde geluidisolatie biedt beton goede mogelijkheden. Daarbij zijn twee factoren van belang: 

  • De massa en de stijfheid van de constructie. De massa van de constructie beïnvloedt de directe geluidoverdracht. Hoe zwaarder de constructie, des te beter de geluidisolatie. Beton biedt met zijn grote massa een groot voordeel. 
  • De bouwkundige detaillering. Een goede bouwkundige detaillering is noodzakelijk voor het beperken van flankerende geluidsoverdracht en het voorkomen van geluidlekken.  

Thermische massa activeren

Betonmassa is ook thermische massa. Dat wil zeggen dat het vermogen heeft om warmte (warmteaccumulatie) en koude op te slaan als buffer en later afhankelijk van de ruimtetemperatuur weer af te geven via het materiaaloppervlak. Iedereen kent wel het verkoelend effect van dikke kerkmuren die hoge buitentemperaturen weren. Naast comfort betekent deze lagere koelbehoefte energiebesparing. Zeker met de toenemende koelbehoefte als gevolg van de warme zomers in Nederland is het aan te bevelen de aanwezige massa daarvoor te gebruiken. 

Thermische massa is te activeren met behulp van meegestorte water- of soms luchtvoerende leidingen. Thermische activering van betonconstructies (TAB; voorheen ook wel betonkernactivering genoemd, BKA) is een energiezuinige manier om een gebouw te verwarmen en te koelen. Het systeem heeft een hoog rendement in combinatie met een warmtepomp en warmte/koudeopslag. De extra investering in installaties en deskundig advies is meestal al terug te verdienen in 2 tot 7 jaar. 

Let op: TAB is niet hetzelfde als vloerverwarming.  Leidingen voor TAB worden in de betonconstructie verwerkt en daarbij wordt de massa van beton benut. Vloerverwarming wordt in de deklaag aangebracht waarbij de massa van beton niet wordt benut. 

Naast een lage energierekening, levert TAB een goed thermisch comfort. Dit wordt vaak uitgedrukt in het aantal gewogen temperatuuroverschrijdingsuren (GTO), wat een maat is voor het comfort in het gebouw. Hoe oncomfortabeler het gedurende een uur is, hoe zwaarder dat uur meegewogen wordt. Thermisch comfort bevordert de gezondheid van de gebruikers. in de BNEG berekening TOjuli komt dit ook tot uiting. Lees meer. 

Geïntegreerd ontwerpen

De keuze voor klimatisering op basis van TAB moet al heel vroeg in de ontwerpfase aan de orde worden gesteld. Het gaat immers niet simpel over wel of geen leidingen in de vloer, maar om integratie en afstemming van architectuur, constructie en installatie. Zo kan in een vroeg stadium worden bepaald of het gebouwconcept zich leent voor TAB. Om dit te doen en om te bepalen hoeveel thermisch vermogen het beton dan moet afgeven aan de ruimte om een goed comfort te kunnen verkrijgen, geeft CUR-publicatie 237 ‘Ontwerprichtlijn thermisch actieve gebouwen’ richting. In deze ontwerprichtlijn wordt gekeken naar de behaaglijkheid die met TAB is te realiseren tijdens een zomerperiode.  
Daarbij is een handige ontwerptool beschikbaar om het comfort voor vier gebruiksfuncties in te schatten. Deze functies zijn: kantoren, wonen, onderwijs en zorg. Door de gebouwkenmerken in deze ontwerptool in te vullen die van belang zijn voor opwarming/afkoeling, zoals glaspercentage in de gevel, gebouworiëntatie, interne warmtelast en dergelijke, kan bepaald worden welk energetisch vermogen er nodig is om een comfortabel binnenklimaat te realiseren.  

De ontwerptool kan uiteraard iteratief ingezet worden om vast te stellen welke wijzigingen (zoals grootte van de ramen, zonwering, ventilatie, geveloriëntatie, massa gevel en binnenwanden) er nodig zijn om het gebouw beter geschikt te maken voor TAB. Verder geeft de publicatie inzicht in haalbaarheid door variatie in deze ontwerpparameters mogelijk te maken. 

Voordelen Thermische activering van betonconstructies (TAB) 

  • Lage energierekening, lage CO₂ -footprint; 
  • Minimaal 10% gunstiger dan conventionele systemen met radiatoren; 
  • 30-50% minder energiegebruik dan een HR-ketel en een compressie koelmachine; 
  • 50-80% minder energiegebruik voor koeling (i.c.m. warmtepomp en warmte/koudeopslag); 
  • Positief effect in de BENG berekening met name op BENG 1 en TOjuli (Lees meer) 
  • Comfortabel en gezond binnenklimaat; 
  • Eenvoudig en uit het zicht te integreren in vloeren en wanden; 
  • Grotere vrije hoogte (geen verlaagd plafond). 

Waar moet rekening mee worden gehouden? 

  • Op tijd in het proces de mogelijkheden bespreken met alle bouwpartijen; 
  • Investering in installaties en deskundig advies (terugverdientijd: 2 tot 7 jaar); 
  • Ideaal in combinatie met warmtepomp; 
  • Geschikt voor continu gebruik (verwarmen en koelen gaat wat trager); 
  • Benut TAB zoveel mogelijk door het betonoppervlak vrij te houden (denk aan akoestisch comfort en esthetische kwaliteit); 
  • Beton en installaties zijn bij hergebruik goed te scheiden; 
  • TAB wordt gewaardeerd in GPR Gebouw via NEN 7120. (vanaf 1 januari 2020: NTA 8800) 

Voor alle nieuwbouw, zowel woningbouw als utiliteitsbouw, geldt dat de vergunningaanvragen vanaf januari 2021 moeten voldoen aan de eisen voor Bijna EnergieNeutrale Gebouwen (BENG). Die vloeien voort uit het Energieakkoord voor duurzame groei en uit de Europese richtlijn EPBD (Energy Performance of Buildings Directive). Daarmee worden strengere eisen gesteld om zo het energiegebruik te verlagen. In de Europese richtlijn energieprestatie van gebouwen is afgesproken dat alle nieuwe gebouwen bijna energieneutraal moeten zijn. Hiermee wordt een belangrijke bijdrage geleverd aan het behalen van de klimaatdoelen die in Parijs zijn vastgesteld en de afspraken in het Energieakkoord.  

Gebouwen spelen een belangrijke rol in het Europese energiebeleid vanwege hun grote bijdrage aan het energieverbruik en de daarmee gepaard gaande CO₂ emissies. In Nederland worden nog 1 miljoen woningen bijgebouwd. Met deze nieuwe BENG-eisen wordt in Nederland een belangrijke stap gezet om het energiegebruik van woningen en gebouwen te beperken. Deze strengere eisen hebben grote consequenties voor ontwikkelaars, architecten en bouwers en vragen om een zorgvuldige invoering. De BENG 1 eis (Energiebehoefte) is gedifferentieerd naar type woning en gaat voor de meeste tussenwoningen naar 55 kWh/m² per jaar. Met het warmte-accumulerend vermogen van steenachtige bouwmaterialen en isoleren is deze eis goed haalbaar. Voor lichte bouwmaterialen is het lastiger deze eis te behalen en wordt deze BENG 1 eis gecorrigeerd met 5 kWh/m² per jaar.