Thermisch Actief Beton (TAB): duurzaam en toekomstbestendig bouwen

De bouwsector staat voor een grote opgave: gebouwen moeten energiezuinig, comfortabel én voorbereid op een klimaatneutrale toekomst zijn. Thermisch Actief Beton (TAB) speelt hierin een belangrijke rol. Door de thermische massa van beton te benutten voor het opslaan en afgeven van warmte en koude, ontstaat een robuust klimaatsysteem dat comfort, eenvoud en duurzaamheid combineert.

Thermische massa is alleen functioneel in de begrenzing van een vertrek als deze uit het vertrek warmte kan opnemen en daaraan kan afstaan bij temperatuurveranderingen. Hoe groter het temperatuurverschil, hoe meer warmte wordt opgeslagen in de massa. De warmtebuffering zorgt ervoor dat de ruimte vertraagd reageert op temperatuurswisselingen. Dit zorgt voor een stabielere ruimtetemperatuur. Pieken en dalen van de luchttemperatuur vlakken af en opgeslagen warmte komt vertraagd vrij.

Wat is Thermisch Actief Beton?

Bij TAB worden watervoerende leidingen geïntegreerd in de betonconstructie. Via deze leidingen wordt water geleid dat slechts enkele graden warmer of kouder is dan de gewenste binnentemperatuur. Omdat beton een groot accumulerend vermogen heeft, kan het warmte en koude langzaam opnemen en weer afgeven. Het resultaat is een stabiel binnenklimaat dat grotendeels op straling werkt, waardoor tocht, geluid en droge lucht achterwege blijven.

Hoe TAB werkt

Het principe van TAB is eenvoudig maar effectief. Wanneer de temperatuur in de ruimte oploopt, neemt het beton de overtollige warmte op. Daalt de temperatuur, dan geeft het beton juist warmte af. Dit zelfregelende effect zorgt ervoor dat het binnenklimaat op natuurlijke wijze in balans blijft, zonder dat ingewikkelde regeltechniek nodig is. Doordat het systeem werkt met zeer lage temperatuurverschillen, is het energieverbruik minimaal en blijft het comfortniveau constant hoog.Binnenklimaat verbetert

De thermische massa is te vergelijken met een thermische ‘accu’. Op warme dagen komt de in de massa opgenomen warmte met een tijdsvertraging vrij buiten de periode dat mensen in het gebouw verblijven. Die warmte wordt ’s-avonds en ’s-nachts afgevoerd, waardoor de constructie afkoelt en ’s-morgens weer ‘gereed’ is voor en nieuwe cyclus die start met het opslaan van overtollige warmte gedurende de komende dagperiode. Die overtollige warmte door zoninstraling en interne warmtelasten wordt opgeslagen in de thermische massa omdat die dan een lagere temperatuur heeft dan de binnenlucht. Temperatuuroverschrijdingen in zomermaanden reduceren significant dankzij de hoge thermische traagheid van massieve bouwconstructies, waardoor het thermisch comfort verbetert.

De hierboven beschreven wijze waarop thermische massa functioneert in een gebouw betreft het passief opnemen en afgeven van warmte. Er is sprake van “passieve thermische massa” die wordt gereguleerd door de warmteoverdracht aan de begrenzing van de constructie. Het benutten van de warmteopslagcapaciteit van thermische massa kan worden versterkt door deze massa te activeren.

Duurzame bronnen gebruiken

Thermisch actief bouwen (TAB) maakt optimaal gebruik van de thermische massa van betonconstructies om gebouwen zeer energiezuinig te verwarmen en te koelen. Door water- of luchtleidingen in de constructie op te nemen, wordt de massa actief geactiveerd: verwarmd of gekoeld water stroomt door leidingen of kanalen in het beton en brengt warmte of koelte over via straling en convectie, met straling als belangrijkste mechanisme. Omdat deze warmteoverdracht in de constructie zelf plaatsvindt, functioneert het oppervlak van vloeren of wanden als een gelijkmatig verwarmend of koelend element.

TAB werkt met zeer lage systeemtemperaturen – verwarmen rond 23 °C en koelen rond 18 °C – wat het systeem bijzonder geschikt maakt voor all-electric en energiezuinige gebouwen. Hierdoor kunnen warmtepompen én warmte-koudeopslag (WKO) uiterst efficiënt presteren. In een WKO-installatie wordt warmte in de zomer tijdelijk in de bodem opgeslagen en in de winter weer benut, waardoor een gesloten energetische balans ontstaat. Dit maakt grote energiebesparingen mogelijk: in combinatie met warmtepompen en WKO kunnen de energiekosten voor verwarmen en koelen tot wel 60% lager liggen dan bij conventionele systemen (Pries, Snelder, 2008).

Ontwerp en uitvoering: een integrale benadering

Een goed functionerend TAB-systeem vraagt om nauwe samenwerking tussen constructeur, installateur en architect. De ligging van de leidingen in het beton is hierbij cruciaal: voor ruimten die vooral worden verwarmd is een positie dichter bij het oppervlak gunstig, terwijl bij koeling juist een diepere ligging meer effect geeft. Diameter, hart-op-hartafstand en het patroon van de leidingen bepalen hoe snel warmte wordt uitgewisseld en hoeveel energie kan worden opgeslagen.

TAB kan zowel in het werk worden aangebracht als in prefab betonelementen worden geïntegreerd. Prefabricage biedt voordelen zoals maatvastheid en minder risico op beschadiging. Tijdens de uitvoering is nauwkeurig werken essentieel: leidingen moeten robuust worden gefixeerd, beschermd tegen beschadigingen en vóór oplevering grondig worden afgeperst en getest. Door slimme regelstrategieën kunnen koel- en warmtevraagpieken tijdens gebruik sterk worden verminderd door de constructie als warmtebuffer te benutten — wat ook installatiekosten kan verlagen.

Comfort, eenvoud en duurzaamheid in één systeem

Een goed ontworpen TAB-installatie creëert een comfortabel, rustig en gelijkmatig binnenklimaat, zonder radiatoren, zichtbare luchtkanalen of klimaatplafonds. Hierdoor ontstaan esthetisch rustige, flexibele ruimtes die nauwelijks onderhoud vergen. De combinatie van lage energievraag, hoge systeemefficiëntie en de inzet van duurzame bronnen zoals warmtepompen en WKO maakt TAB tot een belangrijke schakel in het behalen van BENG-doelen en in toekomstgericht, circulair en all-electric bouwen.

Energie besparen

Thermisch actieve constructies zijn niet alleen warmteaccu’s, maar zijn een essentieel onderdeel van oppervlakte verwarmings- en koelsystemen. Dergelijke systemen functioneren grotendeels door stralingsafgifte over grote oppervlaktes van thermische massa. Thermisch actieve constructies zorgen voor beperking van het te installeren vermogen van additionele airconditioningssystemen. De regelingen van de installatie zijn afgestemd op het thermische gedrag van de constructie en dragen bij aan een comfortabel thermisch binnenklimaat. Een groot voordeel van thermisch actieve constructies is dat weinig luchtbeweging nodig is om warmte naar het vertrek over te dragen.

Het “laden” van de thermisch actieve constructies is effectief in de nachtperiode vanwege grotere temperatuurverschillen. Hiermee kan worden bespaard op energiekosten door inzet van vrije koeling. Overdag wordt “gratis” van die energie gebruik gemaakt en wordt minimaal van traditionele verwarming- en koelinstallaties gebruik gemaakt als additioneel systeem. Hier is een belangrijk verschil te constateren voor de koudeopwekking en koudelevering ten opzichte van traditionele conditioneringsmethoden via inzet van HVAC (heating ventilation air conditioning) systemen. Bij HVAC-systemen wordt de koude onvertraagd geleverd op het moment daaraan in een vertrek behoefte is, en bij thermische massa activering wordt dit uitgesmeerd over een volledige dag omdat het systeem ’s-nachts geladen kan worden.

Niet te verwarren met vloerverwarming

Hoewel TAB op het eerste gezicht lijkt op vloerverwarming of vloerkoeling, is het wezenlijk anders. Bij vloerverwarming liggen de leidingen in de dunne deklaag van de vloer; bij TAB liggen ze in de constructieve betonmassa. Daardoor wordt niet alleen de vloer, maar het volledige betonelement thermisch actief. TAB combineert verwarming, koeling én energieopslag in één constructie. Die grote massa reageert trager dan vloerverwarming, maar juist daardoor ontstaat het stabiele klimaat waar TAB bekend om staat.

Waardering in BENG berekening

Omdat thermisch actieve systemen trage systemen zijn, kunnen zij niet snel reageren op temperatuurswisselingen in de ruimte. Voor het opvangen van pieken in de warmte- of koellast wordt daarom in de praktijk vaak een -verhoudingsgewijs kleine- traditionele installatie bijgeschakeld. Thermisch actieve constructies behoren tot de lage temperatuur (oppervlakte) verwarmingssystemen en hoge temperatuur koelsystemen. Dit maakt dat deze systemen uitermate geschikt zijn om te combineren met een warmtepomp en warmte-koudeopslag. In combinatie met deze technieken is met thermische massa activering veel energie te besparen. De toepassing van thermische massa en thermische massa activering heeft effect op de energiebalans van een gebouw, en dit komt ook tot uiting in de BENG berekening.