Energiebesparing doorwarmteopslagin het skeletvan een gebouwOverwegingen bij de introductie van een systeem inNederland voor energie-zuinige klimaatbeheersingCement XXXII (1980) nr. 10De licentiehouder in Nederland is de Neder-landse Spanbeton Mij. te Koudekerk aan deRijn.649Mede doordat de temperaturen er 's winters gemiddeld enkele graden lager liggen, en mis-schien ook door de Zweedse instelling, zijnde isolatievoorzieningen aan gebouwen en wonin-gen altijd van een hoogwaardiger kwaliteit geweest dan bij ons. Isolatielagen van 15 cm zijn ergeen uitzondering. De oppervlakte van raamkozijnen is kleineren dikwijls worden drie-dubbeleglasvensters toegepast, waardoor mede een geventileerde spouw ontstaat. Door deze rnaatre-gelen tracht rnen te bereiken dat in de winter de temperatuur in gebouwen 's nachts engedurende deweekeinden n iet beneden een bepaalde waarde daalt. Doorhet voortdurend alertzijn op de warmte-technische kwaliteiten van een bouwwerk, was het jaren geleden al vaakgebruikelijk orn bij een conventionele ventilatie de lucht via de kokers van een vloerconstructiebinnen het gebouw te leiden en aldus te besparen op de ventilatiekanalen. Een verdereontwikkeling lijkt achteraf voor de hand liggend, om diekokervormige vloerconstructiestegelijkertijd te benutten voor het voorverwarmen van verse lucht, ervan uitgaande dat deconstructie, ofschoon vertraagd, dezelfde temperatuur aanneemt als de ruimtes binnen hetgebouw (het Energon-principe). Op deze wijze werd een integratie verkregen van verwarming(ook koeling) en ventilatie.Het systeem blijkt zeer redelijk te voldoen. Op het ogenblik staan er in Zweden een tiental vanzulke gebouwen, waarbij het energieverbruik voor verwarming, c.q. koeling met ca. 50% isteruggebracht, hetgeen een aanzienlijke besparing op de exploitatiekosten oplevert. Er zijn ophet ogenblik in dat land nog een tiental gebouwen van deze soort in voorbereiding.Een bekend voorbeeld vormt het Folksam Farsta kantoorgebouw in Stockholm, dat sindsdecember 1977 in gebruik is en voor de directe verwarming van de ruimte een energieverbruikvan slechts 60 kWh/m2 vloeroppervlak per jaar vergt. Een vergelijkbaar kantoorgebouw inStockholm verbruikt normaal 100-120 kWh/m2 . Aan deze energie moet nog wel het normaleHet systeem wordtonder de naam Thermodeck al vele jaren met succes in Zweden toegepast; inlanden als de VS en Canada eveneens, zij het onder andere handelsnamen. In Nederland draagthetde naam Energon-principe.ln dit artikel wordt vooral ingegaan op de Zweedse ontwikkelin-gen en de daaraan ten grondslag liggende studies. Wat het klimaat betreft zijn de verschillentussen dat land en het onze niet zo groot.Dat Zweden ons bij de ontwikkeling van energiebesparende bouwsystemen is voorgegaan,behoeft geen verwondering te verwekken, wanneer men van de heersende omstandighedendaar op de hoogte is. In tegenstelling tot Nederland bezit het land geen natuurlijke brandstof-voorraden. Wel beschikt men er over uranium, de grondstof voor kernenergie. Zweden heeftdaarom al in een vroegtijdig stadium plannen ontwikkeld voor de bouw van kerncentrales,ofschoon de publieke opinie ook d??r niet algemeen positief is.InleidingDe meeste mensen zullen op de een of andere wijze de nadelige invloeden ondervinden vansteeds kostbaarder wordende energie. Het vormt een van de belangrijkste materi?le maat-schappelijke problemen waarmee men op het ogenblik wordt geconfronteerd. Daarom ookkri jgen de nspanningen Omop het gebruik van energie. opgewekt met fossiele brandstoffen, tebesparen, grote aandacht. Enerzijds worden pogingen aangewend om alternatieve energie-bronnen als wind-, waterkracht en zonne-warmte te benutten, anderzijds tracht men hetgebruik van energie te reduceren door een betere isolatie van onze woningen, kantoren;fabrieken of openbare gebouwen.Nog zeer onlangs werd in ons land een gebouwsysteem ge?ntroduceerd, waarbij het warmte-surplus dat bij het gebruik van een kantoorgebouw ontstaat, als gevolg van verlichting,machines. lichaamswarmte enz .. in de constructie wordt opgeslagen voor de verwarming vande koudere ventilatielucht. Het idee berust op het vermogen tot opslag van warmte (warmteca-paciteit) van beton. wanneerdit als constructiemateriaalwordttoegepast. Voorgebouwen ishetzuinig omspringen met warmte natuurlijk vooral 's winters van belang. Echter, er is ook energienodig om gebouwen 's zomers met behulp van airconditioning koel te houden. Het hierbovenaangeduide systeem leent er zich ook toe de gebouwen in situaties van overtollige warmte opnatuurlijke wijze te koelen'.12 164door rlawarmtestijging door20W/m21 gedurende1Mate van toegankelijkheid van eenconstructie voor warmteopname. afhankelijkvan bekleding en constructieve vormgevingvloerplaten3Schommeling in kamertemperatuur bij eentijdsconstante van resp. 50 en 100 uur.Tijdens de bestudering van dezomeromstandigheden (met behulp van simulatie) ten behoe-ve van het Zweedse Thermodecksysteem, is gebleken dat verlaagde plafonds en zachtetapijten een grote invloed hebben op de benodigde koeling (fig. 1).Als het verlaagde plafondgedeeltelijk wordt verwijderd (of vervangen dooreen open constructie) en errni nderisoleren-de tapijten worden gebruikt, komt een betere uitwisseling van thermische energ ie tot stand.Met het oog op klimaatbeheersing binnen gebouwen speelt ook de warmtegeleiding door eenmateriaal (bijv. een muurof dak) een rol. Deze is evenredigmetdewarmtegeleidingsco?ffici?nt,de zgn. k-waarde, de grootte van het oppervlak en de temperaturen aan weerszijden van hetmateriaal. De temperatuur in een kamer is dan ook niet homogeen. De wand-, vloer- endakoppervlakken hebben verschillende temperaturen en de luchttemperatuur kan daar aan-zienlijk van afwijken.Het bovenstaande doet al vermoeden dat de temperatu urversch iIlen tussen ru imte en bouw-constructie, mede gezien de toevoer van warmte via convectie of straling, elkaar op eeningewikkelde manier be?nvloeden. Daarbij zullen geringe ternperatuurverschillen in zwarebouwelementen betekenen dat grote hoeveelheden energie worden opgeslagen of afge-voerd. Meer exacte berekeningen over het thermisch gedrag van gebouwen werden eerst,mogelijk met behulp van computers, onder meerverricht door de Afdeling 'Verwarming enVentilatie' van het Instituut voor Technologie in Stockholm. Daar werd ook het zgn. 8RIS-programma ontwikkeld.Veronderstel dat een gebouw tot een bepaalde temperatuur wordt verwarmd, waarna dewarmtetoevoer wordt stopgezet. De binnentemperatuur zal dan dalen tot de waarde van debuitentemperatuur. De snelheid waarmee dat plaatsheeft. hangt af van het temperatuurver-schil tussen binnen en buiten, van de ventilatieluchtstroom, de isolatie en de warmtecapaci-teit van het gebouw. De temperatuurveranderingen die gedurende een etmaal optreden,kunnen bij de gebruikelijke bouwmaterialen tot een diepte van ca. 10 cm doordringen.Inwendige isolering maakt het aan de buitenkant liggende zwaardere materiaal, vanuit debinnenruimte gezien, ontoegankelijk. Een muur die uit 10 cm beton en 10 cm steenwolbestaat, heeft een warmtecapaciteit van ca. 50 Wh/m2 oe wanneer de isolatie uitwendig is,maar slechts 2 Wh/m2 oe bij een inwendige isolatie.Het thermisch gedrag van gebouwenEen constructie isin staat een hoeveelheid warmte te herbergen. De mate waarin hangt af vanhet bouwmateriaal. Warmtecapaciteit wordt gedefinieerd als de hoeveelheid warmte die moetworden toegevoegd om een materiaal 1 ?C in temperatuur te doen stijgen. Bij 1 m3 beton(dichtheid 2400 kg/rn3) is voor 1 ?C temperatuurverhoging een hoeveelheid warmte van575 Wh nodig. Dezelfde hoeveelheid warmte zal aan 1 m3 steenwol (dichtheid 100kg/m3 ) eentemperatuurverhoging van 24?C geven.Bij debeoorde?nq van thermisch gedrag van gebouwen spelen nog anderebegrippen een rol.Wij bijvoorbeeld graag weten wat de mate van overdracht van warmte is, zowel van hetmateriaal naarde ruimte, als andersom. Deze warmteoverdracht isafhankelijkvan de groottevan het oppervlak, van het temperatuurverschil en de warmteoverdrachtsco?ffici?nt. Delaatste bedraagt voor oppervlakken binnen gebouwen gewoonlijk ca. 10 W/m2 ?C.elektriciteitsverbruik van 60 kWh/m2 vloeroppervlak voor licht, apparatuur, ventilatoren enz.worden toegevoegd. In het verdere verloop van dit artikel zal nog op Folksam Farstawordenteruggekomen.(uren)(OF)75 100 125 150tijdconstante12 18kantoorbezetting50625gespuid1\\\