A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysica12 cement 2007 1ing. A.F. Kruithof, Adviesburo Nieman B.V.Een van de voordelen van betonkernactivering (BKA) is deenergiezuinigheid ervan. Hierdoor kan dit systeem eengunstige bijdrage leveren aan de verlaging van de ener-gieprestatieco?ffici?nt (EPC). In dit artikel wordt naderingegaan op dit aspect. Daarbij onder meer aandachtvoor de manier waarop BKA in de EPC-berekening wordtverwerkt.Betonkernactivering (BKA) heeft als verwarmingssysteem een aantal voordelen ten opzichte vanconventionele verwarming met radiatoren. Hetbiedt een grotere vrije indeelbaarheid van de ruimten en is comfortabel. Het kan ook worden ingezetom het gebouw te koelen. Een belangrijk voordeelis bovendien dat het energiezuinig is.Het lage energieverbruik van BKA is onder meerhet gevolg van het inzetten van de gebouwmassa(betonnen vloeren of wanden) (foto 1, 2). Met watergevulde leidingen die in de gebouwmassa zijn aangebracht brengen deze op temperatuur. De massafungeert als buffer en geeft de warmte middels straling af aan de ruimte (indien de ruimtetemperatuurlager is) of neemt warmte uit de ruimte op (als deruimtetemperatuur hoger is). Om de ruimten teverwarmen volstaat het opwarmen van de massa totrelatief lage temperaturen (circa 25 ?C). Dit biedt demogelijkheid om energiezuinige warmteopwekking in te zetten. Een logische keuze daarbij is detoepassing van een warmtepompsysteem. In combinatie hebben deze factoren een gunstige uitwerking op de energieprestatieco?ffici?nt (EPC).R e l a t i e m e t E P CDe invloed van BKA komt op een aantal plaatsenterug in de berekening van de EPC. Daarbij zijn devolgende drie punten van belang:? thermische capaciteit van het gebouw;? verwarmingsinstallatie;? koeling.Voorutilitairegebouwengeldteenanderebepalingsmethode dan voor woonfuncties. Voor utiliteitsbouw wordt gerekend volgens NEN 2916 [1], voorwoonfuncties volgens NEN 5128 [2]. Bovengenoemde drie punten komen in beide berekeningsmethoden terug, zij het op verschillende wijze. Ook watBKA verschillend gewaardeerd in EPC woning- en utiliteitsbouwenergieprestatiebeton berekend1, 2 | Leidingen betonkernactivering (Bron: Uponor)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysicacement 2007 1 13Invoer thermische capaciteit per gebouwMassa vloerconstructie per m2GO (kg/m2):Type plafond> = 400 kg/m2geen of openGegevens thermische capaciteitInvoer thermische capaciteit per woonfunctie/woongebouwBouwtype: traditioneel, gemengd zwaartraditioneel, gemengd zwaargemengd lichtvolledig houtskeletbouwbetreft andere aspecten verschillen de berekeningsmethoden ten opzichte van elkaar.Thermische capaciteit van het gebouwHet is van belang dat de vloeren en wanden voldoende capaciteit bezitten om er warmte in op teslaan en weer af te geven zodra zich een warmtevraag voordoet. Dit betekent voor de huidige bouwtechniek een gebouw met een betonnen casco. Dewarmteafgifte mag niet worden belemmerd. Deconsequentie daarvan is dat een dicht verlaagd plafond onder de vloeren en een verend opgelegde(`zwevende') dekvloer (met isolatiepakket) niet kanworden toegepast. Hetzelfde geldt voor voorzetwanden, indien wanden worden ingezet voor verwarming/koeling.In zowel NEN 2916 (Energie Prestatie Utiliteit;EPU) als in NEN 5128 (Energie Prestatie Woongebouwen; EPW) is de massa, en daaraan gekoppeldde thermische capaciteit, een invoerparameter.In NEN 5128 (EPW) is de thermische capaciteitgekoppeld aan het bouwtype. Daarbij zijn drie keuzes mogelijk (fig. 3): traditioneel, gemengd zwaar,gemengd licht of volledig houtskeletbouwIn NEN 2916 (EPU) wordt de effectieve thermischecapaciteit bepaald door de Specifieke effectieve thermi-sche capaciteit D te vermenigvuldigen met hetgebruiksoppervlak van het gebouw (fig. 4). De specifieke effectieve thermische capaciteit wordtbepaald door de massa van de vloerconstructie envan het type plafond dat wordt toegepast. Zie hiervoor tabel 16a van NEN 2916 (EPU) (tabel 1).V e r w a r m i n g s i n s t a l l a t i eOpwekkingsrendementOm te voorkomen dat de oppervlaktetemperatuurvan de vloeren en/of wanden te hoog wordt, moetBKA met een lagetemperatuursysteem (LTS) worden verwarmd. Dit biedt mogelijkheden voor hettoepassen van energiezuinige warmteopwekkingmet een hoog opwekkingsrendement, bijvoorbeeldop basis van een warmtepomp die warmte onttrektaan de bodem (foto 5). Dit systeem is geschikt voorzowel verwarming als koeling van het gebouw.Het opwekkingsrendement van de verwarmingsinstallatie is ook een invoerparameter in de EPCberekening. Hierbij geldt dat een hoog opwekkingsrendement gunstig is voor het resultaat van de EPC.Het opwekkingsrendement wordt gekoppeld aanhet type warmteopwekker dat wordt toegepast.SysteemrendementNaast het opwekkingsrendement is het systeemrendement van het verwarmingssysteem van belangvoor de bepaling van het energieverbruik van hetsysteem. Het systeemrendement wordt in NEN5128 en NEN 2916 op verschillende manierenbepaald (fig. 6):? Voor NEN 5128 (EPW) wordt het systeemrendement bepaald door het type verwarmingslichaam.Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen devolgende drie typen, waarbij de eerstgenoemdehet hoogste systeemrendement heeft en de laatstgenoemde het laagste rendement:1.vloer en/of wandverwarming;2.combinatie vloer en/of wandverwarming metradiatoren;3.overig (bijvoorbeeld radiatoren).Tabel 1 | Specifieke effectieve thermische capaciteit D per m2gebruiksoppervlakte van de energie-sector 1)massa van de vloerconstructie Dper m2gebruiksoppervlaktevan de energiesectorkg/m2(kJ/m2K)gesloten plafond geen of open plafondminder dan 100 55 55100 tot 400 110 180meer dan 400 180 3601) Tabel 16a van NEN 2916 (EPU)3 |Thermische capaciteitvolgens NEN 51285 |Warmtepomp(Bron: ViessmannNederland)4 |Thermische capaciteitvolgens NEN 2916A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysica14 cement 2007 1Omschrijving verwarmingssysteem:VerwarmingstoestelType:Temperatuurniveau:Type verwarmingslichaam:Gebouwgebonden warmtelevering op afstandAfleverset voor warmtapwaterbereidingIndividuele bemeteringAlle leidingen binnenInstallatie voorzien van buffervatRegeneratie: collectief bronsysteem, doublettyppeOpwekkingsrendement verwarmingsinstallatieSysteemrendement verwarmingsinstallatieZones aangewezen op verwarmingssysteem:Vanwege een eventuele koppeling tussen verwarmingstoestel en warm tapwatertoestelkunnen wijzigingen op dit formulier effect hebben op het warm tapwatertoestel.Nopw;verw [-]Nsys;verw [-]Algemeen HulpenergieVerwarming 1individuele electrische warmtepomp, voldoet aan tabel B2bodemT < = 35?Cvloer- en/of wandverwarming1,7001,000 ...Verwarmde zone 1Bij toepassing van BKA is er sprake van vloer en/of wandverwarming. Dit betekent dat het hoogstesysteemrendement kan worden aangehouden; ditis gunstig voor het resultaat van de EPC.? In NEN 2916 (EPU) wordt het systeemrendementniet alleen bepaald door het type verwarmingslichaam, maar is het bovendien afhankelijk gesteldvan: de wijze waarop warmtetransport plaatsvindt;via water, lucht, een combinatie van beide of viaeen lokaal systeem; de mogelijke aanwezigheid van een individueleregeling voor verwarming; het rendement van het systeem buiten hetgebouw.KoelingZoals eerder is aangegeven kan met BKA vanuit debetonkern niet alleen worden verwarmd, maar ookgoed worden gekoeld. Koelen gebeurt door hetbeton af te koelen tot een paar graden onder deomgevingstemperatuur. Als gevolg hiervan onttrekt(absorbeert) het beton warmte uit de ruimte.Koeling wordt in NEN 2916 (EPU) en NEN 5128(EPW) verschillend meegenomen. In de berekening voor woningbouw wordt rekening gehoudenmet een energiebehoefte voor koeling, ook al wordter geen koeling toegepast. BKA maakt het mogelijkom zogeheten `vrije koeling' in te zetten. Met vrijekoeling wordt een pompsysteem bedoeld, dat dewarmte afvoert naar de bodem en koude toevoertnaar de woonfunctie. Dit systeem is erg energiezuinig en wordt ook als zodanig gewaardeerd in deEPCberekening.In tegenstelling tot de berekening voor woningbouwwordt in de EPUberekening pas rekening gehoudenmet een energiebehoefte voor koeling indien ookdaadwerkelijk koeling wordt toegepast. Dit neemtniet weg dat met BKA energiezuinig koelen mogelijkis. Dit vertaalt zich in de EPUberekening in hetopwekkingsrendement van het koeltoestel.Checklist invoer EPCBij de invoer van BKA in de EPCberekening is eenaantal invoerparameters van belang. Deze parameters worden samengevat in tabel 2.Tabel 2 | Invoerparameters voor invoer van BKA in de EPC-berekeningonderwerp invoer EPW (woningen) invoer EPU (utiliteit)thermische capaciteit bouwtype: traditioneel, massa vloerconstructie per m2GO [kg/m2]: gemengdzwaar 400kg/m2Type plafond: geen of openopwekkingsrendement verwarmingstype: systeem dat verwarmingstype:systeemdatgeschiktisvoor geschiktisvoorBKA,bijvoorbeeld BKA,bijvoorbeeldwarmtepompwarmtepompsysteemrendement verwarmingslichaam: vloer- transportmedium warmte en koeling: water 1) en/ofwandverwarmingkoeling vrije koeling:ja koeling:warmtepompinzomerbedrijf1)Eventueelwater+luchtindienwordtgekozenvoornaverwarmingvialucht.Hieropwordtinditartikelnietnaderingegaan.7 |Kier- en naaddichting terplaatse van kozijn (SBRReferentiedetail no.203.0.5.01)6 |Invoerblad NEN 5128:opwekkingsrendementen systeemrendement75100240114 14140 100 90905-10kitvoegisolerende beglazingkierdichtingklemstripisolatie 100 mmwaterdichte laagnaaddichtingA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysicacement 2007 1 15T e r m i n o l o g i e u i tN E N 5 1 2 8In NEN 5128 wordt de volgende uitleg gegeven over degenoemde bouwtypen:Traditionele bouw: massief binnenspouwblad, mas-sieve woningscheidende wand, massieve vloer.Gemengde zware bouw: licht binnenspouwblad,massieve woningscheidende wand, massieve vloer.Hieronder vallen ook zolders met een licht dakbeschoten massieve woningscheidende wand en massievevloer.Gemengde lichte bouw: licht binnenspouwblad, geenof lichte woningscheidende wand, massieve vloer. Hier-onder vallen ook zolders met een licht dakbeschotzonder massieve woningscheidende wand, maar meteen massieve vloer.Volledig houtskeletbouw: licht binnenspouwblad,geen of lichte woningscheidende wand, lichte vloer.Met massief wordt bedoeld: een massa van meerdan 100 kg/m2. Hieronder vallen steenachtige materi-alen zonder afscherming door binnenisolatie.Met licht wordt bedoeld: een massa van 100 kg/m2of minder dan 100 kg/m2. Hieronder vallen houtske-letbouw en staalskeletbouw en steenachtige materialenmet een niet-massieve afscherming aan de binnen-zijde, zoals binnenisolatie.A a n d a c h t s p u n t e nTransmissieverliesBetonkernactivering biedt een relatief beperktewarmteafgifte en koelcapaciteit. In de praktijkblijkt echter dat betonkernactivering vrijwel altijdgenoeg vermogen bezit, zowel voor kantoorgebouwen als voor woningen en woongebouwen. Debeperkte warmteafgiftecapaciteit is wel een aandachtspunt bij het bepalen van de thermische schilvan het gebouw en de luchtdichting daarvan (fig. 7)[3]. De thermische schil dient van hoge kwaliteit tezijn, waarbij het transmissieverlies wordt beperkt.Denk hierbij aan luchtdichte afdichting rondom dekozijnen, knevelend hang en sluitwerk en aandacht voor naaddichting bij dakaansluitingen.Om een comfortabel binnenklimaat te garanderenis het belangrijk dat veranderingen in de temperatuur (temperatuurgradi?nten) beperkt blijven. Dithoudt onder meer in dat `koudeval' waar mogelijkwordt voorkomen en dat opwarming door zoninstraling gelijkmatig door het gebouw plaatsvindt.Het risico op koudeval is vooral aanwezig ter plaatse van ramen. Door de ramen goed isolerend(HR++glas) en met een goede luchtdichting uit tevoeren, is er minder kans op `koudeval'. De matevan zoninstraling wordt be?nvloed door het raamoppervlak en door de belemmeringen ter plaatsevan de ramen (overstekken, zonwering).PlafondEen gesloten verlaagd plafond belemmert eengoede werking van BKA. Dit type plafond moet dusachterwege blijven. Dit betekent dat extra aandachtnodig is wat betreft het beperken van de nagalmtijdin de ruimten en de plaatsing van verlichtingsarmaturen. Er zijn verschillende mogelijkheden om denagalmtijd te be?nvloeden (verkorten) in ruimtenwaar BKA is toegepast, bijvoorbeeld middels hetaanbrengen van plafondeilanden of geluidabsorberende wanden en scheidingsschotten. Aandachtspunt bij plafondeilanden blijft dat deze zodanigworden aangebracht dat ze de werking van BKAniet belemmeren (fig. 8). Ook een open uitvoeringvan een verlaagd plafond blijft een optie. Voordeelvan het achterwege laten van een verlaagd plafondis dat dit een lagere verdiepingshoogte mogelijkmaakt.T e n s l o t t eBetonkernactivering draagt bij aan een stabiel encomfortabel binnenklimaat. Het biedt mogelijkheden voor energiezuinige klimatisering, wat ook inde energieprestatieberekening wordt gewaardeerd.Het succes van deze toepassing staat of valt met eenjuiste uitvoering en aandacht voor de bouwkundigeenergetische schil. nL i t e r a t u u r1. NEN 2916 ? Energieprestatie van utiliteitsgebouwen ? Bepalingsmethode, 2004.2. NEN 5128 ? Energieprestatie van woonfunctiesen woongebouwen ? Bepalingsmethode, 2004.3. Referentiedetail no. 203.0.5.01, SBR Referentiedetails, april 2006.8 |Straling ter plaatse vangeluidabsorberendeplafondeilanden