A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysica16 cement 2007 1Ine ter Borch, archispecials.comZeven jaar geleden paste architectenbureau RAU voor heteerst betonkernactivering toe, in de Berkelschool inZutphen. Inmiddels heeft het bureau het systeem in meerdan dertig projecten toegepast. In deze periode is hetsysteem ontwikkeld van `low tech & low budget'-basiskli-maatsysteem ? via diverse innovatieve toevoegingen ?tot een betaalbaar, comfortabel klimaatconcept voorgrootschalige toepassing in de meeste betonvloeren. Ditvoor zowel woning- als utiliteitsbouw, en zelfs voor toe-passing in de bestaande bouw."Als architect draag je de maatschappelijke verant-woordelijkheid om een substanti?le bijdrage televeren aan het realiseren van mensvriendelijkegebouwen en een beter milieu", aldus Thomas Rauvan het Amsterdamse architectenbureau RAU.Vanuit deze diepgewortelde overtuiging zet Rauzich al jaren in voor de ontwikkeling van innova-tieve, duurzame architectuur, waarin mensen zichprettig voelen. Terwijl menig architect zich vertwij-feld afvraagt of architectuur ?berhaupt inzetbaar isvoor maatschappijverbetering, bewijst Rau met eenserie innovatieve, energiebewuste projecten dat degebouwen van zijn architectenbureau in ieder gevaleen bijdrage leveren aan een beter (leef)milieu.Bij de huidige, steeds beter ge?soleerde gebouwenwordt koeling belangrijker dan verwarming voorhet cre?ren van een prettig verblijfsklimaat. Dure,energieverslindende en CO2-producerende koelin-stallaties zijn niet alleen een aanslag op het milieu,maar dragen ook niet bij aan een gezond leefkli-maat in het gebouw. Alleen al vanuit dit besef is deontwikkeling van milieubewuste alternatievennoodzakelijk.G e b o u w a l s e n e r g i e p r o d u c e n tRau gaat een stap verder en stelt dat het energiege-bruik in een gebouw niet hoger mag zijn dan deenergie die ter plekke wordt voortgebracht. Gebruikmoet worden gemaakt van de energie die gebou-wen zelf kunnen produceren. Ook moet de energievan personen die in de gebouwen aanwezig zijnoptimaal worden benut. Dit is ook de achterliggen-de gedachte bij het principe van betonkernactive-ring; de inzet van de betonmassa als warmte- ofkoudebuffer.De warmte ? of zoals Rau het po?tisch verwoordtde `levensenergie'? van in het gebouw aanwezigepersonen wordt via het betonoppervlak geleid naarde watergevulde leidingen in de betonkern. Hetwater transporteert de warmte naar koude ruim-ten in het gebouw. Heel simplistisch gezegd: men-EvolutiE vanzEvEn jaarbEtonkErnactivEringThomas Rau, architect-directeur van het Amster-damse architectenbureau RAU, voorheen Rau & Part-ners: "Wij zijn altijd bezig met het ontwikkelen vaninnovatieve energiesystemen die een bijdrage leverenaan een mens- en milieuvriendelijk milieu. Voorscholen en de zorgsector bestaan in Nederland geenbehaaglijkheidsnormen en dus ook geen budgettenvoor een comfortabele klimatisering. Omdat wijvinden dat mensen recht hebben op een gezond encomfortabel werkklimaat, zijn wij op zoek gegaannaar alternatieven. In Zwitserland vonden we hetbetonkernactiveringssysteem."(foto: Marjolijn van Gelder)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysicacement 2007 1 17sen verwarmen het gebouw en andersom biedt hetgebouw verkoeling [1].Het idee om betonkernactivering toe te passen bijde Berkelschool in Zutphen ontstond vanuit deoprechte verontwaardiging over het feit dat er inons land geen behaaglijkheidsnormen bestaan voorde klimaatbehandeling van onderwijsgebouwen,terwijl er voor kantoorgebouwen wel strenge tem-peratuuroverschrijdingsnormen gelden. Deze nor-men gelden overigens evenmin voor gebouwen inde zorg. Dit heeft mede tot gevolg dat er voor dekoeling van gebouwen in de onderwijs- en de zorg-sector geen budget is. RAU zocht naar een energie-effici?nte methode om koeling en verwarming tecre?ren zonder het beschikbare bouw- en exploita-tiebudget te belasten. Betonkernactivering bleek dieprestatie te kunnen leveren.V o o r e l k t y p e b e t o n v l o e rInmiddels heeft RAU betonkernactivering toege-past in veel verschillende typen betonvloerconstruc-ties. Waren het in de Berkelschool breedplaatvloe-ren, waarin de kunststof waterleidingen in hetmidden van de doorsnede werden opgenomen, inhet Emelwerdacollege te Emmeloord zijn het mas-sabesparende BubbleDeckvloeren die voor het eerstvan betonkernactivering werden voorzien. In het1 |Het Stadskantoor vanMiddelburg is voorzienvan Wingvloeren(foto's 1, 5 en 6: ChristianRichters)2 |In het CommunityCollege Leiden wordt eencombinatie met kanaal-plaatvloeren gereali-seerd(artist impression:OTH/Ciiid)A r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysica18 cement 2007 1642400120860844300 1000250 2506422020360104601090uitneembaar paneelaluminium afdekplaataluminium afdekplaataluminium kozijnenkoker tbv afsteuning gevelbuitenjaloezieakoestische afdichtingkabelgootkoker 60x60x5luchtkanaal 650x300 mmgeluiddichte afsluitingsparing d=200 mmoz kozijn- geperforeerde volkernplaat ophouten stijl- en regelwerk- aluminium U profielenbetonnen buitenwandelementtbv ophanging gevelplaten- prefab gevelement- dampremmende laag- waterkerende laaggevelopbouw:aluminium waterslag 2mm dikkabelgootrvs vloerstrip- 40 mm multiplex- vloerbedekkingaluminium plaataluminium kozijnenAS524+vloervloeropbouw tpv installatiestrook:stelkozijnaluminium plaatvloerpeilvloeropbouw:- vloerbedekking- druklaag 90 mm voorzien van betonkernactiveringstortzijdeafrondingr=3mmafrondingr=3mmt.b.v. luchtkanaal- badding hoh 1800 mm27040018002501022090mdf geschilderd, geperforeerdarmatuurraveling voor bevestiging armatuur en luchtkanaalluchttechnisch open plafond, plaatselijk geperforeerde MDFplaatlijnrooster voor luchtinblaasonderaanzicht plafondstrokenlijnroosteraanzicht balkmdf passtrookaluminium vulplaatjedrukschot in bandrasternaden aftapen- vloerbedekkingkanaalplaatvloer met tussenliggende breedplaat- druklaag 90 mm voorzien van betonkernactiveringvloeropbouw:binnenwandmetdwarsdoorsnedevloerpeilzonderbinnenwanddwarsdoorsnedevoorzien van akoestisch absorberend materiaalstadskantoor van Middelburg (foto 1) zijn Wing-vloeren toegepast en in het nog te bouwen Com-munity College te Leiden (CCL) (fig. 2) is hetsysteem door RAU voor het eerst gecombineerdmet kanaalplaatvloeren.De keuze voor het type betonvloer is per projectverschillend en afhankelijk van factoren zoals degewenste overspanning. Thomas Rau: `Elk typebetonvloer vraagt om een nieuwe benadering enwordt samen met de specifieke wensen van deopdrachtgever en de gebruikers ontwikkeld.' Zo ishet ventilatiesysteem voor het CCL op een ingeni-euze manier ge?ntegreerd in de betonconstructie.Vanwege de grote hoeveelheid fijn stof in de lucht,veroorzaakt door het nabijgelegen treinspoor, kande aanvoerlucht niet via de gevel binnenkomen. De3 |Prefab randbalk langs degevel dient behalve alsdraagconstructie ookgedeeltelijk als luchtka-naal4 |Doorsnede-detail van devloer in het CCL: dekanaalplaten zijn uitelkaar gelegd waardoorruimte ontstaat voorvoorzieningenA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysicacement 2007 1 19nog te vervangenaanvoerlucht komt via verticale kanalen van hetdak. De bijzondere vorm van de prefab randbalklangs de gevel is ontwikkeld om de balk behalve alsdraagconstructie ook gedeeltelijk als luchtkanaal tekunnen laten dienen (fig. 3).Het doorsnede-detail van de vloer in het CCL laatzien dat de kanaalplaten uit elkaar zijn gelegd,waardoor een tussengebied ontstaat van 0,60 mbreed (fig. 4). Dit tussengebied dient als voorzienin-genstrook waarin leidingen voor ventilatie, akoesti-sche voorzieningen en verlichting zijn opgenomen.Aan de vloerzijde is deze voorzieningenstrook afge-dekt met een betonplaat. Over de betonelementenen de betonplaat is een druklaag gestort van beton,waarin de kunststofleidingen voor het klimaatsy-steem zijn opgenomen. Zo zijn de installatievoor-zieningen ge?ntegreerd in de betonvloer, terwijltegelijkertijd 25% extra bouwgewicht is bespaard.Aan plafondzijde is het tussengebied afgewerkt meteen strook geperforeerd MDF, terwijl het betonele-ment in het zicht blijft. Hiermee zijn ook de hinder-lijk zichtbare verspringingen per element opgelost.Zelfs voor bestaande betonconstructies is een oplos-sing ontwikkeld. Dit is toegepast in het onlangsgerealiseerde kantoorgebouw voor het WereldNatuurfonds in Zeist (foto 5 en 6); volgens RAU heteerste CO2-emissievrije gebouw ter wereld.Door onder de bestaande betonvloer `klimaatmat-5 |Het kantoorgebouw vanhet WNF te Zeist is sindskort in gebruik6 |Interieur van het WNFA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysica20 cement 2007 140087540188625455188100capillair plafond met leemstucroosterhouten vliesgevelconstructiekunststof koudebrug onderbrekinggezet RVSaluminium rolluikkunststof koudebrug onderbrekingdampremmende folieMDF plaatXNaanzichtlijnbestbetonkolomroosterh.w.a. ?80 mm.- tapijt- cementdekvloerbeplakt met isolatiegeschilderd mpx.gezette staalplaatkit op rugvullingrooster ingelegd in plaatstaalmuisdicht weefselten' (zogeheten capillairnetten) in een leemlaag van50 ? 60 mm dik aan te brengen, werken leem enbeton samen als accumulerende massa, voldoendeom warmte en koude op te slaan (fig. 7, foto 8).Warmte komt vanuit de vloer en koude van bovenuit het plafond.P r a k t i j k e r v a r i n gIn de Berkelschool heeft RAU voor het eerst beton-kernactivering toegepast, in een zeer eenvoudigevorm. Kunststof leidingen zijn op het werk aan dewapeningnetten van de breedplaatvloeren vastge-knoopt en ingestort. Een warmtepomp zorgt voorde energietoevoer en voor koeling is er hulp vaneen grondwaterpomp. Ventilatielucht komt vanbuitenaf de ruimte binnen via handmatig bedienderoosters in de gevel. De gebruikte lucht wordtmechanisch afgezogen.Ondanks de sobere uitvoering van het systeem ishet rendement hoog. In de eerste zomer bleek datconstant koelen veel te veel is; bij buitentemperatu-ren van 25 ?C bleef de temperatuur in de schoolonder de 20 ?C. Nu wordt `ritmisch' gekoeld enwordt de pomp slechts enkele uren per etmaal inwerking gezet.In de winter is het overal in de school aangenaamwarm. Ook in deze situatie is het niet nodig continuenergie aan te voeren. Het blijkt dat met veel min-der betonmassa al een goed resultaat haalbaar is.O n t w i k k e l i n g e nWas Rau in 1999 nog een roepende in de woestijn,inmiddels wordt hij in bredere kring gehoord, zoalsonder meer valt af te lezen aan de vele recente sym-posia waarin het thema betonkernactivering cen-traal staat. Nu ook opdrachtgevers het economischvoordeel ervan inzien, draagt ook de Nederlandsebetonindustrie volop bij aan de nieuwe ontwikke-lingen. Betonproducenten en leveranciers vanvloerverwarmingssystemen hebben, mede op ver-zoek van innovatieve architecten als RAU de han-den ineengeslagen.Inmiddels zijn van relatief nieuwe producten als deWingvloer en de BubbleDeckvloer prefab versiesontwikkeld, waarbij het leidingsysteem al in defabriek is ingestort. Beide systemen zijn ontwikkeldom grote overspanningen met een minimum aanbetonmassa te kunnen realiseren. Ondanks de mas-sareductie blijkt het beton nog voldoende accumule-rend vermogen te hebben om de vereiste behaaglijk-heidstemperaturen te kunnen realiseren.In het Emelwerdacollege te Emmeloord werden deleidingen in de BubbleDeckvloer nog met de handaangebracht, vlak onder het vloeroppervlak, waar-door een extra afwerklaag van 0,10 m beton nodigwas (zie artikel op pag. 45). In de inmiddels ontwik-kelde prefab versie zijn de leidingen juist onderinde doorsnede ingestort, waardoor deze dicht bovenhet plafondoppervlak liggen.V a n b a s i s s y s t e e m n a a r o p t i m a a li n d i v i d u e e l c o m f o r tBetonkernactivering heeft veel voordelen. Het isbijvoorbeeld energiezuinig, geschikt om te koelen,low tech, kan volledig worden ge?ntegreerd, geeftminder stof, combineert goed met natuurlijke ven-tilatie en biedt meer ruimtevolume. Maar er zijnook nadelen aan verbonden, bijvoorbeeld op hetgebied van individuele temperatuurregeling, akoes-tiek, ventilatie en de traagheid van het systeem.Behalve met het integreren van betonkernactive-7 |Capillair plafond onderde WNF-vloer8 |Onder de bestaandebetonvloer worden kli-maatmatten aangebrachtA r c h i t e c t u u r & o n t w e r pB ou wf ysicacement 2007 1 2134015070220404107523020152050150150701628121200 21 402545breedplaatvloerASspuitwerkaluminium kast zonweringkozijnhout Red MerantiDPC foliervs sokkelprofielgesloten cellenbandkit met rugvullingEcophon Wall panel Ccementdekvloer voorzienvan vloerverwarmingisolatie polystyreen 20mmmeranti plintafplakken butylbandverankering gevelelementenafplakken butylbanddamp open waterkerende folienatuursteen leienisolatievurehouten stijlenbetonnen prefabelementspuitwerk/glasweefselbehang gesausd9 |Het Zonnehuis in Zwolleis het eerste gebouw inde zorgsector waarvooreen compleet energie-concept ontwikkeld is(artist impression:PIXELPOOL)10 | Onder in de breedplaat-vloeren van hetZonnehuis zijn kunst-stof leidingen voor debetonkernactiveringprefab ingestortring in verschillende vloersystemen, heeft RAUzich de afgelopen jaren ook beziggehouden met deoplossing van deze problemen.In de meest eenvoudige vorm is betonkernactive-ring een basisklimaatsysteem dat ervoor zorgt datde temperaturen in de zomer niet te veel oplopenen dat het in de winter niet onbehaaglijk koudwordt. Voor toepassing in kantoorgebouwen ont-wikkelde RAU als aanvulling op het basissysteemde `klimaatwave'; een plafondelement dat natuur-lijke ventilatielucht conditioneert en warmte ofkoude op de werkplek brengt. In het element zijnbovendien verlichting en akoestische voorzienin-gen ge?ntegreerd.Vooral voor toepassing in de zorgsector blijkt dathet systeem aanpassingen behoeft om tegemoet tekunnen komen aan de individuele comfortvraag.Voor verpleeg- en reactiveringscentrum Het Zon-nehuis in Zwolle (fig. 9 en 10) ontwikkelde RAUeen energieconcept met betonkernactivering alsbasisklimaatsysteem, aangevuld met voorzieningenvoor individueel comfort. Daarmee is dit het eerstegebouw in de zorgsector in ons land met ditsysteem. Kunststof leidingen voor de betonkernac-tivering zijn hier prefab ingestort onder in debreedplaatvloeren. In de cementdekvloer is overeen strook van 1 m langs de gevel vloerverwarmingaangebracht om de ruimtetemperatuur individueelte kunnen aanpassen. Naar aanleiding van dezeervaring verleende het College Bouw Ziekenhuis-voorzieningen (CBZ) aan dit project de status`Good Practice'.V o o r t s c h r i j d e n d i n z i c h tVoortschrijdend inzicht heeft ertoe geleid dat de posi-tie van de betonkernactiveringsleidingen in de door-snede is verschoven ten opzichte van de kern. Afhan-kelijkvandegewenstesysteemeigenschappenkunnende watergevulde leidingen boven of onder in de vloer-doorsnede worden aangebracht. Het systeem is hier-door aanzienlijk minder traag.De uitstekende energieprestaties van gebouwen waar-in betonkernactivering is toegepast, heeft ook voorde-len op architectonisch gebied. Rau: "We kunnen onsnu veroorloven gebouwen te maken met 50% glasop-pervlak, zelfs deels 100% glasgevels zijn mogelijkzonder de energieprestatienorm te overschrijden."Rau past nu in al zijn projecten betonkernactiveringtoe, al dan niet aangevuld met individuele comfort-voorzieningen. Ook bij projecten waar hoge eisen zijngesteld aan de ventilatie wordt geventileerd met bui-tenlucht, waarbij de gebruikte lucht mechanischwordt afgezogen. Voor conditionering van de buiten-lucht zijn verschillende oplossingen ontwikkeld. Zowordt de buitenlucht bij het WNF-kantoorgebouwachter de gevel via kleine convectoren op temperatuurgebracht, voordat het onderin de ruimte binnen-komt.De snelle ontwikkelingen op het gebied van lagetem-peratuursystemen, zoals die met warmtepompen,makenzelfsdetoepassingindegrootschaligewoning-bouw bereikbaar. Het eerste grote woningbouwpro-ject van Rau in Nederland, waarin betonkernactivering wordt toegepast, gaat binnenkort van start. Rau:"Ook woningbouwverenigingen zien in dat energie-effici?nte woningen zonder milieuvriendelijke koe-ling in de toekomst onverkoopbaar zijn."Klimaatsystemen die met een minimum aan inves-tering een maximum aan comfort leveren en boven-dien de exploitatielasten aanzienlijk drukken, zijnbehalve in de zorg- en onderwijssector ook in dewoningbouw een welkome ontwikkeling. nL i t e r a t u u r1. `Slimme jongens die Romeinen 1+1=3', Ine terBorch, Cement 2002 nr. 7.