Hoe ontwerp je een Active House?

Een Active House: het klinkt mooi, maar hoe ontwerp en bouw je nu precies een pand dat voldoet aan deze principes? Active House is nog vrij nieuw, en mede daarom is nog lang niet iedereen voldoende ingewijd in de kennis en principes achter deze visie. Daarom zijn de Active House Ontwerprichtlijnen geschreven. In een serie artikelen zoomen we steeds in op één deelaspect van deze richtlijnen. Deze keer aandacht voor het thermisch klimaat.

Active House is een visie op bouwen. Uitgangspunt is dat binnenklimaat, duurzaamheid en energie in balans zijn en dat het wooncomfort en de gezondheid van de bewoners centraal staat. Voorafgaand aan de ontwerprichtlijnen zijn de zogeheten Active House Specificaties gepubliceerd. Adviserende richtlijnen die aangeven waar een Active House aan moet voldoen qua prestatie-eisen, op negen verschillende parameters. Denk bijvoorbeeld aan daglicht, binnenluchtkwaliteit en energievoorziening. Per parameter worden vier niveaus onderscheiden die aangeven hoe goed er gescoord wordt op dat specifieke onderdeel, waarbij niveau 1 het hoogst is.

Hoe ontwerp je een optimaal thermisch klimaat?

Een voorbeeld is de vraag ‘Hoe ontwerp je een optimaal thermisch klimaat?’

Operatieve temperatuur

Hoe mensen een comfortabel klimaat ervaren, is afhankelijk van meer factoren dan alleen luchttemperatuur. De operatieve temperatuur is een poging om de temperatuur die mensen werkelijk ervaren te beschrijven . De operatieve temperatuur kun je beschrijven als de combinatie van luchttemperatuur en oppervlaktetemperatuur, en is dus niet gelijk aan alleen de luchttemperatuur die je meet door bijvoorbeeld een thermostaat. De operatieve temperatuur wordt vaak berekend als het gewogen gemiddelde van de hiervoor genoemde temperaturen, die afhankelijk zijn van de luchtsnelheid.
 

De operatieve temperatuur in de vereenvoudigde kamer, moet vergelijkbaar zijn met de werkelijke situatie.

Praktisch gezien bestaat de operatieve temperatuur voor de helft uit stralingstemperatuur en voor de helft uit luchttemperatuur. De operatieve temperatuur kun je gebruiken om het thermisch comfort in een gebouw te beoordelen. Deze temperatuur is vaak een deelresultaat van een uitgebreide energiesimulatie voor de bepaling van het energiegebruik van het gebouw. Energiegebruik voor een aangename temperatuur is ook één van de grootste posten in het totale energieverbruik. Er zijn meerdere simulatieprogramma’s beschikbaar die je kunt gebruiken om zowel het energiegebruik als het thermische comfort te bepalen, inclusief de factoren die er de grootste invloed op hebben.
Terugkoppeling via monitoring is noodzakelijk voor de gebouweigenaar om de werkelijke prestaties van het gebouw te beoordelen, aangezien een simulatie maar een beperkte nauwkeurigheid heeft vergeleken met echte metingen. De Active House Specificaties gebruiken de operatieve temperatuur om thermisch comfort te beoordelen. Deze moet je berekenen voor de belangrijkste verblijfruimtes, zoals keuken, woonkamer, eetkamer, kinderkamer, slaapkamers, et cetera.

Factoren die operatieve temperatuur beïnvloeden

De operatieve temperatuur is het resultaat van de binnenluchttemperatuur en de gemiddelde temperatuur van de belangrijkste oppervlaktes binnen. De luchttemperatuur wordt beïnvloed door warmtebronnen (zoninstraling, verlichting, elektrische apparatuur, mensen, et cetera) en warmteverliezen (door de gevel, tocht, ventilatie). Tocht kan worden veroorzaakt door kierende ramen, deuren of constructies. Dit speelt voornamelijk bij oude gebouwen een rol. Grote koude oppervlaktes, veroorzaakt door slechte isolatie (zowel muren als ramen), kunnen ook tocht veroorzaken door koudeval. Het vervangen van het glas door beter isolerend glas, of een verwarmingselement onder het glas, kan een oplossing bieden. Let er wel op dat het plaatsen van een verwarmingselement bij een slecht isolerend raam of muur (in oude gebouwen) ervoor kan zorgen dat er onverwacht veel energie verloren gaat door transmissie. In dat geval zou je extra isoleren eerst moeten overwegen.
De stralingstemperatuur is een gewogen gemiddelde van alle oppervlaktetemperaturen, afhankelijk van je positie in de kamer. Hoe iemand de verschillende oppervlaktetemperaturen ervaart, hangt af van de zichtfactor (afstand van het oppervlak, grootte van het oppervlak). Goed geïsoleerde constructies kunnen de oppervlaktetemperatuur dichtbij de luchttemperatuur houden, terwijl slecht geïsoleerde constructies een lage oppervlaktetemperatuur zullen opleveren. Warme oppervlaktes voorkomen een voortdurende uitwisseling van straling tussen je lichaam en de omgeving, waarbij een lage luchttemperatuur niet als oncomfortabel wordt ervaren. Dit is het geval wanneer bijvoorbeeld de oppervlaktetemperatuur met normale kleding 21 °C is, terwijl de muurtemperatuur 22 °C is en de luchttemperatuur 17 °C.

Volgens de Active House richtlijnen moet het gebouwontwerp voldoen aan de volgende fundamentele voorwaarden voor het ontwerpen van een goed thermisch klimaat:

Thermische massa constructie
De thermische massa van de constructie kun je gebruiken om temperatuurschommelingen te verminderen. Op warme zomerdagen kan een hoge thermische massa ’s nachts gekoeld worden via passieve ventilatie om overdag langer koelte te bieden. Thermische massa biedt ook hoog thermisch comfort doordat oppervlaktes in de zomer langer koel blijven en in de winter juist langer warm. Houd rekening met het thermische gedrag van iedere kamer bij het ontwerp van het gebouw, afhankelijk van de oriëntatie en gebruik. Slaapkamers met een lage thermische massa kunnen bijvoorbeeld ’s nachts makkelijker koel gemaakt worden, wat bevorderlijk is voor de nachtrust. Thermische massa kun je gebruiken via betonkernactivering en via vloer-, plafond- en wandverwarming/-koeling.

Luchtvochtigheid
Thermisch comfort wordt sterk beïnvloed door het vochtgehalte in de lucht. De relatieve luchtvochtigheid heeft een grote invloed op de thermische ervaring, waarbij een hoge luchtvochtigheid bij hoge temperaturen al snel als oncomfortabel wordt ervaren. Een RV van 95% bij 25 °C wordt bijvoorbeeld als drukkend warm ervaren. In een warm en droog klimaat kunnen vochtige oppervlaktes binnenshuis het interieur koelen, als je ze combineert met natuurlijke dwarsventilatie, een schoorsteeneffect of windgedreven, natuurlijke ventilatie. In Noord- en Centraal-Europa is bevochtiging en ontvochtiging normaal gesproken niet nodig in woningen.

Zonnestraling
Directe zonnestraling heeft een aangenaam, warm effect op de huid. Directe straling creëert warme lucht en oppervlaktes in serres in de winter, maar voornamelijk in tussenseizoenen. Zo kun je de warmtevraag flink verminderen. In gebouwen met grote ramen moeten maatregelen genomen worden om oververhitting tegen te gaan. Recente demonstratiewoningen tonen dat het mogelijk is hoge daglichtniveaus te bereiken zonder oververhitting, wanneer zonwerend glas of (dynamische) buitenzonwering wordt gebruikt, in combinatie met natuurlijke ventilatie (koelen via ventilatie). De oriëntatie heeft een grote invloed op de zonbelasting in ruimtes. Een volledig beglaasd kantoor georiënteerd op het oosten ontvangt 65% meer zonbelasting vergeleken met een zuidelijke oriëntatie, terwijl een kantoor op het westen 100% meer ontvangt.

Kwaliteit en flexibiliteit van de gevel
De oriëntatie en ontworpen functies van een gevel hebben, net als het buitenklimaat en de geografische locatie, een grote invloed op de uitvoering van de gebouwschil. Houd rekening met de inrichting en oriëntatie van kamers gebaseerd op hun functie. Koelere kamers, zoals slaapkamers, kunnen op het noorden gericht worden om zonbelasting te verminderen. Vaste buitenzonwering (zoals overstekken) kun je op de zuidgevel gebruiken om oververhitting in de zomer te verminderen, maar nog steeds uitzicht en daglicht te bieden. Goed geïsoleerde muren, dak en kelder, met hoge thermische massa aan de binnenzijde, zijn aanbevolen voor een efficiënte en comfortabele gebouwschil. Kies het type glas op basis van oriëntatie, zomer of winter ontwerpstrategieën. Dynamische buitenzonwering kan de prestatie van ramen verhogen en hoger comfort en een lagere energieconsumptie garanderen. Geef gebruikers de mogelijkheid invloed uit te oefenen (ramen openen, zonwering bedienen) om een hoger gevoel van individueel comfort en een lager energieverbruik van de klimaatbeheersing van het gebouw te realiseren.

Thermische bufferzones
Ontwerp verschillende klimaatzones. Bijvoorbeeld een serre of bijkeuken waar je boodschappen kan uitpakken, jas uittrekken, et cetera, zonder dat de rest van het huis de kou voelt. Thermische bufferzones vervullen twee essentiële functies: thermische bescherming tegen warmteverlies in de winter (maar ook warmtewinning op zonnige dagen) en aanvullend functioneel ruimtegebruik. In verschillende seizoenen worden bufferruimtes verschillend gebruikt. Ze kunnen gebruikt worden als uitbreiding van de woonkamer in het tussenseizoen en in de winter vormen ze een thermische tussenlaag. In de zomer worden serres erg warm en verminderen ze de zontoetreding naar het woongedeelte. In deze periode worden ze meestal niet gebuikt. Passieve nachtventilatie kan de dagelijkse oververhitting in deze zones compenseren.

Voelbare ventilatie
De sensatie van verse lucht is een belangrijke comfort parameter. Het gevoel van lichte luchtbewegingen geeft een aangenaam koelende sensatie in de zomer, terwijl in de winter lage luchtsnelheden onvermijdbaar zijn om tochtklachten te voorkomen. Hoewel balansventilatie in het stookseizoen een zeer economische en energie-efficiënte manier is om comfortabele luchtverversing te realiseren door gebruik van warmtewisselaars, is in het tussenseizoen ventilatie via gevelroosters voldoende. In het koelseizoen kan de binnenruimte gekoeld worden via nachtventilatie. Zelfs gedurende hete zomers kan goed gedimensioneerde natuurlijke ventilatie (bewegende luchtstromen) een aangenaam koel, verfrissend gevoel geven.

Invloed van de buitenomgeving
Zicht naar buiten, contact met de buitenomgeving, is een menselijke basisbehoefte in bijna alle binnenruimtes. Het buitenklimaat speelt een rol op verschillende niveaus. De geografische locatie bepaalt het jaarlijkse en seizoensritme van het binnenklimaat. De lokale omgeving (stedelijk, landelijk) beïnvloedt de gegeven klimatologische omstandigheden, terwijl het lokale microklimaat een grote impact heeft op de specifieke bouwlocatie en thermische eigenschappen. Aspecten zoals de vorm van het gebouw, oriëntatie, materialisatie, installaties en energiesysteem en, als gevolg daarvan, het thermisch binnenklimaat, worden bepaald door veranderende klimatologische factoren. Denk aan windrichting en snelheid, zoninstraling, luchtvochtigheid en temperatuur.
 
 

Active House ontwerprichtlijnen

Dit artikel is gebaseerd op de Active House ontwerprichtlijnen. Deze bieden architecten, ingenieurs, aannemers, investeerders en andere betrokkenen bij het ontwerp van een Active House een helpende hand. Je kunt ze gebruiken de eerste fasen van het ontwerp. De ontwerprichtlijnen zijn gratis te downloaden van de website van Active House NL: www.activehousenl.info. Expert en contactpersoon voor Active House bij SBRCURnet is Bas Hasselaar, bas.hasselaar@sbrcurnet.nl
 

Bas Hasselaar.

Update SBR-Referentiedetails

De thermische isolatiewaarden (Rc-waarden) in de SBR-Referentiedetails voor renovatie en bestaande bouw zijn verhoogd naar nieuwbouwniveau. Daarmee voldoen deze details nu aan de nieuwste Bouwbesluiteisen. Zo wil kennisinstelling en uitgever SBRCURnet opdrachtnemers ondersteunen en bijdragen aan het energiezuiniger maken van 300.000 woningen per jaar; speerpunt in het klimaatbeleid van de Rijksoverheid. Een overzicht van de laatste actualisaties is te vinden op de SBRCURnet-website: www.sbrcurnet.nl/referentiedetails.

Serie over Active House

In BouwTotaal gaat SBRCURnet in een serie artikelen in op Active House Ontwerprichtlijnen.
•    BouwTotaal nr. 3-2016: ‘Active House bouwen met beperkt budget’
•    BouwTotaal nr. 6-2016: ‘Hoe ontwerp je een Active House? Deel 1: richtlijnen voor daglicht’