28 oktober 2022
Terwijl de energieprijzen stijgen en de race naar Net Zero voortduurt, lijken hightech opties vaak de enige oplossing. Echter is het belangrijk om de fundamentele redenen achter het energieverbruik van gebouwen niet uit het oog te verliezen. Door volledig te begrijpen hoe gebouwen werken, wordt het gemakkelijker om het energieverbruik van bestaande gebouwen te verminderen en om energie-efficiëntere gebouwen te ontwerpen. Zoals gepresenteerd in het artikel “Energie-efficiëntie: The unsung hero of Net Zero Carbon” door Anneli Tostar, Laure Ferrand, Tessa Lee en LeAnna Roaf, is vermindering van het energieverbruik door efficiëntiemaatregelen een essentiële stap op weg naar Net Zero.
Met de voortdurende gevolgen van de klimaatverandering is er een extra noodzaak om veerkrachtige gebouwen te ontwerpen die ook over 30 of 50 jaar nog duurzaam en efficiënt presteren. Stijgende temperaturen zullen onze koelsystemen zwaarder belasten en de behoefte aan passieve oplossingen vergroten.
Passieve oplossingen – Factoren die al aanwezig zijn om te gebruiken zoals natuurlijke ventilatie, daglicht, schaduw constructies, en temperatuurwinsten
Behoud van een gewenste omgeving
Om een binnenmilieu te creëren dat bevorderlijk is voor het menselijk welzijn en dat is afgestemd op het gebruik van het gebouw, is een ontwerp nodig dat gebruik maakt van wat de natuur te bieden heeft en dit verder uitbreidt.
Wanneer een gebouw is ontworpen op een manier die comfortabel en aangenaam is om in te verblijven, besef je misschien niet waarom het zo aanvoelt. Als je je echter een oncomfortabele of onaangename ruimte moet voorstellen, is het duidelijker wat de oorzaak is. Een paar mogelijke oorzaken zijn:
- De kamer is verstikkend warm en benauwd, of zo koud dat je kippenvel krijgt.
- Er kan een onaangename geur hangen, zoals van schoonmaakmiddelen of schimmel.
- Het kan donker en groezelig zijn, of de schittering van de zon door het raam kan u op bepaalde momenten van de dag verblinden.
Wanneer de omgeving onaangenaam aanvoelt, zou u graag willen dat de ruimte beter was ontworpen of beter werd gebruikt. We moeten ernaar streven dat er ruimtes worden gecreëerd waarin het aangenaam is op een zo duurzaam mogelijke manier.
Verwarming en koeling
Thermisch comfort kan niet efficiënt worden bereikt met een one-size-fits-all oplossing. Afhankelijk van de locatie en de tijd van het jaar kan de situatie aanzienlijk verschillen. Daardoor is het noodzakelijk dat voor elk gebouw een aanpak op maat wordt gekozen. Dat betekent niet dat de basisprincipes niet universeel zijn – dat zijn ze wel degelijk.
Voordat er wordt geprobeerd om de temperatuur onmiddellijk te regelen met verwarmings- en koelsystemen, kan het beste gebruik worden gemaakt van de reeds beschikbare vormen van warmtewinst en -verlies. In het algemeen vallen deze voor een gebouw onder één van de volgende types:
- Interne warmtewinst: warmte geproduceerd door objecten in de ruimte, zoals mensen, verlichting, elektrische- en kookapparatuur.
- Zonnewinst: Warmte die ontstaat door zonlicht dat door ramen binnenkomt.
- Geleiding: Warmteoverdracht door geleiding via muren, ramen, deuren, vloeren en daken.
- Ventilatie: Warmteoverdracht tijdens de uitwisseling van lucht tussen binnen en buiten.
Elk van de bovenstaande punten heeft afzonderlijk invloed op het bereiken van de gewenste thermische omstandigheden. Echter, moeten ze als een geheel worden beschouwd, als onderdeel van een holistische ontwerpstrategie, zodat één aspect het doel niet tegenwerkt (bijvoorbeeld een goed geïsoleerd maar “lekkend” gebouw zal in koudere perioden nog steeds aanzienlijke hoeveelheden warmte verliezen). Ontwerpnormen zoals Passivhaus zijn gebaseerd op dit concept van holistisch passief ontwerp, waarbij een geoptimaliseerde constructie kan leiden tot een minimale behoefte aan verwarming en koeling.
De mens heeft een groot vermogen om zich aan te passen aan verschillende temperaturen, maar alleen als deze verandering geleidelijk verloopt. Te veel afhankelijk zijn van mechanische verwarming of koeling betekent dat uw lichaam niet de kans krijgt zich aan te passen aan de buitentemperatuur en een onprettige schok ervaart wanneer u een gebouw verlaat of betreedt.
Pas als bovenstaande elementen worden begrepen binnen de context van een specifiek gebouw en gebruik, mogen strategieën voor mechanische verwarming of koeling worden toegepast. In een typisch Brits kantoor kunnen passieve maatregelen met betrekking tot verwarming en koeling het totale energieverbruik met meer dan 60% verminderen.
Mechanische ventilatie
De toevoer van frisse lucht in een interne omgeving is essentieel voor het welzijn van de gebouwgebruikers. Een gebrek aan ventilatie leidt tot een opeenhoping van schadelijke verontreinigende stoffen in de lucht, zoals CO2, deeltjes en TVOC’s (Toxic Volatile Organic Compounds). Hoewel de niveaus van deze verontreinigende stoffen kunnen worden verminderd door de bronnen ervan te minimaliseren (zoals verf en schoonmaakproducten voor TVOC’s), zal het altijd nodig zijn de lucht te blijven verversen. Om het energieverbruik te verminderen is het daarom essentieel om zo efficiënt mogelijk frisse lucht toe te voeren.
Het openen van ramen kan zorgen voor toevoer van frisse lucht, met als extra bonus koeling. Desondanks moet bij het ontwerp wel rekening worden gehouden met tijden dat het buiten te warm is en eventuele problemen met lawaai of luchtkwaliteit. Door een juiste afstelling van ventilatoren en kanalen en door de ventilatiesnelheid te beperken tot een optimaal niveau op basis van het gebruik van de ruimte, kan het energieverbruik van ventilatoren worden geminimaliseerd waar mechanische ventilatie nodig is. In een typisch Brits kantoor kunnen passieve maatregelen met betrekking tot ventilatie het totale energieverbruik met meer dan 25% verminderen.
Verlichting
Om het nodige lichtniveau voor het welzijn van de gebruikers te bereiken, moet de beschikbaarheid van daglicht worden gemaximaliseerd en aangevuld met efficiënt en op maat gemaakt kunstlicht. De daglichtniveaus variëren aanzienlijk met betrekking tot de locatie en de tijd van het jaar; dit betekent dat de keuzes voor het verlichtingsontwerp goed doordacht moeten zijn om ervoor te zorgen dat aan de behoeften van de gebruikers wordt voldaan. Externe en interne zonwering moet worden gebruikt om verblinding tegen te gaan en ongewenste zonnewarmte te minimaliseren.
De beglazing moet zo worden ontworpen dat het daglicht maximaal binnenvalt en het risico van oververhitting en warmteverlies minimaal is. Door de beglazing zo hoog mogelijk op de gevel te plaatsen wordt maximale daglichttoetreding mogelijk, terwijl lage beglazing de zonnewarmte verhoogt zonder veel daglichtvoordeel op te leveren (uw gebouw zal te warm zijn en toch donker). Kunstmatige verlichting mag pas worden overwogen als het natuurlijke daglicht volledig is benut. Efficiënte ’LED verlichting moet worden gebruikt om optimale lichtniveaus te bieden op basis van de gebruiksvereisten van de ruimte, met op daglicht- en bezetting gebaseerde controles om onnodig energieverbruik te voorkomen. In een typisch Brits kantoor kunnen passieve maatregelen met betrekking tot verlichting het totale energieverbruik met meer dan 40% verminderen.
Terug naar Net Zero
Gezien onze huidige internationale uitdagingen is het essentieel dat onze gebouwen zo efficiënt mogelijk met energie omgaan. Zoals we hebben gezien, kunnen louter door passieve maatregelen aanzienlijke energiebesparingen worden bereikt en zijn deze beginselen van toepassing op alle soorten gebouwen. Deze energiebesparingen zijn vaak aanzienlijker dan die welke uitsluitend met hoogtechnologische maatregelen zoals warmtepompen kunnen worden bereikt. Hoewel beide noodzakelijk zijn, moeten passieve maatregelen daarom prioriteit krijgen en vroegtijdig in het gebouwontwerp worden geïntegreerd om ervoor te zorgen dat er minder mechanische systemen nodig zijn. Door onze gebouwen zo te ontwerpen dat ze in harmonie met de externe omgeving functioneren, wordt niet alleen onnodig energieverbruik teruggedrongen, maar wordt ook een veerkracht en aanpassingsvermogen gecreëerd die ook bij toekomstige klimaatveranderingen stand zullen houden. Door een grondig begrip van de fundamentele manieren waarop onze gebouwen zich gedragen op te nemen in een ontwerpstrategie, worden de energierekeningen verlaagd, wordt de afstemming op Net Zero bevorderd en wordt de veerkracht bij klimaatverandering vergroot.
Duurzaam ontwerp BU
Longevity heeft uitgebreide expertise in duurzaam ontwerp en strategische implementatie van deze principes. Klik hier voor meer informatie over duurzaam ontwerp en de diensten die wij leveren.