Passiefhuis gezondheidszorg- en ziekenhuizen in opkomst

Eerste gecertificeerde passiefhuis ziekenhuis Frankfurt HöchstHet kleine stadje Wiesbaden in Duitsland was dit jaar het decor van het 26e internationale passiefhuis congres en passiefhuis gezondheidszorg- en ziekenhuizen waren hier speciaal thema. Twee dagen genieten van de echte diepgang: Met spannende kennissessies, parallel in vier zalen, discussies, ervaringen delen met experts van over de hele wereld en de leveranciers op de tentoonstelling voor passief bouwen en renoveren . Natuurlijk was KERN er weer bij. Wij delen met jullie via deze weg de nieuwste trends en ontwikkelingen op het gebied van energie-efficiënt en passief bouwen.

Door Clarence Rose

Aflevering 1: Passiefhuis gezondheidszorg- en ziekenhuizen

Gezondheidszorg- en ziekenhuizen: Groot potentiaal voor energiebesparing

Gebouwen in de gezondheidszorg hebben doorgaans een zeer hoge energiebehoefte en zijn daarom ook flink geraakt door hoge energiekosten. Volgens een Duitse studie [viamedica, 2009] is de jaarlijkse energiebehoefte is per ziekenhuisbed gemiddeld 6000kWh voor elektra en 29.000 (!) kWh voor warmte. De energiebehoefte voor verwarming ligt hierbij rond 250kWh/(m2a). Het maakt dus echt zin om deze gebouwen energetisch te optimaliseren.

Eerste ziekenhuis in Passiefhuis-standaard

Inmiddels is het eerste ziekenhuis als passiefhuis in bedrijf genomen in Frankfurt-Höchst, hier gepresenteerd door Berthold Kaufmann (PHI) en Michael Mertens (ZEG). Het project is ontwikkeld onder wetenschappelijke begeleiding door het PHI en wordt nu ook door het PHI in samenwerking het ziekenhuispersoneel gedurende 2 jaar intensief gemonitord.

Deze mooi vormgegeven ziekenhuisnieuwbouw is een modern gebouw met een zeer geavanceerd interieur en een vriendelijke uitstraling met veel licht. Ook de bruikbaarheid voor het ziekenhuispersoneel was een belangrijk ontwerp-aspect. Zo zijn de kamers extra breed gemaakt voor het makkelijk verplaatsen van de bedden. Het complex bevat ruimte voor 700 bedden á 34m2 en een veelheid van aanvullende functionaliteiten zoals IC en andere operatiekamers, clean-room, sterilisatie-ruimte, MRT, horeca en keuken/kantine, liften, kinderafdeling met speelvoorzieningen, helikopter-landeplaats ect.

Intensieve samenwerking met alle experts was noodzakelijk om naast en met al deze uitdagingen ook het thema energie-efficiëntie goed in het ontwerpproces te integreren.

Werkplezier in passiefhuis ziekenhuis: Brede kamer vergemakkelijkt het verplaatsen van ziekenhuisbedden ©Varisano

Werkplezier in passiefhuis ziekenhuis: Brede kamer vergemakkelijkt het verplaatsen van ziekenhuisbedden ©Varisano

Reductie standby-verbruik bespaart ook koeling

In dit project was koeling echt een issue. Niet alleen rondom het met zonlicht overgoten atrium, maar in bijna alle afdelingen. Dit kwam door het grote sluipverbruik van de ziekenhuis-apparatuur, zoals de MRI-scanner. Hier zijn de ontwerpers het gesprek aangegaan met de leveranciers om bewustzijn over de potentie voor lager energieverbruik en dus minder warmtelast te creëren. Ook bij de lift is het zaak om voor zeer energiezuinige installaties te zorgen. Deze kunnen tot 5% uitmaken van de totale energiebehoefte van een gebouw.

Tijdens de engineering heeft het PHI alle energieverbruikers in beeld gebracht en simulaties uitgevoerd om de pieklast voor de koeling te bepalen. Hierbij bleek niet de pieklast van de apparatuur bepalend maar juist de standby-lasten.

Hoge luchtwisseling bepaalt de energiebalans

En natuurlijk was ook de intensieve ziekenhuis-ventilatie een belangrijk onderwerp bij het passiefhuisontwerp. In ziekenhuizen, met name in IC’s, zijn zeer hoge luchtwisselingen nodig om hygiëne te borgen (ventilatievoud tot 8-20/h, dan met laminar-airflow en gecontroleerde overdruk). Om de warmteverliezen te beperken is hierbij gewerkt met recirculatielucht met 20% van buitenaf en uiteraard zeer efficiente WTW en ventilatoren.

In de beddenafdelingen volstaat in principe een luchtverversing zoals in woningbouw. Maar ook hier is een balansventilatie met minimaal 80% warmteterugwinning en energiezuinige ventilatoren essentieel voor lage energiebehoefte. Hier mogen de ramen uiteraard open. De gebruikers worden wel geïnformeerd dat dit (anders dan bij andere gezondheidsgebouwen) niet perse nodig is.

Om de drukverliezen te beperken is de ventilatie-installatie direct boven OP-zalen gepositioneerd. Dit zorgt voor korte kanalen.
Hoe hoger de luchtwisselingen, hoe meer aandacht nodig is voor de (sterilisatie-) filtertechniek (drukverliezen) en relatieve vochtigheid (bevochtiging). Dat laatste is in ziekenhuizen nog problematisch, het bevochtigen met hoge-temperatuurverdamping kost zeer veel energie.

Balansventilatie met WTW en een flinke portie recirculatie zorgt voor minimale warmteverliezen voor passiefhuis-standaard in gezondheids- en ziekenhuizen ©PHI

Balansventilatie met WTW en een flinke portie recirculatie zorgt voor minimale warmteverliezen ©PHI

Oplevering als passiefhuis

Oplevering van dit project was in de zomer 2022. Voor de betrokken installateurs en de opdrachtgevers was dat een spannend moment. Doordat de koeling (betonkernactivering) en ventilatie nog niet optimaal werkte viel het binnenklimaat eerst echt tegen. Toch kon dat vrij makkelijk ingeregeld worden en werkt het nu helemaal naar verwachting. Om het bedrijf van het ziekenhuis perfect te laten verlopen loopt er een technisch staff van 30 personen.

Passiefhuis-standaard: De kosten vallen mee

De kosten voor dit ziekenhuis 3.0 waren € 390.000,- per bed oftewel € 3.000 /m2. In vergelijking met traditionele ziekenhuizen zijn de extra kosten voor de passiefhuisstandaard 6%. Maar de kosten voor verwarming, koeling en ventilatie zijn naar verwachting vele malen lager dan bij andere ziekenhuizen waardoor deze extra investering zeer rendabel is.

DesignPH energiebalans Ziekenhuis Frankfurt Hoechst

Energiebalans met DesignPH van het eerste ziekenhuis in Passiefhuis-standaard in Frankfurt Hoechst ©PHI

Meer informatie over dit project en ziekenhuis in passiefhuis-standaard in het algemeen is te vinden in de:

Leitfaden Energieeffizienz in Krankenhäusern und Gesundheitseinrichtungen (2022)

Grundlagenstudie, Umsetzung des Passivhaus-Konzepts in Krankenhäusern (2013)

Leren van voorbeelden: Zorg- en verpleeghuizen in passiefhuis-standaard

Reiner Wirtz (Rongen Architekten) deelde de ervaringen met het verzorgingshuis Caritas-Haus in Neuberg, Mönchen Gladbach. Dit is 2003 in bedrijf genomen en biedt woonruimte voor 80 mensen. Het heeft als inspiratiebron gediend voor het Klinikum Frankfurt-Höchst.

Voor de toen zeer innovatieve opdrachtgever waren de risico’s om passief te bouwen nog volstrekt onduidelijk. Achteraf gezien blijken dit soort projecten juist extra makkelijk. Aanleiding voor dit experiment was het perspectief op een betere binnenluchtkwaliteit door balansventilatie. Dit was toen onbekend terrein bij dit soort gebouwen maar blijkt juist een perfecte oplossing te zijn. En uiteraard mogen ook in dit project de gebruikers de ramen open zetten – als ze daar zin in hebben.

Aardkorven onder infiltratieput, een goed alternatief voor aardzonden voor bodem-warmtepomp ©Rongen Architekten

Aardkorven onder infiltratieput, een goed alternatief voor aardzonden voor bodem-warmtepomp ©Rongen Architekten

De extra investering (aflossing € 3.184/jaar) bij dit project heeft niet alleen tot een zeer behaaglijk en gezond binnenklimaat en grote tevredenheid bij de bewoners geleidt maar ook direct tot een kostenbesparing van €13.980 in het eerste jaar en nu ruim € 20.000. Achteraf een no-brainer dus.

Een ander sprekend voorbeeldproject van Rongen Architekten is de LVR Tagesklinik Köln Chorweiler, een ambulante algemeen en gerontologisch-psychiatrische kliniek uit 2010/11. Ook deze is uitgevoerd als passiefhuis met een energiebehoefte voor verwaming van 11 kWh/(m²a). De besparing op energiekosten leverde als in het eerste jaar na oplevering een economisch voordeel op van ruim €6.000. De opdrachtgever Landesverband Rheinland schrijft inmiddels passiefhuis als bouwstandaard voor. Interessant aan dit project is ook de verwarmingsinstallatie middels een warmtepomp met aardwarmtekorven. Deze zijn aangebracht onder een drainage/infiltratieput voor regenwater.

Recente ontwikkelingen ook in de UK

Passiefhuis ziekenhuis Cambridge Childrens hospital

Ook in Groot-Brittannië tekenen zich de ontwikkelingen in de passiefhuis-standaard in gebouwen voor de gezondheidszorg af met sprekende voorbeelden. Zo presenteerde Ian van Duivenbode (Ramboll) het Cambridge Childrens hospital.

Ook hier waren uitdagingen rondom de ventilatie en hij beschrijft de discrepanties tussen de passiefhuisrichtlijnen en de NHS-standard (Health Technical Memorandum-Specialized ventilation for healthcare premises) die zeer hoge luchtwisselingen voorschrijft (15, 20, 25/h). Uiteindelijk wordt ook hier een recirculatie toegepast (80/20). Door het vrij vochtige klimaat in Cambridge bleek bevochtiging niet noodzakelijk. Uitdagingen verder waren de ramen die aan hoge hygiënische eisen moeten voldoen, hij verwijst naar Norwegen waar goede ontwikkelingen zijn voor energie-efficiente kozijnen voor ziekenhuis-toepassing. Ook hier is in beddenafdelingen gewerkt met te openen ramen naast een hoog-efficiënte balansventilatie met 80% WTW.

Ook het datamanagement is een uitdaging, zo van Duivenbode. De databank registreert een complex van zeer veel aspecten bijv. de gevels alleen al met daglicht door 700 ramen.

Hij is verheugd over de nieuwe netto-zero-standaard van NHS die meer rekening houdt met passiefhuis-technologie.

Gezondheidscentrum Extra Care facility Exeter in passiefhuis-standaard

In Exeter is 2021 de Extra Care facility in gebruik genomen en in 2022 gecertificeerd als passiefhuis.

Ann-Marie Fallon (Architype) presenteert dit aansprekende staaltje passiefhuis-architectuur met 53 aanleunwoningen en een cafe en restaurant. Hier waren de vereiste integratie met de (sociale) omgeving, een laag budget, een zeer beperkte ruimte en de oost-west oriëntatie de grootste uitdagingen. Nadruk bij dit ontwerp zat ook op het creëren van gemeenschapsgevoel (deïnstitutionalisering) en geslaagd is dit project zeker als het gaat om een hoog wooncomfort en huiselijkheid. Door een goede engineering van de prefab-elementen is het gelukt om een hoge luchtdichtheid te behalen. Ook de hoge energiebehoefte van de verlichting was onderwerp van optimalisatie. In de ontwerpoptimalisatie was Elemental solutions een belangrijke partner.

Aandacht in het ontwerp is zeker ook besteedt aan klimaatbestendigheid en de oververhittingsproblematiek. De vrijdragende balkons bleken niet behulpzaam bij het weren van de lage zoninstraling op Oost- en Westgevels. Hier is gebruik gemaakt van een diepe negge en smalle ramen. Ook zijn de interne warmtelasten verlaagd door efficiënte apparatuur en het inrichten van een centrale keuken waardoor in de woonruimtes kleine keukenvoorzieningen volstaan. Verwarmd wordt het complex middels een vloerverwarming. Nazorg en bewonersevaluatie levert waardevolle input m.b.t. comfort-parameters. 

Foleshill Medical Center, Coventry: Proof of concept voor passiefhuis-gezondheidscentra

Een nationaal voorbeeld voor passiefhuis-gezondheidscentra is volgens Peter Ranken (Tooley Foster Architects) het Foleshill Medical Center, Coventry, UK. Dit kleine lokale healthcare center in opdracht van Commity Health Partnerships bevat een aantal consultatie- en behandelruimtes. De uitdaging hier waren wederom de zeer hoge interne warmtelasten. Hier is onderzoek gedaan naar de afgifte van apparatuur in vergelijkbare projecten en dit kwam neer op een interne warmtelast van tot 17W/m2. Voor de warmtebehoefte is gerekend met 3,5 W/m2.

Ook de ventilatie was hier weer een punt van veel discussies. Met name de grote verschillen in de vereiste luchtvolumestroom in behandelkamers (10/h) enerzijds en in de spreekkamers(30m3/h per persoon) anderzijds.  Bovendien zijn de behandelkamers maar kortstondig in gebruik. Deze zijn nu voorzien van een handmatige tijdschakelaar.

Verder is in dit project een nieuwe weg ingeslagen bij de warm-tapwatervoorziening. Geen circulatieleidingen meer maar warmtapwaterbereiding direct bij het afgiftepunt. Dit voorkomt dure legionella-preventie en spaart opstelplaats voor wateropslag en leidingverliezen.

Volgens de dynamische temperatuuroverschrijdingsberekening cf. de CIBSE TM59-standaard is voor dit gebouw geen koeling vereist. Die kan wel worden geleverd door de lucht-lucht-warmtepompen. Nieuw in dit project is ook de prefab-module-bouwwijze (portakabin met extra isolatie). Een intensieve monitoring is na ingebruikname ingezet en genereert gedurende drie jaar uitgebreide data met betrekking tot comfort, gezond binnenklimaat en energieverbruik. Na het eerste jaar kwam het energieverbruik bijna exact overeen met de in het PHPP voorspelde energiebehoefte. Ook gezien de positieve economische balans is de opdrachtgever nu absoluut overtuigde passiefhuis-adept.

Ondanks de discrepanties tussen de passiefhuisstandaard en de NHS is in dit project voldaan aan alle NHS-eisen. Maar omdat de NHS-standaard geen rekening hield met de passiefhuis-bouwwijze leverde dat proces wel extra 18 maanden vertraging op. Nu dient dit project als voorbeeld voor de richtlijnen van de overheid. Ongefundeerd lijken de alsmaar hogere ventilatie-eisen voor infectiecontrole. Naar de doelmatigheid hiervan zou nader onderzoek moeten worden uitgevoerd. Meer informatie over dit project inclusief een time-laps-video van de uitvoering is hier te vinden.

Spaanse projectontwikkelaar: passief gecertificeerde bejaardentehuizen zijn de norm

Afsluitend benadrukt Oliver Style (Praxis Resilient Buildings) dat je als opdrachtgever/eigenaar van een project voor bejaardenzorg geen reden hebt om niet te willen investeren in een zeer energie-efficiënt ontwerp zonder vochtproblemen en, gezien de doelgroep, hoog thermisch comfort en luchtkwaliteit. Passief bouwen dus. FIATC Residencias is een opdrachtgever die dit heeft begrepen. Ze hebben nu een stuk of 7 nieuwbouwprojecten in ontwerp en uitvoering als gecertificeerde passiefhuizen.

Mirador de Gracia is hun eerste bejaardentehuis in Barcelaona met 4596m2 vloeroppervlakte. Vervolgproject is Massies de Mollet met 4604 m2 net buiten Barcelona.

Oververhitting is aandachtspunt in Gezondheids- en ziekenhuizen in Passiefhuis-standaard

©Praxis Resilient Buildings

Uitdagingen zijn ook hier ook weer de hoge eisen aan de ventilatie, met name in de commerciële keukens. Hier is flow-rate-control nodig voor betere energie-efficiëntie. Het aanbod van passiefhuis-componenten is in Spanje nog zeer beperkt. Daardoor zijn efficiënte luchtbehandlingskasten en luchtdichte branddeuren nog erg prijzig. Bij de condensdrogers is er een groot potentiaal voor lagere onderhoudskosten. En luchtdicht bouwen is bij de Spaanse aannemers nog steeds niet vanzelfsprekend en bij grote projecten echt een uitdaging. Blower-doortests creëert wel bewustzijn bij de betrokken vakmensen. Het risico oververhitting is natuurlijk van groot belang voor een goed ontwerp. Buitenzonwering en koele kleuren zijn in Spanje onmisbaar. Maar optimalisatie is ook vereist bij installaties en apparatuur om de interne warmtelasten te beperken. Daglicht-eisen en zomercomfort staan soms haaks op elkaar, dynamische analyses per zone zijn hier vereist.

Vergelijking van de primaire energiegebruiken van reguliere tehuizen en tehuizen in passiefhuis-standaard

Vergelijking van de primaire energiegebruiken van bejaardentehuizen: regulier versus passiefhuis-standaard ©Praxis Resilient Buildings

Conclusie: Passiefhuis-standaard maakt de bouw van gezondheids- en zekenhuizen juist makkelijker

Ondanks alle uitdagingen met betrekking tot ventilatie en interne warmtelast die de ontwerpers en makers aan gingen bij de realisatie van de besproken projecten zijn de voordelen van de passiefhuis-technlogie evident: thermische behaaglijkheid, luchtkwaliteit en betaalbaarheid zijn blijvend geborgd. Natuurlijk moeten ontwerp- en bouwteams het soms net even anders doen, iets meer in de breedte en in de details bij het ontwerp, iets meer rust in de uitvoering. En moet de opdrachtgever ook de gebruikslasten bekijken bij de investeringsbeslissing. Maar wat je door alle besproken projecten ziet is dat het door passief bouwen juist makkelijker wordt. Hoe complexer het gebouw hoe meer de passiefhuis standaard zorgt dat de puzzelstukjes op zijn plek vallen. Gebouwen worden beheersbaar. Als er problemen zijn, zijn die met gemak te traceren en op te lossen. Heel anders dan bij de (nu nog) reguliere gebouwen in de gezondheidszorg.

Dit was aflevering 1, houd de nieuwsbrief van KERN in de gaten voor een spannend vervolg!

Delen