Energieneutraal bouwen is hot. Dus ook in de zomer?! – Vier misvattingen over zomercomfort en oververhitting
De laatste jaren is er steeds meer aandacht voor zomercomfort. En terecht, want de zomers in Nederland blijken steeds warmer te worden. Vaak worden energieneutrale gebouwen direct in verband gebracht met oververhitting, terwijl problemen in de zomer zich net zo in minder goed geïsoleerde gebouwen voordoen. We bespreken enkele hardnekkige misvattingen over zomercomfort en oververhitting.
Door Clarence Rose, expert toekomstgericht ontwerpen
Misvatting nr. 1: Isolatie is oorzaak van oververhitting
Vaak wordt beweerd dat meer isolatie een groter risico vormt op oververhitting. En dat zie je zelfs in de BENG terug! Maar het tegendeel is waar. Isolatie zorgt er in de zomer voor dat hitte van de zon op daken en gevels er langer over doet om binnen te dringen. Hoe dikker de isolatie – en vooral bij natuurlijke isolatie – hoe langer het duurt. En vaak dringt de warmte helemaal niet door de thermische schil naar binnen.
De binnenzijde van een goed geïsoleerde woning wordt dus overdag nauwelijks opgewarmd en ’s nachts koelt het buiten alweer af. Het opwarmen (en afkoelen) van de binnenkant van een goed geïsoleerde constructie gebeurt dus met enige vertraging. Dit noemen we faseverschuiving: Hoe groter die faseverschuiving en dus hoe dikker de isolatie, hoe koeler het in huis blijft.
Isolatie houdt de hitte buiten, berekening faseverschuiving dakopbouw Bron: www.ubakus.com
Misvatting nr. 2: Geïsoleerde huizen houden de warmte langer vast
Als een gebouw overdag wel is opgewarmd kan je het meestal goed koelen door ‘s nachts de ramen open te zetten. Dan koelt een licht gebouw, bijvoorbeeld houtskeletbouw, sneller af dan een zware constructie zoals van metselwerk en beton. Dit komt door de warmtecapaciteit van de materialen. Steen wordt minder snel warm (denk aan de koelte in een kerk in de zomer) maar houdt de warmte ook langer vast. Warmteaccumulatie treedt net zo op in niet-geïsoleerde gebouwen. Dus ook hier is de isolatie niet de oorzaak van warmteoverlast.
Misvatting nr. 3: Door goede kierdichting blijft het langer warm
Een luchtdicht gebouw blijft in de zomer juist koeler want de hete lucht blijft overdag mooi buiten. De kierdichting zorgt er juist voor dat de ventilatie van het gebouw goed werkt. En voldoende ventilatie is van belang voor een aangenaam en gezond binnenklimaat. Als het buiten heet is koelt een WTW-unit de warme lucht van buiten met de koelere binnenlucht. Als je de ramen dicht houdt en de zon weert, blijft de woning aangenaam koel.
Misvatting nr. 4: 25ºC is te heet
Uiteraard speelt de kleding en de activiteit van een persoon een rol in de comfortbeleving (EN 15251 en ASHRAE 55). Maar een belangrijk aspect van thermische behaaglijkheid in de zomer laat zich moeilijk in normen beschrijven: de gewenning aan de buitentemperaturen. Als de temperaturen buiten oplopen, dan ervaren wij bijvoorbeeld 20ºC binnen doorgaans als te koud.
Een vuistregel voor zomercomfort is dat de binnentemperatuur het beste mee op kan lopen. En het ‘s zomers binnen beter niet kouder wordt dan 6K onder de buitentemperatuur. Bijvoorbeeld bij 32ºC buiten ervaren mensen een temperatuur van 26ºC binnen juist als comfortabel.
Hoe ontstaat oververhitting dan wel?!
Als isolatie niet de boosdoener is en goed geïsoleerde huizen de warmte ook niet langer vasthouden, wat veroorzaakt die warmteoverlast dan wel in de zomer?
De belangrijkste oorzaak van oververhitting: Ramen
De meest bepalende en helaas meest voorkomende oorzaak voor oververhitting is (te) veel zon-beschenen glas. In de zomer komt er tot wel 750 W per m2 glasoppervlakte je huis binnen. Zonwering is daarom extreem belangrijk voor een goed zomercomfort.
Oriëntatie ramen is bepalend voor zomercomfort
Glas aan de oostkant leidt het snelst tot comfortproblemen. Hier schijnt de zomerzon bijna recht op de ramen (en dus diep het gebouw binnen). De stralingsintensiteit (het vermogen) is tot 750 W/m2. Glas houdt de zonnestraling natuurlijk wel een beetje tegen.
Op zuidgeoriënteerde ramen is de zonintensiteit in de zomer daarentegen maar maximaal 500 W/m2. Dat komt door de steile invalshoek wanneer de zon hoog aan de hemel staat.
Ramen op het westen laten evenveel zonnewarmte door als aan de oostkant. Maar dan is de dag al bijna voorbij en kan het huis weer afkoelen.
Met 1 m2 raam op het oosten haal je zo’n 450 Watt in huis!
Bij een referentiewoning (2^1kap) kom je met 7,6 m2 raamoppervlakte (zuidramen met g-waarde=0,6) op 7,6 m2 * 0,5 kW/m2 * 0,6 = 2,3 kW. Als dit gebouw met deze gevel naar het oosten zou draaien dan zou dit uitkomen op zo’n 3,4 kW verwarmingsvermogen. Er komt dus bijna 50% meer zon binnen op Oost en West. In de praktijk hebben gebouwen meestal ramen aan meer kanten en is deze vergelijking wat complexer.
Raamventilatie
Ventilatie en infiltratie hebben een belangrijke invloed op het binnenklimaat in de zomer. Als je tijdens een hittegolf overdag de ramen open laat staan of je huis ventileert zonder koudeterugwinning met een WTW-ventilatietoestel dan verwarmt de buitenlucht je huis.
Als het buiten 30ºC is heeft 100 m3 buitenlucht een afgiftevermogen in huis van +/-330 Watt.
Maar ‘s nachts kan raamventilatie juist ervoor zorgen dat het gebouw weer afkoelt.
Interne warmtebronnen
Een vaak onderschat probleem is ook de onbedoelde warmteafgifte binnenshuis. Denk maar aan boilers (met een warmteafgifte van zo’n 80 Watt bij een redelijk geïsoleerde 160 L-boiler) of ongeïsoleerde warmwaterleidingen (zo’n 45 W/m bij een ongeïsoleerde 60ºC-leiding). Reken daar nog de warmteproductie van de omvormers van de PV-installatie in de technische ruimte bij. En ook de koelkast zorgt al gauw voor (plaatselijke) oververhitting.
Logische stappen naar zomercomfort
Een aangenaam binnenklimaat in de zomermaanden bereiken we door in te zetten op drie factoren, in volgorde van belang: passieve maatregelen; installatietechnische (actieve) maatregelen en bevordering van het juiste gebruikersgedrag.
1) Passieve maatregelen hebben het grootste effect op het zomercomfort en hebben doorgaans de laagste gebruikerskosten.
2) Actieve koeling werkt het beste in combinatie met voornoemde passieve maatregelen.
3) En uiteindelijk is het aan de gebruikers om het gebouw koel te houden (bijvoorbeeld ramen dicht overdag en ’s avonds juist open). Bewoners goed instrueren is essentieel.
Passieve maatregelen tegen oververhitting
De passieve maatregelen vormen de basis voor het realiseren van toekomstbestendige gebouwen en zijn vaak al afdoende in ons klimaat. Zo houden zonwering, WTW en nachtventilatie in goed geïsoleerde gebouwen ook zonder actieve koeling aangenaam koel. Zelfs tijdens lang aanhoudende hittegolven.
Luchtdicht bouwen en balansventilatie met WTW
Luchtdicht bouwen is ook voor het zomercomfort een aanrader. Bij voorkeur in combinatie met balansventilatie met warmteterugwinning (WTW). Want een WTW-unit koelt de binnenkomende lucht op het heetst van de dag met de afgevoerde koelere lucht. Koudeterugwinning is hierbij mogelijk tot ruim 85%.
Pv-panelen als zonwering Bron: Azimut Bouwbureau
Beperken interne warmtelast
Goede en goed aangebrachte leiding- en boilerisolatie, maar ook efficiënte huishoudelijke apparatuur en installaties zijn een must om het gebouw in de zomer comfortabel te te houden.
Buitenzonwering
Buitenzonwering zorgt ervoor dat de zonnewarmte grotendeels geweerd wordt. Maar ook externe belemmeringen zoals bomen, omliggende bebouwing of het gebouw zelf (overstekken!) kunnen oververhitting beperken.
En last but not least: zomernachtventilatie
De koele nachtlucht kan de overdag opgelopen temperaturen in huis temperen. Hiervoor zet je gewoon de ramen open. Zomernachtventilatie via ramen is een zeer effectieve passive koelstrategie voor zomercomfort. Het beste werken ramen met een hoogteverschil en verticale doorstroom door het gebouw.
Alternatief is een mechanisch ventilatiesysteem waarmee je extra veel koelere lucht in huis brengt. Dit kan door het ventilatiesysteem op afzuig-stand en ramen open te zetten. Of door extra toe- en afvoer met balansventilatie, uiteraard via de zomer-bypass.
Praktijkervaringen
De goed geïsoleerde Pluswoningen van adviseur Nicolaas van Everdingen zijn sprekende voorbeelden van de effectiviteit van passieve zomercomfortmaatregelen. Intensief monitoren van deze woningen gaf een goed beeld van wat werkt in de praktijk. De beste prestaties qua energieverbruik en wooncomfort in alle seizoenen heeft deze woning uit 2019:
Deze is met de nZEB-tool ontworpen en door het Duitse Schwörerhaus prefab in HSB gebouwd. Dankzij zonwering (screens) rondom is de berekende frequentie van temperatuuroverschrijding boven 25ºC minder dan 2,5%. Dat is zeer gering: de passiefhuisstandaard voor comfortabele gebouwen is al bij 10% behaald. Door passief koelen met behulp van een bodembron komt de ruimtetemperatuur in deze woning in feite niet boven 24ºC.
Het eerste Plushuis uit 2012 heeft geen mogelijkheid om te koelen met een warmtepomp. Op de dag dat recent weer een nieuw hitterecord werd gebroken (op 19 juli 2022) zagen de buitentemperatuur en de ruimtetemperatuur er als volgt uit:
Iungo-meetreeks 18 en 19 juli 2022 in passiefhuis Plushuis #1 in Ede.
Je ziet dat op de 2e hete dag de ruimtetemperatuur net piekt op ca 25,5 ºC. Dat ervaren de bewoners nog als comfortabel, je wil liefst altijd iets meebewegen met de buitentemperatuur.
Meer over dit onderwerp kun je lezen in de recent verschenen whitepaper Voorkomen is beter dan genezen – zonwering komt voor koelen bij ISSO, geschreven door Kennisinstituut KERN. Ook voor mensen die geen abonnement hebben bij ISSO is deze whitepaper gratis toegankelijk. Via deze link kun je een gratis profiel aanmaken.
En voor het geval je de nZEB-tool/PHPP wat beter onder de knie wilt krijgen en in wilt zetten voor toekomstbestendige gebouwontwerpen: Maak nu een plekje vrij in je agenda en meld je aan voor de cursus Rekenen met de nZEB-tool in september.