Zonwerende beglazing heeft ook een schaduwkant
Tegenwoordig kiezen ontwerpers en BENG-rekenaars graag voor zonwerende beglazing omdat die zo goed scoort in de BENG. Maar daarmee slaan ze voor de gebruikers en de toekomst van het gebouw in een fossielvrije wereld meestal compleet de plank mis. Een toekomstgericht energetisch ontwerp vereist een integrale kijk en aandacht op het energetisch functioneren van het gebouw in alle seizoenen en met name in de winter. De nZEB-tool/PHPP blijft een onmisbare ontwerptool, die ook in het BENG-tijdperk optimale ontwerpkeuzes tevoorschijn brengt.
Door Clarence Rose, expert toekomstgericht ontwerpen
BENG laat zijn sporen achter in de ontwerpen, die tegenwoordig op mijn bureau belanden voor nader advies. Sporen van het energiebeleid, dat de ontwerpbeslissingen bepaalt. Ik zou hier uit kunnen halen over dat de BENG blijkbaar nog steeds niet als vangnet-eis wordt gezien, maar Uniec3 en co als ontwerptools worden toegepast. En dat de gebouwen (nog net zo als bij de EPG) daarmee exact langs de minimale grens van de wet heen schuren. En dat dit wederom leidt tot onnodige afhankelijkheid van externe energielevering in de winter en dus bijvoorbeeld hoge gebruikskosten. Maar, ik zal me vandaag beperken tot één, bijna onzichtbaar, detail: de effecten van de beglazingskeuze op de BENG enerzijds en op de werkelijke energiebalans anderzijds. Want het soort glas lijkt een futiliteit, maar is het niet.
BENG 1 scheert energiebehoefte zomer en winter over één kam
De BENG 1 stuurt op de jaarlijkse energiebehoefte voor zowel koeling als ook verwarming samen. Daarnaast geeft de TOjuli, een maatstaf voor zomercomfort, kopzorgen bij bouwers die nu niet toevallig een warmtepomp hebben gekozen die ook voor koeling zorgt. Zonwerende beglazing is dan een probaat middel om alsnog aan de eis voor zomercomfort te kunnen voldoen. En – omdat de bespaarde energiebehoefte voor koeling in de BENG 1 opweegt tegen de hogere energiebehoefte voor verwarming – kom je er prima mee weg, volgens de wet.
Zonwerende beglazing belemmert ook de winterzon
Maar, hier gaat iets mis: Zonwerende beglazing weert de zon, zoals bekend, namelijk meestal het hele jaar door. En de winterzon is juist een belangrijke warmtebron voor onze gebouwen. Bij goed georiënteerde Nederlandse passiefhuizen kan de verwarming aan zonnige winterdagen zelfs helemaal uit. Een optimale benutting van de zoninstraling zorgt daar voor +/- 50% (!) besparing op de jaarlijkse verwarmingsbehoefte.
Zonwerende beglazing bestaat uit glas met een coating die de zonnestraling reflecteert. De g-waarde is de zontoetredingsfactor en geeft aan hoeveel zonnewarmte er door het glas naar binnen komt. Bij zonwerend glas is deze lager dan 0,45.
Zonwerende beglazing in energieneutraal gebouw: het paard achter de wagen
Verschil berekening warmte-winst door winterzon BENG en nZEB-tool/PHPP
De energiewinst uit zonnewarmte wordt trouwens ook in de BENG meegenomen. In vergelijking met de nZEB-tool/PHPP niet helemaal nauwkeurig en – in het geval van hoogwaardig geïsoleerde beglazing – niet in volle omvang. Het verschil tussen de toets-berekening en de energiebalansberekening zit hem vooral in de weging van schaduw-effecten en de afstraling naar de hemel, die in de BENG sterker meeweegt (deze berekening is gemaakt voor alle, dus ook niet geïsoleerde gebouwen, waar de afstraling een groter effect heeft).
Door zonwerende beglazing toe te passen, draagt de zonnewarmte dus minder bij aan de verwarming in de winter. Daardoor is er dus meer energie nodig juist op momenten waar we, ook al ligt er pv op het dak, nog bijna volledig afhankelijk zijn van externe energielevering. Dure en onnodige energie. Met zonwerende beglazing halen we dus de BENG, maar spannen we het paard achter de wagen.
Effecten zonwering en zonwerende beglazing in beeld
Hieronder zetten we in een voorbeeldberekening de effecten van verschillende soorten zonwering op een rij. Hierbij kijken we naar de twee-onder-een-kap referentiewoning, goed geïsoleerd, met drievoudige beglazing.
Vertrekpunt is de referentiewoning zonder schaduwvoorzieningen. In tegenstelling tot de BENG zijn in de PHPP wel bomen meegenomen, dat verklaart de hogere energiebehoefte voor verwarming daar en ook het relatief goede zomercomfort (frequentie temperatuuroverschrijding < 25ºC < 5%) ook zonder zonwering. We hebben hier dus een werkelijkheidsgetrouwe situatie in beeld gebracht. We vergelijken de effecten van verschillende soorten zonwering:
- overstek van 1m uit de gevel op alle zuidgeoriënteerde ramen
- verticale zonwering (lichte screens op zuidramen, dakraam en raam verdieping oostgevel)
- zonwerend glas (g-waarde 0,4 i.p.v. 0,6)
Alle drie opties zorgen voor een fikse verbetering van het zomercomfort. De BENG waardeert het effect van de overstek meer dan de PHPP.
Wat opvalt is dat de energiebehoefte voor verwarming en koeling in de BENG 1-indicator in alle gevallen bijna gelijk blijft. De energiebehoefte voor verwarming, in de BENG uitgedrukt als de E_H,nd, daarentegen neemt toe. In de BENG bij alle situaties ongeveer even veel, het meest bij toepassing van witte screens. Dat is natuurkundig niet verklaarbaar.
In de nZEB-tool/PHPP zien we meer logische gevolgen: Bij toepassing van vaste zonwering op zuid neemt de energiebehoefte voor verwarming iets toe, tenslotte wordt hierdoor ook de laagstaande zon in de winter iets tegengehouden. De tijdelijke zonwering blijft in de winter opgerold, de zonnewarmte kan volledig worden benut. De zonwerende beglazing zorgt voor een toename van de energiebehoefte voor verwarming van zelfs 15% (!).
Onderzoek effecten zonwering met Uniec3 (BENG) en energiebalansberekening nZEB-tool/PHPP
Wat is nu het beste alternatief voor zonwerende beglazing?
Zoals uit het bovenstaande onderzoek duidelijk naar voren komt heeft tijdelijke zonwering de voorkeur – energetisch én comforttechnisch.
Tijdelijke zonwering is beweegbaar, automatisch of handmatig. Ingezet naar gelang de behoefte houden deze elementen de zon tegen om oververhitting te voorkomen en laten ze de zon binnen om wel gebruik te kunnen maken van de zonnewarmte in de verwarmingsperiode. Of wanneer meer daglicht is gewenst.
Het voordeel van raffstores ten opzichte van screens is dat je er direct door naar buiten kan kijken. Je neemt de lamellen niet bewust waar als je erdoor heen naar buiten kijkt. Screens daarentegen verkleuren het beeld in meer of mindere mate.
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 ondersteuning van het 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 zijn de basis, ook bij actieve koeling
Met raffstores blijft het contact met buiten overeind.
Zoals uit de praktijk met passiefhuizen blijkt zorgen screens of raffstores in combinatie met koelteterugwinning via de WTW en extra zomernachtventilatie in de meeste gevallen voor een gelijkmatige aangename binnentemperatuur, ook tijdens lange hittegolven.
Maar passieve maatregelen zijn ook nodig bij inzet van actieve koeling. Want hoe minder warmte je binnenkrijgt, hoe minder je hoeft te koelen.
Door te werken met zonwering en zomernachtkoeling kan je volstaan met kleinere koelinstallaties en vaak is topkoeling al afdoende. Dat geeft minder gedoe met condensvorming en te hoge luchtvochtigheid. En het zorgt voor meer tevreden gebruikers, want het binnenklimaat is veel gelijkmatiger en aangenamer, je hebt geen geluidsoverlast en de energiekosten zijn nihil.
Dus ook bij actieve koeling geldt: Voorkomen is beter dan genezen!
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.