Bij gebouwgebonden energie is het principe van de Trias Energetica (zie figuur) leidend. Volgens dit principe moet eerst zoveel mogelijk energie bespaard worden, daarna moet de resterende energie zoveel mogelijk duurzaam worden opgewekt en als het gebouw dan nog energie nodig heeft, dan moet deze zo efficiënt en schoon mogelijk worden gebruikt.

Figuur 1. De Trias Energetica: in drie stappen naar een zo duurzaam mogelijke energievoorziening.

Eisen aan energieverbruik

Een goed maat voor de energieprestatie van een gebouw is de EPC-waarde. Met ingang van 1 januari 2009 zijn de EPC-eisen voor andere functies dan wonen aangescherpt. Zo eist de overheid voor kantoren een EPC die in de nieuwe situatie ruim 50% lager ligt dan in de oude situatie.

Tabel 1. Aanscherping EPC eisen per 1 januari 2009 voor andere functies dan wonen.

De overheid eist voor de functies uit bovenstaande figuur een minimum warmteweerstand van 2,5 m²K/W. Een hogere warmteweerstand waarde leidt tot een lagere EPC, al is het niet mogelijk om algemeen aan te geven hoeveel een hogere warmteweerstand de EPC-waarde verlaagt. Dit moet per project worden beoordeeld. Voor woningen is een indicatie gegeven van de verlaging van de EPC waarde in onderstaande tabel. Te zien is dat verhogen van de isolatie tot tien procent winst kan opleveren, afhankelijk van de vereiste EPC. Daarbij is verbeteren van de warmteweerstand van het dak voor het verkrijgen van een goede, totale EPC effectiever dan verbeteren van de warmteweerstand van de gevel.

Tabel 2. Indicaties voor verlaging van de EPC bij verhoging van de warmteweerstand.

De energievraag beperken

Het energieverbruik van gebouwen wordt voor een groot deel bepaald door verlichting en verwarming (zie onderstaande figuur).

Figuur 2. Energieverbruik van kleine, middelgrote en grote gebouwen, naar bestemming: koeling, apparatuur, verlichting, verwarming en opwarming van de bouwmassa.

Beperking van de hoeveelheid energie die voor verlichting wordt geconsumeerd, kan bereikt worden door daglichttoetreding te vergroten. Beperking van de energie die door verwarming wordt geconsumeerd kan door de warmteafvoer te verkleinen.

Minder energie verbruiken voor verlichting: daglichttoetreding vergroten

De uitdaging bij het ontwerpen van duurzame gebouwen ligt in optimalisatie van de combinatie van kunstverlichting en daglichttoetreding. Hoe meer daglichttoetreding, hoe minder kunstmatige verlichtingbenodigd is en hoe minder energie een gebouw verbruikt.

Vergroting van het glasoppervlak licht daarom voor de hand. Glasoppervlakken kunnen echter juist voor energieverlies zorgen en te veel instraling van zon voor een hoge warmtelast. Er moet dus een balans worden gevonden.

Een effectieve methode voor vergroting van de daglichttoetreding in gebouwen is de toepassing van daklichten. Voor een betrekkelijk eenvoudig gebouw (een industriehal) is in Finland bekeken¹ wat het effect van daklichten is op de daglichttoetreding en de warmtelast. Lichtstraten in het dak hebben de voorkeur boven verticale beglazing hoog in de gevel, omdat ze diep in het gebouw daglicht laten toetreden.

Tabel 3. Oververhitting afhankelijk van het percentage lichtstraat en interne warmtelast.

Bovenstaande tabel laat drie verschillende typen interne warmtelast zien. Ter toelichting:

• De waarde van 2 W/m² vertegenwoordigt een distributiecentrum. De eisen aan het verlichtingsniveau zijn laag en de interne warmtelast ook. Daarom domineert de zoninstraling.
• De waarde van 25 W/m² vertegenwoordigt een winkel. Hogere eisen aan de verlichtingsniveaus leiden tot een hogere interne warmtelast.
• De waarde van 50 W/m² vertegenwoordigt een voedselfabriek. Het interne productieproces levert zo veel warmte op dat het gebouw moet worden gekoeld met airconditioning of mechanische ventilatie.

Voor een goede daglichttoetreding wordt aangeraden minimaal 10% van het dakoppervlak als lichtstraat uit te voeren en maximaal 15%, in verband met oververhitting (zie figuur).

Daglichttoetreding via daklichten heeft als nadeel dat in de zomer oververhitting van de ruimte kan optreden. Daarnaast geeft de lage isolatiewaarde van lichtdoorlatende materiaal van de koepels energieverlies in de winter. De Suntracker van Keromat uit Emmen heeft die nadelen niet. De Suntracker bestaat uit een koepel met daarin een systeem met spiegels die zich iedere 10 minuten rechtstreeks op de zon richten en daardoor gedurende de hele dag zorgen voor een geoptimaliseerd lichtniveau op de werkvloer. Onder de koepel zit een warmte-isolerende laag. Het systeem is onder meer toegepast bij machinefabriek Tumakon in Hengevelde.

Figuur 3. Suntrackers op het dak van Tumakon in Hengevelde. Bron: www.keromat.nl

Minder energie verbruiken voor verwarming: warmteafvoer verkleinen

Naast beperking van energieverbruik voor verlichting, levert beperking van energieverbruik voor verwarming veel winst op. Energieverlies bij verwarming vindt plaats door transmissie, infiltratie en ventilatie.

Transmissie

Figuur 4. Energieverlies via de gebouwschil van een hal. Rood: infiltratie via ‘dichte’ delen. Zwart: transmissie.

Het aandeel in energieverlies door transmissie is bij een gemiddeld gebouw aanzienlijk. In bovenstaande figuur is te zien dat 70% procent van de verwarmingsenergie bij een hal verdwijnt via ramen, dak, vloer, gevel en koudebruggen. Energieverlies door transmissie kan worden beperkt door betere isolatiematerialen toe te passen en goed te detailleren. Energieverlies door transmissie is nooit helemaal te voorkomen. Er bestaan geen materialen die honderd procent warmte isoleren.

Infiltratie

Energieverliezen door infiltratie bepalen voor gemiddeld dertig procent het energieverlies bij een hal. De invloed van luchtdichtheid op de energieprestatie van een gebouw neemt toe als de isolatiegraad hoog is. Gevoelig voor infiltratie zijn vooral de naden van de gevelbekleding. Daarnaast zijn dakranden, hoeken van het gebouw en gaten voor ramen en deuren gevoelig voor luchtinfiltratie.

Wettelijk worden eisen gesteld aan de hoeveelheid lucht die per seconde door de gebouwschil mag stromen. Volgens NEN 2686 Luchtdoorlatendheid van gebouwen is dit maximaal 400 dm³/s/m² bij een drukverschil van 10 Pa.

Langsnaden vormen ongeveer vijfenzeventig procent van de totale lengte van de naden. Grofweg heeft elke vierkante meter gevel gemiddeld 1 m. langsnaad. Er is een aantal manieren om de luchtdichtheid van de langsnaad te verbeteren. Zo zorgt een tape op de buitenplaat ervoor dat de luchtdichtheid van 10 m³/uur door 1 m. langsnaad verbetert naar minder dan 0,2 m³/uur per meter langsnaad.

Ventilatie

Ventilatie kan van invloed zijn op het energieverbruik. De mate van ventilatie wordt uitgedrukt in ventilatievoud. De ventilatievoud geeft aan hoe vaak de lucht in het gebouw per uur wordt ververst. Een Finse studie² heeft het effect op energieverbruik onderzocht bij een ventilatievoud van 0 (niet verversen), een ventilatievoud van 1 (1 keer per uur volledig verversen) en een ventilatievoud van 3 (3 keer per uur volledig verversen). Onderstaande tabel laat het verschil zien in jaarlijks energieverbruik van een appartement met bovenstaande drie ventilatievouden.

Tabel 4. Energieverbruik van een Fins appartementgebouw bij drie verschillende ventilatievouden.

In Engeland worden bedrijfshallen regelmatig op luchtdichtheid getest. In Nederland is recent het BREEAM-NL label in ontwikkeling. Dit label beoordeelt gebouwen op duurzaamheid. Een goede score op luchtdichtheid levert extra punten op bij het onderdeel energie.

¹ Colorcoat Technical Paper; Integrated solutions for low energy buildings.
² Ontleend aan Effect of the thermal inertia and other building and HVAC factors on energy performance and thermal comfort in Finnish apartment buildings, Helsinki University of Technology, 2006