NUL + WONING TE APPINGEDAM

NUL+WONING TE APPINGEDAM

Datum: 17-02-2012 Studenten: Ruben Buist | 294249 Samantha Haitsma | 297073 Eric de Vries | 318338 Afstudeerbegeleider: Dhr. Robert Ovbiagbonhia Opdrachtgevers: Bouwbedrijf Kooi, Dhr. G. J. Huiges Atelier Duurzaam, Dhr. H. F. Harwig Gegevens opleiding: Hanzehogeschool Groningen Zernikeplein 11 9747 AS Groningen

2

VOORWOORD

In atelier “Duurzaam” zagen wij de mogelijkheid om ons tijdens het afstuderen alsnog te verdiepen in duurzaam bouwen. Binnen onze opleiding Bouwkunde is daar namelijk weinig aandacht voor geweest. Als de nieuwe generatie bouwkundigen denken wij met kennis over duurzaamheid een voorsprong te hebben op de arbeidsmarkt. In deze tijd is het daarnaast noodzakelijk geworden om duurzaamheid als een integraal aandachtspunt te beschouwen bij zowel bouw- als renovatieprojecten. De uitwerking van het afstudeerproject vond plaats van sep. 2011 tot feb. 2012. Via dhr. de Vrieze, de voormalige coördinator van atelier Duurzaam zijn we terecht gekomen bij het onderwerp “passiefhuis.” Naar aanleiding van een eerder afstudeerproject over passiefbouw zijn we met de opdrachtgever, Bouwbedrijf Kooi aan tafel gegaan. In dat overleg zijn we op een veel interessanter woonconcept terecht gekomen: “nul-energiewoning”. In deze woning wordt niet alleen energie bespaard, maar voorziet ook volledig in de eigen energie behoefte. Dat leek ons een goede stap voorwaarts voor de bouwwereld. Wat ons als aanstaande architecten ook aansprak aan dit concept is dat nulwoningen meer ontwerpvrijheid hebben dan passiefhuizen. Vandaar dat we dhr. Huiges en dhr. H. Visser willen bedanken voor het introduceren van dit onderwerp, voor de vrijheid een eigen onderzoek op te starten en voor het leveren van bronnen en feedback. Met alle ruimte om een eigen praktijkvraag op te stellen zijn we aan de slag gegaan met het maken van enkele projectplannen totdat we een project geformuleerd hadden dat zowel praktijkgericht, locatiegericht als onderzoeksgericht was en daarbij een ontwerpaspect met zich meedraagt. Bij de projectdefiniëring hebben we veel gehad aan de afstudeerbegeleider dhr. A.R. Ovbiagbonhia en lezer mevr. I. de Jong. Graag willen we hun bedanken voor hun motiverende begeleiding en waardevolle adviezen. Daarnaast willen we enkele docenten bedanken die ons ondersteund hebben bij het uitwerken van de constructie, dhr. de Haan. dhr. R. Drijfhout van duurzaam adviesbureau DGMR voor de hulp met de greencalc berekening. Verder zijn we de volgende personen dank verschuldigd voor het leveren van bronnen en gedachtegoed: dhr. van Bussel van P. van B. architecten. Groningen, 17 februari 2012 Samantha J. Haitsma Ruben H. Buist Eric P. de Vries

3

SAMENVATTING Een passiefhuis levert veel beperkingen in ontwerpkeuzes, het concept leent zich daardoor niet altijd voor een breed publiek. Duurzaam wonen zou niet als een beperking mogen voelen, het zou niet ten koste mogen gaan van de keuzes en comfort waar een gemiddelde huiseigenaar aan gewend is. Om van duurzaam bouwen de nieuwe standaard te maken moet het mogelijk zijn om woningen te ontwikkelen met evenveel opties en comfort als traditionele woningen. Vanuit die probleemstelling zijn we gekomen tot de hoofdvraag. Het hoofddoel is het ontwikkelen van een duurzaam alternatief voor het passiefhuis te Appingedam. De strategie die hierbij is toegepast is het in kaart brengen van de context (locatieonderzoek); het analyseren van duurzame alternatieven (referentieonderzoek); het combineren van geschikte alternatieven tot een functionerend en architectonisch geheel (uitwerken DO); en het controleren of de ontwikkelde woning beter is dan het passiefhuis (berekenen en evalueren). Op basis van vergelijkingen met het passiefhuis is aangetoond dat de woning een beter alternatief is op het gebied van ontwerp, comfort, bouwtechniek, installaties en energieprestatie. De eerste stap was het analyseren van de context. Door te omschrijven wat het programma van het passiefhuis is, kon een vergelijkbaar alternatief ontwikkeld worden. De woning is van dezelfde orde en biedt aan hetzelfde aantal bewoners plaats. Voor het uitwerken van het definitief ontwerp is een bestaand en prijswinnend ontwerp van MTB architecten gekozen als basis. Dit ontwerp is aangepast aan het programma van het passiefhuis te Appingedam. Door locatieonderzoek en het analyseren van het bestemmingsplan en beeldkwaliteitplan is bepaald dat de oriëntatie, dakhelling en vormeisen van de kavel ongunstig zijn voor zonnesystemen en zongericht ontwerp. In plaats van vrijstelling te vragen is in een brief aan de gemeente een op duurzaamheid gerichte aanpassing aan het beeldkwaliteitplan voorgesteld. Dit kan wellicht voorkomen worden dat oriëntatie, dakhelling of vormeisen in de toekomst een probleem blijven voor duurzame projecten. Door een aanpassing van de dakhelling (60° naar 20°) kon toch gebruik gemaakt worden van de westelijke en oostelijke dakhelften met een acceptabel rendement en behoud van een kopgevel op het zuiden. De verplichting van de kopgevel op het zuiden maakt een dakoverstek tegen oververhitting van directe zoninstraling bijna onmogelijk. Een schaalverkleinend element van één meter diep is wel toegestaan, deze is doorgetrokken tot het dak en als horizontaal overstek benut. De functionaliteit van dakoverstekken ten opzichte van traditionele kopgevels is ook in de brief aangekaart.

De tweede stap was het vinden van duurzame alternatieven. Door vijf duurzame woonconcepten te vergelijken op gebied van ontwerpvrijheid, comfort, bouwtechniek en energievoorziening kon een keuze gemaakt worden welke aspecten interessant zijn om te combineren. Van de vijf woonconcepten zijn drie gecombineerd in de ontwikkelde woning. Qua energieconcept is een nulwoning als voorbeeld genomen. Dit is het belangrijkste deelconcept van de woning, omdat hiermee een brede doelgroep te bereiken en een hoge mate van duurzaamheid, comfort en zelfstandigheid te behalen is. Ter aanvulling heeft het passiefhuis als voorbeeld gediend. Door de dikke isolatieschil en het beperken van energiegebruik en energieverlies is het mogelijk de nul+balans te halen. Qua materialen en detaillering is het C2C-concept als leidraad genomen, omdat een nulwoning en passiefhuis geen mate van duurzaamheid aan materialisering vereisen. Het C2C-concept houdt rekening met de milieubelasting van gekozen materialen en bouwmethoden. Op dat oogpunt is de woning duurzamer geworden dan een standaard nulwoning of passiefhuis. Na het vaststellen van de energie- en materiaalconcepten is onderzoek gedaan naar de beste producten en systemen om aan de uitgangspunten van die concepten invulling te geven. Voor de installaties zijn per onderdeel (warmte, koeling, tapwater, energie, ventilatie en hemelwater) enkele opties vergeleken op werking, efficiëntie en relevantie. Op basis van referentieonderzoek en door het opvragen van informatie bij leveranciers is een aanname gemaakt van de benodigde systemen en capaciteit van die systemen. Voor de bouwtechnische uitwerking zijn per onderdeel (wand, vloer, dak, kozijn) enkele opties vergeleken op C2C-waarde, isolatiewaarde en architectonische waarde. Daarbij is gekeken wat er in de referentiewoningen is toegepast om een goede vergelijking te kunnen maken. Met behulp van het programma Greencalc en classificatiesystemen als C2C, FSC en NIBE is een keuze gemaakt in materialen en bouwmethoden. Greencalc geeft milieukosten voor materialen en dient daarom ook ondersteunend bij het ontwerpproces. Met behulp van achtergrondinformatie en een gesprek met adviesbureau DGMR kon een weloverwogen keuze gemaakt worden. De laatste deelvraag is het controleren of de gekozen alternatieven duurzamer en beter zijn dan het passiefhuis te Appingedam. Dit is eigenlijk niet de laatste stap, maar een proces dat parallel liep aan het ontwikkelen van het DO. Bij duurzaam bouwen is het immers verstandig het ontwerp en duurzame ingrepen meteen op elkaar af te stemmen. Voor het leveren van bewijs is een eindberekening gemaakt in EPW en Greencalc waarin de nulwoning hoger scoort dan het passiefhuis. In een ondersteunende vergelijking wordt omschreven aan welke factoren het ligt dat de nul+woning hoger scoort op het gebied van energieprestatie, bouwtechniek, installaties en ontwerp. 4

INHOUD

5.1.5 | VLOEROPBOUW ................................................................................................................................. 36 5.1.6 | DAKOPBOUW .................................................................................................................................... 37 5.1.7 | KOZIJNEN ......................................................................................................................................... 39

1 | INLEIDING ......................................................................................................................................... 6

5.2 | ENERGIE AMBITIE ........................................................................................................................ 42

1.1 | AANLEIDING........................................................................................................................................... 7 1.2 | DOELEN ................................................................................................................................................ 7 1.3 | AFKADERING .......................................................................................................................................... 7 1.4 | STRATEGIE PROJECT ................................................................................................................................. 8

5.2.1 | SCHATTING ENERGIEBEHOEFTE .............................................................................................................. 43 5.2.2 | ENERGIEVOORZIENING REFERENTIEWONINGEN ......................................................................................... 44 5.2.3 | ENERGIEBALANS REFERENTIEWONINGEN ................................................................................................. 45 5.2.4 | ZONNEPANELEN ................................................................................................................................. 46 5.2.5 | ENERGIEBALANS APPINGEDAM .............................................................................................................. 47

2 | CONTEXT ......................................................................................................................................... 10 2.1 | BESCHRIJVING LOCATIE ........................................................................................................................... 11 2.2 | BEELDKWALITEITPLAN ............................................................................................................................ 13 2.3 | INTERPRETATIE RANDVOORWAARDEN........................................................................................................ 14 3 | WOONCONCEPTEN......................................................................................................................... 15 3.1 | ENERGIE NULWONING............................................................................................................................ 16 3.2 | PASSIEFHUIS ........................................................................................................................................ 17 3.3 | CRADLE TO CRADLE (C2C) WONING ......................................................................................................... 18 3.4 | AUTARKISCH HUIS ................................................................................................................................. 19 3.5 | ECOLOGISCHE WONING .......................................................................................................................... 20 3.6 | VERGELIJKING....................................................................................................................................... 21 3.7 | CONCLUSIE .......................................................................................................................................... 21 4 | REFERENTIEWONINGEN ................................................................................................................. 22 4.1 | NULWONING – GROENLO ...................................................................................................................... 23 4.2 | PASSIEFHUIS – OIJEN ............................................................................................................................. 24 4.3 | C2C WONING – AMSTERDAM ................................................................................................................. 25 4.4 | AUTARKISCHE WONING – AMSTERDAM ..................................................................................................... 26 4.5 | ECOLOGISCHE WONING – ALMERE ............................................................................................................ 27 4.6 | PASSIEFHUIS - APPINGEDAM ................................................................................................................... 28 4.7 | PASSIEFHUIS - APELDOORN ..................................................................................................................... 29

5.3 | INSTALLATIES............................................................................................................................... 48 5.3.1 | UITGANGSPUNTEN ENERGIE.................................................................................................................. 48 5.3.2 | INSTALLATIES REFERENTIEWONINGEN...................................................................................................... 49 5.3.3 | VERWARMING/KOELING ...................................................................................................................... 50 5.3.4 | TAPWATER........................................................................................................................................ 52 5.3.5 | WARMTE-OPSLAG .............................................................................................................................. 54 5.3.6 | VENTILATIE ....................................................................................................................................... 56 5.3.7 | HEMELWATEROPVANG ........................................................................................................................ 59 6 | DEFINTIEF ONTWERP...................................................................................................................... 61 6.1 | VERANTWOORDING DEFINITIEF ONTWERP .................................................................................................. 62 6.2 | SAMENVATTING BOUWTECHNIEK .............................................................................................................. 64 6.3 | SAMENVATTING INSTALLATIES .................................................................................................................. 66 6.4 | ENERGIEVOORZIENING............................................................................................................................ 68 7 | RESULTAAT ..................................................................................................................................... 69 7.1 | GREENCALC+ SCORE .............................................................................................................................. 70 8 | VERGELIJKING................................................................................................................................. 76

5 | VOORONDERZOEKEN ..................................................................................................................... 30

8.1 ONTWERP EN WAARDERING ....................................................................................................................... 77 8.2 VERGELIJKING OP ENERGIEPRESTATIE ............................................................................................................ 79 8.3 VERGELIJKING OP INSTALLATIETECHNISCH GEBIED ............................................................................................ 80 8.4 VERGELIJKING OP BOUWTECHNISCHE GEBIED ................................................................................................. 82

5.1 | BOUWTECHNIEK .......................................................................................................................... 31

9 | CONCLUSIE ..................................................................................................................................... 84

5.1.1 UITGANGSPUNTEN................................................................................................................................ 31 5.1.2 | ISOLATIE........................................................................................................................................... 32 5.1.3 | WANDOPBOUW ................................................................................................................................. 34 5.1.4 | GEVELBEKLEDING ............................................................................................................................... 35

LITERATUURLIJST ................................................................................................................................. 89

5

1 | INLEIDING

6

Ter afronding van de opleiding Architectuur 1e fase aan de Hanzehogeschool te Groningen, met de afstudeerrichting Duurzaam Bouwen, is een duurzaam alternatief ontwikkeld voor een ontwerp van een passiefhuis op de nieuwbouwlocatie Hilgeborn te Appingedam.

zou zijn, is besloten het project te eindigen met een adviesbrief aan de gemeente waarin dit nijpende geval wordt voorgelegd. Als regelgeving blijkbaar de groei van duurzaam bouwen in Nederland belemmert, dan is ons afstudeerproject een goede gelegenheid dit aan de kaak te stellen.

1.1 | AANLEIDING Uit een eerder afstudeeronderzoek bleek dat het passiefhuis van opdrachtgever bouwbedrijf Kooi geen gunstige terugverdientijd had, door ongunstige randvoorwaarden in het beeldkwaliteitplan van de gemeente Appingedam. Naar aanleiding van die resultaten heeft bouwbedrijf Kooi inmiddels meer interesse in nulwoningen. Het ontwerp van een nulwoning is minder sterk gericht op oriëntatie. De bouwkundige voorzieningen om een nulwoning energiezuinig te maken zijn eenvoudiger en minder kostbaar. Er wordt een minder actieve bijdrage van de bewoner vereist, wat de nulwoning geschikt maakt voor een bredere doelgroep. Met de stijgende energieprijzen, politieke afhankelijkheid en schaarste van fossiele brandstoffen in gedachten, is het bovendien interessant dat een nulwoning in de eigen energievraag kan voorzien.

1.2 | DOELEN Op basis van die voordelen is de hypothese gesteld dat er meer toekomst zit in nulwoningen dan in passiefhuizen. Het leek ons interessant om die hypothese te toetsen door een woning te ontwikkelen op die zelfde locatie dat een duurzamer alternatief vormt dan het passiefhuis. Er bestaan uiteraard meerdere duurzame woonconcepten die een beter alternatief kunnen vormen. Daarom hebben we ook gekeken naar concepten als: ecologisch, cradle to cradle en autarkisch. We hebben niet geprobeerd het wiel uit te vinden of het zoveelste ladeplan te maken. Maar we hadden ons wel als doel gesteld om meerdere duurzame concepten te analyseren en daarvan die aspecten te combineren die voor deze locatie en context het meest geschikt zijn, om een concreet plan te kunnen ontwerpen. De belemmerende eisen die gemeente Appingedam stelt aan vorm, dakhelling en oriëntatie van nieuwbouwwoningen zijn zodanig hinderlijk dat het bijna niet rendabel is om een duurzame woning op die locatie uit te voeren. Te verwachten is dat er op een nieuwbouwlocatie juist stimulans is vanuit de gemeente om duurzaam te bouwen. Wij zagen hierin een tweede uitdaging: Hoe kunnen we toch tegemoet komen aan de voorwaarden van de gemeente? Aangezien wij vooraf al het vermoeden hadden dat dit vrijwel onmogelijk

Tot slot hadden we een persoonlijk doel gesteld aan ons afstudeeronderzoek. Aangezien er een beeld bestaat over duurzame woningen dat deze een hoog geitenwollen sokken gehalte hebben, willen wij proberen van onze duurzame woning een architectonisch interessant object te maken. Duurzaam ontwerpen werkt anders dan “traditioneel” ontwerpen. Voor duurzaamheid moet in het begin van het traject al rekening gehouden worden met energieconcepten en ambities op het gebied van materiaal, demontabelheid, flexibiliteit programma en levensduur. Deze aspecten zijn dermate maatgevend dat ze het ontwerp sterk beïnvloeden. Toch kan dit ook gezien worden als een overeenkomst met traditioneel ontwerpen. Bij “meer vertrouwde” bouwstijlen is er immers ook altijd sprake van een zoektocht naar de grens tussen vorm en functie. Het moet naar ons idee mogelijk zijn om creatief met deze nieuwe vormentaal om te gaan. Duurzaamheid heeft immers niet alleen te maken met levensduur, grondstoffen en het milieu, maar ook met waardering. Een gebouw dat gewaardeerd wordt zal beter onderhouden worden en langer in gebruik blijven.

1.3 | AFKADERING De rekenprogramma’s waarmee duurzame gebouwen worden doorgerekend verschillen ook van de traditionele methodes die tijdens de opleiding behandeld zijn. Het kost tijd om met nieuwe rekenmethodes aan te leren. Daarom hadden wij vooraf ingeschat niet het hele traject van ontwerp- tot uitwerkfase te kunnen uitvoeren in één afstudeerperiode. Ons tweede persoonlijk doel was om met zoveel mogelijk facetten van duurzaam bouwen in aanraking te komen, vandaar dat we ervoor gekozen hadden wel iedere bouwfase te doorlopen, maar deze fasen slechts gedeeltelijk uit te werken en ons per fase in één aspect te verdiepen. Die verdieping is nodig om kritische vragen te kunnen stellen over de betekenis van duurzaamheid. Door deze werkwijze konden we toch een idee krijgen van de verschillen in aanpak tussen traditioneel en duurzaam ontwerpen. In het projectplan is afgekaderd welke onderdelen we wel en niet zouden behandelen en hoeveel tijd er aan ieder onderdeel besteed kon worden, dit projectplan is in de bijlagen terug te vinden.

7

1.4 | STRATEGIE PROJECT

Stap 1: Opstellen van programma van eisen op basis van context en energieconcept

Probleemstelling Een passiefhuis levert veel beperkingen in ontwerpkeuzes, het concept leent zich daardoor niet altijd voor een breed publiek. Duurzaam wonen zou echter niet als een beperking mogen voelen, het zou niet ten koste mogen gaan van de keuzes en comfort waar een gemiddelde huiseigenaar aan gewend is. Om van duurzaam bouwen de nieuwe standaard te maken moet het mogelijk zijn om woningen te ontwikkelen met evenveel opties en comfort als traditionele woningen. Vanuit die probleemstelling zijn we gekomen tot de hoofdvraag.

Context | Voor het toetsen van alternatieven op relevantie voor deze locatie, was kennis nodig over de context en de omgeving, zodat een programma van eisen opgesteld kon worden. Voor dit doel is een locatieonderzoek uitgevoerd. Om randvoorwaarden voor het ontwerp op te kunnen stellen is ook gekeken naar het bestemming- en beeldkwaliteitplan.

Hoe kunnen we een duurzaam alternatief ontwikkelen voor het passiefhuis Appingedam? Om die vraag te kunnen beantwoorden is de volgende strategie toegepast. Op basis van locatie- en referentieonderzoek is kennis vergaard waarmee een programma van eisen en energieambitie kon worden opgesteld. Het daaruit volgende totaalconcept is bepalend geweest voor het ontwerp. Het ontwerp is berekend met Greencalc en vergeleken met het passiefhuis om aan te tonen dat het ontwerp duurzamer en beter is. Indeling verslag De hoofdvraag is opgesplitst in vier deelvragen, waaruit vier producten zijn gerold. De producten worden in meerdere hoofdstukken opgedeeld. In de tabel hieronder staat welke.

Woonconcepten | Voor het vinden van een geschikt energieconcept zijn meerdere woonconcepten met elkaar vergeleken: passief, energienul, cradle to cradle, ecologisch en autarkisch. Om duidelijk te maken wat wij onder deze termen verstaan, zijn de woonconcepten naar onze interpretatie gedefinieerd en vergeleken op vier punten: bouwmethodiek, energievoorzieningen, ontwerpeisen en bijdrage bewoner. Deze vier criteria waren bepalend voor de keuze van ons woonconcept, omdat we verantwoord met materialen willen omgaan, zoveel mogelijk in de eigen energiebehoefte willen voorzien, veel vrijheid willen hebben in het ontwerp en geen gedragsaanpassing willen eisen van de bewoner. In de conclusie tonen we hoe gekomen zijn op de samenvoeging van drie concepten voor de te ontwikkelen woning te Appingedam: energienul, passief, C2C. Stap 2: Vooronderzoek op basis van referentieonderzoek Referenties | Om duurzame alternatieven te kunnen analyseren was het nodig om praktijkvoorbeelden op te zoeken. Bij ieder woonconcept is een referentiewoning opgezocht die ons architectonisch of conceptueel aansprak. De referentiewoningen bevatten elementen die interessant waren om in de te ontwikkelen woning toe te passen. In het vooronderzoek naar duurzame alternatieven, wordt steeds verwezen naar de drie meest relevante woningen: nulwoning te Groenlo, passiefhuis te Oijen en C2C-woning te Amsterdam.

Hoe kunnen we een duurzaam alternatief ontwikkelen voor het passiefhuis te Appingedam?

Wat zijn de uitgangspunten van de locatie?

Welke alternatieven zijn geschikt?

Wat is een functioneel en architectonisch geheel?

Wanneer is het alternatief duurzaam en/of beter?

Programma en concept

Vooronderzoek alternatieven

Definitief ontwerp

Vergelijking resultaat

H2/3

H4/5

H6

H7/8

Vooronderzoek | De referentiewoningen bevatten elementen die interessant waren om in de te ontwikkelen woning toe te passen. Van al die toepassingen is kennis vergaard zodat conclusies getrokken konden worden over de relevantie van die toepassingen voor de te ontwikkelen woning. De onderzochte hoofdaspecten zijn bouwmethodiek, energie en installaties. Deelaspecten zijn draagstructuur, materiaal, energiebalans, warmte, koeling, tapwater en ventilatie. Bij ieder deelaspect zijn de vragen gesteld: Wat zijn de uitgangspunten? Wat zijn de alternatieven? Wat is toegepast in de referentiewoningen? En wat is geschikt voor deze locatie? Aan het eind van ieder deelonderzoek is geconcludeerd welke alternatieven geschikt is voor deze woning. 8

Stap 3: Maken van definitief ontwerp op basis van vooronderzoeken en Greencalc Definitief Ontwerp | Bij het zoeken naar geschikte producten en systemen is gekeken hoe de onderdelen gecombineerd konden worden tot een functioneel en architectonisch geheel. Daarbij is teruggegrepen op het materiaal-, detail-, bouwfysisch- en installatieconcept. In dit hoofdstuk wordt het totale ontwerp en de gemaakte keuzes nog eens samengevat. Hierbij wordt duidelijk hoe de deelaspecten van de vooronderzoeken tot een geheel geleid hebben. Stap 4: Bewijsvoering dat het alternatief beter is op basis van Greencalc en vergelijking Resultaat | Om te controleren dat de woning voldaan heeft aan de gestelde eisen van energieprestatie en duurzaamheid is de woning berekend met EPW en Greencalc. Vergelijking | Om een conclusie te kunnen trekken over het behalen van het einddoel: dat de ontwikkelde woning duurzamer en beter is dan het passiefhuis te Appingedam zijn de twee woningen met elkaar vergeleken op het gebied van energieprestatie en duurzaamheid. Energieprestatie is een meetbaar begrip. De overeenkomsten en verschillen in milieu-index en EPC-waarde zijn vrij eenvoudig op basis van bouwtechniek en installaties te verklaren. Duurzaamheid is een objectiever begrip, aangezien duurzaamheid meerdere betekenissen heeft. De subjectieve waarden die voor dit project toch belangrijk waren (ontwerp, comfort en waardering) zijn ook vergeleken.

9

2 | CONTEXT Voor het toetsen van alternatieven op relevantie voor deze locatie, was kennis nodig over de context en de omgeving, zodat een programma van eisen opgesteld kon worden. Begrip van de context en omgeving helpt bij het kiezen voor een alternatief dat zich “passend” invoegt in de omgeving en tevens een positieve “bijdrage” levert aan die omgeving. Voor dit doel is een locatieonderzoek uitgevoerd. De resultaten van dat onderzoek worden in dit hoofdstuk getoond. Er is op verschillende schaalniveaus naar Appingedam gekeken: stadsniveau, wijkniveau en straatniveau. Om randvoorwaarden voor het ontwerp op te kunnen stellen is ook gekeken naar het bestemming- en beeldkwaliteitplan. Hoe deze randvoorwaarden geïnterpreteerd zijn in het ontwerp wordt ook toegelicht.

10

2.1 | BESCHRIJVING LOCATIE Stadniveau De stad waar de kavel van bouwbedrijf Kooi gesitueerd is, is zoals al eerder genoemd Appingedam. Deze stad ligt in het noorden van Nederland, in de provincie Groningen, vlakbij het einde van de rivier de Eems. De steden Delfzijl en Appingedam zijn bijna aan elkaar gegroeid, Delfzijl is rechtstreeks verbonden met de rivier de Eems. Aan de overkant van de Eems ligt het land Duitsland. Appingedam is ten opzichte van Groningen in het noordoosten gelegen. In 2011 wonen er in deze stad een kleine 12 duizend mensen volgens een onderzoek van het CBS. De stad beslaat ongeveer 25km² en is te verdelen in 3 stadsdelen, Appingedam-centrum, Appingedam-west en Appingedam-Oost. De betreffende kavel is gelegen in het stadsdeel Appingedam-centrum. Wijkniveau De straat met de naam ‘Willem Alexanderlaan’ is volgens een L-vorm door een nieuwbouwplan van 21 vrijstaande nieuwbouw woningen heen gelegd. Deze straat is een onderdeel van het nieuwbouwplan en het is daardoor een nieuwe weg. Dit nieuwbouwplan is vernoemd naar de huishoudschool: Hilghe Born Appingedam. Het nieuwbouwplan is Hilghe Born genoemd. Aan de bestaande straten rond de nieuwe straat staan allemaal bestaande gebouwen. De straat aan de noordzijde van het plan heet Oranjeweg, de straat aan de oostzijde van het plan heet Heiliggravenweg. De weg aan de zuidzijde van het plan heet de Solwerderweg, en de straat aan de westzijde heet de Wilhelminaweg. Geen van de hierboven genoemde straten zijn hoofdwegen in de stad, daarom zou dit een goede buurt kunnen zijn voor starters met kinderen. De snelheidslimiet in deze straten is namelijk 30 km/u. De soort bebouwing die rondom deze straten gerealiseerd is, is allemaal redelijk verschillend van elkaar. Verschillende soorten vrijstaande huizen met verschillende afmetingen zijn rondom het plan Hilghe Born gesitueerd. Maar er is bijvoorbeeld ook een appartementencomplex op de hoek van de kruising van de Heiliggravenweg en de Solwerderweg te vinden. Bijna alle gebouwen rondom het nieuwe plan zijn woningen, maar aan de Wilhelminaweg is het gemeentehuis van Appingedam gesitueerd. Aan deze straat is ook een gebouw van de thuiszorg gevestigd. De bestaande woningen die in dit gebied zijn gebouwd worden voornamelijk gekenmerkt door de bouwstijl, de meeste woningen dateren namelijk uit de jaren 20 en 30.

Fig. 1: Nederland in relatie met de provincie Groningen

Fig. 2: Appingedam

11

Bouwstijl De enige constante factor in de straten rondom het nieuwbouwplan wat de bebouwing betreft, is dat er gebouwd wordt met baksteen, de kleur van de bakstenen verschild echter wel. Zo zijn de meeste woningen gebouwd met rode bakstenen, maar er zijn ook wel gebouwen die bestaan uit witte of gele bakstenen. Zoals eerder beschreven is de bestaande bebouwing rondom de Hilghe Born erg divers (zie Fout! Verwijzingsbron niet gevonden.). De iversiteit van Hilghe Born wordt erg door het beeldkwaliteitplan (bkp) afgebakend. In het bkp is bijvoorbeeld vooraf bepaald wat voor een dakhelling de woning mag hebben en wat de oriëntatie van de woning moet zijn. Dit is voor elke kavel van het nieuwbouwplan de Hilghe Born vastgesteld. Op deze manier wil de gemeente zeker stellen dat de nieuw te bouwen woningen volgens een bepaalde mate van diversiteit gebouwd worden. Het nieuwbouwplan de Hilghe Born bestaat uit 21 vrijstaande nieuwbouw woningen, het passiefhuis van bouwbedrijf Kooi is hier één van. Het nieuwbouwplan is op ongeveer 7 minuten lopen van het oude karakteristieke centrum van Appingedam. Het postkantoor, de bibliotheek en zoals eerder genoemd het gemeentehuis bevinden zich vlakbij de nieuwe wijk. Het nieuwbouwplan is ook goed bereikbaar met het openbaar vervoer, het centraal station van deze stad ligt namelijk een kleine 200 m boven het nieuwbouwplan. Dit gedeelte van de stad maakt onderdeel uit van de Oranjebuurt. Kavelniveau Zoals eerder genoemd heeft de Willem Alexanderlaan een L vorm, deze weg sluit aan op twee bestaande wegen, dit zijn de Heiliggravenweg en de Solwerderweg. De locatie van het passiefhuis van bouwbedrijf Kooi is gesitueerd op de hoek van de weg waar deze ongeveer 900 draait. Het huis staat aan de kant van de Oranjeweg. De 5 nieuw te bouwen huizen naast de kavel van het passiefhuis zijn volgens dezelfde rooilijn als de Willem Alexanderlaan geplaatst. Zoals in Fig. 3 te zien is, is de locatie van het passiefhuis op de hoek van de Willem Alexanderlaan gelegen.

Fig. 3: Wijk Hilghe Born

Fig. 4: Diversiteit in gevelaanzichten van de omliggende straten

12

2.2 | BEELDKWALITEITPLAN Voor de nieuwbouw wijk de Hilghe Born is er een beeldkwaliteitplan samengesteld, dit plan is gepresenteerd aan de hand van zogenoemde kavelpaspoorten (kpp). Zoals te zien in Fig. 5 zijn er 6 verschillende paspoorten opgesteld voor deze wijk. In de bijlagen wordt er omschreven welke paspoort bij welke kavel hoort. Daarom hebben we de inhoud van elk kavelpaspoort in de bijlagen zo geordend dat de specifieke eisen van elk paspoort goed te filteren zijn. Het verschil tussen de paspoorten wordt op deze manier ook goed duidelijk. Hiernaast zijn de eisen te zien die voor ons kavelpaspoort van toepassing zijn.

Kavelpaspoort A Plaatsing wijze 1: De voorgevel van het hoofdvolume is gelegen op de bestaande rooilijn, tenzij voorgevel uitgebreid wordt met bijv. erker (max 1m diep). De garage moet minimaal 8m achter rooilijn liggen. Bijgebouwen mogen min. 1m uit erfgrens steken. Hoofdvorm wijze 1: Breedte: max. 8m. Min. 4m achter rooilijn mag hoofdvolume 10m zijn. Nokhoogte: 8 – 10m Goothoogte: max. 3,2m Dakhelling: 52 - 600 Opmaak schil wijze 1: Dak: zwart of donkergrijze keramische pan, mat of geglazuurd. Gevels: donkerrode baksteen, grijze voegen. Kozijnen: hout of kunststof in gelijke detaillering. Kleur kozijnen, vaste delen en evt. draaiende delen: gebroken wit. Materialisatie andere geveldelen: Beton, Stucwerk, Hout, Steen. Erfafscheidingen wijze 1: De erfscheiding aan de weg, (voorkant woning) max. 1m hoog. Mag bestaan uit: Metselwerk i.c.m. buizen, max 0,8m hoog of hagen/struiken. Erfscheiding achterkant woning max. 2m hoog, mag hagen/struiken zijn.

Fig. 5: indeling van de kavelpaspoorten in het nieuwbouwplan

13

2.3 | INTERPRETATIE RANDVOORWAARDEN Er zijn dus specifieke regels en eisen in het beeldkwaliteitplan (bkp) vastgesteld voor het nieuwbouwplan te Hilghe Born. We hebben het bkp geanalyseerd om de structuur van het plan te bepalen. Fig. 5 laat de geplande structuur van de straat zien. De woonvolumes op de hoekpunten van de straat (paspoort D en F zie Fig. 6) mogen meer architectonische geleding krijgen dan de woningen op paspoort A. Van de “hoek” woningen wordt vereist dat ze tweea drie interessante kopgevels hebben. Deze architectonisch interessante woningen fungeren als herkenningspunt voor op een hoek van de straat.

Aan de hand van de eerder getrokken conclusie van het bkp zijn we wat flexibeler omgegaan met de regels vanuit het bkp. Deze aanpak kunnen we verder volledig verantwoorden met behulp van het duurzame aspect. De hellingshoek van het dak is in het bkp zo gespecificeerd dat er een speling was van 8 graden, deze mag men namelijk zelf bepalen als hij maar ergens tussen de 52 en de 60 graden zit. Daar komt nog bij dat het dak oost-west gesitueerd was, waardoor het niet mogelijk is om het zuiddak te gebruiken voor zonnepanelen. We willen echter toch de energie van de zon gebruiken om de woning duurzaam te maken. Indien we de consequente structuur van de oriëntatie van de daken niet willen doorbreken, zijn we aangewezen tot de daken op het oosten en westen. Het rendement van de zonnepanelen in deze windrichtingen is het grootst wanneer de dakhelling 20 graden is. Het is niet mogelijk om met de gestelde dakhelling (52 – 60 graden) dezelfde hoeveelheid groene stroom op te wekken als met een hellingshoek van 20 graden. Omdat we een duurzame woning willen ontwikkelen, zijn we flexibel omgegaan met de hellingshoek van het dak. We hebben de hellingshoek van het dak op 20 graden vastgesteld.

Deze gezette structuur is niet consequent in het nieuwbouwplan doorgezet, er zijn namelijk meer hoekpunten in deze straat. Kavel 1 (‘onze’ kavel) en kavel 17 staan ook op hoekpunten. In het bkp zijn deze volumes echter relatief eenvoudig vormgegeven, voor beiden geldt de vorm A. Op basis van de uitspraak in het bkp dat hoekwoningen als herkenningspunten moeten fungeren zouden de woningen op kavel 1 en 17 ook een bijzondere vorm mogen hebben.

De gevelmaterialen en de dakbedekking zijn ook specifiek vastgesteld in het bkp, dit zijn namelijk bakstenen en keramische dakpannen. Beide materialen worden niet op een C2Cmanier geproduceerd. We willen volgens het C2C-principe gaan bouwen, daarom zou het gebruik van deze materialen niet logisch zijn. Deze regel uit het bkp houden we niet erg strikt vast, we hebben er namelijk voor gekozen om de gevels en het dak te bekleden met hout. Deze gevelbekleding ‘mag’ wel volgens het C2C-principe. De kleuren van de bakstenen en dakpannen worden gevarieerd in het bkp gebruikt, we voldoen wel gedeeltelijk aan deze kleuren. De bakstenen worden rood en zandkleurig gebruikt, dakpannen worden zwart en oranje toegepast. Wij gaan 2 houtsoorten toepassen, de ene houtsoort is zandkleurig en de andere is zwart. Met deze kleuren doorbreken we het kleurgebruik van de andere woning niet.

We willen een duurzaam alternatief ontwikkelen voor het passiefhuis van bouwbedrijf Kooi, op de volgende manieren gaan we dat proberen te bereiken. Op het materiaalgebied hebben we het C2C-principe aangenomen, wat de duurzame installaties betreft gaan we de systemen van de nulwoning gebruiken. Ons ontwerp was in eerste instantie een passiefhuis, bepaalde uitgangspunten van dit ontwerp hebben we meegenomen in de uiteindelijke woning. Daarom heeft het ontwerp ook bepaalde uitgangspunten van een passiefhuis.

In het bkp staat beschreven dat het plan zo gespecificeerd is om voor een plezierig en divers beeld in deze nieuwe straat te zorgen. Door het feit dat we met bepaalde eisen wat soepeler zijn omgegaan, zal deze geplande diversiteit door ons ontwerp niet in het gedrang komen. Aan de hand van de eerder gemaakte analyse van het bkp, zijn we erachter gekomen dat we de gezette structuur die de gemeente heeft geprobeerd te ontwikkelen alleen maar versterkt zal worden door ons ontwerp.

Fig. 6: Bouwvorm van paspoort F, D en A

14

3 | WOONCONCEPTEN Voor het vinden van een geschikt alternatief voor deze locatie, zijn in dit hoofdstuk meerdere woonconcepten met elkaar vergeleken: passief, energienul, cradle to cradle, ecologisch en autarkisch. Deze duurzame woonconcepten hebben als doel om zo verantwoord mogelijk om te gaan met energie- en materiaalgebruik, maar bij ieder woonconcept wordt dit bereikt vanuit een andere benaderingsmethode. In de bouwwereld worden deze vijf termen wel eens door elkaar gebruikt. Om duidelijk te maken wat wij onder deze termen verstaan, zijn de woonconcepten naar onze interpretatie gedefinieerd. Bij ieder woonconcept is een referentiewoning opgezocht die ons architectonisch of conceptueel aansprak.

Deze woningen dienen ter aanvulling en illustratie op de gegeven definities. In hoofdstuk 4 zijn deze woningen terug te vinden. Bij het definiëren zijn de woonconcepten vergeleken op vier relevante punten: bouwmethodiek, energievoorzieningen, ontwerpeisen en bijdrage bewoner. Deze vier criteria waren bepalend voor de keuze van ons woonconcept, omdat we verantwoord met materialen willen omgaan, zoveel mogelijk in de eigen energiebehoefte willen voorzien, veel vrijheid willen hebben in het ontwerp en geen gedragsaanpassing willen eisen van de bewoner. In de conclusie tonen we hoe gekomen zijn op de samenvoeging van drie concepten voor de te ontwikkelen woning te Appingedam: energienul, passief, C2C.

15

3.1 | ENERGIE NULWONING Een energieneutrale woning, energiebalanswoning, nul-energiewoning of CO2-neutrale woning zijn allemaal begrippen waarmee hetzelfde type woning benoemd kan worden, namelijk een energie nulwoning. Een energie nulwoning is een woning waar met een normaal leefpatroon over een heel jaar minimaal evenveel groene energie wordt opgewekt als gebruikt. Toch kan het huis wel afhankelijk zijn van een energiemaatschappij want een nulwoning kan bijvoorbeeld 's zomers de hoeveelheid gewonnen energie terug leveren aan het elektriciteitsnet die 's winters weer gebruikt kan worden. De term ‘nulwoning’ hoeft niet letterlijk geïnterpreteerd worden. De kans dat een woning precies evenveel energie opwekt dat er gebruikt wordt -wat het geval is bij de term energie nul- is nogal klein. Daarom worden de woningsoorten die evenveel óf meer energie opwekken als er gebruikt wordt onder de benaming ‘energie nul’ gerekend. Energievoorzieningen De uitgangspunten van een energie nulwoning zijn voornamelijk gericht op de tweede stap van ‘Trias Energetica’1, het gebruik maken van duurzame energie. De eerste stap van de ‘Trias Energetica’ wordt tot een bepaalde hoogte ook meegenomen bij dit type woning. Dit kan met behulp van vele technieken bereikt worden. Er kan extra isolatie toegevoegd worden, het gebouw luchtdicht maken en een balansventilatie toepassen, driedubbel glas in de buitenkozijnen toepassen, energiezuinige installaties en een zuidelijke oriëntatie van de woning in verband met de optimale bezonning van zonnepanelen. Met behulp van windturbines kan ook energie aangemaakt worden. Daarnaast is het belangrijk om je te richten op een efficiënt systeem voor zowel de verwarming als de watervoorziening. Hiervoor zijn ook meerdere mogelijkheden. Voorbeelden zijn, een zonneboiler, deze installatie warmt water door middel van de zon op. Een andere optie is een warmtepomp. Om een energie nulwoning goed te ventileren wordt een gebalanceerd ventilatiesysteem met WTW (warmteterugwinning) toegepast. Een energie nulwoning richt zich specifiek op de balans tussen energie opwekken en het verbruik van de woning, dit type woning houdt niet veel rekening met het beperken van energieverliezen. Zo kan de woning veel energie verliezen, ondanks dat deze energie wel groen is opgewekt. Dit is dus niet erg efficiënt maar voor het milieu maakt het weinig uit, het blijft een duurzaam huis.

Eisencbewoner De bewoners van een energie nulwoning zouden rekening kunnen houden met het feit dat openstaande ramen en deuren enorme warmteverliezen opleveren. Daarom mogen deze draaiende delen zo min mogelijk open blijven staan. Het voordeel van een energie nulwoning dat de eventuele verloren energie groen is opgewekt. Bouwmethode Een energie nulwoning zou in principe met elke bouwmethode gerealiseerd kunnen worden, maar de ene bouwmethode is duurzamer dan de andere. Hier wordt vaak wel naar gekeken bij het bouwen van duurzame woningen. HSB (houtskeletbouw) is bijvoorbeeld een duurzamere bouwmethode dan bouwen met beton en steen. Daarom wordt er vaak gekozen voor HSB, met deze bouwmethode kan ervoor gekozen worden om de bouwdelen te prefabriceren. De woning kan op deze manier snel lucht en waterdicht gemaakt worden, waardoor er niet veel energie gebruikt hoeft te worden om de woning droog te stoken. Ontwerpeisen Wat de oriëntatie van de woning zou men ertoe kunnen beslissen om deze op het zuiden te richten, zo verkrijgen de gebruikte zonnecellen optimale bezonning. Als de woning op het zuiden gericht wordt, zou de gevel die dan ook op het zuiden is gericht, kunnen worden voorzien van veel glas. In de ontwerpfase zou er dan wel rekening mee gehouden moeten worden dat de zon in zomer te warm is. Een mogelijke oplossing voor dit probleem zou een overstek kunnen zijn. Energie uit

Energie in

1

Trias Energetica is een drie-stappen-plan bedoeld voor o.a. bouwbedrijven, om stap voor stap klimaatneutraal te worden.

Fig. 7: Principe nulwoning

16

3.2 | PASSIEFHUIS Een passief huis onderscheidt zich door een combinatie van hoog binnenklimaat en woonconform met een ontzettend laag energieverbruik. Deze woning is bijzonder goed geïsoleerd, hierdoor heeft deze woning weinig energie nodig om de ruimtes te verwarmen. Door de woning uit te rusten met goede energiezuinige installaties en het ontwerp zo goed mogelijk op de zon te oriënteren, zal het energieverbruik zeer laag blijven. De energieprestatie van een passiefhuis wordt met behulp van het programma PHPP berekend, echter, een passiefhuis moet alsnog voldoen aan de gestelde EPC-eis. Een woning mag passiefhuis genoemd worden als hij voldoet aan een netto energiebehoefte voor verwarming in de woning van ≤ 15 kWh/m²/jaar. Energievoorzieningen In de externe schil dient dikke aansluitende isolatie toegevoegd te worden, dit wordt gedaan om goede Rc-waarde te behalen. De externe schil van een passiefhuis voldoet aan een Rcwaarde van meer dan 8. De schil van de woning moet zoveel mogelijk doorlopen met zo min mogelijk onderbrekingen zoals kozijnen, deuren maar ook spouwankers. Aangezien bepaalde schil onderbrekingen onvermijdelijk zijn, zoals raam- en deuropeningen, is het noodzakelijk om de kozijnen en deuren te isoleren en drie dubbel glas toe te passen. Door goede kierdichting kan lucht en vocht niet in de woning komen. Ook kan warmte de woning niet ongewenst verlaten. Alle naden en kieren worden dicht gemaakt met behulp van folie- en tapesoorten. Energie die aangemaakt is door de zon is de meest belangrijke manier om een huis te voorzien van groene energie. Net zoals bij een energie nulwoning is een goed ventilatiesysteem noodzakelijk. Een gebalanceerd ventilatiesysteem met WTW (warmteterugwinning) wordt hier toegepast. Door de WTW-installatie is een regulier verwarmingssysteem overbodig.

Bouwmethode Doordat een passiefhuis kierdicht gemaakt wordt met behulp van folie en tape, is dit een werkwijze die goed uitgevoerd moet worden. De duurzaamheid van de woning is afhankelijk van deze bouwmethode, daarom worden de bouwdelen zoveel mogelijk geprefabriceerd zodat de mogelijkheid op eventuele bouwfouten geminimaliseerd worden. Ontwerpeisen Het belangrijkste voor een passiefhuis is de afstemming van het ontwerp op de omgeving. Het huis moet goed georiënteerd zijn op de zon om zoveel mogelijk warmte van de zon te verkrijgen. Dit wordt gedaan door de zuidzijde zoveel mogelijk van glas te voorzien. Om verhitting in de zomer te voorkomen moet er in de ontwerpfase extra aandacht besteedt worden aan zonnewering door middel van overstekken. Op de noordzijde van de woning, ook wel de koude zijde genoemd, moeten de gevelopeningen zoveel mogelijk beperkt worden. Hierin heeft het ontwerp van een passiefhuis dus beperkingen en/of uitdagingen.

Eisen bewoner Gebruikers van woning met de benaming ‘passiefhuis’ moeten er zoveel mogelijk rekening mee houden dat openstaande ramen en deuren, zwakke punten zijn wat energieverlies betreft. Het is daarom van belang dat de draaiende delen zo weinig mogelijk open staan. Om de naam passiefhuis te behouden is een uitbreidmogelijkheid niet wenselijk, het kost veel geld om de uitbreiding perfect te isoleren. Fig. 8: Principe passiefhuis

17

3.3 | CRADLE TO CRADLE (C2C) WONING Dit is een nieuwe ontwerpmethode dat gebaseerd is op het ‘afval is voedsel’ – principe en wat een stapje verder gaat dan duurzaam bouwen. De materialen die gebruikt worden in een product zal daarna nuttig worden hergebruikt in een ander product. Dit betekent dat de gebouwen demontabel ontworpen worden. De bouwmaterialen die toegepast worden zijn recyclebaar in de biologische of de technische kringloop. In een biologische kringloop betekent dat de materialen biologisch afbreekbaar zijn, deze materialen bevatten geen giftige stoffen. In een technische kringloop houdt in dat de materialen hoogwaardig van kwaliteit zijn, deze materialen zijn na demontage weer bruikbaar voor een ander doeleinde. Het is essentieel dat de gebruikte materialen hun kwaliteiten niet verliezen. In een goed functionerende technische kringloop zouden de gebruikte materialen hun kwaliteiten zelfs verbeteren en alle restproducten moeten hergebruikt kunnen worden of milieuneutraal zijn.

Bouwmethode De bouwmethode bij het C2C principe kan heel verschillend zijn. Dit komt door de eerste basisregel van de ontwerpmethode: afval is voedsel. Zo kan er gebouwd worden met lege flessen en oude autobanden, maar ook met wat ‘traditionelere’ bouwmaterialen zoals stro in combinatie met HSB. Papier en karton kunnen ook als materiaal dienen waarmee gebouwd kan worden. Er zijn ook projecten bekend waar gebouwd wordt met pure massieve houtbouw, dit is een variant van HSB. Ontwerpeisen Het ontwerpuitgangspunt bij het C2C-principe is uniek. Zo wordt de hele uitstraling bepaald door het materiaalgebruik.

Bij Cradle to Cradle zijn geen specifieke wet- en regelgevingen geschreven. Wel zijn er een aantal richtlijnen en toolkitten. Dit onderwerp kan je aanpassen aan je eigen ideeën en normen. De drie basisregels van het Cradle to Cradle principe zijn:  Afval = voedsel  Zon is de energiebron  Respect voor Diversiteit (verschillende soorten organismen) Energievoorzieningen Een C2C-woning richt zich op het energiezuinig bouwen door middel van recyclebare materialen. Wel kan er bij deze woning gebruik gemaakt worden van groene energie door middel van zonnepanelen of een windturbine maar dit is niet noodzakelijk. Eisennbewoner Het is wel gebruikelijk dat een bewoner van een C2C woning ook C2C producten zal gebruiken, er zijn al verschillende producten op de markt verkrijgbaar die de naam C2C mogen dragen. De bewoner zou ook voorzichtig en bewust om moeten gaan met de C2C bouwmaterialen, dit omdat deze producten bij demontage weer hergebruikt worden. Hoe beter de conditie van de bouwmaterialen, hoe beter de materialen hergebruikt kunnen worden.

Fig. 9: principe C2C: biologische en tecnische kringloop

18

3.4 | AUTARKISCH HUIS Autarkisch wonen betekent zelfvoorzienend wonen, bij een autarkische woning is er geen behoefte aan nutsvoorzieningen zoals gas, en elektriciteit. Deze woning voorziet zichzelf in de benodigdheden zoals stroom, water en warmte. Stroom wordt bijvoorbeeld opgewekt door middel van groene energiebronnen, de consequentie hiervan is echter wel dat de woning op het zuiden georiënteerd moet worden. Warmte kan ook duurzaam aangemaakt worden, dit zou men door middel van zonnecollectoren, een aardwarmtewisselaar of een koude en warmteopslag kunnen doen. De aangemaakte warmte moet ook zoveel mogelijk in het gebouw gehouden worden, dit kan men bewerkstelligen door 3 dubbel glas toe te passen in de buitenkozijnen. De buitendeuren moeten ook geïsoleerd worden. Er worden echter geen compromissen gedaan op de luxe en comfort ten opzichte van een ‘normaal’ huis. Dit type huis zou ideaal kunnen zijn bij locaties waar het aanleggen van nutsvoorzieningen veel geld kost. Een voorbeeld van deze locatie zou een woning op het water kunnen zijn. Energievoorzieningen Dit type woningen is uitgerust met verschillende technieken om duurzaam om te gaan met het milieu, een aantal van deze technieken worden hieronder toegelicht. Het regenwater wordt bij dit type woning opgevangen door middel van het dak waarna het via een regenbuis naar een opslagvat wordt gevoerd. Het regenwater is op twee manieren te gebruiken, men kan het zuiveren waardoor het te gebruiken is als drinkwater of de ongezuiverde vorm het te gebruiken als toiletwater. In de gehele woning worden toepassingen gebruikt die waterbesparend zijn, zoals een waterbesparende douchekop en een zuinig toilet. Eisen bewoner De woning wordt niet alleen duurzaam door de situering en materiaalgebruik, de bewoner van een autarkische woning heeft hierin ook nog een bepaalde verantwoordelijkheid. De eigenaar moet namelijk bereid zijn om een moestuin te houden, en/of biologisch en ecologische producten en grondstoffen te gebruiken. Hij/zij moet ook proberen zo weinig mogelijk afval te creëren en het afval dat diegene maakt, zoveel mogelijk hergebruiken. Er zou ook zo weinig mogelijk elektriciteit gebruikt moeten worden, men zou om dit te bewerkstelligen, slim kunnen omgaan met de aanmaak van groene energie. Men zou bijvoorbeeld op een zonnige dag kleding kunnen gaan wassen, terwijl het eigenlijk de bedoeling was om een dag later te gaan wassen. De wasmachine werkt op de energie die de zonnepanelen op het dak aanmaken. De was kan buiten drogen in de zon en door de wind.

Bouwmethode Om dit type woning te bouwen wordt er vaak gekozen voor duurzame bouwmaterialen zoals stro, wolisolatie of houtisolatie. Een autarkische woning zou met elke bouwmethode gerealiseerd kunnen worden, maar de ene bouwmethode is duurzamer dan de andere. Hier wordt vaak wel naar gekeken bij het bouwen van duurzame woningen. Het bouwen met stro in combinatie met HSB is een goedkope en duurzame manier om dit type woning te realiseren. Ontwerpeisen Om optimaal gebruik te kunnen maken van de zonnepanelen en eventuele zonnecollectoren (zoals eerder in is genoemd bij dit energieconcept) is het van belang dat deze installaties op het zuiden gericht kunnen worden. Men zou er verstandig aan doen om in de zuid gevel veel glas toe te passen, de zon zal de woning gedeeltelijk opwarmen door dit glasgebruik. Als men op de zuid gevel veel glas toepast, zou men er ook verstandig aan doen om bij deze gevel ook een groot overstek te maken. Als er geen overstek (of andere maatregelen, zoals zonnescherm) toegepast worden, zullen deze ruimtes in de zomer te warm worden. Doordat deze manier van bouwen en wonen op verschillende manieren gerelateerd is aan de natuur, worden de ontwerpuitgangspunten bij dit type gebouw daarom regelmatig gebaseerd op de natuur. Deze ontwerpuitgangspunten zijn vaak terug te zien in de vorm van het gebouw, bijvoorbeeld bij een gebouw dat gebaseerd is op de draaiing van een schelp. De natuurlijke ontwerpuitgangspunten worden aangenomen om de biologische cirkel rond te maken.

Fig. 10: Principe Autarkisch

19

3.5 | ECOLOGISCHE WONING Een ecologische woning is een woning die zuinig omgaat met het milieu, dit is terug te zien in het materiaalgebruik bij de bouw van de woning. Bij het bouwen van een ecologische woning wordt gebruik gemaakt van ecologische bouwmaterialen zoals hout, stro en leem. De productie van deze ecologische materialen vergt veel minder energie dan de productie van ‘normale’ bouwmaterialen. De energie die nodig is om aluminium te maken is 130 keer groter dan om hout te produceren. Om een ton (1000 kg) stro wordt er 50 keer minder co2 aangemaakt dan bij de productie van een ton (1000 kg) beton. Energievoorzieningen Ook bij deze woning wordt de schil erg goed geïsoleerd. Bij dit type woning is het ook van belang om hoge Rc-waardes te creëren. In de buitenkozijnen van een ecologische woning moet ook HR ++ glas worden toegepast. De productie van de bouwmaterialen moet voor deze bouw en woonmethode ook nul zijn, voor elke boom die gekapt wordt, zal er minstens één nieuwe boom worden aangeplant. In een ecologische woning vindt men het energieverspilling om de ventilatie mechanisch te regelen. Indien er de mogelijkheid is om vloerverwarming toe te passen, zal deze worden aangesloten op LTV (lage temperatuursverwarming). Andere duurzame manieren om de woning te verwarmen zijn een palletkachel of een warmtepomp. Het gaat bij ecologische woningen niet alleen om energiebesparing van de woning zelf, maar ook om energiebesparing in het algemeen. Een voorbeeld hiervan is het toepassen van vegetatiedaken. Om het riool te ontzien van grote hoeveelheden regenwater, worden er vegetatiedaken toegepast. Dit type daken hebben de eigenschap dat ze grote hoeveelheden water kunnen herbergen. Doordat rioolsystemen met behulp van vegetatiedaken minder water te verwerken hebben, bespaard dit indirect energie. Net als bij een autarkische woning kan het regenwater opgevangen worden, dit zal bij dit type woning ook gebeuren door de daken zo te ontwerpen dat het water in een opslagvat uitkomt. Het regenwater is op twee manieren te gebruiken, de ene manier is het zuiveren van het water waardoor het als drinkwater wordt gebruikt. De tweede manier is om het in de ongezuiverde vorm toe te passen als bijvoorbeeld toiletwater. Eisen bewoner De bewoner zou er verstandig aan doen om slim om te gaan met de ventilatie van de ruimtes, de ventilatie in dit type woning zal natuurlijk zijn. In het midden van de zomer is het bijvoorbeeld verstandig om pas te ventileren als de zon al onder aan het gaan is. Het is wel

gebruikelijk dat een bewoner van een ecologische woning, biologische producten en grondstoffen zal gebruiken. De bewoner zou ook voorzichtig en bewust om moeten gaan met de bouwmaterialen, dit omdat deze producten bij demontage weer hergebruikt worden. Hoe beter de materialen behandeld worden, hoe makkelijker de materialen opnieuw gebruikt kunnen worden. Bouwmethode Een ecologische woning kan op veel verschillende manieren gebouwd worden, maar de materialen die gebruikt worden om de woning te bouwen zullen wel ecologisch zijn. Zo kan dit type woning geisoleerd worden met bijvoorbeeld stro, leem, hennep, schapenwol en kurk. Een combinatie tussen HSB en stro is bij een ecologische woning ook goed mogelijk. Het bouwen met ecologische materialen is eenvoudiger dan bouwen met ‘normale’ bouwmaterialen, hierdoor worden er minder fouten gemaakt. Ecologische woningen zijn over het algemeen lichter van gewicht dan normale woning, daarom zal er niet veel beton in dit type woning gebruikt worden. Indien dat wel gebeurt, zal er puingranulaat in het beton worden vermengd. Hierdoor is er minder beton nodig en de sterkte van het beton wordt er niet door aangetast. Indien er een kruipruimte wordt toegepast, kan er een schelpenlaag worden op de bodem van deze kruipruimte geplaatst worden. Deze laag heeft een dubbele werking, hij isoleert en voorkomt vocht. Indien de materialen bij montage en demontage correct zijn behandeld, zijn de bouwmaterialen van dit type woning te hergebruiken of om te composteren. Ontwerpeisen Net als bij de andere duurzame woningen heeft de oriëntatie van een ecologische woning een bepaald effect op de duurzaamheid van de woning. Ook bij dit type woning zou men er verstandig aan doen om de sterkte van de zon in de zomer te beperken door bijvoorbeeld zonneschermen.

Fig. 11: Ecologische woning

20

3.6 | VERGELIJKING

Installaties

In deze paragraaf wordt een vergelijking gemaakt tussen de energieconcepten om een conclusie te trekken voor de meest functionele energieprestatie. In de vergelijking wordt er ook rekening gehouden met de bouwlocatie te Appingedam. De energieconcepten zijn bij deze vergelijking onderverdeeld in 4 onderdelen: bouwmethode installaties, oriëntatie, leefpatroon. Deze aspecten zijn het meest belangrijk als het gaat om energieprestatie.

Nulwoningen zijn zeer afhankelijk van installaties omdat er een balans moet zijn tussen het opwekken en het verbruiken van energie. Passiefhuizen zijn vooral afhankelijk van een WTW balansventilatie systeem. Verder is het ook belangrijk om groene energie op te wekken, dit kan onder andere door zonnecellen en windturbines. Autarkische woningen zijn niet gericht op installaties, maar installaties zijn wel degelijk nodig om volledig zelfvoorzienend te kunnen zijn. Het hemelwater wordt opgevangen door middel van het dak maar zou ook gefilterd moeten worden door een installatie. Als een behoefte niet opgelost kan worden via een natuurlijke weg wordt dit opgelost met installaties. Cradle to Cradle is vooral een bouwmethode en is niet direct afhankelijk van installaties. Ecologische woningen richten zich op het minimaliseren van de CO2 uitstoot en hiervoor zijn niet direct installaties nodig.

De bouwmethode is het meest maatgevend als het gaat om de energieprestatie omdat hierbij veel energie verloren kan gaan. Door middel van een snelle droge bouwmethode zal er minder energie verloren gaan omdat de tijd van droogstoken korter is dan bij natte bouwmethodes. De EPC wordt grotendeels bepaald door de toegepaste installaties, deze staat daarom op twee. Op drie staat de oriëntatie omdat dit een grote rol speelt bij de energieprestatie van verschillende energieconcepten. Op de vierde plek staat het leefpatroon, een aantal energieconcepten zijn afhankelijk van de gebruiken van de bewoner. Daarom is dit een onstabiele factor, dit kan niet meegenomen worden in de berekeningen van het huis. Er kan wel een conclusie worden getrokken omdat in de definities omschreven staat wat de rol van de bewoner is.

Conclusie: Het C2C-principe scoort samen met de ecologische woning op dit onderzoeksaspect het hoogst, dit komt echter voornamelijk doordat beide meer duurzame bouwmethodes zijn dan duurzame woonconcepten. De nulwoning scoort op dit punt het laagste omdat deze woning erg afhankelijk is van de toegepaste installaties.

Bouwmethode Nulwoningen kennen meerdere bouwmethodes maar richten zich vooral op productiviteit en een korte bouwtijd. Passiefhuizen zijn zeer afhankelijk van de bouwmethodiek doordat er kier- en luchtdicht gebouwd moet worden. De beste manier om dit te bewerkstelligen is te bouwen met prefab elementen. Autarkische woningen richten zich op zelfvoorziening. In de bouwmethode komt dit naar voren door middel van het bouwen van natuurlijke bouwmaterialen, bijvoorbeeld stro, die plaatselijk aanwezig moeten zijn. Cradle to Cradle is een bouwmethode die rekening houdt met het recyclen van materialen, de bouwmaterialen moeten ook correct behandeld worden. Bij ecologische woningen is de bouwmethode belangrijk omdat er alleen maar gebouwd mag worden met ecologische bouwmaterialen. Conclusie: Het C2C-principe scoort bij dit onderzoeksaspect het beste, de materialen die bij de bouwmethode van een ecologische woning gebruikt worden zijn hetzelfde tot een bepaalde hoogte. Daarom zijn materialen t.b.v. de bouw van ecologische woning een goed alternatief, indien er geen C2C-gecertificeerde materialen zijn.

3.7 | CONCLUSIE We willen een energieneutrale woning ontwikkelen, maar de bewoner moet hier echter niet teveel op inleveren qua comfort en leefpatroon. Daardoor valt de volledig zelfvoorzienende woning ‘autarkische woning’ af, dat vereist een actieve houding van de bewoner. Een passiefhuis is maar tot een bepaalde hoogte zelfvoorzienend, én de bewoner moet het leefpatroon waarschijnlijk aanpassen om deze woning functioneel te laten zijn. Daardoor blijft de energie nulwoning over, hier hoeft de bewoner namelijk geen concessies te doen wat de leefgewoontes betreft. Een nulwoning zegt nog niets over het materiaalgebruik, daarom wordt het concept gecombineerd met het C2C-concept. We vinden de achterliggende gedachte van demontabel bouwen, recyclen en upcyclen een erg interessant materiaalconcept. Daarom zal er binnen het ontwerp rekening worden gehouden met het C2C principe. Dit houdt in dat, waar mogelijk, de bouwmaterialen uit de buurt zullen komen en recyclebaar of upcyclebaar zijn. Het gebouw zal zo gebouwd moeten worden dat de materialen te demonteren zijn, dit is essentieel voor het C2C-principe. De materialen mogen namelijk niet schade ondervinden aan de demontage. 21

4 | REFERENTIEWONINGEN Om duurzame alternatieven te kunnen analyseren was het nodig om praktijkvoorbeelden op te zoeken. Bij ieder woonconcept is een referentiewoning opgezocht die ons architectonisch of conceptueel aansprak. In dit hoofdstuk zijn de referentiewoningen gedocumenteerd. De referentiewoningen bevatten elementen die interessant waren om in de te ontwikkelen woning toe te passen. In het vooronderzoek naar duurzame alternatieven, wordt steeds verwezen naar de drie meest relevante woningen: nulwoning te Groenlo, passiefhuis te Oijen en C2C-woning te Amsterdam. In dit hoofdstuk staat ook een korte documentatie van het passiefhuis te Appingedam waar de ontwikkelde woning mee vergeleken wordt. Ook staat hier het ontwerp beschreven waar het ontwerp van de ontwikkelde woning op gebaseerd is.

22

4.1 | NULWONING – GROENLO Algemene gegevens Plaats: Architect: Aannemer: Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar:

De Hoge Es 10, 7141 DL Groenlo Eva van Panhuys & Rob Bais architecten grotendeel door Serne gebouwd Ronald Serne 01-06-2010

De locatie Net buiten het centrum van Groenlo, is de nulwoning gebouwd. Aan de noordzijde grenst de kavel aan het gemeenschappelijk groen van de oude vestingwal. De kavel is zeer groot en ligt tussen de achtertuinen van twee kantoorvilla’s en naastliggende vrijstaande woningen. De lange oprijlaan buigt zuidwaarts af. De woning ligt zeer privé met de tuin op het zuiden. Het ontwerp Het ontwerp is volledig gericht op de zon, het dak is zuidelijk georiënteerd voor maximale opbrengst van de zonnepanelen. De zuidelijke gevel met overstek bestaat volledig uit glas, voor natuurlijke opwarming van het huis. Over de indeling van het huis is goed nagedacht, warme lucht stijgt en daarom bevindt het woongedeelte zich bovenin het huis, zodat er minder verwarming nodig is. De slaapkamers bevinden zich op de begane grond, op deze manier blijven deze koeler. Achter de glaspui bevindt zich een open vide zodat het licht ver in het huis doordringt. De gevels aan de andere drie zijden zijn zo gesloten mogelijk gemaakt, dit is gedaan om warmteverlies zoveel mogelijk te beperken. Bouwmethode De houtskeletbouw wanden zijn met 30 cm houtvezelisolatie geïsoleerd. De gevel is bekleed met Platowood Noord-Europees vuren, omdat dit een betere duurzaamheidklasse heeft dan het populaire Western red ceder. In principe zijn de materialen zoveel mogelijk ecologisch, maar als het om praktische redenen niet anders kan, zijn er c2c materialen toegepast. De dorpels zijn bijvoorbeeld van aluminium, aluminium heeft weinig onderhoud nodig en is goed te hergebruiken. Opmerkelijk is dat de vloeren zijn afgewerkt met anhydrietvloeren, dit zie je niet vaak bij houtskeletbouw. Minder duurzaam is dat daarmee kabels en leidingen zijn ingestort. Het huis heeft passiefhuis kozijnen met driedubbel glas.

Fig. 12: Aanzichten en plattegrond van de nulwoning te Groenlo

Technische gegevens Oppervlak/inhoud: Bouwmethode: Gevelmateriaal: Energieprestatie: Isolatie: Energiegebruik 2010: Energiewinst 2010: Energievoorziening: Ventilatie: Overig:

270 m2 / 840 m3 HSB passiefbouw en luchtdicht Plato Wood (Noord-Europees vuren) Greencalc+ score van 586 en PHPP = 10 kWh/m2 Houtvezelisolatie 4904 kWh (gebruikt) 8543 kWh (opgewekt) 3639 kWh (winst) 65 Zonnepanelen (11,7 Kwp), heatpipes, warmtepomp Horizontale grondbuizen, balansventilatie met WTW Grijswateropslag 5000 liter 23

4.2 | PASSIEFHUIS – OIJEN Algemene gegevens Plaats: Architect: Aannemer Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar:

Korenstraat 3b, 5394 LE Oijen Ariëns cs Architecten & Ingenieurs, Oss Bouwbedrijf van der Maazen B.V Jos Rademakers en Viola Peulen 2009

De locatie Het passiefhuis ligt in een landelijke omgeving in het lintdorp Oijen. De woonkamer en de tuin ligt op het zuidwesten (22 graden uit het zuiden). De kavel is groot genoeg om geen last te hebben van schaduw van omstaande bomen. De kavel is daarbij zodanig afgelegen dat er enige vrijheid voor vormgeving en situering mogelijk was. Voor bijvoorbeeld een stadswoning gelden er veel meer vormrestricties. De eis die de gemeente wel stelde was dat het gebouw langgerekt was net als de omliggende boerderijen die parallel aan de weg liggen. Het ontwerp Het huis staat met de tuingevel op het zuiden gericht en heeft veel ramen aan deze zijde om de zon vooral in de winter goed te laten binnen treden. Het overstek van het opengeknipte dak beschermt tegen oververhitting in de zomer. Het dak loopt door om te voldoen aan de gemeente-eis een dakgoot op 3 meter hoogte te hebben. Dit is gecombineerd met een open veranda. Door de openingen in het dak kan er toch daglicht op de bovenverdieping toetreden. Het zuiddak heeft een optimale hellingshoek van 36 graden voor de zonnepanelen. Bouwmethode De houtskeletbouw wanden hebben een isolatieschil van 45cm cellulose. Deze dikte is zichtbaar gemaakt in de verhoogde begane grond vloer en terug liggende zijgevels. Om de schil zo weinig mogelijk te doorbreken zijn er beperkt uitbouwen zoals dakkapellen aan de hoofdvorm toegevoegd. De vrijstaande berging is niet geïsoleerd. Het dak en de noordgevel zijn bekleed met vezelcement leien als alternatief op natuursteen leien. Met leien was de strakke vorm te realiseren van het dak dat overloopt in de wand. De zuidgevel is gestuukt.

Fig. 13: Aanzichten en doorsnede van het passiefhuis te Oijen

Technische gegevens Oppervlak/inhoud: Bouwmethode: Gevelmateriaal: Energieprestatie: Energiegebruik 2010: Energiewinst 2010: Isolatie: Energievoorziening: Ventilatie: Overig:

231 m2/ 736 m3 HSB passiefbouw met extra luchtdichting Vezelcement leien, stucwerk en geverfd vuren EPC = 0,43 en PHPP = 16,5 kWh/m2 6500 kWh (gebruikt) 3450 kWh (opgewekt) 3050 kWH (te kort) Cellulose (wanden) houtwol (plafond) 17 PV-panelen, pelletkachel, warmtepomp 80m Grondbuizen met warmteterugwinning LED-verlichting, automatische zonwering

24

4.3 | C2C WONING – AMSTERDAM Algemene gegevens Plaats: Architect: Constructeur: Aannemer: Adviseur installaties: Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar: Bouwsom incl installaties:

Edmond Halleylaan 46, 1086 ZV Amsterdam FARO architecten, Zutphen Pieters BouwTechniek Kerkhofs montagebouw Trecodome en Aitec Pieter Weijnen 2009 550,000,- euro excl btw

De locatie Op het Steigereiland in de eilandenwijk IJburg te Amsterdam staat het woonhuis van Pieter Weijnen, architect van FARO architecten. De straat kenmerkt zich door vierlaagse individuele architectonische woningen op smalle, diepe kavels. De achtertuin ligt op het Zuidoosten. Het ontwerp Het ontwerp is geïnspireerd op het werk van de Japanse architect Terunobu Fujimori die veel natuurelementen toepast. Daarom zijn er in dit woonhuis ook natuurlijke elementen gebruikt: de gevel bestaat uit gebrand lariks, een japanse verduurzamingtechniek. Een boomstam afkomstig uit Amsterdam is gebruikt als drager van de eerste verdieping (splitlevel). Diepe ligging van de ramen en regelbare zonwering voorkomt oververhitting. Verder is de woning voorzien van drievoudige beglazing. Bouwmethode De woning is gebouwd volgens het Cradle to Cradle principe en is energieneutraal. De materialen zijn composteerbaar of recyclebaar. Het huis heeft Passiefbouw keurmerken voor ontwerp en resultaat. Het huis heeft dus ‘volledige’ kierdichting en geïsoleerde deuren. De keuze voor hout is een C2C-keuze, maar ook omdat het comfortabel is op akoestisch en thermisch gebied. Bijzonder aan het huis zijn de heat-pipes die in de kroonlijst geïntegreerd zijn. De thermische massa van de slaapverdiepingen is verhoogd met leemstuc. De aanvoer van lucht gaat via horizontale grondbuizen. Zomernachtventilatie is mogelijk met te openen luikjes. Tevens is er grijswateropslag voor toilet en wasmachine.

Fig. 14: Aanzicht en doorsnede van de C2C-woning te Amsterdam

Technische gegevens Oppervlak: Bouwmethode: Gevelmateriaal: Energieprestatie: Energiegebruik: Energievoorziening:

Ventilatie: Overig:

230 m2 HSB passiefbouw met extra luchtdichting Gebrand lariks EPC=0,46 en PHPP=0,15 kWh/m2 2977 kWh (berekende vraag voor verwarming) 2 m3 zonneboiler, 14 m2 heatpipes, 2 DonQi windturbines, 12 m2 PV-panelen, lucht-water warmtepomp. Horizontale grondbuizen Grijswateropslag

25

4.4 | AUTARKISCHE WONING – AMSTERDAM Algemene gegevens Plaats: Architect: Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar: Bouwsom incl installaties:

Amsterdam oost, IJburg Kraaijvanger - Urbis Gemeente Amsterdam, prijsvraag Natuhome Ontwerpfase 498.000 euro excl btw

Fig. 15: Aanzicht en doorsnede van de autarkische woning te Amsterdam

De locatie De aanlegsteiger van deze geplande drijvende woning is gelegen in Amsterdam oost. Het ontwerp Deze woning is ontworpen nadat de gemeente Amsterdam een prijsvraag had uitgeschreven, deze woning is echter om financiële redenen van de gemeente (nog) niet gebouwd. De aannemer is op zoek naar een particuliere opdrachtgever. Één van onze andere referentiewoningen, namelijk de nulwoning te Groenlo, deed ook mee aan deze prijsvraag maar deze woning heeft gewonnen. Het concept van deze drijvende woning was het creëren van 2 gevels, de ene die de woning beschermt tegen de zon en de andere die de woning juist openstelt voor de zon. Door de uitwerking van dit idee kan er warmte buiten worden gehouden of juist in de woning worden opgenomen. Men heeft dit idee vorm gegeven door de woning in de zomer anders langs de kade te situeren dan in de winter, de woning zal per half jaar 90 graden gedraaid worden. Door deze draaiing zou er 40% minder last door de warmte ontstaan en 90% minder last door de kou. De ruimtes waar warmte prettig is, zijn op de 1e verdieping gesitueerd en de ruimtes waar koelte gewenst is zijn beneden geplaatst. Op deze manier wordt er gebruik gemaakt van het natuurlijke effect van warme lucht, namelijk het stijgen. Bij deze woning werd er ook nog rekening gehouden met het ontwerpen volgens het C2C-principe, zo zijn de materialen in dit gebouw 63% C2C-gecertificeerd, 28% van de andere bouwmaterialen zijn volledig recyclebaar. Men zou een elektrische auto kunnen opladen met de energie die deze woning genereert. Bouwmethode In dit ontwerp van deze woning is er bij alle aspecten is er gekeken naar het C2C-principe, wanneer het niet mogelijk was om een materiaal volgens dit principe, werd er gekeken naar het beste alternatief. Dit kon materiaal met goede keurmerken zijn zoals FSC en PEFC, maar dit mochten ook ecologische materialen zijn. De woning zou volledig gebouwd worden op

een grote betonnen drijfbak, het bouwsysteem dat gebruikt zou worden is het C2Cgecertificeerde bouwsysteem Holz 100. Bij dit bouwsysteem zijn de vloeren, wanden en de daken inbegrepen. De isolatie die gebruikt zou worden, zou houtvezelisolatie zijn. Als verwarming wordt er LTV toegepast, deze wordt in een anhydrietdekvloer gestort. Er is specifiek voor deze afwerkvloer gekozen omdat hiermee grote energiewinsten te behalen waren. De gevels van dit gebouw zouden met verschillende materialen bekleed worden, zo wordt er pleisterwerk, houten gevelbekleding (onbehandeld Robinia of Plato-vuren) en een verticale geveltuin als gevelbekleding gebruikt. Technische gegevens Bruto oppervlak: Bouwmethode: Energieprestatie: Isolatie: Energievoorziening:

Overig:

165 m² Holz 100 bouwsysteem Rc-waarde = > 6 Houtvezelisolatie (wanden, vloer en dak) 2 warmtepompen (verwarming en drinkwater)met oppervlaktewater als bron, LTV vloerverwarming, PV-cellen, energieopslag in de vorm van brandstofcel met waterstofopslagtank, elektriciteit in accu’s opslaan, WTWinstallatie CO2 gestuurd, in zomer geen WTW-installatie LED-verlichting 12 volt, oppervlaktewater als drinkwater door helofytenfilter en osmosefilter, afvalwater douche en gootstenen naar helofytenfilter of spoelwater toilet, spoelwater toilet eerst naar septic tank dan naar helofytenfilter. 26

4.5 | ECOLOGISCHE WONING – ALMERE Algemene gegevens Plaats: Architect: Constructeur Aannemer Adviseur installaties Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar: Bouwsom incl installaties: Bouwsom excl installaties:

Burg. Dickerdacklaan 2, 1336 GC Almere Daan Bruggink, ORGA architect, Nijmegen ScanaBouw Houtbouwsystemen, Huissen Gebr. Van der Netten Van Stigt, Zoelmond Installatiebureau Lijnberg, Almere Marc Zijlstra en Madeleine van Breugel 01-04-2010 335.780 euro excl btw 306.280 euro excl btw

De locatie De Buitenkans is een nieuwbouwwijk in Almere waar 55 ecologische houtskeletbouw woningen worden gerealiseerd. De wijk is autoluw en ligt op een bosrijk perceel. Het huis van de familie Zijlstra staat met de noordelijke voorgevel aan de enige straat waar geparkeerd mag worden. Langs de zijkant van het huis is een voet- en fietspad gesitueerd, dit is de toegang van de wijk. Aan de zuidkant grenst de tuin aan gemeenschappelijk groen, qua privacy en oriëntatie kunnen er dus grote puien op het zuiden geplaatst worden. Het ontwerp De opdrachtgevers wilden geen houten “blokhut”, vooral niet omdat ze voor ecologische materialen gekozen hebben en die bouwmethode geen modern imago heeft. Om het gebouw minder massief te maken is de bovenverdieping kleiner dan de benedenverdieping. De ouderlijke slaap- en badkamer zijn op de benedenverdieping geplaatst, de woning is daarmee tevens levensloopbestendig. Door deze indeling zou de woning namelijk ook als ouderenwoning gebruikt kunnen worden. De dakliggers in de woonkamer komen in het zicht waardoor het schuine dak benadrukt wordt. De verjongende en verspringende overstekken zorgen voor een speels en langgerekt gevelbeeld en fungeren als zomerse zonwering. Net als de omliggende huizen is er een sedumdak toegepast en een houten gevelafwerking. Toch heeft het huis een duidelijk eigen modern karakter.

Fig. 16: Aanzichten en plattegrond van de ecologische woning te Almere

Bouwmethode De gelamineerde liggers worden gedragen door de houtskeletbouw. De materiaalkeuzes zijn zoveel mogelijk ecologisch, zo zijn de wanden geïsoleerd met houtvezelisolatie. Het dakoverstek langs de zijgevel wordt ondersteund door twee massief houten kolommen. De gevels zijn bekleed met verticaal Western red ceder rabat in wildverband op platohouten regels. De dakranden zijn ook bekleed met deze planken, de trim is bekleed met EPDM. De buitenwanden zijn aan de binnenkant afgewerkt met leem. Technische gegevens Bruto oppervlak: Bouwmethode: Energieprestatie: Isolatie: Energievoorziening: Overig:

200 m2 HSB dampopen met extra luchtdichting Rc-waarde = 6 Houtvezelisolatie (wanden) Schelpenlaag (kruipruimte) Zonnecollectoren, Vloerverwarming, lage temperatuur 20% puingranulaat in het beton Voorkomen van bouwmetalen 27

4.6 | PASSIEFHUIS – APPINGEDAM Algemene gegevens Plaats: Architect: Aannemer: Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar:

Willem-alexanderlaan te Appingedam Architectenbureau Artès Nog niet gebouwd Bouwbedrijf Kooi Ontwerp

De locatie In het centrum van Appingedam is de bouwlocatie waar bouwbedrijf Kooi het passiefhuis wil gaan bouwen. Deze woning zou aan de nieuwe straat, de Willem-alexanderlaan komen te staan. Deze straat is een onderdeel van het nieuwbouwplan Hilghe Born. Dit nieuwbouwplan bestaat uit 21 nieuwe woningen. De kavel van het passiefhuis is gemiddeld groot. Men kijkt uit op de achterkant van het gemeentehuis als er vanaf de kavel naar het westen gekeken wordt. Aan de noordzijde van de kavel staan woningen uit de jaren 20 á 30. Het ontwerp De voorgevel van de woning is gericht op het zuiden, de woonkamer is ook op het zuiden georiënteerd. De tuin van de kavel bevindt zich op het noorden, vanuit het huis is deze door middel van openslaande deuren toegankelijk. In het ontwerp zijn veel langwerpige en dunne ramen toegepast, deze zijn allemaal te verduisteren door luiken. De ramen zijn diep in de gevel geplaatst. De berging en de bijkeuken zijn minder goed geïsoleerd dan de rest van de woning. Aan de oostzijde van de woning is een carport gecreëerd. De gevels zijn bekleed met rode baksteen, het dak is belegd met donkere dakpannen. Bouwmethode De woning is bijna volledig opgebouwd uit HSB elementen, alleen de begane grondvloer en de fundering zijn gemaakt van beton. Het passiefhuis wordt geïsoleerd door middel van dikke houtvezelisolatie.

Fig. 17: Aanzicht en plattegrond passiefhuis te Appingedam

Technische gegevens Oppervlak/inhoud: Bouwmethode: Gevelmateriaal: Energieprestatie: Isolatie: Energievoorziening: Ventilatie: Overig:

+/-210m², +/-725m³ HSB passiefbouw en luchtdicht Metselwerk EPC = 0,52, Rc = hoger dan 9 Houtvezelisolatie 4,8m² zonnecollectoren, 200 liter zonneboiler, HR-gasketel, HTV (wand/vloer + radiator) Balansventilatie met WTW Passiefkozijnen en 3 dubbel glas

28

4.7 | PASSIEFHUIS – APELDOORN Algemene gegevens Plaats: Architect: Aannemer: Opdrachtgever: Oplevering/bouwjaar:

Apeldoorn MTB Architecten Apeldoorn Niet gebouwd Stichting Apeldoorn Voorop In Duurzaamheid Ontwerp

De locatie Dit ontwerp is in principe een ladeplan, daarom is geen specifieke locatie voor dit huis. Het ontwerp Bij dit ontwerp zijn er 2 blokken in elkaar gehaakt, deze 2 blokken vormen het volume van het huis. Deze in elkaar gehaakte blokken worden door de gevelbekleding herkenbaar, er zijn namelijk contrasterende gevelbekledingen per blok gebruikt. Deze gevelbekledingen zijn donker metselwerk en een lichte houtsoort. Door middel van een dikke isolerende schil is er een scheiding gemaakt in dit huis, een goed isolerend (passief) gedeelte en een wat minder isolerend (niet passief) gedeelte. In het niet passieve gedeelte zijn ruimtes gesitueerd waar het prettig is als het daar iets frisser is, zoals bijvoorbeeld de slaapkamers. Het passieve gedeelte wordt geventileerd door mechanische ventilatie, het andere gedeelte van de woning ventileert op de natuurlijke manier. Hierdoor mag men met raam open slapen. Aan de kant van het niet passieve gedeelte is een carport gesitueerd. Bouwmethode Deze woning zou gebouwd moeten worden met houtskeletbouw, het isolatiemateriaal van deze woning is wol. De architecten hebben als voorwaarde gesteld dat de gebruikte materialen uit de streek van de kavel zouden moeten komen.

Fig. 18: Aanzicht en plattegrond passiefhuis te Apeldoorn

Technische gegevens Oppervlak/inhoud: Bouwmethode: Gevelmateriaal: Isolatie: Energievoorziening: Ventilatie: Overig:

+/-140m², +/-331m³ HSB passiefbouw en luchtdicht Metselwerk en hout Wol, bouwmaterialen uit de regio Zonnecollectoren, PV-panelen Balansventilatie met WTW Passiefkozijnen en 3 dubbel glas 29

5 | VOORONDERZOEKEN De referentiewoningen bevatten elementen die interessant waren om in de te ontwikkelen woning toe te passen. Van al die toepassingen is kennis vergaard zodat conclusies getrokken konden worden over de relevantie van die toepassingen voor de te ontwikkelen woning. Dit hoofdstuk is het product van die vooronderzoeken. De referenties zijn vergeleken op het gebied van bouwmethodiek, energie en installaties. Ieder hoofdaspect is in een aparte hoofdstuk beschreven (5.1 t/m 5.3). Deze hoofdaspecten zijn onderverdeeld in meerdere deelaspecten: Bouwmethodiek in draagstructuur, vloer, wanden, gevels en kozijnen; Energie in energievoorzieningen en energiebalans; Installaties in warmte, koeling, tapwater, ventilatie en waterhuishouding. Bij ieder deelaspect zijn de vragen gesteld: Wat zijn de uitgangspunten? Wat is toegepast in de referentiewoningen? En wat is geschikt voor deze locatie?.

Voor ieder deelaspect zijn meerdere opties vergeleken. Iedere optie (materiaal/systeem) is kort omschreven om de relevantie ervan te kunnen bepalen. Als het een zeer nieuw product is, of als wij er bedenkingen over hebben, volgt er een kritische verdieping over de productie van het materiaal of over de werking van het systeem. Dit was nodig voor het maken van een inschatting over de prestaties van die producten en systemen. Bij het maken van een keuze is ook gekeken naar de benodigde hoeveelheid, de benodigde afwerking of de benodigde capaciteit van een product of systeem. In het installatiehoofdstuk zijn ook berekeningen gemaakt om te zoeken naar een maximaal installatierendement. Aan het eind van iedere paragraaf zijn de gemaakte keuzes samengevat, daarbij is geconcludeerd welke alternatieven geschikt waren om bij te dragen aan het gehele gebouw .

30

5.1 | BOUWTECHNIEK

5.1.1 UITGANGSPUNTEN In dit hoofdstuk wordt beschreven waarom er bepaalde keuzes zijn gemaakt, zo gaan we in dit hoofdstuk dieper in op de gekozen isolatie, wandopbouw, gevelbekleding, vloeropbouw, dakopbouw en de toegepaste kozijnen. Bij alle aspecten is geprobeerd om rekening te houden met het C2C-principe. In de 2e regel die is opgesteld door de grondleggers van het C2C-principe staat: ‘Probeer, in die gevallen waarin 100 procent zekerheid over de onschadelijkheid van een product of stof niet haalbaar is, in ieder geval zo zeker mogelijk te zijn. Kies daarom voor materialen met keurmerk, bijvoorbeeld hout met het FSC-keurmerk of PEFC-keurmerk;’ Omdat slechts een beperkt aantal bouwmaterialen het C2C-certificaat hebben ontvangen, hebben we deze regel als alternatief achter de hand gehouden. Indien we geen goed C2Cmateriaal konden vinden, hebben we gekozen voor een verantwoord alternatief met tenminste een ander duurzaam certificaat of een zo laag mogelijke milieubelasting. FSC staat voor ‘Forest Stewardship Council, wanneer een bos een FSC-keurmerk heeft ontvangen betekent dat dit bos op een verantwoorde manier beheerd wordt. Dit keurmerk heeft aandacht voor de mensen die deze bossen beheren en daardoor afhankelijk zijn van deze bossen (tegengaan van roofbouw bijvoorbeeld). Dit is een internationaal organisatie. PEFC staat voor ‘Programme for the Endorsement of Forest Certification schemes’, dit is een keurmerk waar duurzaam bosbeheer mee bevorderd wordt. Het is een wereldwijd onafhankelijk keurmerk. Wanneer een beheerder van een bos een PEFC-certificaat ontvangt, laat hij/zij daarmee zien dat het betreffende bos duurzaam beheerd wordt. In Europa is het ‘Natureplus label’ het belangrijkste instrument om ecologische bouwproducten te beoordelen op kwaliteit. Bij de certificering van dit label worden er erg strenge normen en criteria op het gebied van milieu en gezondheid gehanteerd. Deze normen en criteria zijn gebaseerd op de visie die de Europese bouwwereld heeft op het gebied van bio-ecologische bouwmaterialen. De testinstituten voor dit label bevinden zich in Duitsland en Oostenrijk.

31

5.1.2 | ISOLATIE Om de woning werkelijk energiezuinig te maken is een dikke isolatieschil nodig. De schil zorgt ervoor dat warmte in de winter binnen blijft en ‘s zomers buiten blijft. Zonder een goede schil draaien de installaties overuren om de temperatuur op peil te houden. Naast dit energieaspect moet de schil de bewoners beschermen tegen weer en wind, de schil moet lang meegaan, milieuverantwoord en geschikt voor de gekozen wand- en vloerafwerking zijn. Bij de keuze voor een isolatiemateriaal moet er onderscheid gemaakt worden in dak-, wand-, en vloerisolatie, tevens is er onderscheid in binnen- en buitenisolatie. Voor de homogene uitwerking van het gebouw heeft het de voorkeur om met zo weinig mogelijk verschillende materialen te werken, bij voorkeur valt de keuze op één isolatiemateriaal dat zowel voor wand, dak als vloer geschikt is. Bouwtechnisch gezien zijn vooral de technische prestaties van een isolatiemateriaal van belang, vanuit het C2C-concept gezien is ook de milieubelasting van het materiaal belangrijk. Beide aspecten zullen in onderstaande tabel vergeleken worden. Uitgangspunten Rc-waarde: U-waarde: Totaal pakket:

Materiaal

‘Warme’ deel min. 8 m² K/W min. 0,12 W/(m²K) max. 0,5 m

Milieubelasting Grondstof (categorie)

‘Koude’ deel min. 5,5 m² K/W min. 0,25 W/(m²K) max. 0,3 m Technische prestaties

Milieu-impact (NIBE klasse)

Vlas Nagroeibaar Laag Schapenwol Nagroeibaar Laag Cellulose Nagroeibaar Laag Kurk Nagroeibaar Matig Houtvezel Nagroeibaar Laag Hennep Nagroeibaar Laag Glaswol Mineraal Laag Steenwol Mineraal Hoog Biofoam Nagroeibaar Laag Tabel 1: Eigenschappen Isolatiemateriaal

μ dampdif. getal 1-2 4-5 3 5-30 5 1-2 1 3 35

λ (W/m · K) 0,035-0,038 0,039 0,039 0,033 0,037 0,040 0,032-0,040 0,035-0,040 0,034

Milieubelasting Omdat het huis een C2C-woning is, wordt er onder andere gekeken naar de mate van de milieubelasting die aan de soorten isolatiematerialen gekoppeld zijn. Wat dit betreft zijn de volgende deelaspecten van belang: grondstof, uitputting milieu, productie, verwerking en recycling. Er bestaan drie categorieën grondstoffen: natuurlijk, minerale en petrochemische. Voor een duurzame woning ligt de voorkeur bij een natuurlijk materiaal, elke daarop volgende categorie gaat dan ook in milieuclassificatie omlaag (bron: NIBE). Wat belangrijk is bij de productie van een materiaal is dat er zo weinig mogelijk energie nodig is om het materiaal te maken, dat de grondstoffen nagroeibaar zijn en dat er geen chemische nabehandeling van het materiaal nodig is. Qua verwerking is het belangrijk dat het materiaal niet irriteert en in geschikte vorm geleverd kan worden. Voor een goede isolatie zijn dekens bijvoorbeeld geschikter dan platen, omdat dekens goed aangedrukt kunnen worden in de kieren, platen moeten precies op maat gemaakt worden of gelaagd aangebracht worden om kieren te voorkomen. Op basis van de NIBE milieuklasses scoren vlas, schapenwol , biofoam en cellulose het beste. Kurk scoort matig, dat heeft te maken met de hoge hoeveelheid energie die nodig is voor de productie van deze isolatie. Technische prestaties Qua technische prestaties is gekeken naar isolatiewaarde, warmtebuffering, vochtregulering, benodigde dikte en brandbestendigheid. Hoe hoger de isolatiewaarde (lage λ-waarde) hoe slanker de isolatielaag uitgevoerd kan worden. Een bredere isolatielaag heeft bouwkundige gevolgen: diepere neggemaat, bredere HSB-stijlen, meer omhullend materiaal. Isolatie moet daarnaast voldoende warmtebufferend vermogen hebben, vooral op het dak. De hitte van de zon moet zodanig afgeremd worden dat de temperatuur binnen niet te ver oploopt. Bij betonbouw zorgt het beton voor deze thermische massa, bij houtskeletbouw is de thermische massa lager. Isolatiematerialen moeten hierin ondersteunend werken door een hoge thermische massa. Minerale isolatiestoffen hebben een lagere thermische massa dan de natuurlijke stoffen. Aangezien ervoor gekozen is zoveel mogelijk dampopen te bouwen (geen dubbele folies) is het belangrijk dat een wand aan de binnenzijde dampdiffusie-dichter is dan de buitenzijde. Hierdoor zal vocht dat onverhoopt achter de gevelbekleding terecht komt, niet verder naar binnen dringen. Wel moet de constructie aan de buitenzijde voldoende winddicht zijn tegen

32

instromende koude lucht, en aan de binnenzijde voldoende luchtdicht tegen uitstromende warme lucht. Alleen damptransport moet op gang blijven, zodat het gebouw kan “ademen.” Daarnaast is het belangrijk dat de vochthuishouding in de verblijfsruimten wel gereguleerd wordt. Isolatiematerialen moeten een hoog vochtbufferend vermogen hebben om hier op natuurlijke wijze aan bij te dragen. Is de binnenlucht te droog dan staan de materialen vocht af, is de ruimte te vochtig neemt het materiaal juist vocht op. Natuurlijke isolatiematerialen hebben een goed bufferend vermogen. Afweging Naast het afwegen van de technische prestaties is de impact op het milieu van belang. De grens tussen ecologisch-verantwoord en C2C-verantwoord is vooral bij isolatiematerialen zeer twijfelachtig. Wat is beter: oneindige levensduur, geringe emissie bij productie of nagroeibaarheid van de grondstof. Door het uitgangspunt om volgens het C2C-principe te gaan bouwen zullen we kiezen voor natuurlijke isolatiematerialen. Daarmee blijkt duurzaamheid voor ons vooral een morele keuze, en minder een keuze van maximale levenscyclus, efficiëntie en rendabelheid. Ook al kunnen die criteria prima gecombineerd worden, het verschilt per gebouwonderdeel (materiaalkeuze/installaties) hoe sterk er sprake is van die tegenstrijdigheid.

De isolerende eigenschappen van de isolatiematerialen waren vanzelfsprekend ook van belang, biofoam en houtvezel scoorden daar het beste op. Daarom hebben we deze 2 materialen ook toegepast. 

Keuze wand warme gedeelte:



Keuze wand koude gedeelte:

 

Keuze dakisolatie: Keuze begane grondvloer:



Keuze verdiepingsvloer:

3 laagse isolatie, van binnen naar buiten. Houtvezelisolatie, cellulose-isolatie en houtvezelisolatie 2 laagse isolatie, van binnen naar buiten. Cellulose-isolatie en houtvezelisolatie biofoam isolatie 3 laagse isolatie, van onder naar boven schelpenlaag, biofoam en cellulose-isolatie. cellulose-isolatie

De keuzes die in de referentiewoningen gemaakt waren, wat de isolatie betreft, hebben ook zeker meegespeeld in onze keuze bij de bepaling van de isolatie. We hebben namelijk aan de hand van deze woningen deze isolatiematerialen onderzocht op functionaliteit, duurzaamheid en technische eigenschappen. De referentiewoningen fungeerden bij dit onderdeel in principe als informatiebank.

Referentiewoningen In zowel de nulwoning te Groenlo als in de ecologische woning te Almere én de C2C-woning te Amsterdam heeft men (onder andere) houtvezelisolatie toegepast om de wanden mee te isoleren. In het huis dat in Amsterdam staat, is er cellulose-isolatie gebruikt om het dak mee te isoleren. Conclusie De uiteindelijke keuze wat isolatiemateriaal is gevallen op de natuurlijke isolatiematerialen, dit hebben we gekozen omdat ons gebouw een C2C-woning moet worden. Niet natuurlijke materialen passen niet bij dat idee. Daarnaast hebben we gekeken naar de energie die het kost om het materiaal te creëren, hierbij viel kurk ook af. De praktische kant van het verwerken van de materialen gaat op een gegeven moment ook een rol spelen, zo kan men de cellulose vrij makkelijk in én uit de constructie blazen en zuigen. Cellulose-isolatie is hierbij onze hoofdisolatie geworden. Fig. 19: Keuze wandisolatie

33

5.1.3 | WANDOPBOUW Na de keuze van een isolatiepakket is de rest van de schil bepaald. Onderdeel van de schil is het constructieve skelet van het gebouw. Dit dragende skelet moet brand-, vocht- en stootwerend beschermd worden. De keuze voor de constructie en de bescherming van de constructie dient C2C- en niettemin architectonisch verantwoord te zijn. Uitgangspunten Rc-waarde: U-waarde: Totaal pakket:

ongeveer 8 m² K/W ongeveer 0,12 W/(m²K) maximaal 0,5 m Fig. 20: Finnjoist profielen

Houtskeletbouw Er zijn meerdere bouwmethoden maar aangezien we ons willen houden aan het C2Cprincipe is de meest duurzame oplossing houtskeletbouw(HSB). Maar ook bij de HSBmethode zijn er verschillende mogelijkheden. De standaard houtskeletbouw wand bestaat uit een binnenafwerking, een leidingenspouw, een dampscherm, het houtskelet opgevuld met isolatie, een dampopen folie of een harde isolatieplaat, en gevelbekleding. De gevelbekleding kan van alles zijn en maakt geen onderdeel uit van de draagconstructie. Het houten skelet vormt de draagconstructie waardoor de dikte afhankelijk is van de stabiliteit. Maar ook de gewenste isolatiedikte bepaald de dikte van het skelet. Doordat ons ontwerp een energiezuinig huis moet zijn, zijn we uitgekomen op een isolatiedikte van 34 cm (8cm houtvezelisolatie, 22cm cellulose-isolatie en weer 4cm houtvezelisolatie). Hiervoor bestaan geen standaard houtafmeting van de gewenste breedte, dit zou toch maar ‘grote’ koudebruggen opleveren als deze houtafmetingen er wel zouden zijn. Aan de binnenzijde van het isolatiepakket moet een dampremmend folie geplaatst worden, de folie zorgt ervoor dat vocht uit de buitenlucht niet kan binnendringen in het gebouw, de folie laat damp dat in het gebouw gecreëerd is wél naar buiten.

silver C2C-certificaat behaald. Als laatste wordt er tegen deze gipsplaat geleemstuukt, in dit leem zijn paraffinekorrels verwerkt. Deze korrels absorberen warmte wanneer ze hun smeltpunt (ongeveer 21 graden) hebben bereikt en geven bij lagere temperatuur warmte af. Dit was de beschrijving van de wand in het ‘warme’ gedeelte van de woning, de wandopbouw in het ‘koude’ gedeelte van de woning is in principe hetzelfde. De eerder genoemde I-liggers zijn in deze wanden wat dunner dan in de ‘warme’ wand. Bij deze wanden zijn we uitgekomen op een isolatiedikte van 26cm (20cm cellulose-isolatie en 6cm houtvezelisolatie). Tegen de stijlen wordt ook hier een dampremmend folie geplaatst, bij deze wand wordt ook een MDF-plaat tegen het folie aan bevestigd. Als laatste laag wordt er bij deze wand een gipsvezelplaat van de fabrikant Fermacell tegen het geheel aanbevestigd. Referentiewoningen De C2C-woning te Amsterdam die voor ons ontwerp als referentiewoning dient heeft net als de nulwoning te Groenlo dezelfde houten draagconstructie gebruikt. De draagconstructie bestaat uit houten I-ligger, ook wel I-joist genoemd. Deze liggers hebben het PEFC-certificaat ontvangen, dit keurmerk staat voor het duurzame beheer van bossen over de gehele wereld. Conclusie Zoals later in dit hoofdstuk genoemd wordt, is er in 2 van onze referentiewoningen hetzelfde principe draagconstructie toegepast, daarom hebben wij dit principe ook onderzocht. Dit was het principe van I-liggers. Nadat we hadden besloten om volgens het C2C-principe te gaan bouwen en ontwerpen, kwamen we al snel uit bij de bouwmethode HSB. Volgens de documentatie van de I-liggers zijn deze sterker dan normale houten balken van dezelfde afmetingen. Daar komt nog bij dat de I-liggers procentueel veel minder hout gebruiken dan normale houten balken. Daarom hebben we gekozen voor deze bouwmethode aangaande de draagconstructie.

Tegen het eerder geplaatste dampremmende folie wordt er vervolgens een MDFplaat bevestigd, deze platen worden van houtrestafval in combinatie met natuurhars verlijmd. Zoals eerder genoemd worden er 2 lagen houtvezelplaten toegepast, 1 laag aan de buitenzijde van de draagconstructie en 1 aan de binnenzijde van de draagconstructie. De 2e laag van dit isolatiemateriaal wordt tegen de MDF-plaat aan bevestigd, hier worden gipsvezelplaten van de fabrikant Fermacell tegenaan bevestigd. Deze gipsplaten hebben het Fig. 21: Wandopbouw warmzone

Fig. 22: Wandopbouw koudzone

34

5.1.4 | GEVELBEKLEDING De keuze van gevelbekleding in het ontwerp van ‘Ons huus’ was erg contrasterend, dit was waarschijnlijk gedaan om de 2 uitgangspunten in het ontwerp duidelijk te maken. Het benadrukken van de 2 in elkaar gehaakte blokken en het aangeven van het passieve en het niet passieve gedeelte. Deze uitgangspunten hebben wij in ons ontwerp overgenomen, en wij willen ook contrasterende gevelmaterialen gaan gebruiken om deze uitgangspunten aan te geven. De gevelbekleding moet onderhoudsarm, C2C en niettemin architectonisch verantwoord zijn. De opdeling van het gebouw in twee delen moet architectonisch versterkt worden door een contrastwerking in materiaal of kleur. Door dit uitgangspunt zijn er twee soorten materialen of materiaalbewerkingen nodig. Referentiewoningen De referentiewoning te Amsterdam is met Lariks bekleed dat op een oude Japanse wijze verduurzaamd is, de toplaag van dit hout wordt namelijk gebrand. De verbrande toplaag maakt verduurzaming door schilderwerk of impregneren overbodig. De gevelbekleding van nulwoning te Groenlo is gekookt en gebakken, de gevelbekleding behoudt zijn kleur door dit verduurzamingproces. Verduurzaming Voor de buitenafwerking van een houtskeletbouw wand bestaan evenveel mogelijkheden als voor de afwerking van een betoncasco: metselwerk, bepleistering, leien, gevelplaten of houten planken. Qua C2C gehalte valt metselwerk en kunststof gevelplaten meteen af. Het oorspronkelijke ontwerp ‘Ons Huus’ heeft een scherpe overgang van dak naar gevel, dit zou met vezelcement leien perfect uitgevoerd kunnen worden, bij het Passiefhuis in Oijen is dat ook toegepast, maar leien hebben dezelfde grondstof (portlandcement) als de afgekeurde baksteen. Stucwerk valt ook af omdat dit een glad eindresultaat oplevert, inpassing in de omgeving is belangrijk, de omgeving bestaat uit traditionele baksteen. Houten planken zorgen wel voor een duidelijke textuur in de gevel, hout is tevens een goed C2C materiaal. Als kozijnhout wordt er Accoya hout toegepast, dit hebben we toegepast om de goede duurzaamheidsklasse en de isolerende waarde van het hout. Omdat we de kozijnen en de gevelbekleding niet van hetzelfde materiaal willen maken, hebben we Accoya hout niet meegenomen in de afwegingen, ondanks de vele goede eigenschappen van het materiaal. Deze wilden we toch niet toepassen omdat het al als kozijnhout is toegepast. Er zijn heel veel verschillende technieken om hout te verduurzamen, maar veel van deze technieken zijn chemisch. Deze verduurzamingtechnieken vallen af omdat dit niet volgens het C2C-principe

gebeurt. De 2 eerder genoemde referentiewoningen hebben beide een verduurzamingtechniek die volgens het C2C-principe is toegepast. Bij de ene woning is de gevelbekleding zwart geworden (zie fig 1), bij de andere heeft de gevelbekleding zijn eigen kleur behouden (zie fig. 2) . Deze 2 kleuren zouden goed in ons ontwerp passen, we hebben hier namelijk contrasterende gevelbekleding nodig om de uitgangspunten te benadrukken. Afwerking Wat ecologische waarde betreft geniet het de voorkeur om het hout onbehandeld te laten. Daar tegenover staat dat behandeld hout veel langer bestand is tegen zon en vocht en de bijkomende gevolgen: verkleuren, rot, scheur, krimp, uitzetten, schimmel, algen. Alle houten gevels zullen op den duur vergrijzen. Die grijze kleur is bepalend voor het uiteindelijke beeld van het gebouw. De kleur die het gekookte hout krijgt wanneer het verouderd, vergroot de contrastwerking die we toch al in de gevelbekleding hebben aangebracht. Daarom laten we het hout vergrijzen. Conclusie We gaan lariks hout toepassen, van dit hout zal de toplaag verbrand zijn. Als contrasterend materiaal zullen we grenen hout aanbrengen, dit hout is gekookt en gebakken. Om de contrastwerking te vergroten laten we dit grenen hout vergrijzen. De lariksdelen zijn 135mm breed en de delen van het grenen hout zijn 100mm breed. Dit benadrukt het verschil tussen de koude en warme zone van de woning.

Fig. 23: Hout met verbande toplaag

Fig. 24: Hout gekookt en gebakken

35

5.1.5 | VLOEROPBOUW De begane grondvloer moet zeer goed geïsoleerd worden, omdat dit een plek is waar veel kou de woning kan binnendringen. De vloer moet luchtdicht en vochtbestendig zijn. Als verwarming wordt er vloerverwarming in de vloeren aangelegd. Uitgangspunten Rc-waarde ongeveer 11 m² K/W U-waarde: ongeveer 0,11 W/(m² K) Totaal pakket: min. kruipruimte aanwezig

Conclusie We hebben gekozen voor de volgende onderdelen, de begane grondvloer is een houten vloer met I-liggers als dragende delen. Als verdiepingsvloer hebben we ervoor gekozen om Iliggers te gebruiken. Om dit consequent door te voeren hebben zowel de I-ligger als de isolatie ook verwerkt in de wanden. Verder hebben we gekozen voor een droge dekvloeren met lagetemperatuursverwarming (LTV) toe te passen. Dit systeem werkt goed in combinatie met de warmtepomp. We hebben de schelpenlaag toegepast omdat een mogelijke verbetering van de Rc-waarde altijd welkom is, terwijl de ingrijpendheid van deze toepassing zeer beperkt is.

We hebben de woning volgens het C2C-principe ontworpen, daardoor viel de keuze voor een betonnen begane grondvloer al snel af. Hier hebben we voor een houten vloer gekozen. We hebben de eerder al toegepast I-liggers in de vloeren als dragende delen gebruikt. De opbouw van de verdiepingsvloer is een logisch vervolg op het gebruik van I-liggers in de wand en de begane grondvloer, de verdiepingsvloer bestaat namelijk ook uit I-liggers. De draagconstructie van de wanden wordt rechtstreeks op de begane grondvloer gezet. De verdiepingsvloer is half op de wand gelegd om de voordelen van de doorgaande wanden te benutten, maar de vloer toch ook ondersteuning te geven. In de vloeren wordt LTV vloerverwarming toegepast, deze vloerverwarming wordt in droge dekvloeren geplaatst. De buizen van de LTV worden door een voorgevormde noppenplaatvloer op de plaats gehouden, hierover wordt PCM-granulaat gestrooid. Als afwerking van deze dekvloer wordt hierover een plaat van Fermacell gelegd. dit PCM materiaal behoudt de warmte die afgegeven wordt door de vloerverwarming. Wanneer de temperatuur in de ruimte onder de ongeveer 21 graden komt, geeft dit materiaal warmte af. Onder de begane grondvloer hebben we een kruipruimte en een 25cm dikke schelpenlaag aangebracht. Deze schelpen zijn goed om vocht en stank tegen te houden, de schelpen hebben ook een goede thermische waarde. Hierdoor helpt deze laag mee om een goede Rcwaarde te behalen. Referentiewoningen De nulwoning te Groenlo en de C2C-woning te Amsterdam hebben ook I-liggers als verdiepingsvloer gebruiktIn de ecologische woning te Almere is er ook een schelpenlaag in de kruipruimte toegepast.

Fig. 25: Opbouw Begane grondvloer:

Fig. 26: Opbouw verdiepingvloer

Opbouw vloeren (laag 1 t/m 4 voor beiden) 1. Vloerafwerking 2. Zwevende dekvloer met vloerverwarming 3. Multiplex voor schijfwerking 4. I-liggers met cellulose isolatie 5. Biofoam 6. Kruipruimte en schelpenlaag

36

5.1.6 | DAKOPBOUW In het ‘warme’ gedeelte van de woning is een sterke dakconstructie nodig, omdat de eerste verdieping in dit gedeelte van het huis aan deze constructie hangt. Dit vertaalt zich in dakspanten waar stalen trek-/buigstangen aan bevestigd moeten worden. De spanten blijven zichtbaar en krijgen daarom een architectonische waarde. Ook dit gedeelte van de woning moet volgens het C2C-principe gebouwd worden, omdat bijna het gehele huis van hout is gemaakt hebben we ervoor gekozen om deze dakspanten ook van hout te maken. Door afwezigheid van stabiliteitwanden in het ‘warme’ deel moet het dak als een schijf werken om de dwarskrachten op de woonkamergevels af te kunnen dragen naar de stabiliteitwanden in het ‘koude’ deel. Naast deze constructieve en architectonische eisen moet het dak vooral een hoge isolatiewaarde hebben om in de zomer hitte buiten te houden en in de winters de warmte binnen te houden. De dakbedekking dient zon-, sneeuw-, regen-, en brandwerend te zijn. Qua materiaal dient het bij voorkeur dezelfde kleur als het gevelmateriaal te zijn, waarbij een scherpe overgang gerealiseerd kan worden ter plaatse van de dakranden. Uitgangspunten Rc-waarde: ongeveer 8 m² K/W U-waarde: ongeveer 0,115 W/(m² K) Totaal pakket: max. 350mm

Conclusie spanten Als ondersteuning van het dak gaan we gelamineerde dakspanten toepassen. Deze spanten zullen zo worden verwerkt dat deze zichtbaar zullen blijven, het hout dat voor deze gelamineerde liggers wordt gebruikt is FSC en PEFC gecertificeerd. Deze gecertificeerde liggers zullen geleverd worden door De Groot Vroomshoop Gelijmde Houtconstructies B.V. Uit de indeling van de plattegrond bleek dat het functioneel zou zijn als de verdieping zonder kolommen gemaakt zou kunnen worden. Dit geeft een vrij indeelbare woonkamer. Indien dit niet zou lukken zou er een kolom midden in de woonkamer moeten komen te staan (of een compleet andere indeling van de begane grond), een ophangconstructie bleek voor dit probleem de oplossing te zijn. Deze ophangconstructie wordt gemaakt door middel van stalen trekstangen die aan het uiteinde van de 1e verdiepingsvloer en de dakspanten bevestigd zijn, hierdoor dragen de dakspanten de krachten via de wanden op de fundering af. De 1e verdiepingsvloer wordt volledig aan het dak gehangen. Om van het dak een schijf te maken moeten de dakspanten en dakelementen met elkaar verbonden worden, wij hebben ervoor gekozen om dit door middel van plaatmateriaal te doen. Dit plaatmateriaal brengen we aan tussen de gelamineerde liggers en de dakelementen. Referentiewoningen In de ecologische woning te Almere heeft men ook gelamineerde liggers gebruikt om het dak te ondersteunen. Conclusie dakpakket Na onderzoek bleek dat de dakfabrikant Unidek een extreem goed isolerende dakplaat had ontwikkeld, maar in deze dakplaten wordt PIR en EPS als isolatiemateriaal gebruikt. Deze isolatiematerialen hebben het C2C-keurmerk niet ontvangen. Uit het eerdere onderzoek naar isolatie in de paragraaf ‘Isolatie’ is gebleken dat biofoam isolatie de beste natuurlijke isolatie is, daarom hebben we deze in het dak toegepast. Omdat Unidek goed bekend is met het maken van dakplaten die gebruikt kunnen worden voor passiefhuizen hebben we ervoor gekozen om de isolatie aan te passen.

Fig. 27: Ophangconstructie van de 1e verdiepingsvloer aan het dak.

37

Conclusie dakbedekking Het gehele huis bestaat bijna helemaal uit hout, door dit gegeven was deze keuze snel gemaakt. Wat voor houten dakbedekking was echter nog wel de vraag. Ook bij dit hoofdstuk hebben we naar de referentiewoningen gekeken, op 1 van deze woningen zijn er vezelcementleien toegepast. Dit klopt niet met onze uitgangspunten, maar hierdoor kwamen we wel op het idee van houten leien. Dit was 1 van de houten dakbedekkingen die we onderzocht hebben. In de precedentwoning ‘schoorsteenhuis’ te Bosschenhoofd zijn planken als dakbedekking gebruikt. De uitstraling van de verschillende dakbedekkingen was bepalend voor de uiteindelijke keuze. We hebben er namelijk voor gekozen om de dakbedekking te kiezen die het meeste leek op de dakbedekking die in het beeldkwaliteitplan (bkp) beschreven stond. De houten leien vonden we het meest op de gespecificeerde dakbedekking lijken. De bomen waarmee deze houten leien gemaakt zijn, hebben in een bos gestaan die PEFC-keurmerk heeft. Een groot deel van het westelijke dak is vol gelegd met zonnepanelen, deze zijn niet in het dak geïntegreerd. Dit zou ervoor zorgen dat de Rc-waarde van het dak minder goed wordt ter plaatse van de zonnepanelen. Dit vonden we onacceptabel, daarom hebben we ervoor gekozen om de zonnecellen tussen de houten leien in te leggen.

Fig. 28: Dakopbouw

In de verholen dakgoten passen we de C2C-gecertificeerde dakbedekking ‘Derbipure’ toe, dit voorkomt dat we ‘verboden’ materialen hoeven toe te passen zoals bitumineuze dakbedekking. Opbouw dak: 1. Houten leien 2. Regelwerk 3. Dakelement met biofoam 4. Multiplex voor schijfwerking 5. Gelamineerde liggers 6. Fermacell met leem

Fig. 29: Houten leien

38

5.1.7 | KOZIJNEN Draaiende delen zoals ramen en deuren zijn de zwakste schakel in de constructie wat betreft isolatiewaardes en koudebruggen. Er moet voorkomen worden dat warmte via mogelijke lekken verloren gaat. De buitenzijde van de kozijnen moeten C2C, onderhoudsarm, vocht-, brand- en inbraakbestendig zijn terwijl de binnenkant zijn oorspronkelijke materiaal behoudt. Voor de kleurstelling eist de gemeente witte kozijnen, qua architectuur en volgens het C2C concept dient het de voorkeur om het materiaal onbehandeld en in zijn natuurlijke kleur te laten. Voor de detaillering dient veel zorg besteedt te worden aan luchtlekken, en de glaskeuze dient het glas schadelijke UV-stralen te weren, winterwarmte toe te laten, zomerwarmte te weren, het natuurlijke lichtspectrum toe te laten en uitzicht te bieden. De buitenkozijnen, vliesgevels en buitendeuren dienen dezelfde stijl te hebben. De isolatiewaarde van de ‘warmte- zone’ heeft een hogere waarde als dat van de ‘koude zone’. De koude-zone wordt in dubbel glas uitgevoerd terwijl de ‘warmte-zone’ in driedubbel glas wordt uitgevoerd. De warmtedoorgangs-coëfficient (U-waarde) van de ramen en deuren geeft aan hoe goede deze delen isoleren. Voor duurzame woningen is dit aspect erg interessant om te verbeteren, deze woningen zouden anders veel warmte via deze draaiende delen verliezen. Het bouwbesluit heeft hier ook een maximale eis in gesteld, maar duurzame woningen nemen een strengere waarde aan. De eis wat de (U-waarde) betreft, die in het bouwbesluit vastgesteld is voor ramen en deuren mag maximaal 4,2 (W/m²K) zijn. Ook al bestaat een raam uit meerdere onderdelen, zoals glas en de kozijnstijlen, het bouwbesluit heeft de eis van de isolatiewaarde over het gehele raam gesteld. De dikte en isolerende waarde van de verschillende materialen uit een constructieonderdeel (zoals vloer, gevel) bepalen de U-waarde van dat gedeelte van het gebouw. Hoe lager de Uwaarde van de constructie, hoe beter deze constructie isoleert. Zowel in de nulwoning te Groenlo als in de C2C-woning te Amsterdam zijn passiefkozijnen toegepast, deze woningen fungeren beide als referentiewoning voor ons project, bij beide woningen zijn Passiefkozijnen toegepast. In ons project passen wij deze kozijnen met goed isolerend glas toe.

Criteria kozijn keuze In ons ontwerp hebben we een scheiding gemaakt waarmee we de ‘warme zone’ en de ‘koudezone’ benadrukken. In het ‘warme’ gedeelte willen we kozijnen toepassen in combinatie met goed isolerend glas. Het is belangrijk dat er zo weinig mogelijk warmte verloren gaat via de kozijnen. In het ‘koude’ gedeelte vinden we het alsnog wel belangrijk dat het glas en de kozijnen goed isoleren, maar omdat dit het ‘koude’ gedeelte van het huis is hoeft er geen drie- dubbelglas toegepast worden. De kozijnen in de beide zones zullen gemaakt zijn van hout, dit stond namelijk gespecificeerd in het beeldkwaliteitplan (bkp) en dit klopt ook met het C2C-principe. In het bkp stond ook dat de vaste delen van het kozijn gebroken wit moesten zijn en de draaiende delen een donkere contrasterende kleur moest hebben. Omdat we willen gaan bouwen volgens het C2C-principe mogen de kozijnen niet geverfd worden, daarom hebben we ervoor gekozen om deze regel niet toe te passen. Uitgangspunten U-waarde ‘warme zone’: U-waarde ‘koudezone’:

ongeveer 0,75 W/(m² K) ongeveer 1,5 W/(m² K)

Type kozijnhout U-waarde (W/m²K) Accoya 0,89 Meranti 1,10 Lariks 0,95 Vuren 0,92 Passiefkozijn 0,78 Accoya Tabel 2: Materialen U-waarde

Duurzaamheidklasse I (zeer duurzaam) III / IV (gem. /beperkt. duurzaam) III (gemiddeld duurzaam) IV (beperkt duurzaam)

In tabel 3 zijn de U-waardes van de verschillende houtsoorten met elkaar vergeleken, Accoya bereikt hierbij de beste resultaten, daarom zullen we dit hout gebruiken als kozijnhout. Uit diezelfde tabel blijkt dat Accoya een goede duurzaamheid heeft, dit is ook een reden om deze houtsoort als kozijnhout toe te passen. In tabel 4 is het verschil te zien van verschillende soorten glas. Normaal gesproken wordt de ruimte tussen de glasplaten opgevuld door het edelgas Argon. Echter, bij de extra goed isolerende beglazing wordt de ruimte tussen de glasplaten opgevuld met het edelgas Krypton. De thermische geleiding van Krypton is bijna 2 keer zo goed als die van Argon (zie tabel 3). Daar komt nog bij dat Krypton niet giftig of brandbaar is, mocht er eens een raam 39

lek is. De U-waarde van 4 dubbel glas met Krypton als opvulmiddel is 0,3 (tabel 5), het glas is duidelijk niet meer de zwakste schakel in de constructie, dat is nu het kozijn. Dit zal er waarschijnlijk in resulteren dat de kozijnstijlen dikker en breder zullen worden gemaakt waardoor er meer isolatie in de stijlen kan worden aangebracht.

tabel 7 is het verschil in de U-waardes te zien van deze twee deuren. De leverancier van de passiefdeur raad aan om op deze deuren ook een passiefslot te plaatsen, dit is een slot dat bij de cilinder en de krukstift onderbroken wordt waardoor het slot geen tocht meer doorlaat en niet meer als koudebrug fungeert (zie fig. 31).

In het ‘warme’ gedeelte van ons ontwerp hebben we ook dakramen toegepast, via deze weg mag er ook zo weinig mogelijk warmte verloren gaan. Daarom hebben we de U-waardes van een standaard dakraam vergeleken met die van een extreem goed isolerend dakraam. In tabel 6 is het verschil te zien tussen deze twee dakramen.

Soort edelgas Warmtegeleiding (W·m−1·K−1) U-Waarde (W/m²K) bij dubbele beglazing Lucht 0,024 1,4 Argon 0,0177 1,1 Krypton 0,0095 0,8 Tabel 4: Mogelijke opvulling tussen glasplaten en U-waardes

Voor dakramen is er al wel 4 dubbel glas met Krypton als edelgas (zie tabel 6), als dit ontwikkelt wordt voor raamkozijnen zouden wij deze glasvariant toepassen. Dit is echter nog niet verkrijgbaar op de markt, het passiefkozijn in combinatie met dubbel glas en een Heat Mirror laag gevuld met Krypton als edelgas is momenteel de best isolerende raamcombinatie. Dubbel glas met een laag Heat Mirror tussen de 2 glazen platen met Krypton als edelgas wordt in de Nulwoning te Groenlo toegepast. Figuur 30 en figuur 31 geven het verschil aan tussen een normaal houten kozijn en een houten passiefkozijn, bij een passiefkozijn worden de houten stijlen onderbroken door drukvaste isolatie. De stijl is niet meer volledig van hout, waardoor de koudebrug die eerder hierdoor ontstond, onderbroken wordt. Echter, het gehele hout uit de kozijnstijl kan niet vervangen worden door isolatie want dan is het kozijn niet meer inbraakbestendig. Om de kozijnen inbraakbestendig te laten zijn, is er een bepaald verhouding hout in de kozijnstijlen nodig. Het zou kunnen zijn dat wanneer men de kozijnstijlen dikker en breder maakt, de houtverhouding relatief hetzelfde blijft, waardoor het kozijn een betere isolatiewaarde krijgt. In figuur 33 en 34 is het verschil in constructie te zien van de twee soorten kozijnen die we in de ons ontwerp zullen toepassen. In figuur 31 is er relatief weinig constructiehout toegepast, hierdoor zal deze constructie goed isoleren. In figuur 30 is er veel meer constructiehout toegepast waardoor deze constructie minder goed zal isoleren. Deze 2 constructies voldoen aan de eisen die we gesteld aan het ‘warme’ en niet ‘koude’ gedeelte. In de dikke wand die het ‘koude’ gedeelte scheidt van het ‘warme’ gedeelte zijn ook deuren geplaatst, via deze deuren mag ook zo weinig warmte verloren gaan. Daarom hebben we de U-waardes van een passiefdeur vergeleken met de waardes van een ongeïsoleerde deur. In

Type beglazing Enkel glas Dubbel glas (edelgas Argon) Hr glas (edelgas Argon) Hr+ glas (edelgas Argon) Hr++ glas (edelgas Argon) 3 dubbel glas (edelgas Argon) Dubbel glas met Heat Mirror laag (edelgas Krypton) 4 dubbel glas (edelgas Krypton) Tabel 5: Mogelijke glassoorten en U-waardes

U-waarde (W/m²K) 5,7 3,0 1,6 – 2,0 (afhankelijk van fabrikant) 1,2 – 1,6 (afhankelijk van fabrikant) < 1,2 (afhankelijk van fabrikant) 0,8 0.6 0,3

Type glaselement

4d glas en geïsoleerd dakraam (krypton) U waarde glaselement (W/m²K) 0,3 U-waarde dakraam (W/m²K) 0,58 Tabel 6: Verschil in U-waardes door glassoorten bij dakramen

HR++ en niet geïsoleerd dakraam (Argon) 1,2 1,5

Soort deur U-waarde (W/m²K) Ongeïsoleerde deur 2,9 Passiefdeur 0,8 Tabel 7: U-waardes van ongeïsoleerde en geïsoleerde deur

40

Conclusie In ons ontwerp worden er houten passiefkozijnen (van Accoya) met dubbele beglazing en een Heat Mirror laag en Krypton als edelgas toegepast (zie fig. 31 en 33), de dakramen in ons ontwerp zullen passiefhuis dakramen zijn met 4 dubbel glas dat het edelgas Krypton gebruikt als vulmiddel. In ons project wordt de passiefdeur én de ongeïsoleerde deur gebruikt, de passiefdeur wordt onder andere als buitendeur gebruikt. In de dikke wand die de ‘warme’ en de ‘koudezone’ van elkaar scheidt zullen ook passiefdeuren gebruikt worden, op deze deuren zullen ook deurdrangers geplaatst worden zodat er zo weinig mogelijk warmte via deze weg verloren gaat. Op de passiefdeuren zullen we ook een passiefslot toepassen, op de ongeïsoleerde deuren zullen we normale sloten toepassen. Er worden ook standaard houten kozijnen (van Accoya) met HR++ glas en Argon als edelgas toegepast (zie fig. 30 en 32).

1

Wat de kozijnen en deuren in het ‘warme’ gedeelte betreft is er uiteindelijk voor gekozen om deze ramen, deuren en glascombinatie toe te passen omdat. De ramen, deuren en glascombinaties in het ‘koude’ gedeelte zijn gebaseerd op de isolatiewaarde en volgens het C2C-principe. Fig.33: Houten passiefkozijn detail

4

Fig.30: Standaard houten kozijn en Fig. 31: Houten passiefkozijn en Fig.32: Passiefslot

Fig.34: Normaal houten kozijndetail

41

5.2 | ENERGIE AMBITIE

Voordat een energie ambitie voor de te ontwerpen woning in Appingedam vastgesteld kan worden, moet inzichtelijk gemaakt worden wat de energiebehoefte is van een gemiddeld gezin in een duurzame woning, en welke maatregelen genomen kunnen worden om in die energiebehoefte te kunnen voorzien. Daarna wordt een analyse gemaakt van relevante referentiewoningen. De vergeleken referenties zijn: Nulwoning in Groenlo, Passiefhuis in Oijen en C2C-woning in Amsterdam. Er wordt bekeken hoe de woningen in hun energiebehoefte voorzien en welke installaties daarvoor zijn toegepast. Op basis van dit referentiemateriaal kan bepaald worden wat op installatiegebied enigszins haalbaar is voor de te ontwikkelen woning in Appingedam. Vervolgens wordt de energiebalans van de referentiewoningen onder de loep genomen. Daarbij wordt een onderscheid gemaakt tussen verwarming, tapwater, hulpenergie en huishoudenergie. Door te bekijken welk aspect de grootste invloed heeft op het totaalverbruik kan gericht gezocht worden naar maatregelen om het energieverbruik te verlagen. Die verdieping in installaties en bouwkundige ingrepen worden in het volgende hoofdstuk behandeld worden. Tot slot wordt op basis van dit vooronderzoek een energie ambitie opgesteld, oftewel een energetisch programma van eisen. Dit programma dient als onderlegger voor het ontwerp van de woning in Appingedam. Dit hoofdstuk vormt het vooronderzoek en de verantwoording van het definitief ontwerp. Alle gemaakte keuzes op het gebied van installaties zullen per onderdeel behandeld worden: verwarming, koeling, tapwater, opslag, ventilatie, elektriciteit en hemelwater en uiteindelijke energiebalans.

42

5.2.1 | SCHATTING ENERGIEBEHOEFTE Electra Het gemiddeld energieverbruik van een vrijstaande woning en van woningen in heel Nederland wordt weergegeven in Tabel . Het gemiddeld gebruik in Nederland is: 3500 kWh elektra en 1600m3 aardgas. Het genoemde elektriciteitsgebruik is gebruiksgebonden, daarbij is verlichting inbegrepen. Deze totale waarde zal bij een duurzame woning gelijk blijven. Het is namelijk niet de bedoeling dat de bewoners van een duurzame woning moeten inleveren op comfort. Er zal zelfs een hogere waarde dan 4733 kWh aangenomen moeten worden, omdat er hulpenergie nodig is voor de duurzame installaties en omdat de hoeveelheid elektrische apparaten die men tegenwoordig in huis heeft toeneemt. Ondanks dat apparaten tegenwoordig zuiniger worden gemaakt, gaan we uit van het ongunstige geval dat de bewoners niet meteen al hun huishoudapparatuur nieuw aankopen bij de verhuizing. Op basis van de Nibud gegevens is 5000kWh een veilige schatting voor het elektriciteitsgebruik van de te ontwikkelen woning. Warmte Wat het lastig maakt om de totale warmtevraag van een duurzame woning te vergelijken met het gasgebruik van de bestaande woningvoorraad, is dat een duurzame woning meestal volledig elektrisch is en dus geen gebruik maakt van aardgas. Daarom zijn de gaswaardes omgerekend via Joules naar kWh. De 21.337 kWh warmte die nodig is om een standaardwoning te verwarmen en tapwater te leveren is een zeer hoge rekenwaarde. Door extra goede isolatie en detaillering zal de warmte- en koelvraag bij een duurzame woning ongeveer halveren. Er zal niet minder gedoucht worden, wel kan gratis zonnewarmte benut worden voor tapwater waardoor de totale warmtevraag sterk daalt. Grofweg verwachten we een kwart van het gasverbruik van de standaardwoning nodig te hebben voor ruimteverwarming en tapwater: 6200 kWh. De totale energievraag zal waarschijnlijk lager uitvallen dan 11.200 kWh omdat installaties zoals warmtepompen een hoger rendement hebben dan een gasketel. Bron: Nibud 2011

Vrijstaand 4p Gem. NL 3p

Elektra jaar kWh 4.733

Kosten maand € 107,-

Gasgebruik per jaar in m3 en kWh* 2.427 m3 = 21.337

Kosten maand € 140,-

Totaal jaar kWh 26.070 kWh

3.480

€ 84,-

1.541 m3 = 13.548 € 95,17.028 kWh * Uitgaande van 1m3=31,65MJ en 1kWh=3,6MJ

Ruimteverwarming Aangezien woningen sterk verschillen in omvang wordt de energiebehoefte voor ruimteverwarming vaak uitgedrukt in warmtevraag per m2 vloeroppervlakte. Deze kWh/m2 waarde wordt onder andere gehanteerd door het PHPP certificaat om de energiezuinigheid van een woning aan te geven. De warmtevraag waar we mee gaan rekenen (2600 kWh/jaar) is gebaseerd op de maximale PHPP-eis van 15 kWh/m2. Stel dat onze woning deze eis niet haalt als wij de woning niet luchtdicht afplakken, dan komen we met een ongunstig gekozen 17 kWh/m2 uit op een warmtevraag van 2550 kWh bij een vloeroppervlakte van 150m2. Alle referentiewoningen zitten onder die waarde, daar is luchtdichting wel toegepast. Vergeleken woningen Bouwbesluit Nieuwbouw EPC=0,6 PHPP-eis Gerenoveerd passiefhuis PHPP-eis Nieuwbouw passiefhuis Referentie 1 Nulwoning Groenlo Referentie 2 Passiefhuis Oijen Referentie 3 C2C woning Amsterdam

Warmtevraag per jaar 35 kWh/m2 5250 kWh 25 kWh/m2 3750 kWh 15kWh/m2 2250 kWh 10 kWh/m2 2500 kWh 14,9 kWh/m2 3435 kWh 14,7 kWh/m2 3140 kWh

Opp. 150m2 150m2 150m2 250m2 231m2 213m2

Tabel 9: Warmtevraag Ruimteverwarming

Tapwater De warmtevraag voor tapwater waar we mee zullen rekenen (3600 kWh/jaar = 300 kWh/ maand) is gebaseerd op onderstaande brongegevens. Deze tapwaterbehoefte is gerelateerd aan het aantal personen en keuze van sanitair. In onze woning komt een bad en de keuken zal voorzien zijn van alle gemakken, dus nemen we de meest ongunstige waarde. Vergeleken woningen

Hoeveelheid

Referentie 1 Milieucentraal Leverancier

375-400m3 gas/dag 100-160L water/dag

Nulwoning Groenlo 3p. Gemiddeld gezin 3p. Viesmann Heatpipes 4p.

Warmtevraag p. jaar 3600 kWh 3200- 3500 kWh 2100-3400 kWh

Tabel 10: Warmtevraag Tapwater

Tabel 8: Energieverbruik Nederland

43

5.2.2 | ENERGIEVOORZIENING REFERENTIEWONINGEN De C2Cwoning in Amsterdam zou 2 windturbines krijgen (Donqi air), door bezwaren van de buren en gemeente zijn die nog steeds niet geplaatst. Vanwege het feit dat de locatie in Appingedam een vrij traditionele omgeving is, gaan we er niet vanuit dat windturbines daar wel geplaatst zouden kunnen worden zonder bezwaren. De klein-stedelijke bebouwde omgeving biedt overigens weinig wind. Van de twee andere referentiewoningen worden de zonnepanelen wel als kansmakers gezien om daarmee de woning met stroom te voorzien. De nulwoning in Groenlo heeft 65zonnepanelen (Pfixx 180Wp) met een oppervlak van ±83m2 en een verwachtte opbrengst van 9945 kWh. Dat is een gecorrigeerde 85% van het maximaal vermogen. Op basis van zonuren, temperatuur, bewolking en dergelijke randfactoren is de werkelijke opbrengst na het eerste jaar ruim 8500 kWh. Dat is een tegenvallende score. Wellicht dat er opstartproblemen waren met de aansluiting van het systeem. Het passiefhuis heeft 17 zonnepanelen (Kyocera, waarschijnlijk 235Wp) met een oppervlak van ±28m2 en een verwachtte opbrengst van 3400 kWh. Gemeten over 2 jaar heeft Oijen een gemiddelde opbrengst van 3450kWh, dat is zelfs beter dan verwacht. Des te groter is het verschil met de nulwoning waarbij de verwachte opbrengst niet behaald is. Ter vergelijking van de systemen is de opbrengst per oppervlakte berekend, daarbij scoort Pfixx 103 kWh/m2 en Kyocera 123 kWh/m2. Beiden hadden een verwachting van ±120 kWh/m2. Wellicht is het passiefhuis idealer gepositioneerd, de kavel ligt namelijk afgelegen en is olledig schaduwvrij. De omgeving van de nulwoning kaapt wellicht diffuus ligt weg. De jaarlijkse temperaturen en zonuren waren in Oijen iets gunstiger dan in Groenlo. De jaarlijkse zoninstraling was ongeveer gelijk. De exacte oorzaak kan zo direct niet achterhaald worden. Het vermogen van Kyocera is in ieder geval meer betrouwbaar dan het vermogen van Pfixx. Aangezien zonnesystemen in het algemeen een laag rendement hebben (van de jaarlijks zoninstraling wordt maar 10-12% benut) is het van belang een systeem te kiezen dat goede referenties heeft en het beste vermogen per oppervlak. Kyocera lijkt een betere keus.

Werkelijke opbrengst PV-systeem (kWh) Verwachte opbrengst PV-systeem (kWh) Vermogen PV-systeem (kWp) Vermogen 1 PV-paneel (Wp) Oppervlak PV-systeem (m2) Werkelijke opbrengst (kWh/m2) Jaarlijkse zonstraling (kWh/m2) Rendement opbrengst : zoninstraling (%) Aantal zonnepanelen Hellingshoek (°) Oriëntatie Jaarlijkse temperatuur (°C) Jaarlijks minimum (°C) Jaarlijks maximum (°C) Jaarlijkse zonneschijnduur (uren)

Groenlo 8.543 9.945 11,7 180 83,2 103 1.055 9,7% 65 ±40 zuid 10,5 5,9 15,0 1.805

Oijen 3.450 3.396 4,0 235 28,0 123 1.055 11,7% 17 36 zuid 10,8 6,4 15,5 1.840

Bron: KNMI, pfixx.nl, dbcom.nl, onspassiefhuis.nl, nulwoning.nl Tabel 11: PV-systeem Referenties (boven) en Fig. 35: Zonnepanelen Groenlo (onder)

Beide woningen zijn netgekoppeld, omdat de opbrengst in de zomer het hoogst is, en de vraag in de winter vaak hoger. Energie kan kleinschalig niet (rendabel) opgeslagen worden, daarom wordt het overschot ’s zomers aan het net geleverd en ’s winters van een groen net ingekocht. Op jaarbasis is de energierekening dan nul. Voor Appingedam is dat ook de meest realistische oplossing. Belangrijk om te vermelden is dat energieleveranciers een salderingsplicht hebben, dat betekent dat de bewoner voor de eerste 5000 geleverde kWh hetzelfde tarief mag ontvangen als er voor die ingekochte kWh betaald zou moeten worden.

44

5.2.3 | ENERGIEBALANS REFERENTIEWONINGEN In Groenlo was een hogere opbrengst verwacht, in Oijen was een lager verbruik verwacht. Voor beide eigenaren viel het uiteindelijke verbruik tegen. Het is dus belangrijk om ruim te dimensioneren en niet strak naar een nulbalans toe te rekenen. De nulwoning in Groenlo is inmiddels een pluswoning. Van de 8500 kWh opgewekte energie wordt 4900 kWh verbruikt, het overschot van 3600 kWh wordt teruggeleverd aan het net (Tabel ). Zodra het PCM-buffervat in gebruik genomen wordt, verwacht de eigenaar dat het stroomverbruik van de warmtepomp zal dalen. Zijn doel was 5000 kWh over te houden om een elektrische auto 40.000km op te rijden. Het passiefhuis heeft een negatieve energiebalans, 3000 kWh wordt groen ingekocht. Om de twee woningen met elkaar te vergelijken is de opbrengst en verbruik weergegeven per m2 vloeroppervlakte. Daarbij scoort de nulwoning ook beter, per vierkante meter wordt totaal 17 kWh energie verbruikt, bij het passiefhuis is dat 28 kWh/m2. Beide woningen zitten onder de maximum toelaatbare passiefgrens van 48 kWh/m2.

Er worden daarnaast regelmatig installatieonderdelen vervangen om hulpenergie te reduceren. Aangezien de eigenaar zijn woning als testwoning aanbiedt en promoot, zijn er op die vlakken veel voordelen behaald (qua efficiëntie). In Appingedam kunnen we niet op die voordelen rekenen.

Vloeroppervlakte (m2) Inhoud (m3) Aantal bewoners Energie verbruik (kWh) Energie opbrengst (kWh) Energie balans (kWh) Energie verbruik/opp (kWh/m2) Energie opbrengst/opp (kWh/m2) Energie balans/opp (kWh/m2)

Groenlo 285 m2 840 m3 3 4.904 kWh 8.543 kWh 3.639 kWh 17,2 kWh/m2 30,0 kWh/m2 12,8 kWh

Oijen 231 m2 736 m3 4 6.500 kWh 3.450 kWh -3.050 kWh 28,1 kWh/m2 14,9 kWh/m2 -13,2 kWh

Groenlo 625 kWh 818 kWh 1.443 kWh 300 kWh 800 kWh 1.400 kWh 1.000 kWh 3.500 kWh 4.943 kWh

Oijen 200 kWh 1.000 kWh 1.200 kWh 500 kWh 1.000 kWh 1.500 kWh 2.300 kWh 5.300 kWh 6.500 kWh

Tabel 12: Energiebalans Referenties

De werkelijke energievraag is hoger: nulwoning 9.600 kWh en passiefhuis 12.000 kWh. De schatting van 11.200kWh die eerder gemaakt was voor Appingedam valt daar precies tussenin. Dit is echter niet de energievraag die zonnepanelen moeten opwekken. Doordat zonnecollectoren gratis warmte leveren daalt de werkelijke warmtevraag (Tabel ). Het resterende deel wordt door het rendement van de warmtevoorziening verkleind. Een warmtepomp maakt bijvoorbeeld van ieder kwartje een euro aan energie. Dat kwartje hulpenergie wordt opgeteld bij huishoudverbruik en ventilatie, die totaalwaarde is de uiteindelijke energievraag die opgewekt moet worden (Tabel ). Als teruggegrepen wordt op de energiebehoefte uit Tabel blijkt Groenlo op het Nederlands gemiddelde te zitten met 3500kWh restelektra. Het huis in Oijen steekt met 5300kWh boven het gemiddelde uit van 4700kWh voor vrijstaande woningen. Dit is te verklaren omdat Oijen een zwemvijver heeft met pomp (500kWh) en een kantoor aan huis (400kWh). Wat overblijft is 4400kWh, dat is wel lager dan 4700Wh. Die waarde is alsnog hoger dan de nulwoning, het passiefhuis heeft dan ook een extra bewoner. De onderverdeling ventilatie en huishoud (in verlichting, keuken en overige) is alleen van Oijen bekend, bij Groenlo zijn de cursieve waarden geschat (Tabel ). Er wordt vanuit gegaan dat het gebruik voor verlichting en keukenapparatuur in Groenlo iets lager is. De nulwoning maakt namelijk gebruik van domotica om standby-staande apparaten uit te schakelen.

Hulpenergie verwarming Hulpenergie tapwater Warmte subtotaal Hulpenergie ventilatie Huishoud verlichting Huishoud keuken Huishoud overig Elektra subtotaal Verbruik totaal

Tabel 13: Energieverbruik benodigd om op te wekken met zonnepanelen

Warmte: Verwarming (kWh-th) Warmte: Tapwater (kWh-th) Elektravraag (kWh) Gebruik totaal

Groenlo 2.500 kWh 3.600 kWh 3.500 kWh 9.600 kWh

Oijen 3.435 kWh 3.600 kWh 5.300 kWh 12.335 kWh

Tabel 14: Energiegebruik werkelijk. De warmtevraag heet ook kWh-thermaal

45

5.2.4 | ZONNEPANELEN Om van de woning daadwerkelijk een nulwoning of een pluswoning te kunnen maken, is de energievoorziening het belangrijkst. Aangezien wij gekozen hebben om de woning volledig elektrisch te maken is het noodzakelijk een energievoorziening te vinden die daarin kan voorzien en geschikt is voor deze locatie. Er zijn twee opties overwogen: zonne-energie en windenergie. Voor een stedelijke situatie met een bescheiden kavel vallen overige opties af. Windenergie kan geleverd worden door stadsturbines, maar deze produceren helaas altijd een mate van achtergrondgeluid. Een van onze eisen is om niet in te leveren op comfort. Het geluid is zowel voor bewoners als voor buren vervelend. Daarnaast is een turbine een architectonisch storend object, verwacht wordt dat buren ook daar over zullen klagen. Om enige wind te kunnen vangen in deze bebouwde omgeving zal een turbine opvallend op de nok geplaatst moeten worden of op een hoge mast in de achtertuin. Windenergie valt voor ons dus af. Een tweede eis is dat de woning in deze traditionele omgeving met jaren ’30 woningen zich ‘gepast’ kan invoegen. Zonnepanelen zijn geruisloos en bescheiden op een dak te integreren. Ze worden expres niet aan de zijde van de naaste buren, maar op de dakhelft richting het gemeentehuis geplaatst. Die dakhelft neigt tevens het meest naar het zuiden en is daarmee ook een efficiëntere keuze. Er bevindt zich een parkeerplaats aan die zijde, er zijn dus geen hoge belemmeringen die lichtinval beperken. Nu vastgesteld is dat zon de energiebron wordt moet bepaald worden welke panelen en hoeveel er nodig zijn. Zonnepanelen Zonnepanelen kunnen op of tussen de dakbedekking geplaatst worden, er bestaan zelfs cellen die geïntegreerd zijn in dakpannen en glazen panelen. Architectonisch valt er veel te zeggen over de opties, maar voor ons is vooral de opbrengst van de panelen doorslaggevend. We hebben één dakhelft ter beschikking en de energievraag is zeer hoog. Architectonisch ‘hippe’ panelen hebben een lagere opbrengst, daarvoor is meer oppervlak nodig. Daarom vallen die dus af. De techniek van de zonnecel is in dit geval het meest bepalend. Opbrengst kWh/m2 Electra Warmte Opp m2 PV-panelen 121 1,65 PVT-collectors 99 510 1,28 PVT-panelen 68 222 0,63 Heatpipes 850 3,23 PVT-collectors 99 510 1,28 PVT-panelen 68 222 0,63 Tabel 15: Vergelijking opbrengst zonnesystemen

Opbrengst kWh Electra Warmte 9.983 9.884 50.918 9.988 32.606 5.491 1.014 5.222 1.658 5.411

Nodig m2 82,5 99,8 146,9 6,5 10,2 24,4

Aantal 50 78 235 2 8 39

PVT-panelen Om het beschikbare dakoppervlak optimaal te benutten zijn drie opties vergeleken: PVpanelen, PVT-collectoren en PVT-panelen. PV-panelen zijn standaard zonnecellen die alleen elektriciteit opwekken. Bij PVT-panelen wordt ook warmte voor tapwater en verwarming opgewekt, tot 50 graden. Bij PVT-collectoren worden temperaturen van 90 graden geleverd. Doordat het systeem twee taken uitvoert is de energieopbrengst in absolute waardes lager dan een standaard PV-paneel. Het voordeel van PVT is dat er geen aparte collectoren meer nodig zijn om tapwater te leveren. Dit systeem is wel duurder en volgens leverancier geschikt bij beperkte dakoppervlak, dat betwisten wij echter op basis van onze berekening. Er is berekend of PVT voor onze woning de juiste verhouding elektra : warmte levert (Tabel 15). Een PVT-collector levert per vierkante meter 510kWh-th aan warmte en 99 kWh aan elektra. Een PVT-paneel heeft een lagere opbrengst door de lagere temperaturen. Het hangt van de totale electra- en warmtevraag af hoeveel PVT-systeem er werkelijk nodig zijn. Om de nuttige warmtevraag te dekken zijn 10m2 PVT-collectors of 24m2 PVT-panelen nodig. Voor de elektravraag is ruim 100m2 respectievelijk 146m2 nodig. De elektravraag is dus maatgevend. Helaas is het warmteaanbod van 50.000 kWh bij die elektravraag veel te hoog voor onze woning om te verwerken. Daarom zijn PVT-panelen geen optie, PVT-collectoren bieden ondanks lagere werkingstemperatuur ook een te groot warmteaanbod bij die elektravraag. Er wordt dus gekozen voor een gescheiden systeem van zonnecellen en heatpipes. Bij de keuze voor zonnepanelen (Kyocera 1,65m2) is gekozen voor de grootste panelen met meer vermogen dan standaard formaat panelen (1,28m2). Om hetzelfde totaalvermogen te leveren als standaard panelen zijn de grote panelen op de totaalrekening van 80m2 zelfs goedkoper (Tabel ). De opbrengstberekening is dus belangrijker dan de losse prijs per stuk. Beide referentiewoningen hebben echter gekozen voor goedkopere standaardmaten, alhoewel dat in totaalprijs dus niet uitmaakt. Bij de nulwoning in Groenlo viel de werkelijke opbrengst tegen, er is dus niet gekozen voor panelen van Pfixx. Betrouwbaarheid is belangrijk bij zo’n grote investering. De grootste panelen leveren een hogere opbrengst per m2. In totaal kan er 10.000 kWh opgewekt worden. Het systeemvermogen is 11,75 kWp.

Pfixx* Kyocera** Kyocera Kyocera

Wp 180 185 215 235

(m2) 1,28 1,32 1,53 1,65

Stuks 65 63 54 50

Tot (m2) 83,2 83,5 82,9 82,3

kWp 11,70 11,66 11,61 11,75

kWh 9945 9907 9869 9988

kWh/m2 120 119 119 121

1x (€) 479 549 599

Tot(€) 30.177 29.646 29.950

Tabel 16: Vergelijking formaat-opbrengst-prijs (toegepast in Groenlo* en Oijen**)

46

5.2.5 | ENERGIEBALANS APPINGEDAM Nu alle systemen bepaald zijn kan het totale energieverbruik berekend worden. De verwachte energievraag wordt nogmaals vergeleken met de referentiewoningen (Tabel 18 en 19). Voor hulpenergie ventilatie is een aanname gedaan. Voor koeling is een extra post opgenomen, daar is bij de referentiewoningen niet aan gedacht. Verwacht wordt dat oververhitting in de zomer wel plaats zal vinden doordat de voorgevel op het zuiden staat en glasoppervlak/uitzicht daar wel gewenst is. Op comfort willen we niet inleveren, dus is er voor koeling ruim rekening gehouden in de energiebalans. Voor 4p. huishoudenergie hebben we minder gerekend dan het 4p. huis in Oijen, omdat er geen kantoor aan huis en zwembad bij onze woning in Appingedam geplaatst zal worden. Voor de berekening van hulpenergie voor warmte is een berekening gemaakt (Tabel ). De warmtepomp Technico Toros heeft een COP van 2,2 voor tapwater en een COP van 4 voor verwarming, voor actieve/passieve koeling een gemiddeld COP van 3. In het ideale scenario, en bij toepassing van een warmtebuffer, leveren de zonnecollectoren een bijdrage van 50% voor verwarming en 100% voor tapwater. De rest moet de warmtepomp bijspringen. In het ongunstige scenario wordt de buffer weggelaten, leveren de collectoren respectievelijk 13% en 81% warmtebijdrage. De bijdrage van de warmtebuffer is niet exact te bepalen, de buffer zal de warmtevraag zelfs doen stijgen, omdat de buffer ook warm gehouden moet worden. Daarom is van het ongunstige scenario uitgegaan, met een extra marge van 10%. Wat de zonnepanelen in totaal moeten opwekken voor een nulbalans is 6000 kWh. Wij adviseren op basis van de tegenvallende resultaten van de referentiewoningen (bij beide woningen was een lager verbruik berekend) om minimaal een marge van 1000 kWh boven de ideale nulbalans te houden. Op die manier is een nulwoning ook echt een nulwoning. Er zijn tal van factoren waardoor de systemen toch minder energie opwekken of toch meer hulpenergie gebruiken. De werkelijke nulbalans zou realistisch gezien bij de 7000 kWh liggen. Wij kiezen ervoor om daarnaast nog eens 3000 kWh over te houden om van de woning een pluswoning te maken. Deze extra plusmarge is bedoeld voor: onvoorziene stijging van warmtevraag (koude winters) stijging van koelingvraag (klimaatstijging) het rijden van een elektrische auto (0,12kWh per km =25.000 km), het nemen van een kantoor aan huis of voor een simpelweg voor een plusrekening, waarbij de woning geld oplevert. Bovenal houden we een ruime marge aan vanwege het nog onvoorziene effect van de niet-passief zone in de woning waar men een raam mag open zetten. Ondanks het gebruik van deurdrangers bij de bedsteden, kan het zijn dat bewoners de deuren open laten staan. Hoe dan ook, de woning mag na tientallen jaren van gebruik, niet alsnog een minwoning worden.

Verwarming marge 10% zonder bijdrage Tapwater marge 10% zonder bijdrage Koeling

Bijdrage Heatpipes 333 kWh 13% 78 kWh 3% 0 kWh 0% 2.924 kWh 81% 2.556 kWh 71% 0 kWh 0% n.v.t. n.v.t.

Restvraag COP 2.267 kWh 4,0 2.522 kWh 4,0 2.600 kWh 4,0 676 kWh 2,2 1.044 kWh 2,2 3.600 kWh 2,2 1.500 kWh 3,0 Totaal warmtepomp marge 10% zonder bijdrage

Hulpenergie 567 kWh 631 kWh 650 kWh 307 kWh 475 kWh 1.636 kWh 500 kWh 1.374 kWh 1.606 kWh 2.786 kWh

Tabel 17: Berekening hulpenergie warmte en koeling warmtepomp

Warmte: Verwarming (kWh-th) Warmte: Tapwater (kWh-th) Koeling (kWh-th) Gebruik totaal

Groenlo 2.500 kWh 3.600 kWh onbekend 6.100 kWh

Oijen 3.435 kWh 3.600 kWh n.v.t. 7.035 kWh

Appingedam 2.600 kWh 3.600 kWh 1.500 kWh 7.100 kWh

Tabel 18: Werkelijk energiegebruik. De warmtevraag is kWh-thermaal

Hulpenergie verwarming Hulpenergie tapwater Hulpenergie ventilatie Hulpenergie koeling Hulpenergie subtotaal Huishoud verlichting Huishoud keuken Huishoud overig Huishoudenergie subtotaal Verbruik totaal

Groenlo 625 kWh 818 kWh 300 kWh onbekend 1.743 kWh 800 kWh 1.400 kWh 1.000 kWh 3.200 kWh 4.943 kWh

Oijen 200 kWh 1.000 kWh 500 kWh n.v.t. 1.200 kWh 1.000 kWh 1.500 kWh 2.300 kWh 4.800 kWh 6.500 kWh

Appingedam 630 kWh 470 kWh 400 kWh 500 kWh 2.000 kWh 1.000 kWh 1.500 kWh 1.500 kWh 4.000 kWh 6.000 kWh

Tabel 19: Energieverbruik benodigd om op te wekken met zonnepanelen

47

5.3 | INSTALLATIES Per onderdeel worden de eisen behandeld waaraan het systeem moet voldoen, en worden de verschillende opties besproken waar een keuze uit gemaakt is. Hierbij zijn onder andere opties bekeken die nieuw voor ons zijn. In dat geval is ook de werking van het systeem uitgelegd en volgt er een kritische noot over de werkelijke meerwaarde van het systeem. Na het kiezen van een systeem wordt bepaald wat de capaciteit van het systeem is. Er volgen berekeningen op basis van gegevens van de leveranciers, en op basis van vergelijkingen met de referentiewoningen. Hiermee hopen we een beeld te krijgen of onze aannames juist zijn. Ieder deelonderzoek wordt afgesloten met een conclusie over de gemaakte keuzes voor de woning te Appingedam. Tevens worden er per onderdeel voorstellen gedaan die ambitieuzer zijn en misschien meer geschikt voor een ander project. Wellicht voor een particulier die experimentele concepten aandurft. Aangezien onze woning voor een gemiddeld gezin ontworpen wordt, is besloten niet voor die experimentele opties te gaan. Toch is het de moeite waard deze opties te bekijken om op de hoogte te zijn van nieuwe ontwikkelingen. Tot slot wordt beschreven welke installaties het belangrijkst zijn voor de energiebalans, daarmee wordt een poging gedaan om antwoord te geven op de vraag welke toepassingen maatgevend zijn op de energiebalans en op de duurzaamheid van de te ontwikkelen woning.

5.3.1 | UITGANGSPUNTEN ENERGIE Op basis van de geschatte energievraag en de vergelijking tussen de referentiewoningen is een energieambitie opgesteld voor de te ontwikkelen woning in Appingedam. Dit heeft geresulteerd in het volgende energetische programma van eisen. -

-

-

Op jaarbasis energierekening nul, met mogelijkheid tot plus; Koppeling aan het net, tenzij opslag betaalbaar mogelijk is; Warmte 2600 kWh-thermaal; Tapwater 3600 kWh-thermaal; Koeling 2000 kWh-thermaal; Op te wekken energie 10.000 kWh; Totale energieverbruik max. 10.000 kWh: o 2000 kWh max. hulpenergie warmte; o 4000 kWh max. restelektra; o 4000 kWh voor een plusrekening of auto =33.333 km rijden. Gescheiden meter voor energieverbruik en -opbrengst; Gebruiksvriendelijke systemen met 1 beeldscherm/PC dat automatisch aanstuurt, handmatig aan te passen is, en eenvoudig weer terug te zetten is naar standaard instellingen. Met overzicht om hulpenergie en huishoudenergie te monitoren; Beperken van hulpenergie en standby-energie: Benutten van restwarmte door dubbele warmteterugwinning waar mogelijk;

48

5.3.2 | INSTALLATIES REFERENTIEWONINGEN

● De C2Cwoning in Amsterdam wordt net als de nulwoning door heatpipes verwarmd. Deze

Nu duidelijk is wat de te verwachten energievraag is moet gekeken worden welke installaties zijn toegepast bij de referentiewoningen zodat er een goede schatting gemaakt kan worden van de installaties die nodig zijn om aan die energievraag te kunnen voldoen.

leveren warmte aan de ltv-vloerverwarming en aan 3 buffers van 2000liter. Op het dak staan 3 zonneboilers die extra ruimteverwarming leveren. Tapwater wordt geleverd door een lucht/water-warmtepomp, deze benut warmte uit buitenlucht.

Warmte 2 ● De nulwoning in Groenlo heeft 16m heatpipes (Sunda Seido 1-16) die grotendeels de benodigde warmte voor de ltv-vloerverwarming leveren. De warmtepomp (Techneco Toros) met 80m verticale bodemwarmtewisselaar zorgt in koudere periodes voor bijverwarming. Opgewekte warmte wordt gebufferd in een 2000liter opslagvat met zouthydraten, zouten vergroten de warmteopslagcapaciteit van water. Het buffervat zal in 2012 vervangen worden door een experimenteel opslagvat met PCM-materiaal (zie 5.3.4 warmteopslag). Het tapwater wordt grotendeels geleverd door de warmtepomp met een boiler van 200liter. ● Het passiefhuis in Oijen heeft een warmtevraag van 3500-4000 kWh/jaar. Dit wordt geleverd met houtpellets, een hernieuwbare energiebron. De kachel heeft 750-900kg per jaar nodig (20- 25 euro per maand). De houtpelletkachel (Wodtke Ray Air-Plus) heeft een regelbare capaciteit van 2 tot 8 kWh. In december is de warmtevraag het grootst, dan staat de kachel op 4 kW ingesteld en zijn 8 kg houtpellets per dag nodig. Het tapwater wordt door 2m2 heatpipes met doorstroomprincipe (Viessmann Vitosol200) geleverd. Op minder warme dagen haalt de lucht/water-warmtepomp (Viessmann Vitocal160) restwarmte uit ventilatie lucht voor tapwater. De LW-warmtepomp heeft een ingebouwde boiler. Door de geringe capaciteit en afwezigheid van vloerverwarming is dit de enige woning die de heatpipes alleen inzet voor tapwater. Dat zal ook de reden zijn dat er geen groot buffervat is aangesloten.

Ventilatie en koeling De referentiewoningen worden allemaal vanwege hun luchtdichte uitvoering voorzien van balansventilatie met warmteterugwinning. Dit is tevens één van de voorwaarden voor een passiefhuisontwerp. Aanvullend worden twee types bodemwarmtewisselaars gebruikt die de wtw versterken. De woning in Groenlo en Amsterdam maken gebruik van grondbuizen van ongeveer 20 cm doorsnede, waar lucht doorheen stroomt en voorkoelt/voorverwarmd door de stabiele temperatuur van de bodem. De woning in Oijen maakt gebruik van een horizontale bodemwarmtewisselaar, waarbij koelvloeistof door een slang stroomt en daarmee bij extreme buitentemperaturen (-5< en >25) de wtw ondersteunt. Alleen de nulwoning in Groenlo heeft naast een horizontale bodemwtw een extra koelsysteem. De verticale bodemwarmtewisselaar kan namelijk koeling aan de ltv leveren. Het verschil in ventilatiesystemen is gering, de nulwoning wordt als voorbeeld aangenomen, vanwege de mogelijkheid om extra te koelen. Extra zomercomfort is belangrijk. Het verwarmingssysteem zal tevens uit een warmtepomp bestaan met minimaal twee bronnen: zonnecollectoren en een bodemwarmtewisselaar (vanwege de koeloptie). De optie om restwarmte uit ventilatielucht te halen middels een LW-warmtepomp wordt ook overwogen. Tot slot zal een groot opslagvat nodig zijn om meer rendement uit de collectoren te halen, hiermee kunnen wellicht koudere seizoenen overbrugd worden.

Referentie Nulwoning Groenlo Passiefhuis Oijen

Formaat 3 kW, 200L 16 m2 2000 liter 2-8 kW 160 liter 2 m2

Toepassing Water/water-warmtepomp Heatpipes voor ltv Warmteopslag met zouthyd. Pelletkachel Lucht/water- warmtepomp Heatpipes

Jaar/seizoensbron Heatpipes + grondbron Zon: gehele jaar WWPomp + heatpipes Houtpellets Heatpipes + binnenlucht Zon: beperkt

Functies T +W+K Warmte Warmte Warmte Tapwater Tapwater

± 3 kW Lucht/water-warmtepomp Heatpipes + buitenlucht T+W 14 m2 Heatpipes voor ltv Zon: gehele jaar Tapwater 2000 liter Zonneboilers + buffer Zon + LWpomp Warmte Tabel 20: Warmtevoorziening referenties (ruimteverwarming+tapwater) en Ventilatievoorziening (warmte+koeling)

C2Cwoning Amsterdam

Formaat 50/2,5m 80m diep 100/1,5m

Toepassing Balansventilatie + wtw Grondbuis wtw Verticale bodem wtw Balansventilatie + wtw Horizontale bodem wtw

Jaar/seizoensbron Grondbuis + buitenlucht Bodem (via ventilatie) Bodem (via vloerverw.) Bodem wtw +buitenlucht Bodem (via ventilatie)

Functies Ventilatie W+K W+K Ventilatie W+K

100/2m

Balansventilatie + wtw Grondbuis wtw

Grondbuis + buitenlucht Bodem (via ventilatie)

Ventilatie W+K

49

5.3.3 | VERWARMING/KOELING Wat zijn de opties om beide delen van het huis afzonderlijk te verwarmen en te koelen. Deze vraag heeft geleidt tot de onderstaande vergelijking van systemen. De meest gebruikte methodes om een woning te verwarmen zijn convectie (convectors), straling (wandverwarming, vloerverwarming), houtverbranding (pellets) en luchtverwarming (ventilatiesysteem). Voor een energiezuinige woning zijn alleen de laatste drie methodes aantrekkelijk. Bij convectie zijn namelijk watertemperaturen van 90°C nodig en bij straling zijn lage temperaturen van 35°- 55°C al voldoende. Hoe lager de benodigde warmte, hoe minder energie nodig is. De voor- en nadelen van de drie systemen zijn op een rijtje gezet. LTV

Ventilatie Energieneutraal mogelijk + Energieneutraal mogelijk Hoog thermisch comfort - Droogte/tocht/geluidshinder Gelijke warmteverdeling + Snelle warmteverdeling Alsnog ventilatie nodig + Ventilatie en verwarming in 1 Ook koelen + Ook koelen Laag onderhoud - Regelmatig onderhoud nodig Tabel 31: Voor- en nadelen verwarmingssystemen

+ + + + +

Pellets - Niet energieneutraal + Sfeerverhogend - Lokale warmteverdeling - Alsnog ventilatie nodig - Geen koeling mogelijk - Vaak aanvulling nodig

Voor het afzonderlijk verwarmen van de twee gebouwdelen zijn alle drie systemen geschikt te maken: twee leidingcircuits, twee luchtkanalen of meerdere branders. Pelletsverwarming valt op basis van ons energieconcept meteen af. Ventilatie moet in ieder geval toegepast worden omdat de woning door de hoge isolatie vrijwel luchtdicht is. Toch biedt het de voorkeur om het ventilatiesysteem niet in te zetten als ruimteverwarming, maar wel als bijverwarming en extra koeling. Daarmee kan voorkomen worden dat het ventilatiesysteem op volle toeren moet draaien (=meer geluidshinder en tocht). Als hoofdverwarming wordt daarom LTV ingezet, dit biedt een hoger thermisch comfort. Naast energiezuinigheid is comfort de belangrijkste eis. Wat LTV verder tevens als groot voordeel heeft is de mogelijkheid om daar warmtebronnen zoals zonnecollectoren en een warmtepomp op aan te sluiten. De derde doorslaggevende eis is de mogelijkheid tot koeling. In referentiewoningen hebben zowel de nulwoning als de C2C-woning balansventilatie (wtw+grondbuizen) toegepast en vloerverwarming (LTV). Bij beide woningen is dat een goede combinatie gebleken. Deze combinatie passen wij op basis van onze criteria ook toe. De volgende stap is bepalen welke vorm van lagetemperatuurverwarming geschikt is (wandof vloerverwarming) en welke warmtebron ingezet gaat worden.

Lagetemperatuurverwarming Vanwege de houtskeletbouwwanden is vrijwel direct gekozen voor vloerverwarming. Wandverwarming werkt beter in betonnen wanden. Door de toepassing van een zwevende anhydriet dekvloer is het mogelijk de LTV op de houten vloeren toe te passen. Voldoende thermische massa wordt verkregen door PCM-platen toe te passen. LTV is op de volgende warmtebronnen aan te sluiten.  lucht/water warmtepomp (benut warmte uit buitenlucht)  water/water warmtepomp (benut warmte van de grond)  zonnecollectoren (plaatcollectoren of heatpipes)  passiefhuistoestel (zonnecollectoren + gasketel) De zon is een onuitputtelijke bron, die warmte willen we allereerst benutten. We zullen de zonnecollectoren toepassen voor tapwater, collectoren kunnen niet in de volledige vraag voorzien voor ruimteverwarming, wel kunnen ze ondersteunend ingezet worden. Een passiefhuis toestel combineert ventilatie, boiler en verwarming in één unit. Helaas past de bijbehorende gasketel niet binnen ons energieconcept. De warmtepompen vormen het beste alternatief om ruimteverwarming te leveren. Warmtepomp Het is belangrijk om een warmtepomp te kiezen waarbij een combinatie met collectoren mogelijk is. Om die reden vallen de twee luchtpompen eigenlijk meteen af. Daarentegen hoeven luchtpompen geen gebruik te maken van een kwetsbare grondbron. Buitenlucht is een onuitputtelijke bron, de luchtpompen zijn ook goedkoper in aanschaf. De LL-pomp levert helaas geen tapwater en LTV-water. Dat is voor ons geen optie. De LW-pomp is wel serieus overwogen. De WW-pomp heeft het hoogste rendement. Wat vooral de doorslag gaf is dat de WW-pomp geen buitenunit met ventilator nodig heeft dichtbij de installatieruimte, onder de slaapkamerramen. Dat is qua geluidsoverlast en gevelbeeld geen gewenste oplossing. Lucht-lucht - Niet op zonnecollectoren + Benut buitenlucht - Geen tapwater + LTV + Koeling via ventilatie + Ventilatie+warmte in 1 - Geen buffer mogelijk - Buitenunit nodig - geluid Tabel 22: Warmtepompen

Lucht-water - Niet op zonnecollectoren + Benut buitenlucht + Tapwater + LTV + Koeling via ventilatie of LTV + Ventilatie+warmte in 1 - Kleine buffer mogelijk - Buitenunit nodig - geluid

Water-water + Benut zonnecollectoren - Grondbron nodig + Tapwater + LTV + Koeling via LTV - Alsnog ventilatie nodig + Grote buffer mogelijk + Geen buitenunit nodig

50

Verticale bodemwarmtewisselaar De gekozen waterwarmtepomp maakt gebruik van een bodemwarmtewisselaar om warmte aan de grond te ontrekken en aan vloeistof af te staan. De wisselaar bestaat uit verticale Ubuizen die in de grond worden geboord tot een diepte van 50-150m, waar water met een antivriesvloeistof doorheen stroomt. De diepte is afhankelijk van de samenstelling van de grond en grondwaterpeil, de diepte zorgt voor een stabiele temperatuur. De rondgepompte vloeistof neemt de temperatuur over van de diepere grondlagen. ’s Zomers levert de grondbron passieve koeling, de aanvoertemperatuur is geschikt om rechtstreeks aan de vloerverwarming te leveren, er draait slechts een circulatiepomp. ’s Winters wordt de milde aanvoertemperatuur gebruikt om het LTV-water middels het “omgekeerde koelkastprincipe” met een compressor verder te verwarmen. Daarbij is de LTV-temperatuur van 35 graden snel bereikt. Tapwater moet tot 60 graden verwarmd worden, daarvoor is vaak een elektrische plaatverwarmer nodig. In dat geval gebruikt de pomp meer elektriciteit en is het rendement aanzienlijk lager. We willen daarom voor tapwater een alternatieve bron benutten.

Regeneratie ’s Zomers kan de warmtepomp omgekeerd ingezet worden, warmte wordt dan door de vloerverwarming uit de ruimtes ontrokken en teruggegeven aan de grondbron. Dit is een beperkte vorm van regeneratie, aangezien de warmtevraag groter is dan de koelingvraag. Op de lange termijn kan het rendement van de grondbron dalen als de warmtevraag groter blijft. Het is daarom verstandig altijd een warmtepomp met koelfunctie te nemen, om de uitputting uit te stellen. Voor een optimaal rendement en evenwicht van de grondbron is eigenlijk actieve regeneratie nodig. Wij willen dat bereiken door een deel van het overschot van de collectoren op zeer zonnige dagen, aan de grondbron af te staan (als dat mogelijk blijkt). Conclusie Wij zullen de warmtepomp aansluiten op een verticale bodemwarmtewisselaar en deze combineren met zonnecollectoren en een zonneboiler. Daarbij levert het ventilatiesysteem aanvullende koeling en verwarming.

Fig. 36: Werkingsprincipe warmtepomp

51

Heatpipes Er is gekozen voor heatpipes, deze leveren meer kWh/m2 dan plaatcollectoren en hebben een betere opbrengst in de maatgevende wintermaanden. De warmte is zowel geschikt voor tapwater als voor ruimteverwarming. Het is verstandig deze warmte eerst te benutten voor tapwater, omdat de tweede warmtebron een laag rendement heeft voor tapwater. Warmtevraag (kWh) Tapw. Verw. Totaal Jan 300 650 950 Feb 300 400 700 Mrt 300 250 550 Apr 300 100 400 Mei 300 50 350 Jun 300 0 300 Jul 300 0 300 Aug 300 0 300 Sep 300 50 350 Okt 300 200 500 Nov 300 400 700 Dec 300 650 950 3600 2600 6200 Tabel 23: Opbrengst heatpipes

Geleverde energie (kWh) 1xV300 2xV300 3xV300 49 97 146 114 227 341 202 404 607 275 549 824 364 727 1091 391 782 1173 436 873 1309 342 684 1026 281 562 843 164 329 493 69 138 207 30 61 91 2720 5441 8161 850 850 850

4xV300 195 454 809 1098 1454 1564 1746 1368 1124 658 276 122 10881 850

3 Vit. = 9,6 m2 47% 62% 87%

4 Vit. = 12,8 m2 38% 66% 91%

Tabel 3 Rendement totaal Dekkings% totaal Dekkings% tapwater

In Tabel is op basis van beschikbare gegevens van Schweizer Swisspipe de geschatte opbrengst uitgezet tegenover de vastgestelde warmtevraag. De zomerpiek zal bij de gekozen heatpipes van Viessmann Vitosol lager uitvallen door temperatuurbegrenzing. Van de maandelijkse opbrengst wordt de maandelijkse tapwatervraag afgetrokken. Er blijft dan een werkelijk benutte opbrengst over. Het overschot kan dienen voor ruimteverwarming. De rest gaat verloren (zie Fig. voor visualisatie van dat overschot). De nuttige opbrengst is omgerekend naar rendement (Tabel ). Bij toepassing van 1Vitosol van 3,2m2 (=30 buizen) wordt de capaciteit van het systeem bijna volledig benut met 90%. Het dekkingspercentage waarmee aan de tapwatervraag wordt voldaan ligt op 66%. Leveranciers adviseren als men alleen tapwater wil verwarmen een dekkingspercentage van 60% aan te houden. Alles daarboven leidt tot een verslechtering van het rendement en verhoging van aanschafkosten. Bij viermaal de geadviseerde hoeveelheid panelen wordt pas een dekkingspercentage van 91% voor tapwater behaald. Een volledige dekking is dus geen haalbare eis. Het totale rendement bij 4 Vitosols is dan al gedaald naar 38%. Als slechts de tapwater vraag ermee gedekt hoeft te worden zou één Vitosol dus voldoende zijn.

Benutte energie (kWh) 1xV300 2xV300 3xV300 49 97 146 114 227 341 202 404 550 275 400 400 364 350 350 300 300 300 300 300 300 300 300 300 281 350 350 164 329 493 69 138 207 30 61 91 2448 3257 3829 765 509 399

4xV300 195 454 550 400 350 300 300 300 350 500 276 122 4097 320

2000 1800 1600 1400

Verwarming

1200

Tapwater

1000 800

12,8 m2

600

9,6 m2

400

6,4 m2

200

3,2 m2

0 Jan Feb Mrt Apr Mei Jun Jul Aug Sep Okt Nov Dec

Bij de keuze voor zonnecollectoren is het belangrijk om te weten hoeveel collectoren er nodig zijn om de benodigde hoeveelheid tapwater en ondersteuning bij vloerverwarming te leveren. Het maken van een globale schatting blijkt vrij complex. De rekensom (energievraag ÷ vermogen = aantal panelen) gaat niet op voor collectoren. Zonnecollectoren leveren in een kalenderjaar door temperatuursafhankelijk een parabolische opbrengst. In de zomer is er sprake van een overschot. PV-panelen kunnen hun overschot aan het energienet afdragen. Collectoren kunnen hun warmteoverschot slechts deels kwijt, door middel van opslag in grote waterreservoirs. Het overschot gaat merendeels verloren, het tekort in de winter is daarmee niet te compenseren. Om in de winter toch een zo groot mogelijke opbrengst te behalen is gekeken wat het effect is van een verdubbeling van het collectoroppervlak. Onze ambitie is minimaal een nulbalans te behalen. Hieronder tonen we de bijbehorende berekeningen om te onderbouwen welke afweging we gemaakt hebben tussen aantal collectoren t.o.v. opbrengst en rendement.

1 Vit. = 3,2 m2 2 Vit. = 6,4 m2 90% 60% 39% 53% 66% 81% Tabel 24: Rendement heatpipes

kWh

5.3.4 | TAPWATER

(kWh) (Kwh/m2)

Fig. 37: Warmtevraag t.o.v. opbrengst

52

Om de grondbron te ontlasten willen wij de heatpipes echter ook inzetten als ondersteuning bij verwarming. In dat geval is een systeem van 1Vitosol te klein: er is slechts 1 maand warmteondersteuning. Bij 2 stuks is er 5 maanden warmteondersteuning. Bij het dubbele aantal daarvan is er 6 maanden warmteondersteuning, het verschil in absolute waardes is niehiel. Het totale dekkingspercentage stijgt met steeds kleinere sprongen naarmate het systeem groter wordt, tegelijkertijd daalt het rendement met grote sprongen. De opbrengst van de collectoren blijft in alle gevallen laag in de maanden dat de warmtevraag het hoogst is. Op basis van het totale rendement (60%) en een hoog dekkingspercentage voor tapwater (81%) is gekozen voor 2Vitosols (=6,4m2). Het effect van buffers is hierbij niet meegenomen.

Conclusie Het hoogste rendement wordt behaald als het apertuuroppervlak is afgestemd op de laagste warmtebehoefte zonder overschot in de warmste maanden. Om heatpipes economisch rendabel te dimensioneren moet men uitgaan van 60-90 & 90-60. Daarmee hebben we een nieuwe vuistregel de wereld in geholpen. Voor tapwater zonder warmteondersteuning moet het tapwater dekkingspercentage ±60% bedragen en het nuttig rendement ±90%. Voor tapwater met warmteondersteuning moet het nuttige rendement op ±60% liggen en het tapwater dekkingspercentage op ±90%. Voor deze laatste oplossing is een zonneboiler met een bescheiden buffer nodig.

Referenties Ter vergelijking is gekeken naar het oppervlak dat is toegepast bij de referentiewoningen. Op basis van onze berekeningen hebben beide referentiewoningen een totale warmtedekking van 70% (waarbij tapwater bijna 100%) en een nuttig totaalrendement van 25%. Dat is een forse overdimensionering. Beide referentiewoningen benutten echter een deel van het overschot door middel van zeer grote buffers. Bij systemen groter dan ±15m2 is een tweede circuit nodig, waardoor de kosten stijgen. Voor woningen is dit dus een economische grens. Nulwoning Groenlo 16m2 heatpipes + 500 liter zonneboiler + PCM-opslagvat 2 C2Cwoning Amsterdam 14m heatpipes + 2000 liter zonneboiler

Bij overcapaciteit zonder extra opslag kan theoretisch gezien de thermostaat in de overgangsseizoenen en op frisse dagen in de zomermaanden gratis aangezet worden. Als een opslag te realiseren is waarbij het overschot rendabel en klein opgeslagen wordt kan voor een groter systeem gekozen worden. Het rendement zal dan stijgen. Verder moet opgemerkt worden dat ’s zomers stagnatie kan optreden als er een groot overschot is. Ook om die reden moet forse overdimensionering voorkomen worden. Een kleine marge is wel verstandig, omdat er vele omgevingsfactoren zijn die de werkelijke opbrengst kunnen beïnvloeden.

Nadelen Dezelfde factoren als bij zonnepanelen zijn van invloed op de werkelijke opbrengst van de collectoren: dakhelling, oriëntatie, bewolking, schaduw, temperatuurwisseling. Het is dus beter om iets ruimer te zitten dan het optimaal berekende rendement. Enkele nadelen zijn dat het antivries-medium in heatpipes een kortere levensduur heeft door de extra belasting van het hogere vermogen. ’s Winters kunnen de heatpipes vatbaar zijn voor bevriezing en sneeuw. De Vitosols hebben daarum een vacuüm dat isolerend werkt. ’s Zomers kan het systeem stagneren bij overcapaciteit als er niet voldoende warmteafdracht plaats kan vinden, de expansievaten en boiler krijgen het dan zwaar te verduren. Als dit te vaak gebeurt daalt de levensduur en rendement van het systeem. De Vitosols hebben voor dit probleem een temperatuurbegrenzing. Door toch heatpipes toe te passen kan een bescheiden overschot ingezet worden voor ondersteuning van ruimteverwarming, mits een goed opslagsysteem gekozen wordt. Fig. 38: Verwarmingsprincipe Heatpipes

Fig. 39: Vacuüm Vitosol 300-T

53

5.3.5 | WARMTE-OPSLAG Op basis van de resultaten van de zonnecollectoren rees de vraag wat de opties zijn om het overschot van de zomer op te slaan, zodat dit beschikbaar is in de maanden dat de vraag het hoogst is en de opbrengst juist het laagst. Als er langetermijn opslag bestaat dat compact genoeg is voor een eengezinswoning kan het rendement van zonnecollectoren aanzienlijk stijgen en daarmee ook het dekkingspercentage van de warmtevraag. Voor dagelijkse opslag bestaan al wel rendabele systemen. Seizoensopslag is vooralsnog vrij experimenteel. Dagelijkse opslag Voor het afgeven van zonnewarmte moeten zonnecollectoren aangesloten worden op een boiler of een buffervat. Dit vat levert warm water aan een boiler of CV voor naverwarming. In kleinere systemen worden collectoren meestal rechtstreeks op een zonneboiler aangesloten. Bij de keuze voor een boiler moet de capaciteit bepaald worden die nodig is om tegelijkertijd te kunnen douchen/baden en tapwater te leveren. Hoe kleiner de boiler hoe lager het gebruiksgemak, omdat het lang duurt voordat de boiler opnieuw gevuld en op temperatuur is. Een standaard zonneboiler heeft daarom een inhoud van 1,5 tot 2 keer de watervraag, voor 4 personen is dat 240-320 liter. De keuze voor een ruime inhoud heeft tot gevolg dat 300 liter water constant op 60°C gehouden worden. Deze hygiënische grens beschermt tegen Legionella bacteriën. Die hoge energievraag zal ’s winters niet met zonnewarmte geleverd kunnen worden, een tweede bron is nodig voor bijverwarming. Als de zonneboiler ook vloerverwarming moet leveren is een grotere inhoud nodig, ongeveer 700 liter. Bij gebruik van een buffer stijgt de warmtevraag, de buffer moet immers ook op temperatuur gehouden worden. Hoeveel die vraag toeneemt is niet exact te bepalen. Er worden meerdere opties vergeleken:  Bivalente zonneboiler 700l  Bivalente zonneboiler 300l + buffervat 400l  Warmtepompboiler 200l + buffervat 500l Bivalente zonneboiler Deze buffer+boiler levert tapwater en verwarmingsondersteuning. Bij een bivalente boiler wordt tapwater door twee warmtebronnen opgewarmd, bijvoorbeeld collectoren en een warmtepomp. Op een multivalente boiler zijn meerdere warmtebronnen aan te sluiten. Wij vermijden gasgestookte bronnen (mini-WKK, passiefhuistoestel, CV-ketel), omdat daarmee de woning niet energieneutraal wordt. Wat belangrijk is om te weten waarop het water in zo’n grote boiler op temperatuur gehouden wordt en hoe efficiënt die methode is.

Een bivalente boiler heeft twee verwarmingsspiralen. Het onderste spiraal wordt standaard aangesloten op collectoren. De boiler wordt vanaf de onderkant verwarmd omdat warmte stijgt. In stilstaand water ontstaan gestapelde lagen met verschillende temperaturen, dit heet stratificatie. Het tweede spiraal zit op de helft van de boiler en wordt op de tweede bron aangesloten. Het tweede spiraal levert bijverwarming wanneer de zonnecollectoren onvoldoende opbrengst leveren. De tweede bron hoeft alleen de bovenste lagen te verwarmen die op de koudere lagen ‘drijven’. De afvoer voor tapwater zit bovenin, waar de temperatuur het hoogst is. De afvoer voor LTV zit dus halverwege. Wat wij ons afvragen is of de waterlagen werkelijk zo stilletjes gelaagd blijven drijven en er tijdens het verwarmingsproces geen turbulentie, dus menging zal plaatsvinden. Menging zou invloed kunnen hebben op de betrouwbaarheid van de afvoertemperatuur en op hygiëne. Ook twijfelen we over de efficiëntie van het formaat. In de winter is de 700l boiler simpelweg te groot om op 60°C te houden, ook voor de warmtepomp. Er gaat meer energie op aan het verwarmen van de boiler tot 60°C bovenin, dan dat de energie efficiënt benut wordt. Score: Losse boiler + buffer De bivalente boiler is met zijn inhoud van 700 liter te groot om ’s winters op 60 graden te houden met slechts zonne-energie. Beter zou zijn om aparte buffers te hebben: één voor tapwater en één voor verwarming. Ook al lever je in op isolatie en onderlinge opwarming, beide bronnen waren immers in één unit gecombineerd. Toch kost het veel minder energie om een boiler van 300 liter op 60 graden te houden en een losse buffer op 30 graden voor de vloerverwarming. Qua aanschafprijs is 1 unit voordeliger, losse units zijn 2x duurder. Als budget geen probleem is, dan is deze optie op energiegebied verstandiger. Score: + Geïntegreerde boiler + buffer Het is ook mogelijk om een warmtepomp met geïntegreerde boiler te nemen. De Technico Toros heeft een capaciteit van 200l en kan daarmee tapwater leveren, de losse buffer voor LTV wordt 500l. De Toros met boiler is bijna even duur als een Toros zonder boiler. Daarmee wordt alsnog op kosten bespaard, want de warmtepomp is sowieso nodig. Score: ++

Fig. 40: Bivalente zonneboiler

54

Rechtstreekse LTV-koppeling Om meer rendement uit de gratis zonnewarmte te halen is het een optie om ’s winters de warmte rechtstreeks aan de vloerverwarming te leveren. Voor heatpipes is midwinter een boiler van 200 liter zelfs te veel om op 60 graden te houden. Bij rechtstreekse levering aan LTV wordt geen buffer ingezet. De warmtepomp wordt dan ingezet als LTV-bijverwarmer en enige tapwaterbron. Dit klinkt tegenstrijdig op basis van de lage tapwater-COP, er was immers besloten alle zonnewarmte eerst te investeren in tapwater en dan pas in LTV. Echter, in de maanden waarbij zonnewarmte geen 60 graden oplevert -en de warmtepomp toch ingeschakeld moet worden- is iedere geleverde zonnewarmte aan die boiler slecht besteedt. Bij besteding van die warmte aan LTV-ondersteuning wordt meer rendement uit die geringe hoeveelheid zonnewarmte gehaald. Toch houdt deze oplossing in dat de warmtepomp veel uren moet draaien en de grondbron kan uitputten, aangezien een buffer ontbreekt. Score: Seizoensopslag Op dit moment bestaan er geen haalbare opties voor seizoenopslag, waarmee het overschot opgeslagen kan worden om koude maanden te overbruggen. De opties die toegepast zijn in experimentele woningen zullen we nader toelichten. Grote opslagtank Een enorm geïsoleerd buffervat wordt geplaatst op de fundering, voordat de woning erom heen gebouwd wordt. De tank is 20.000-50.000 liter met 25-50m2 collectoren. Dat volume is in op onze kavel niet te plaatsen, er blijft dan te weinig woonoppervlak over. De woningen waar dit is toegepast staan trouwens in gebieden met extra zonuren, vooral extra zonuren in de winter. Voor Nederland is de efficiëntie van dit systeem nog te laag. De kosten verdienen zich niet terug in de levensduur van de woning. De tank staat veel warmte af, het vormt met zijn warmteverlies dus een kachel. ’s Winters is dit ideaal, er is geen bijverwarming nodig. ’s Zomers is deze hitte hinderlijk. Warmte-accu Met thermochemische opslag is de inhoud van de tank aanzienlijk terug te dringen tot een 2.000-5.000 Fig. 41: Grote opslagtank in trappenhuis liter. Er zijn nog geen versies van op de markt. In de nulwoning te Groenlo is wel een experimentele watertank geplaatst met PCM faseveranderingsmateriaal. Dit principe is benut in de Warmtebuddy die door HAN-studenten is ontwikkeld, het zouthydraat kan 10x

meer warmte opnemen dan water. De accu bestaat uit een binnen- en buitentank. De buitentank wordt op LTV temperatuur gehouden en levert rechtstreeks aan de LTV. De binnentank verwarmt de buitentank door zijn nabijheid. De binnentank/boiler bestaat uit een boven en ondertank. De ondertank wordt door heatpipes verwarmd tot 45graden. De boventank wordt bijverwarmd tot 60 graden, eventueel door de warmtepomp. De verticale scheiding is gekozen om niet afhankelijk te zijn van (slechte) stratificatie. Als het huis te koud wordt gebruikt de pomp water van de buitentank, in plaats van de grondbron, voor een hoger rendement. Hiermee moet 100% ruimteverwarming en 80% tapwater geleverd kunnen worden door 16m2 zonnecollectoren. (Bron: Hogeschool van Arnhem en Nijmegen en Altop Kunststoftechnieken). Conclusie We hebben gekozen voor systemen die op de markt beschikbaar zijn en realistisch zijn voor een gemiddeld gezin, op een beperkte bouwkavel in Nederland. We hebben meerdaagse opslag door de losse verwarmingsbuffer van 500l, de boiler wordt voor hygiënische redenen klein gehouden. Er is niet gekozen voor een grotere buffer en grotere overdimensionering van de heatpipes, omdat waterbuffers zonder PCM toch de winter Fig. 42: Proefopstelling warmtebuddy niet halen. In het tussenseizoen is al warmte nodig, en valt die warmte bij 2000 tot 4000 liter niet meer aan te vullen. In de winter is dat enorme vat te groot om bij te verwarmen. De Warmtebuddy is nog niet op de markt, maar zodra die op de markt komt is deze onmiddellijk in te bouwen in onze woning. De huidige buffer kan verkocht worden. De warmtepomp heeft voldoende capaciteit voor de buddy. De ingebouwde 200lboiler zal overbodig worden, deze boiler is 1000 euro extra, een af te schrijven bedrag als de heatpipes de volledige warmtevraag gaan leveren. Extra collectoren passen op de andere dakhelft. Als alternatief op het (nog niet haalbare) streven naar maximale benutting van de collectoren kan op dit moment beter gestreefd worden naar maximale benutting van de warmtepomp en een maximale benutting van de twee systemen tezamen. Door resterende zonnewarmte eerst naar een buffervat te sturen dat op een medium temperatuur gehouden wordt, kan de warmtepomp dit op koudere dagen benutten om tapwater te maken met een hogere COP (door de hogere aanvoertemperatuur). De buffer verzorgt LTV, de pomp houdt de buffer op temperatuur. In dit geval kan de grondbron vaker ontzien worden en stijgt het rendement van de pomp. 55

5.3.6 | VENTILATIE Zoals eerder genoemd is er in ons ontwerp een scheiding aangebracht, deze scheiding geeft het passieve gedeelte en het niet passieve gedeelte aan. In het passieve gedeelte willen we zo weinig mogelijk energie verliezen, in het andere deel van de woning is dit niet te voorkomen, in deze ruimtes mag men namelijk de ramen openen. De mogelijkheid om de ramen te openen mag echter geen effect hebben op het passieve gedeelte van de woning. Er kunnen 4 ventilatiesystemen toegepast worden:  Natuurlijke toevoer en natuurlijke afvoer  Natuurlijke toevoer en mechanische afvoer  Mechanische toevoer en natuurlijke afvoer  Mechanische toevoer en mechanische afvoer (ook wel balansventilatie genoemd) In het ‘passieve gedeelte’ hechten we waarde aan het hergebruiken van warmte en de verbetering van de EPN. In het ‘normale gedeelte’ hechten we waarde aan de mogelijkheid om de ramen te kunnen openen, het stroomverbruik is daar ook belangrijk. We willen zo weinig mogelijk stroom in de woning verbruiken, ook al is het op duurzame wijze opgewekt. In het ‘passieve gedeelte’ gaan we een combinatie van systemen (balansventilatie + WTWinstallatie + grondbuizen) toepassen. De argumentatie voor deze keuze volgt in de volgende alinea’s. In het ‘normale gedeelte’ van de woning gaan we het ventilatiesysteem ‘natuurlijke toevoer en natuurlijke afvoer’ toepassen. Ventilatiesysteem: Natuurlijke toevoer en natuurlijke afvoer Natuurlijke toevoer en mechanische afvoer Mechanische toevoer en natuurlijke afvoer Mechanische toevoer en mechanische afvoer (=balansvt.) Balansventilatie met WTWinstallatie en grondbuizen Tabel 4: Opties ventilatiesystemen 2

Mogelijkheid ramen open Ja Ja

Gebruikt stroom Nee Ja

Hergebruik warmte Nee Nee

Warmteterugwinning Als het passief deel van de woning vrijwel luchtdicht geïsoleerd wordt is het belangrijk een goed werkend ventilatiesysteem te hebben. Mechanische afvoer van lucht is nodig voor afvoer van verontreinigingen zoals te hoge CO2 concentraties en overtollig vocht. Het nadeel van een balansventilatiesysteem is dat er veel warme lucht naar buiten wordt geblazen, terwijl er koude lucht naar binnen wordt gezogen. Dat is niet zeer energiezuinig. Door toevoeging van een warmteterugwin-installatie op het balansventilatiesysteem wordt warmte van afgevoerde lucht benut om koude aanvoerlucht voor te verwarmen. Het nadeel van een WTW is dat voorverwarming ’s zomers niet gewenst is. Voor deze situatie bestaat er een zomerbypass waarbij de wtw omzeild wordt. Zelfs dan is de aanvoerlucht in de zomer nog te warm. Vaak wordt de aanvoer uitgezet, het gevolg is dat de woning niet voldoende geventileerd wordt. In de winter doet zich een ander probleem voor. Bij de kruising van zeer koude aanvoerlucht met de warmte van afvoerlucht zal condens ontstaan in de WTW. Vocht kan bevriezen bij temperaturen onder 0 graden. In dat geval moet de WTW uitgeschakeld worden. Als oplossing heeft de WTW een “voeler” die het toerental van de ventilator naar beneden brengt bij zeer lage temperaturen. Het nadeel hiervan is dat de woning ook midwinter niet genoeg meer geventileerd wordt.

Verbetering EPN Nee Nee

2

Nee

Ja

Nee

Nee

Nee

Ja

Nee

Nee

Nee

Ja

Ja

Ja

de natuurlijke afvoer van dit systeem gaat via verticale afvoerkanalen en ventilatieroosters, net zoals bij natuurlijke toe,- en afvoer.

Fig. 33: Werking grondbuisventilatie

Grondbuizen Als oplossing voor de problemen hoogzomer en midwinter met WTW zullen we grondbuizen toepassen. Een grondbuis of aardpijp is een warmtewisselaar die de stabiele temperatuur van de bodem benut om aanvoerlucht voor te verwarmen en voor te koelen. Een buis van ongeveer 200mm doorsnede wordt in de grond gegraven over een lengte van 30-100 meter op een diepte van 1,5-2,5m diepte. Schone aanvoerlucht wordt in een “luchttoren” (in de tuin) aangezogen en komt uit bij de ventilatie-unit. Tijdens deze rit neemt aanvoerlucht de gematigde temperatuur van de bodem aan (10°C). Buitenlucht van -15°C graden komt op deze wijze met +2°C aan bij de WTW. Met deze temperaturen kan de WTW ’s winters wel efficiënt blijven draaien. ’s Zomers kan buitenlucht van 30°C afkoelen tot 16°C. 56

Er moet bij grondbuizen ook wel rekening gehouden worden met condensvorming. Daarom wordt de buis onder een afschot van 2 graden per meter in de grond geplaatst. Het laagste punt van de buis wordt recht onder de luchttoren geplaatst, zodat condens verwijderd kan worden. Het is ook mogelijk om bij het laagste punt van de grondbuis een condensput te plaatsen. Verder is de grondbuis voorzien van een antibacteriële binnenlaag, deze laag vermindert de groei en verspreiding van bacteriën en schimmels aan de binnenkant van de buizen. Het is niet verstandig om de lucht in de grondbuis over een langere periode stil te laten staan. Het condensatievocht zou dan niet genoeg afgevoerd kunnen worden, wat voor hygiënische problemen zou kunnen zorgen. De ventilator moet dus het grootste deel van het jaar aanblijven staan. Bij de aanvoer van schone lucht moet er rekening gehouden worden met de omliggende situatie. De aanvoer van de schone lucht moet zich niet vlakbij een drukke weg of de open haard van de buren bevinden. Referentiewoningen De nulwoning in Groenlo heeft een grondbuis van rond 200mm op 2,5m diepte (50m). Deze woning heeft een vloeroppervlak van 270m² en een inhoud van 736m. De C2C-woning te Amsterdam heeft een grondbuis toegepast op een diepte van 2m over een lengte van 150m. De vloeroppervlakte van deze woning is 230m² en de inhoud is 1057m³. Aanname capaciteit De nulwoning te Appingedam valt met een bruto vloeroppervlak van 190m2 en een inhoud van 760m3 ongeveer tussen deze twee woningen in. Op basis daarvan kan een aanname voor de grondbuizen gemaakt kunnen worden van 100m lengte. Daarbij moet opgemerkt worden dat momenteel alleen het passiefgedeelte van het huis geventileerd wordt. Daardoor zou de totale lengte korter kunnen. Maar mochten de bewoners in de toekomst met enkele aanpassingen alsnog het hele huis op de balansventilatie willen, dan scheelt het als de grondbuizen al berekend zijn op het hele huis en niet te klein gekozen zijn. Over zoveel jaar wil je de zorgvuldig gekweekte tuin immers niet overhoop halen. De aanvoerlucht wordt met een gemiddelde snelheid van 1,5m/s door de grondbuis heen geblazen, maar het zou kunnen dat het een beter rendement oplevert als de lucht door een buis van 300mm wordt geblazen met een snelheid van 1,0m/s. De grondsoort waar de buis doorheen gelegd zal worden zal ook wel effect hebben op het rendement van dit systeem. De ideale buisdikte, afstand, diepte en grondsoort voor de zomer én de wintersituatie zal waarschijnlijk nog bepaald moeten worden. Ieder van deze punten kan namelijk een positief óf negatief effect hebben op het rendement van dit systeem.

Berekening capaciteit Na het vaststellen van het ventilatiesysteem moet gekeken worden naar de capaciteit van het systeem. Het bouwbesluit heeft minimale eisen gesteld aan de ventilatiecapaciteiten van bepaalde ruimtes in een woning. De minimale ventilatie-eisen die voor de ruimtes van een woning zijn opgesteld zijn:      

een verblijfsgebied: een verblijfsruimte: een toilet: een badkamer: een keuken: een meterruimte:

0,9 dm³ /s per m² met een minimum van 7 dm³/s 0,7 dm³ /s per m² met een minimum van 7 dm³ /s 7 dm³/s, met luchtafvoer rechtstreeks naar buiten 14 dm³/s, met luchtafvoer rechtstreeks naar buiten 21 dm³/s, met luchtafvoer rechtstreeks naar buiten 2 dm³ /s per m³ netto-inhoud van de meterruimte, met een minimum van 2 dm³ /s

Omdat wij een gescheiden ventilatiesysteem toepassen hebben we de betreffende ruimtes bij het juiste systeem gezet. Als we één ventilatiesysteem zouden toepassen zouden bepaalde ruimtes als een verblijfsgebied geventileerd kunnen worden, maar dat kan niet doordat we twee ventilatiesystemen in het huis installeren. De wijze waarop de toe- en afvoer van de woning geplaatst zijn, staan in fig. 4 met plattegronden verduidelijkt. Ruimte: A vloer m² A ruimte m³ Eis (dm³/s) Cap. (dm³/s) Passief deel: Balansventilatie met WTW en grondbuizen: Mechanische toevoer en -afvoer Woonkamer en 81,7 m² 0,9 x Avloer = ≥ 21 73,5 open keuken Studeerkamer 1 9,3 m² 0,7 x Avloer = ≥7 7 Studeerkamer 2 8,6 m² 0,7 x Avloer = ≥7 7 Totaal passief gedeelte: :87,5 Niet passief deel: Natuurlijke toevoer en natuurlijke afvoer: Natuurlijke toevoer en -afvoer Installatieruimte 22,1 m³ 2 x Aruimte = ≥2 44,2 Toilet ≥7 ≥7 7 Badkamer ≥ 14 ≥ 14 14 Slaapkamer 7 m² 0,7 x Avloer = ≥7 7 Bedstede 1 4,1 m² 0,7 x Avloer = ≥7 7 Bedstede 2 4,1 m² 0,7 x Avloer = ≥7 7 Totaal niet passief gedeelte: 86,2 Tabel 26: Berekening ventilatiecapaciteit

57

18,3 18,3

vide

18,3

18,3

7

8,4

1.3 Bedstede 1

0.5 Bijkeuken

7

1.2 Studeerkamer 1

0.3 Woonkamer

8,4

1.6 Slaapkamer

0.6 Installatieruimte 44,2 18,3

18,3 44,2

7 vide

1.1 Overloop

14

7 14 1.7 Badkamer

7 0.2 Toilet 7,7 1.4 Studeerkamer 2 18,3

7

0.1 Entree

7

vide

0.4 Keuken 18,3

begane grond

7

1.5 Bedstede 2

7,7

Eventuele alternatieven: Een mogelijk alternatief voor open grondbuizen is een bodemwarmtewisselaar met gesloten leiding waar een glycol-mengsel doorheen stroomt. Dit is hetzelfde bronsysteem als de verticale grondbron die voor de warmtepomp gebruikt wordt. Voor ventilatie zijn beperkte aanvoertemperatuur nodig, in dat geval is een horizontale bodemwarmtewisselaar al voldoende. Dit systeem wordt toegepast bij het referentie passiefhuis in Oijen. De diepte vanwaar de warmte en de kou moet komen kan bij een verticaal systeem erg van elkaar verschillen, zo is het mogelijk om enkele tientallen meters te moeten boren maar dit kan ook ruim 150m zijn. Bij een horizontaal systeem is een diepte van 1,5m al functioneel, maar om een goed resultaat te behalen van deze methode, zal men relatief veel meters moeten ingraven. De grootte van de kavel kan hierdoor een beperking vormen bij dit systeem. Al met al vinden we dit systeem niet rendabel genoeg om toe te passen in onze woning.

1e verdieping

Fig. 44: Ventilatie aan,- en afvoer (zie bijlage 1 voor een grotere weergave) Mechanische toevoer Mechanische afvoer Natuurlijke toevoer Natuurlijke afvoer

Een alternatief ook kunnen zijn om de balans-WTW en grondbuizen te vervangen door een lucht/lucht-warmtepomp. De LL-pomp is een verbetering op de balans-WTW. De pomp zorgt niet alleen voor luchttoe- en afvoer, maar kan met een compressor hogere of lagere temperaturen maken van warmte uit buitenlucht en daarmee de woning verwarmen en koelen. Het rendement van de LL-pomp is hoger dan een balans-WTW. Dat is vooral belangrijk als het ventilatiesysteem de ruimteverwarming van de woning moet voorzien. In onze woning zorgt LTV daar al voor, vloerverwarming geeft een prettiger comfort. Zeer lage luchtaanvoertemperaturen zijn ook voor de LL-pomp een probleem. Groot nadeel is tevens dat de pomp buiten staat (lawaai, gevelbeeld). Het systeem van grondbuizen met balansWTW is veel betrouwbaarder, omdat de grondtemperatuur gematigd is en direct aangevoerde buitenlucht veel heftiger fluctueert. Conclusie In het passieve gedeelte zullen we mechanisch ventilatie met WTW toepassen, hierop zullen grondbuizen worden aangesloten. Grondbuizen verhogen het rendement van de wtw door voorverwarmde lucht aan te voeren. Op het vlak van koeling leveren de grondbuizen ook een flinke bijdrage, zodat ’s zomers de woning zonder comfortverlies geventileerd kan worden. De warmtepomp hoeft daarbij minder vaak ingezet te worden voor koeling middels grondbron. Aan de hand van de oppervlakte en de inhoud van de referentiewoningen hebben we bepaald dat een grondbuis van 200mm op 2m diepte over een lengte van 100m nodig is. Omdat men in de ruimtes van het niet passieve gedeelte de ramen onbeperkt mag openen, gaan we 2 ventilatiesystemen toepassen. We gaan in deze zone natuurlijke ventilatie toepassen, een mechanisch systeem is daar niet nodig.

58

5.3.7 | HEMELWATEROPVANG Een gemiddeld persoon verbruikt ongeveer 120 liter water per dag, nog geen 4 liter wordt gebruikt om te eten of te drinken (zie fig. 5). Echter, de rest van deze 120 liter water is ook zo gezuiverd dat het drinkbaar is, terwijl dit niet nodig is voor het overgrote deel van de doeleinden. Een gezin van 4 personen verbruikt ongeveer 169000 liter water per jaar. Jaarlijks komt er ongeveer 750 liter/m² gratis naar beneden vallen, het zou interessant zijn als we hier een bepaald percentage van zouden kunnen (her)gebruiken. 1% 2% 4%

5%

Waterverbruik 120,1 liter p.p.d

Voedselbereiding Koffie, thee, drinkwater

47%

13%

Overig keukenkraan Afwassen Kleding wassen

28%

Hardheid (regen)water Regenwater is van nature zacht water, dit betekent dat dit water arm is aan mineralen. Deze mineralen zorgen voor verkalking in onder andere leidingen en ketels. Doordat regenwater zacht water is, kan dit goed gebruikt worden voor de wasmachine. Het water zorgt voor weinig tot geen kalkaanslag en daarom kan er ook minder waspoeder gebruikt worden. Regenwater kan ook gebruikt worden om het toilet mee door te spoelen, de planten in de tuin kunnen ook goed bewaterd worden met regenwater. Ongezuiverd regenwater mag echter niet gebruikt worden als drinkwater, omdat het hygiënisch niet betrouwbaar is. In de tabel 27 is te zien wat de verschillende hardheden kunnen zijn, in Noord-Holland is de hardheid van het water ongeveer 8,5 dH. Regenwater heeft een hardheid van 1 a 2. De volgende schaalverdeling (Duitse graden dH) wordt door de Nederlandse drinkwaterbedrijven gebruikt om de hardheid van het water aan te geven.

Toiletspoeling Bad, douche, wastafel

Hardheid water 0 - 4 dH 4 - 8 dH 8 - 12 dH 12 - 18 dH 18 - 30 dH

Beschrijving hardheid zeer zacht zacht gemiddeld vrij hard hard

Tabel 27: Schaalverdeling hardheid water Fig. 45: Gemiddeld waterverbruik, L/p.p.(Bron: Vewin/TNS NIPO 2010)

Opslagvat We willen dat het opvangvat de woning in de grootste waterbehoeften kan voorzien, omdat wij moeilijk kunnen inschatten hoe groot dit opslagvat zou moeten zijn hebben we gekeken naar de referentiewoningen. De nulwoning te Groenlo heeft een opslagvat van 5000L, dat vat voorziet een gezin van 3 personen van het benodigde water. Men moet er wel rekening mee houden dat de vaten ruim onder de vorstgrens worden ingegraven, zodat de H.W.A’s ook onder de vorstgrens naar het opslagvat getrokken kunnen worden.

Filter regenwater Op het toegepast opslagvat is een filter te installeren, indien dit water enkel en alleen gebruikt wordt voor het doorspoelen van het toilet en de wasmachine is dit filter voldoende. Waterbesparing Ruim een kwart van de eerder genoemde 120 liter wordt verbruikt voor het doorspoelen van het toilet (zie fig. 6), het zou toch al mooi zijn als alleen het toilet doorgespoeld zou kunnen worden met ‘vuil’ regenwater. Dat zou een kleine 11000 liter water per persoon per jaar schelen. Echter, het gebruiken van sanitaire middelen die waterbesparend zijn zoals waterbesparend toilet en douchekop schelen ook al een hoop op de jaarrekening.

59

Opvang regenwater Voor de besparing van de waterkosten hoeft men dit niet te overwegen, een liter leidingwater kost namelijk ongeveer 0,0014€. Als men deze installatie zou toepassen, zou men het meer doen voor het algemeen belang. Het water dat opgevangen en opgeslagen wordt, hoeft niet gezuiverd worden door het gemeentelijk riool. Daardoor hoeft er minder energie aan deze zuiveringsinstallatie besteed te worden. De liters water die opgeslagen worden zorgen ook niet voor het overstromen van het riool. Omdat men het regenwater via het dak van de woning opvangt en in de grond opslaat, is er ook geen energie nodig om dit ‘vuile’ regenwater naar de zuiveringsinstallatie toe te pompen. Wanneer het water ‘schoon’ is, is er ook geen energie nodig om het water weer naar de huizen toe te pompen. Een sedumdak heeft eigenlijk in beperkte mate dezelfde functie als hemelwateropvang, dit dak verbruikt water doordat de planten die op dit dak staan, van het hemelwater groeien. We hebben dit type dak wel overwogen om het gemeentelijk riool te ontzien van grote hoeveelheden regenwater, maar we wilden de woning voorzien van zijn eigen water. Dit type dak in combinatie met het opslaan van regenwater komt niet met elkaar overeen. Indien men er nog meer aan wil doen om het gemeentelijk riool te ontzien van regenwater zou men erover kunnen denken om drainagebuizen in de grond aan te brengen en deze op een apart opslagvat aansluiten. Men zou dit aparte opslagvat kunnen gebruiken om de tuin mee te bewateren, het water hoeft ook niet gezuiverd te worden als men dit water enkel en alleen voor de tuin zou gebruiken. Het zou ook kunnen zijn dat dit idee voor te veel water zorgt, want de oppervlakte van het opvanggebied wordt met dit idee wel enkele malen groter (afhankelijk van de grootte van de kavel). Indien dit zo is kan het overschot aan water op de gemeentelijke sloot worden aangesloten, zo wordt het gemeentelijke riool alsnog ontzien van veel regenwater.

Dakvorm Hoewel het effect op de jaarrekening nauwelijks merkbaar zal zijn, willen we toch het regenwater wat op onze woning valt opvangen en opslaan in een opslagvat. Het ontwerp van onze woning leent zich echter niet echt voor deze toepassing, ons ontwerp heeft namelijk een zadeldak, door deze dakvorm kan er niet erg functioneel omgegaan worden met de opvang van het regenwater. Met een lessenaarsdak of een plat dak zou het makkelijker zijn geweest om functioneel om te gaan met het opvangen van het regenwater. Bij een lessenaarsdak is het duidelijk waar de grootste hoeveelheid water in uitkomt, dit is namelijk de dakgoot aan de laagste kant van het dak. Hierdoor heeft men maar 1 dakgoot nodig en een beperkt aantal H.W.A’s. Bij een plat dak kan het hemelwater gestuurd worden door het afschot wat in een platdak aangebracht wordt, met dit dak zijn er ook maar een beperkt aantal H.W.A’s nodig.

Fig. 46: Lessenaarsdak

Plat dak

Zadeldak

Conclusie We hebben de sedumdaken vergeleken met regenwateropvang en uiteindelijk tot de conclusie gekomen dat sedumdaken minder functioneel zijn dan het opvangen van regenwater. Daarom hebben we gekozen voor hemelwateropvang, het opgeslagen water komt namelijk niet in het riool en het is in de woning te gebruiken. De oppervlakte van ons dak is ongeveer 185m², indien er inderdaad 750liter per m² valt zullen we een vat van 5000liter wel genoeg hebben. Het gezin in de Nulwoning te Groenlo bestaat echter uit 3 personen, terwijl wij uitgaan van 4 personen. Daarom gaan wij een opslagvat van 7500liter gebruiken, het is wat dit betreft beter om een overcapaciteit te hebben. Verder zit er namelijk geen energie in het opslaan van regenwater.

60

6 | DEFINTIEF ONTWERP Bij het zoeken naar geschikte producten en systemen is gekeken hoe de onderdelen gecombineerd konden worden tot een functioneel en architectonisch geheel. Daarbij is teruggegrepen op het materiaal-, detail-, bouwfysisch- en installatieconcept. In dit hoofdstuk wordt het totale ontwerp en de gemaakte keuzes nog eens samengevat. Hierbij wordt duidelijk hoe de deelaspecten van de vooronderzoeken tot een geheel geleidt hebben. .

61

6.1 | VERANTWOORDING DEFINITIEF ONTWERP Hieronder presenteren wij het eindontwerp van de nul+woning. In de bijlagen hebben we een poster toegevoegd met het eindontwerp. Hieronder is een samenvatting geschreven van het ontwerpproces en concept, bouwtechniek en installaties aangaande ons ontwerp.

6.1.1 Ontwerp proces Ons ontwerp is gebaseerd op een fictieve woning ontworpen door MTB architecten genaamd: ‘Ons Huus’. Voor een overzicht en gegevens over dit ontwerp zie paragraaf 4.7. Deze woning heeft vele transformaties meegemaakt doordat hij aangepast moest worden aan de kavel en het beeldkwaliteitplan (bkp) van de wijk. Het bkp schrijft per kavel de minimale en maximale afmetingen voor. Naast de afmetingen staan er ook een aantal eisen in over de uitstraling en materiaal keuze van de woning die daar gebouwd mag worden. Aangezien er een aantal regelgevingen van het bkp de ontwikkeling van duurzaam bouwen in Appingedam tegenwerkt, zijn wij flexibel omgegaan met deze eisen en regels. Door het combineren van meerdere energieconcepten en verantwoord om te gaan met regelgeving zal dit effect veel voordelen hebben. Ons ontwerp is gebaseerd op meerdere energieconcepten, zoals passiefhuis, nulwoning en het C2C-principe. Zo maakt ons ontwerp gebruik van veel installaties zoals PV-panelen, CO2gestuurde balansventilatie met WTW, grondbuis ventilatie, opvang hemelwater, verticale grondbron, water/water warmtepomp en heatpipes. Hierdoor is de energiebalans op jaarbasis positief. Dit combineren we met een goede gevelisolatie met een hoge RCwaarde en met materialen die zo veel mogelijk volgens het C2C-principe toegepast zijn. ‘Ons Huus’ is gebaseerd op een passiefhuis en ons uitgangspunt was voornamelijk een nulwoning. Door dit verschil zijn er heel wat aanpassingen gedaan. Deze aanpassingen zijn zichtbaar in de dikte van de gevel. Wij hebben de isolatiedikte aangepast aan de ideale functioneringstemperatuur en energieverlies terwijl een passiefhuis zich richt op het kier- en luchtdicht maken van de constructie.

Fig. 47: Plattegronden nul+woning (BG en verdieping) en onder Fig. 48: Aanzichten nul+woning

De indeling van de plattegrond is ook drastisch veranderd. Wij hebben de plattegrond zo ingedeeld dat er veel ruimte is voor vrije indeling. De verhoudingen van de gevels zijn aangepast aan de voorgeschreven afbeeldingen in het bkp. Door passen en meten kwam de vorm steeds dichter bij het definitief ontwerp. De dakhelling vormde het grootste probleem tijdens het ontwerp proces. Niet alleen door dat de zonnepanelen niet de juiste hoek hadden voor de het beste rendement maar ook qua volume en oppervlaktes van de ruimte. Het gebouw moest namelijk aangepast worden aan het P.v.E. van het passiefhuis te Appingedam (zie bijlagen) om ze goed te kunnen vergelijken. Van de grote interne vide maken wij extra gebruik door de trap midden in de plattegrond de plaatsen. De gevelopening zijn puur aangepast aan de locatie. Zo maken wij gebruik van een grote tuin op het noordwesten waar de openslaande deuren zich bevinden. De verdieping in de ‘warme-zone’ is zo ontworpen dat er een perfecte verhouding ontstaat in de binnenruimtes en vides.

62

6.1.2 Ontwerp Concept Warmte- en koudezone Ons ontwerp maakt gebruik van een ‘warme´ (rood) en een ´koude´ (blauw) zone. Deze twee delen vormen in elkaar geschoven huizen, gescheiden door een dikke schil. (zie Fig. 50) De woonkamer en de keuken hebben we zo ontworpen dat deze vrij indeelbaar zijn. De verdieping is aan gelamineerde dakliggers opgehangen zodat de verdiepingsvloer in de vide boven de woonkamer hangt. Deze gelamineerde liggers blijven zichtbaar als een architectonisch ontwerp. Door het toepassen van grote glazen puien zijn deze 2 in elkaar gehaakte blokken ook van buiten de woning te herkennen. Dit beeld wordt versterkt doordat de buitenste gevelbekleding binnen herhaald wordt en doordat de schil de blokken in tweeën deelt waardoor het blok symmetrisch is. Geïsoleerde schil De schil die de woonblokken scheidt komt duidelijk naar voren in het gevelbeeld doordat hij uitsteekt. Aan de linkerkant van de schil, hieronder in het rood weergegeven, is het ‘warme’ extra geïsoleerde gedeelte van de woning. In dat deel van de woning is mechanische balans ventilatie toegepast. Deze balans ventilatie zorgt ervoor dat de temperatuur stabiel blijft. Deze ruimte wordt verwarmd en gekoeld door middel van LTV-vloerverwarming. De warmte die hiervoor nodig is wordt geleverd door de heatpipes en grondbron. Elektriciteit die voor de hele woning nodig is wordt volledig opgewekt door de PV-panelen op het dak. In het ‘koude’ gedeelte, hieronder in het blauw weergegeven, zijn naast de entree, toilet en installatieruimte ook de “bedsteden” en de badkamer gesitueerd. Deze ruimtes kunnen natuurlijk geventileerd en gelucht worden zonder dat de temperatuur in de woonkamer of keuken hierdoor verandert.

Fig. 49: Warm/koudzone van de Nul+woning (BG en verdieping)

Situering De voorgevel waar de voordeur zich bevind is op het zuidoosten gericht. Dit zorgt ervoor dat de tuin aan de zuidwest kan van de woning is ontworpen. Hierdoor maakt het gebouw gebruik van passieve energie van de zon in de vorm van warmte. Aan de achterkant van de woning loopt de schil door in de garage wat een carport vormt met een overkapping naar de achterdeur. Naast de bedsteden en de badkamer zijn er twee ruimtes gereserveerd voor de eventuele kinderen of werkplekken. Deze interne ruimtes krijgen daglicht van boven via de dakramen en via de raam achter de vliesgevel. De volledige tekeningen staan in de bijlage van dit verslag.

Gevelbekleding Één van onze duurzame uitgangspunten was het ontwerpen en bouwen volgens het C2Cprincipe. De houten gevelbekleding (grenen) van de ‘warme-zone’ is gekookt en gebakken. Door dit ‘eerlijke’ verduurzamingproces behoudt het hout zijn kleur en kwaliteit. Het hout (lariks) van het ‘koude’ gedeelte is op een andere manier verduurzaamd, de toplaag van dit hout is verbrand, hierdoor behoudt dit hout zijn kwaliteit en hoeft het niet bewerkt te worden. De kleur van deze gevelbekleding wordt zwart waardoor het contrast van de twee zones extra naar voren komt. Fig. 50: Ons Huus van MTB architecten en de Nul+woning

63

6.2 | SAMENVATTING BOUWTECHNIEK 6.2.1 Materialen In de tabellen hieronder staan alle materialen die we toegepast hebben in onze woning. Zoals in tabel 28 te zien is, zijn bijna al onze gebruikte bouwmaterialen met een keurmerk (C2C, PEFC, FSC, naturplus) gecertificeerd. Hierbij is ook genoemd in hoeverre het materiaal hergebruik kan worden en/of recyclebaar is. Begane grondvloer opbouw van het huis, met een Rc-waarde van 13m2 K/W Bouwmateriaal Fabrikant Duurzaamheid Fermacell Fermacell 100% recyclebaar PCM-granulaat 100% herbruikbaar Noppenplaatvloer 100% herbruikbaar Multiplex PEFC en FSC gecertificeerd, 100% natuurlijk Cellulose-isolatie Isofloc Gerecycled krantenpapier, PEFC I-liggers Finnjoist van Gooskens hout PEFC groep Biofoam Biofoam heeft basic C2C-certificaat Schelpenlaag 100% natuurlijk Dakopbouw van het huis, met een Rc-waarde van 8,1 m2 K/W Bouwmateriaal Fabrikant Duurzaamheid Houten leien, red cedar PEFC keurmerk, 100% natuurlijk Panlatten PEFC en FSC gecertificeerd, 100% natuurlijk Unidek met biofoam isolatie Unidek Biofoam heeft basic C2C-certificaat Dampremmend folie Multiplex PEFC en FSC gecertificeerd, 100% natuurlijk Fermacell Fermacell 100% recyclebaar Leemstucwerk Tierrafino 75% natuurlijk Gelamineerde liggers De Groot Vroomshoop PEFC en FSC gecertificeerd Verdiepingsvloer opbouw van het huis Bouwmateriaal Fabrikant Duurzaamheid Fermacell Fermacell 100% recyclebaar PCM-granulaat 100% herbruikbaar Noppenplaatvloer 100% herbruikbaar Multiplex PEFC en FSC gecertificeerd, 100% natuurlijk Cellulose-isolatie Isofloc Gerecycled krantenpapier, PEFC I-liggers Finnjoist van Gooskens hout PEFC groep Fermacell Fermacell 100% recyclebaar

Wandopbouw van het ‘warme’ gedeelte, met een Rc-waarde van 7,7 m2 K/W Bouwmateriaal Fabrikant Duurzaamheid Grenen hout 100% natuurlijk, PEFC keurmerk Regelwerk PEFC en FSC gecertificeerd, 100% natuurlijk Houtvezelisolatie Homatherm natureplus certificaat en 100% recyclebaar Cellulose-isolatie Isofloc Gerecycled krantenpapier en PEFC I-liggers Finnjoist Gooskens houtgroep PEFC Dampremmend folie MDF met natuurhars FSC gelabeld hout en basic C2C-certificaat Houtvezelisolatie Homatherm natureplus certificaat en 100% recyclebaar Fermacell Fermacell 100% recyclebaar Leemstucwerk Tierrafino 75% natuurlijk Opbouw kozijnen in het ‘warme’ gedeelte, met een U-waarde van 0,75W/(m²K) Onderdeel Bestaat uit Duurzaamheid Houten passiefkozijn Accoya Gold C2C-certificaat Glas Dubbele beglazing met laag Heat 90% recyclebaar Mirror Wandopbouw van het ‘koude’ gedeelte, met een Rc-waarde van 5,7 m2 K/W Bouwmateriaal Fabrikant Duurzaamheid Lariks hout 100% natuurlijk, PEFC keurmerk Regelwerk PEFC en FSC gecertificeerd 100% natuurlijk Houtvezelisolatie Homatherm natureplus certificaat en 100% recyclebaar Cellulose-isolatie Isofloc Van gerecycled materiaal, PEFC I-liggers Finnjoist van Gooskens hout groep PEFC Dampremmend folie MDF met natuurhars FSC gelabeld hout en basic C2C-certificaat Fermacell Fermacell 100% recyclebaar Opbouw kozijnen in het ‘koude’ gedeelte, met een U waarde van 1,5W/(m²K) Onderdeel Bestaat uit Duurzaamheid Houten kozijn Accoya Gold C2C-certificaat Glas HR++ beglazing 100% recyclebaar

Tabel 28: Materialen woning

Aluminium bouwmaterialen: secundair aluminium H.W.A’s: gerecycled zink Plavuizen Tapijt Houten heipalen Betonproducten Derbipure dakbedekking

= basic C2C-gecertificeerd = silver C2C-gecertificeerd = basic en silver C2C-gecertificeerd = silver C2C-gecertificeerd = PEFC en FSC gecertificeerd = 50% puingranulaat aan toegevoegd = basic C2C-gecertificeerd

64

6.2.2 C2C bouwmethode: De term IFD betekent Industrieel Flexibel en Demontabel bouwen, deze manier van bouwen is al langer bekend. Het Rietveld-Schröderhuis was ook al zo ontworpen dat er flexibel met het gebouw omgegaan kon worden. Hier komt ook het bouwen met geprefabriceerde onderdelen vandaan, deze onderdelen zijn namelijk relatief gemakkelijk te monteren en demonteren. Deze manier van bouwen heeft onder ander effect op de duurzaamheid van een gebouw en tijdwinst. Ook de kwaliteit van het gebouw, de mogelijkheid om het gebouw aan te passen, een minieme milieubelasting in het bouwproces en het gebruik van het gebouw zijn concrete voordelen van deze bouwmethode. De levensduur van gebouwen zal in de komende jaren omhoog gaan, IFD bouwen is een manier om hierop in te spelen. Één van de nadelen is dat men moet wennen aan de nieuwe denk en werkwijze. Ook past deze werkwijze perfect in het C2C-principe. De materialen die gebruikt zijn bij het bouwen volgens dit principe moeten gerecycled of ge-upcycled kunnen worden. IFD versterkt dit proces door de onderdelen makkelijk te kunnen demonteren (tabel 28). Bouwkundige details In de bouwkundige details zijn de 2 duurzame principes (IFD en C2C) verwerkt, de materialen zijn grotendeels zo te demonteren dat het materiaal er geen schade van ondervindt (zie tabel 29). We hebben op de gevels leemstucwerk met PCM-toeslag als binnenafwerking gebruikt, dit is wat de wanden betreft het enige onderdeel dat niet in zijn geheel gedemonteerd kan worden. Het toegepaste leem is wel een natuurlijk product en draagt vooral bij aan de vochtbuffering en thermische massa van de woning.

De betonnen balkenfundering en de betonnen opleggers zijn verder de enige grote onderdelen die niet gerecycled of ge- upcycled kunnen worden, deze zullen bij demontage van het gebouw ge- downcycled worden. Aan het beton wordt echter al 50% ge- downcycled (granulaat) materiaal toegevoegd. Het is lastig om in te schatten hoeveel procent van onze gebruikte materialen biologisch afbreekbaar of op een bepaalde manier recyclebaar zijn. Aan de hand van de opsomming tabel 28 schatten we dat ongeveer 65 tot 75% procent van de gebruikte bouwmaterialen in deze categorie behoren. De tabel hieronder en de afbeelding onder aan de pagina geven het principe werking van IFD weer. Nummer: 1: 2: 3:

Bouwmateriaal: Gevelbekleding Regelwerk Houtvezelisolatie

4/5:

Cellulose-isolatie met I-liggers geïntegreerd Dampremmend folie MDF plaatmateriaal Houtvezelisolatie

6: 7: 8:

Methode: Schroeven schroeven Ingesloten door regelwerk Isolatie inblazen

Nieten Schroeven Ingesloten door Fermacell 9: Fermacell Schroeven 10: Leemstucwerk Stuken Tabel 29: C2C bevestigingsmethode en Fig. 51: Bevestigingsmethode

Bevestigen aan: Regelwerk I-ligger

I-ligger I-ligger

MDF plaatmateriaal Fermacell

65

6.3 | SAMENVATTING INSTALLATIES 6.3.1 Installaties Algemene eisen:  Nul-energiebalans met een ruime plusmarge  Waar nodig splitsing van systemen voor koud-/warmzone  Optimaal rendement van systemen en warmtebronnen  Maximaal comfort wat betreft droogte/tocht/geluid  Mogelijkheid tot extra koelen in de zomermaanden  Geen geluidoverlast en gevelvervuiling voor de buren  Benutten van opslag van warmte en hemelwater  Laag periodiek onderhoud van systemen Verwarming/koeling Beide woondelen moeten afzonderlijk verwarmd en gekoeld kunnen worden. Beide delen worden verwarmd met LTV-vloerverwarming, met apart circuit voorgescheiden regeling. Aanvullend is de balansventilatie in de warmtezone te benutten voor extra koeling/warmte. De LTV is geplaatst in een zwevende droge dekvloer met PCM granulaat voor thermische massa en het langer vasthouden van de warmte of koelte. Dit ontlast tevens de grondbron. De waterwarmtepomp (3kW) is aangesloten op een verticale bodemwarmtewisselaar. De pomp voorziet in ruimteverwarming en koeling. Koeling werkt passief regenerend voor de grondbron. Actieve regeneratie zal in de zomermaanden toegepast worden bij overschot van de heatpipes. Dit overschot dient in de tussenseizoenen als ondersteuning bij verwarming. De 500l waterbuffer dient als warmteopslag en werkt tegen pendelen van de warmtepomp.

warmtepomp heeft een geïntegreerde 200l boiler, deze is klein gehouden voor hygiënische en energetische redenen. Ventilatie In de warmtezone (passiefhuis-gedeelte) is mechanische ventilatie noodzakelijk door de hoge luchtdichting. Hier wordt balansventilatie + WTW-installatie + grondbuizen toegepast. Warmteterugwinning verhoogt het rendement, maar werkt slecht bij zeer hoge en lage temperaturen. De grondbuizen verbeteren dit door de aanvoertemperatuur te reduceren, de buizen werken als een horizontale bodemwarmtewisselaar. ‘s Zomers is hiermee koelere aanvoerlucht te bereiken. In de koudzone (niet passief-gedeelte) mogen de ramen geopend worden, dit betreft de bedstedes, badkamer, toilet, installatiehok, en bijkeuken. Het openen van ramen is een comfort-eis in de bedstedes, dit is tevens de meest natuurlijke manier voor vochtafvoer. Afvoersystemen hoeven dus niet luid te draaien. De ramen hebben geen effect op de warmtezone door gescheiden ventilatiesysteem en goed ontworpen tussendeuren. Natuurlijke toevoer en –afvoer vindt plaats door raamroosters en verticale afvoerpijpen. Hemelwateropvang Een gezin van 4p gebruikt 169.000 liter water per jaar, slechts 3% dient voor eten/drinken. Het is zonde om drinkwater voor toiletten te gebruiken. Jaarlijks komt ongeveer 750 liter/m² gratis naar beneden vallen, dit wordt zoveel mogelijk opgevangen. De hemelwaterafvoer op het 185m2 dak leidt naar een opslagvat van 7500 liter. Dit formaat is gekozen omdat de hoeveelheid neerslag sterk wisselt. De tank wordt onder de vorstgrens ingegraven in de tuin. Het zachte kalk-arme water wordt gebruikt voor de wasmachine en het doorspoelen van toiletten. Vanwege het zadeldak zijn meerdere hemelwaterafvoeren naar de tank nodig.

Tapwater De vacuüm heatpipes leveren voornamelijk tapwater en 5 maanden warmteondersteuning ter ontlasting van de grondbron. De vraag is het hoogst in de maanden dat de opbrengst het laagst is. Daarom is op basis van totaal rendement (60%) en een hoog dekkingspercentage voor tapwater (81%) gekozen voor 60 heatpipes (=6,4m2). Een hoger dekkingspercentage heeft zonder rendabele seizoensopslag geen zin, dit leidt tot verdubbeling van kosten en laag rendement. De overcapaciteit is ook beperkt gehouden tegen zomerstagnatie.Van de opgewekte 5400kWh-th wordt slechts 3200 kWh-th efficiënt benut. Het effect van de buffer is hierbij niet meegenomen. De 500l buffer op mediumtemperatuur levert korte-termijn warmteopslag. De warmtepomp kan hiervan LTV en tapwater met een hogere COP leveren. Zodra een seizoensopslag-systeem met PCM op de markt komt, vervangt deze de buffer. De 66

6.3.2 Installatie werking Energieconcept zomer Passieve maatregelen -

Ontwerp: oriëntatie, overstekken en hoge plafonds Goede isolatie en passiefkozijnen: houdt hitte buiten Thermische massa: warmte/vocht opslag in PCM materiaal van leemstuc en vloer Ramen slaapkamers overdag gesloten houden, ’s avonds handmatig openen Actieve maatregelen Automatisch aangestuurde zonwering Heatpipes voor tapwater en verwarmen van LTV-buffer Koelen met warmtepomp via vloerverwarmingsysteem, warmte van het huis wordt aan de bron afgegeven, hiermee tevens hoger rendement in de winter Aanvullend koelen met WTW&balansventilatie systeem, via grondbuizen wordt de lucht extra voor gekoeld Actieve grondbron regeneratie bij overcapaciteit heatpipes en buffer Zomernachtventilatie: dakramen automatisch open, roosters open, bovenlicht vliesgevel open (alles op inbraakwerende stand). Op basis van ventilatiesysteem en DCC-regelaar, kan natuurlijk en mechanisch, hangt af van mate van oververhitting

Energieconcept Winter Passieve maatregelen - Ontwerp: oriëntatie, grote glaspuien en dakramen voor zonnewinst - Goede isolatie en passiefkozijnen: houdt warmte binnen - Thermische massa: warmte/vocht reserve in PCM materiaal van leemstuc en vloer - Ventilatieroosters slaapkamers Actieve maatregelen - Automatisch aangestuurde zonwering (eventueel voor de piekuren, ’s nacht de zonwering gebruiken om warmte binnen te houden) - Heatpipes voor tapwater en warmtebuffer, warmtepomp aanvullend benutten op zonarme dagen, bron: in eerste instantie buffer, daarna pas grondbron - Verwarmen met warmtepomp via vloerverwarmingsysteem, bron: in eerste instantie buffer, daarna pas grondbron - Eventueel extra verwarmen met WTW&balansventilatie systeem, via grondbuizen wordt de lucht extra voorverwarmd

Fig. 52: Installatieprincipe Nul+woning

67

6.4 | ENERGIEVOORZIENING Zonnepanelen met een maximale opbrengst worden geplaatst op de zuidwestelijke dakhelft, richting de parkeerplaats van het gemeentehuis, niet naar de buren in dezelfde straat. De andere dakhelft kan daardoor “passend” gehouden worden in deze traditionele omgeving. De niet door bomen belemmerde dakhelft heeft tevens een betere zonoriëntatie. Er worden 50 panelen toegepast (82,3m2) met een systeemcapaciteit van 11,75 kWp en een opbrengst van 9988 kWh per jaar. De nulbalans wordt al behaald bij 6000 kWh. Er zijn tal van factoren waardoor een woning toch meer energie verbruikt en minder energie opwekt dan gepland. De overige 4000 kWh is daarom bedoeld als een ruime marge voor het opvangen van die tegenvallers: koude winters, warme zomers, nemen van kantoor aan huis. Het onvoorziene effect van de koude-zone wordt hiermee ook gedekt. Op die manier is een nulwoning ook echt een nulwoning. Daarnaast is de plusmarge vooral bedoeld voor het realiseren van een plusrekening of voor het rijden van 33.333 km met een elektrische auto. Een nulwoning moet ten alle tijden een nulwoning blijven. Het 6000 kWh energieverbruik is opgedeeld in 2000 kWh aan hulpenergie voor verwarming, tapwater, koeling en verwarming. Voor huishoudenergie wordt 4000 kWh gerekend, waarbij 1000 kWh bedoeld is voor LED-verlichting. De warmtepomp heeft een COP van 2,2 voor tapwater en een COP van 4 voor verwarming, voor actieve/passieve koeling een gemiddeld COP van 3. Dit resulteert op basis van hulpenergie in 2600 kWh-th verwarming, 3600 kWh-th tapwater en 1500 kWh-th koeling. In het ideale scenario leveren de heatpipes dankzij de warmtebuffer een bijdrage van 35% voor ruimteverwarming en 100% voor tapwater. De rest moet de warmtepomp bijsringen, daardoor zal de benodigde hulpenergie dalen. Fig. 53: Installatie- en energieconcept Nul+woning

68

7 | RESULTAAT Om te controleren dat het ontwikkelde alternatief beter is dan het passiefhuis is de woning beoordeeld op energieprestatie en duurzaamheid. De rekenprogramma’s waarmee die beoordeling is uitgevoerd zijn EPW en Greencalc. De resultaten van die berekeningen worden in dit hoofdstuk beschreven.

69

7.1 | GREENCALC+ SCORE Voor het uitwerken van een duurzame woning bestaan verschillende checklisten, zoals bijvoorbeeld de passiefhuis richtlijnen. Ontwerpers voelen zich hiermee soms beperkt in hun mogelijkheden. Om dit probleem op te lossen is Greencalc ontwikkeld. Greencalc richt zich voornamelijk op de totale milieubelasting van een gebouw, dit wordt uitgedrukt in een milieu-index. Hoe hoger deze index hoe duurzamer de woning. De index wordt gebaseerd op 3 aspecten: materiaal-, energie- en watergebruik. Mocht de score op het ene vlak laag zijn kan er op een ander vlak extra maatregelen getroffen worden om de totaalscore te verhogen. Daardoor is er vrijheid voor de ontwerper om te bepalen waar de nadruk voor duurzaamheid komt te liggen en kan er ruimer omgegaan worden op gebieden waar dat gewenst is. Zolang de totaalambitie maar behaald wordt. Daarin is dit programma als richtlijn gebruiksvriendelijker dan programma’s als PHPP.

•Voorlopig ontwerp •Maatvoering tekeningen

1. Gegevens verzamelen

2. Programma GreenCalc+ •Invoeren gegevens •Aannames materialen •Gebruik GreenCalc Wizard

Iedere keuze op materiaal-, energie of watergebied wordt uitgedrukt in euro’s. Hoe lager hoe beter. Er kan dus in het ontwerpproces heel gericht gekozen worden tussen materialen of installaties die een lage milieubelasting hebben. Daarmee vormt dit programma zowel een goed hulpmiddel in de conceptfase als in de eindfase. Greencalc start met een gebouwwizard, hiermee wordt het gebouw globaal ingevoerd om alvast een beeld te krijgen van het uiteindelijke gebouw en de mogelijke verbeterpunten. De eindberekening is nauwkeuriger. De vergelijking met het passiefhuis van Kooi vindt op wizardniveau plaats. De volledige eindberekening is alleen doorlopen tijdens het ontwerp van de nul+woning en ter controle van het eindproduct. Het onderstaand schema toont hoe het ontwerpproces met Greencalc is verlopen. Bij iedere stap zal een toelichting gegeven worden. De volledige Greencalc rapportage staat in de bijlagen.

•Automatische referentie •Controleren

3. Referentie aanmaken

4. Resultaten analyseren •gegevens aanpassen •opnieuw invoeren •verandering controleren •ontwerp aanpassen

•Milieu-index •analyseren •Conclusies

5. Rapportage

Fig. 54: Ontwerpschema Greencalc

70

Gegevens verzamelen Hiervoor is een wizard geïntegreerd in het programma. Hier moet je een aantal cijfers invullen zoals: het netto- en brutto vloeroppervlakte (NVO en BVO), globaal energieconcept, keuze materiaalindex, gevel- oppervlates en –openingen en als laatste indicatie van de locatie. GreenCalc kan meerdere aspecten met elkaar vergelijken. Het is dus belangrijk om van te voren de gegevens te verzamelen en de voorlopige maatvoering bij de hand te hebben. Voordat we zijn begonnen met het invoeren van de gegevens in het programma hebben we eerst onszelf een aantal eisen gesteld. Aangezien ons ontwerp gebaseerd is op meerdere energieconcepten, wilden we op elk aspect afzonderlijk hoog scoren. Het programma berekent de index van 3 aspecten. Deze aspecten zullen gecombineerd worden zodat de totale milieu- index gegeven kan worden. De drie aspecten zijn: Materiaal:

Aangezien ons gebouw op het C2C-principe is gebaseerd wilden we een hogere index behalen dan de referentie van het programma.

Energie:

Ook willen we ons ontwerp energie neutraal maken. Dat betekend dat de index op energiegebied het grootst moet uitvallen.

Water:

En als laatste passen we waterbesparende installaties toe en vangen we regenwater op.

Dit betekent dat we op elk aspect hoger dan 100 willen scoren. De referentie heeft namelijk de standaard waarde van 100. De minimale te behalen score is gebaseerd op de milieuindex van het duurzaamste gebouw ‘de nulwoning’ in Groenlo. Deze woning dient dus niet alleen als precedent voor ons ontwerp maar ook al uitgangspunt voor de prestatie van ons gebouw. Deze nulwoning heeft een milieu- index van 586. Wij zetten de waarde daarom op minimaal de helft: 293. 8.2 |Programma Door de gegevens vanuit de plattegronden globaal te vertalen in de wizard van het programma komen de milieueffecten naar voren. Het programma bepaalt op basis van het energieconcept de materialen. De milieueffecten op het ene gebied kunnen gecompenseerd worden door de prestatie op andere gebieden.

Referentie aanmaken Deze referentie kan automatisch door GreenCalc aangemaakt. Deze referentiewoning wordt gemaakt om deze te vergelijken met het eigen ontwerp. De referentie is gebaseerd op een gebouw uit 1990. Door middel van het nagaan van de referentie hebben we fouten ontdekt in ons eigenontwerp. Zo waren hadden we de afwerking van de binnenwanden dubbel ingevoerd doordat we de afwerking van het binnenblad van de gevel apart hadden ingevuld. Na meerdere aanpassingen is de vergelijking met de referentie gemaakt. Resultaten analyseren Doordat wij GreenCalc+ hebben gebruikt tijdens het ontwerp proces wisten we welk gebied meer aandacht moest hebben. Aangezien we hadden gekozen voor een energieconcept dat bestaat uit een energienulwoning met een warme- en koudezone gecombineerd met het C2C-principe, zijn we erachter gekomen dat dit problemen geeft op het gebied van de milieu index van het materiaalgebruik. Om erachter te komen hoe GreenCalc de verschillende indexen combineert hebben we ter vergelijking het gevelmateriaal van hout vervangen door baksteen (zie tabel 30 en 31). Aangezien baksteen biologisch niet afbreekbaar is past het moeilijk in het C2C-principe. Het productieproces van baksteen is schadelijker voor het milieu dan het gebruik van hout. Toch heeft het ook vele voordelen. Door deze hypothetische opties in te voeren in GreenCalc zijn we tot een aantal analyses en conclusies gekomen. De 80m2 PV-panelen niet meegenomen in de onderstaande vergelijking. Dit zal de milieu-index van het materiaal teveel beïnvloeden doordat het productieproces van installaties. Zoals je hieronder kan zien scoort bij toepassing van hout elk aspect hoger dan de referentiewoning, want elk cijfer ligt boven de 100. Wat opvalt, is dat er ruim 7 keer beter om wordt gegaan met het energieverbruik. Dit getal is gebaseerd op de combinatie van de Rc-waarde van de schil, de duurzaamheid van het materiaal en duurzame installatie. Om zo weinig mogelijk energie te verspillen moet er goed geïsoleerd worden. Maar hoe meer materialen er worden toegepast hoe slechter het is voor het milieu. Wat ook opvalt aan de uitslagen van de berekeningen in de onderstaande tabel is dat ondanks de hoge score hoog op energie gebied de score maar een klein beetje hoger is op materaal gebied. HSB – hout, lariks index mk/m²BVO Materiaal 107 € 1,21 Energie 777 € 0,62 Water 211 € 0,19 Totaal 323 € 2,02 Tabel 30: Milieu-index met houten gevelbekleding

kg CO2 eq. 1.300 247 83 1.630

71

HSB - Baksteen index mk/m²BVO Materiaal 84 € 1,56 Energie 1907 € 0,25 Water 211 € 0,19 Totaal 326 € 2,00 Tabel 31: Milieu-index met baksteen gevelbekleding

kg CO2 eq. 2.064 101 83 2.248

Bij toepassing van baksteen scoort materiaal slechter dan de referentie woning. Dit komt de combinatie van het “slechte” baksteen met een dikke schil (is meer materiaalgebruik). Hierbij ontstaat ook een grote spouw ontstaat en schiet de Rc-waarde omhoog. Milieu technisch op gebied van materiaal, scoort deze wandopbouw zeer slecht. Maar doordat de isolatiewaarde zeer hoog ligt wordt de prestatie van de energiebesparing verdubbeld. Uiteindelijk valt de totale milieu-index voor baksteen maar met 3 punten hoger uit. De conclusie die hier uit getrokken kan worden is dat het programma geen rekening houdt met materiaal dat gerecycled wordt. Baksteen scoort namelijk heel laag op het materiaal gebruik terwijl de eindscore bijna niet veranderd. C2C gaat niet alleen van recyclebaar of ‘opnieuw bruikbaar’ uit maar gaat een stap verder en richt zich op kwaliteitwinst en geen afvalstoffen of volgens het C2C-filosofie: upcycling. Ook zijn economische en sociaalmaatschappelijke factoren van even groot belang als milieu technische. Onacceptabel daarbij is dat het afzonderlijke milieu-aspect onder de 100 blijft. Daarom hebben wij gekozen voor een houten gevelbekleding. Verduurzamen: Door middel van het programma hebben we ontdekt dat een duurzaam materiaal, wat behandeld is op het gebied van levensduur, niet positief bijdraagt aan de milieuprestatie. De standaardbosbouw van verschillende houtsoorten hebben een bepaalde waarde. Deze bedraagt bijvoorbeeld bij standaardbosbouw Western Red Cedar €0,12/m2 en hetzelfde hout bij duurzame bosbouw €0,04/m2. Hoe lager deze waarde hoe beter die op de milieu index scoort. Maar het in ons gebouw toegepaste lariks hout geeft een tegengestelde waarde. Zo bedraagt de standaardbosbouw van Europese Lariks €0,60/m2 en die van duurzame bosbouw €0,51/m2. Deze cijfers liggen ontzettend dicht bij elkaar maar als het gaat om ‘onverduurzaamde behandeling’ van duurzame bosbouw van Europese Lariks schiet het getal naar beneden: €0,02/m2. Het verduurzamen van Lariks hout kost dus enorm veel energie tijdens het productieproces. Daarom hebben wij gekozen voor het verduurzamen op een C2C manier. Het proces kost energie, maar het materiaal behoudt een langere levensduur. Dit houdt in dat het verduurzamen van het hout door middel van koken en verbranden toch bijdraagt aan duurzame bosbouw van het Europees hout. Tegelijk is dit een

oplossing voor het contrast in onze gevel. We wilden namelijk het interne gebouw laten opvallen door een donkere gevelbekleding terwijl de schil een lichte houtkleur zou krijgen. Zo combineerden we maatregelingen wat een voldoende gaf aan onze eerdere uitgangspunt (minimaal de helft van de milieu-index van de nulwoning te Groenlo 586). GreenCalc: Ons ontwerp is ingedeeld in een koude en warme zone. In GreenCalc+ kan er per gebouw maar één klimaatconcept worden ingevoerd. GreenCalc toets duurzaamheid en gaan uit van eco-efficiëntie. Het gaat om het minimaliseren van milieuaantasting. Bij dit programma ligt de nadruk dan ook op het verminderen van bestaande problemen en het verminderen van energieverbruik. De C2C-tools voor de gebouwde omgeving, ontwikkeld door C2Clabxx, gaan uit van eco-effectiviteit. Hier gaat het om het maximaliseren van milieu resistentie. Bij de C2C-tools wordt elke vraag vanuit deze eco-effectieve benadering gesteld. Het uitgangspunt van de programma’s zijn dus redelijk tegenovergesteld. Hierdoor kan GreenCalc niet overal rekening mee houden. Met dit in het achterhoofd kunnen de conclusies beter getrokken worden. Aanpassingen ontwerp op basis van Greencalc (na gesprek met DGMR adviesbureau) Na het gesprek met een adviseur van het bedrijf DGMR hebben we een aantal correcties moeten doen. Deze correcties hadden positieve invloed op de voormalige berekening doordat de totale milieu index omhoog is gegaan. Hieronder staan de veranderingen weer gegeven die zijn aangepast met behulp van de kennis van de adviseur. GreenCalc kan automatisch de EPC van de woning berekenen doordat er aan de materialen een RC-waarde wordt toegevoegd. Maar uiteindelijk zijn deze waardes niet representatief. Voor een nauwkeurige berekening hebben we het EPW programma gebruikt dat de EPC van onze woning heeft berekend. Vervolgens kunnen deze gegevens geïmporteerd worden in GreenCalc. In de voormalige berekening is te zien dat we slecht scoorden op de materiaal index. Het toepassen van beton had het grootste effect op deze waarde doordat er een hoge CO2 uitstoot bij het blussen van kalk vrij komt. In het VO hadden we een isolatieplaatvloer met 20% puingranulaat toegepast. Nu blijkt dat granulaat vervanging van beton geen verschil te maken in GreenCalc. Zelfs bij 50% granulaat (wat volgens het bouwbesluit in Nederland nog niet mag) is het verschil nog steeds nihil. De milieukosten voor een betonvloer van 200mm zou € 0,21/m2 zijn. Daarom is besloten toch een houten begane grondvloer toe te passen en beton zoveel mogelijk te vermijden. De houten vloer met cellulose en tweezijdige beplating heeft een samengestelde milieuwaarde van € 0,05/m2. Dat scheelt behoorlijk zodra het totale oppervlak meegenomen wordt. Vanuit het C2C-concept is een houten begane grond vloer uiteraard ook beter te verantwoorden. 72

Ook is ons aangeraden om een samengestelde buitenwand in te voegen omdat de aanpassingen dan met elkaar vergeleken kunnen worden. Over het algemeen was onze eerste berekening goed uitgevoerd. Omdat het programma alleen de vergelijking kan trekken met dezelfde onderdelen die ook in de referentiewoningen zijn toegepast, hadden we in eerste instantie zelfs teveel ingevoerd. Materiaal zoals PCM-platen worden dus achterwege gelaten. Door middel van onze vragen zijn er ook een aantal “bugs” ontdekt in het programma. Zo scoort een ecologisch product als schapenwol €1,29/m2 terwijl steenwol een prima score heeft van €0,02/m2. Dit geeft aan dat het programma nog niet waterdicht is maar dat het een goede richtlijn is voor de ontwikkeling van duurzame woningen. De uiteindelijke resultaten en de rapportage staan hieronder gepresenteerd. Rapportage In de bijlage van dit verslag is de volledige rapportage toegevoegd. Hieronder worden de belangrijkste gegevens gepresenteerd en conclusies getrokken. De milieu-index of de eigen index is een van de resultaten van GreenCalc+. De milieu-index geeft aan wat de prestatie van een gebouw op milieugebied is. De referentie uit 1990 heeft een score van 100. Onze index van 430 geeft dus aan dat het ontwerp ruim vier keer zo goed scoort op milieugebied (zie figuur 32). Wat opvalt is dat het ontwerp het best scoort op energiegebruik. Ons gebouw is een combinatie van energieconcepten. Door de goede isolatie kan het gebouw volledig in energie voorzien door middel van de installaties. Milieu-index module index Materiaal 138 Energie 1264 Water 211 Totaal 430 Tabel 32: Milieu-index woning

mk/m²BVO €0.95

€0.38 €0.19 €1.52

kg CO2 eq. 1032 152 83 1265

Materiaal; 138

Water; 211

Voor de afwerking van de beganegrond vloer stuitten we op een zelfde probleem. Er was vanwege de benodigde thermische massa voor LTV gekozen met een afwerkvloer van anhydriet. Die afwerkvloer kost met een dikte van 50mm al € 0,29/m2. Dat is nog slechter dan de kanaalplaatvloer. Er is daarom toch gekozen voor een droogbouwsysteem. Droogbouw is uiteraard ook beter te scheiden bij de sloop. In een noppenplaat worden de LTV-leidingen gelegd, daarop komt PCM-granulaat dat thermische massa geeft. Daar bovenop komt een gipsvezelplaat van het merk Fermacell. Die plaat wordt op C2C-wijze geproduceerd. De afwerkvloer is voor de eigenaar te bepalen: plavuizen of laminaat. Dit pakket dekvloer kost totaal €1,15 in plaats van de voormalige opbouw van €6,20.

Energie; 1264

Fig. 55: Milieu-index woning in diagram

Door de dikke isolatie scoren we minder goed op materiaal gebied. Door de dikte worden er meer materialen gebruikt. Aangezien wij zo veel mogelijk volgens het C2C-principe willen bouwen is de materiaal-index te relativeren. De meeste materialen kunnen namelijk hergebruikt worden. De factor wat de grootste invloed heeft op de totale index is de grote glas oppervlaktes in de gevel van ons ontwerp. Glas heeft een slechte milieukosten score van €0,29/m2. Dit getal wordt vermenigvuldigd met het glasoppervlakte en vergeleken met de referentie woning in het programma. Na de eerste berekening zijn we tot de conclusie gekomen dat we beter dubbelglas met een laag mirrorheat tussen de twee glasplaten kunnen toepassen dan drie dubbelglas. In de grafiek hieronder zijn de totale milieu-index van de verschillende woningen naast elkaar gezet. Door een nulwoning te combineren met eigenschappen van een passiefhuis wordt de (milieu-index) duurzaamheid van het gebouw verdubbeld. Fig. 56: Milieu-index vergelijking

600 400 200 0 Duurzaamste woning van NL

Nulwoning+

Passiefhuis

Referentie woning

73

Milieu-effecten materialen De resultaten van GreenCalc+ worden naast de milieu-index ook gepresenteerd in milieueffecten en in milieukosten (zie Tabel 33). Het bouwen van een gebouw heeft negatieve milieueffecten tot gevolg. Deze kunnen worden onderverdeeld in emissies, uitputting, landgebruik en hinder. De meeste effecten zijn niet zomaar bij elkaar op te tellen. Wat is bijvoorbeeld slechter voor het milieu, de uitstoot van een kilogram CO2 of een kilogram SO4?

Emissies Broeikaseffect (100j) Ozonlaagaantasting Humane toxiciteit (sk) Aquat. toxiciteit Terrestische toxiciteit Fotochem. oxidantvorming Verzuring Eutrofiering Uitputting Abiotische grondstoffen* Energiedragers Biotische grondstoffen Landgebruik Landgebruik Hinder t.g.v. Stank Geluid door wegtransport Geluid door prod.processen Licht Kans op calamiteiten Tabel 33: Milieukosten

Milieukosten

Milieu-effecten

Ontwerp € 263 € 63 €0 € 127 €3 €2 €1

Referentie € 1.137 € 711 €0 € 248 €6 €3 €4

Ontwerp

€ 36 € 29 € 16 €6 €1 €9 €4 €4 €8 €1 €2 €0

€ 106 € 60 € 29 €5 € 18 €6 € 14 € 14 € 70 €6 €2 €0

26085841,8 0,005 4.931,20

257912273,9 0,0066 9.619,90

€4 €1

€ 32 € 30

179,9 57,6

1.349,70 1.246,30

Referentie

1.267,40 0,0009 1.412,10 98,1 37,2 0,7

14.212,70 0,0021 2.757,60 187,4 47,4 1,8

9,1 3,2

26,6 6,7

Eenheid kg CO2 eq. kg CFC-11 eq. kg 1.4-DB eq. kg 1.4-DB eq. kg 1.4-DB eq. kg C2H4 eq. kg SO2 eq. kg PO4 eq.

38,7 3,7 208,2

30,1 110,4 149,1

kg Sb eq kg Sb eq mbp

21

66,7

PDF.m².jr OTV m³ DALY mbp

Met behulp van de verborgen milieukosten zijn alle milieueffecten met elkaar te vergelijken. De verborgen milieukosten zijn de kosten die we zouden moeten maken om het project helemaal duurzaam uit te voeren, dus dat alle milieueffecten moeten worden voorkomen. Uiteindelijk worden alle gegevens onderverdeeld in drie indexen; de materiaal index, water index en de energie index. Aan die laatste is een EPC toegevoegd. Om snel een goed beeld te krijgen van de effecten van bepaalde maatregelen en de impact van bepaalde onderdelen, worden de resultaten hieronder per index in tabellen en grafieken weergegeven. Milieukosten materialen Ons ontwerp heeft een betere milieu- index dan die van de referentie woning. Toch valt de waarde lager uit dan de gestelde verwachting. Echter is dit verklaarbaar omdat de score op installaties ruim drie keer zo hoog uitvalt. Doordat ons ontwerp een nulwoning is moet er veel energieopgewekt worden. Hiervoor zijn veel installaties nodig die zorgen voor een laag milieu index op materiaal gebruik. Zoals eerder omschreven heeft het grote glasoppervlakte ook een negatieve invloed op de materiaalindex. Door de toegepaste materialen te selecteren op duurzaamheid en hergebruik zijn is de score wel hoger dan die van de referentie woning. In tabel 34 is de milieuindex per bouwdeel op een rijtje gezet. Bouwdeel

Ontwerp

Referentie

Fundering

€ 12

€ 23

Gevels

€ 72

€ 77

€6

€ 39

Vloeren

€ 14

€ 33

Daken

€ 30

€ 46

Installaties

€ 44

€ 21

Inrichting

€2

€ 11

€ 181

€ 249

138

100

Binnenwanden

Totaal Milieu-index Tabel 34: Milieu-index

mbp mbp

74

Milieukosten energiegebruik De Energie Prestatie Coëfficiënt (EPC) voldoet ruim aan de huidige eis van 0,6. GreenCalc geeft ons een EPC van 0,36. Per 1 januari 2011 is de EPC aangescherpt voor woningen van 0,8 naar 0,6. In 2015 wordt dit verder aangescherpt naar 0,4 met als doel de energieneutrale woning in 2020. Dit doel hebben wij al gehaald doordat wij meer energie opwekken dan gebruiken. De belangrijkste resultaten zijn te zien in de cirkeldiagram (Fig.57). Door aanraden van DGMR hebben we de EPC berekening gemaakt in het EPW-programma en de resultaten ingevoegd in GreenCalc. EPW richt zich volledig op de EPC en is dus veel nauwkeuriger. In de bijlagen staat de volledige EPC berekening. In de tabel hieronder bedraagt het totaal van het elektriciteitsgebruik per jaar 3000 kWh. Aangezien wij een nulwoning hebben ontworpen zou je zeggen dat dit getal nul moet zijn. Echter is dit niet mogelijk doordat de huishoudenergie er pas later opgeteld wordt. Dat is een tweede hiaat in het programma. Milieukosten per jaar Energiegebruik per jaar Verwarming Hulpenergie verwarming Ventilatoren Tapwater Koeling Bevochtiging Verlichting Apparatuur Opbrengst PV-cellen Opbrengst WKK Opbrengst Wind Correctiepost elektrisch Correctiepost gas Correctiepost warmte Totaal Totaal Milieu-index Tabel 35: Milieu-kosten energie

Ontwerp € 36 €4 € 21 € 38 €0 €0 € 23 € 72 € -121 €0 €0 €0 €0 €0

Referentie € 422 € 29 € 40 € 249 €0 €0 € 70 € 113 €0 €0 €0 €0 €0 €0

€ 73 1264

€ 924 100

Elektriciteitgebruik per jaar [kWh] Ontwerp 1.492 169 878 1.599 0 0 940 3.000 -5.078 0 0 0 0 0 3.000

Drinkwater gebruik Milieu-index WPC

Milieukosten per jaar Ontwer Referenti p e €36 77 211

100

0,81

1,39

Drinkwatergebruik per jaar [m³] Ontwerp Referentie 88

186

Drinkwatergebruik per persoon per dag [liter] Ontwerp Referentie 94

199

Tabel 36: Milieu-kosten water

Voor de ventilatie (Qprim;Vent) is er een omrekening nodig van netto gebouwinhoud naar gebouw oppervlakte dat automatisch gebaseerd is op een gemiddelde verdiepingshoogte van 2,7 m. Aangezien onze verdiepingshoogte op de eerste verdieping op sommige plaatsten meer dan 3 meter is zullen de waardes iets afnemen. Het beste resultaat (1/3 van de totale energie prestatie) is Energieverbruik zomercomfort [MJ] (Qzom;Comf) Dit wil zeggen dat het ontwerp zich richt op de eisen van de ontwerper en dat van de gebruiker. Uiteindelijk is het leefklimaat belangrijk. Het is dan ook logisch dat hier het meeste energie naar toe gaat. De prestatie op energiegebied betreffende het tapwater is een klein beetje beter maar dat zal niet het verschil maken. Fig. 57: Resultaten Energieprestatie gegevens

Qprim;Tap

Qprim;Vent

Qprim;Vl

Qzom;Comf

Qprim;Verw

Qprim;Hulp

2% 19%

20% 11%

36%

12%

75

8 | VERGELIJKING Voor de bewijsvoering dat de ontwikkelde woning duurzamer en beter is dan het passiefhuis te Appingedam zijn de twee woningen met elkaar vergeleken op het gebied van energieprestatie en duurzaamheid. Voor een gelijkwaardige vergelijking zijn beide woningen berekend met EPW en Greencalc. De verklaring van de overeenkomsten en verschillen worden in dit hoofdstuk beschreven. Energiepresatatie is een meetbaar begrip. Verschillen zijn vrij eenvoudig op basis van bouwtechniek en installaties te verklaren. Duurzaamheid is een objectiever begrip, aangezien duurzaamheid meerdere betekenissen heeft. De subjectieve waarden die voor dit project toch belangrijk waren, zijn ontwerp, comfort en waardering. Ook de vergelijking op dit gebied volgt in dit hoofdstuk.

76

8.1 ONTWERP EN WAARDERING Het passiefhuis te Appingedam heeft enkele richtlijnen die wij hebben meegenomen in ons ontwerp. De goede isolatie en bouwmethode is voor elk energieconcept een goede oplossing. Naast de bouwmethode is ons materiaal- en detailconcept gebaseerd op het C2Cprincipe. Hier heeft het passiefhuis te Appingedam geen rekening mee gehouden. Zo zijn er een aantal materialen van de zwarte lijst toegepast die schadelijk voor het milieu is en niet recyclebaar zoals bijvoorbeeld bitumen. Hierdoor gaat de waardering van het passiefhuis aangaande duurzaamheid naar beneden. Wij hebben de voorkeur om materialen te kiezen met een C2C-certificaat en als het niet anders kan een logisch verantwoord alternatief te nemen. Anders dan bij het passiefhuis is ons ontwerp hoofdzakelijk gebaseerd op een nulwoning. Doordat wij rekening hebben gehouden met C2C, toekomstige ontwikkelingen en strengere eisen zou je kunnen concluderen dat ons ontwerp beter is dan een nulwoning alleen. Boven de nulmarge is een ruime plusmarge genomen zodat de woning in alle onvoorziene omstandigheden een nulwoning blijft. Naast de installaties vormen de goede isolatie, warmte- en koude zone, en oriëntatie van de woning een beter variant op het passiefhuis. In plaats van vast te zitten aan regelgeving die het passiefhuis stelt aan dit concept hebben wij een goede combinatie gevonden van verschillende energieconcepten. Door deze combinatie is een oplossing geboden op de probleemstelling van het project: passiefhuizen leveren te veel ontwerpbeperkingen, het te ontwikkelen alternatief moet meer ontwerpvrijheid bieden. Door richtlijnen en concepten te kiezen die in totaliteit duurzaam zijn, is er ruimte om afwegingen te maken waarbij eerst aan comfort, functie, flexibiliteit of beeld wordt voldaan. Vervolgens kan er gestreefd worden naar een hoger duurzaam niveau. Het programma GreenCalc zorgt ervoor dat er in de ontwerpfase belangrijke keuzes gemaakt kunnen worden waardoor de ontwerper kan bepalen waar de nadruk op kan liggen. Zo kan er bespaard worden op materiaal en geïnvesteerd worden in installaties of andersom. De vrijheid om zelf te bepalen waar de duurzame focus komt te liggen draagt bij om van duurzaam bouwen een geaccepteerde en gebruiksvriendelijke bouwwijze te maken. Dit in tegenstelling tot passief bouwen waarbij de richtlijnen zo bepalend zijn dat er geen keus is om de focus op een ander vlak te leggen. Uiteindelijk wil elke gebruiker dat de woning een thuis vormt, een behaaglijke plek met veel comfort. Onze woning geeft antwoord op elk gebied. Met een dosis gezond verstand kan voldoende gecompenseerd worden op andere vlakken en kan toch aan de belangrijkste wensen van de eindgebruiker en ontwikkelaar voldaan worden.

+

Fig. 58: Passiefhuis Appingedam (boven) en Fig. 59: Nul woning Appingedam (onder)

77

Met ons ontwerp hebben we met aangetoond dat het mogelijk is om een duurzame woning te maken met meer vrijheid qua ontwerp en comfort dan een passiefhuis. Deze vrijheid is cruciaal bij het promoten van duurzaam bouwen in het algemeen. Naast de eisen die een bepaald energieconcept, in dit geval het passiefhuis, stelt aan de woning is er nog een aspect wat een negatieve invloed heeft op het ontwerp en duurzaamheid. Het beeldkwaliteitplan beperkt, door de strenge regelgeving, de mogelijkheid om duurzaam te bouwen. Zo wordt er bepaald hoe de woningen georiënteerd moeten worden met als gevolg dat er niet altijd een dakvlak naar het zuiden is gericht waardoor de toegepaste installaties (bijvoorbeeld zonnepanelen) niet de optimale bezonning krijgen.

aanpassingen kunnen doen waardoor het comfort beter zou worden. Echter ligt de oplossing in het combineren van de positieve eigenschappen van alle mogelijkheden om duurzaam te bouwen. Hier is geen standaard manier voor, juist de ontwerp vrijheid, de stijl van de architect en het PVE van de opdrachtgever zorgen voor de perfecte combinatie van comfort, ontwerp en duurzaamheid. Daarom hebben we een vrijblijvende adviesbrief (zie bijlagen) geschreven waarin al deze argumenten genoemd worden. De woning combineert positieve energiebesparende eigenschappen van een passiefhuis (dikke schil, overstekken, passiefwanden, driedubbel glas) met meer ontwerpvrijheid. Een passiefhuis moet in principe zo compact en gesloten mogelijk gehouden worden, maar de realiteit is dat de meeste mensen uitzicht willen en een raam open kunnen gooien en tuindeuren kunnen openschuiven. Men houdt over het algemeen van een relatie met de natuur en omgeving en niet van het gevoel opgesloten te zitten. Om ’s winters toch de warmte in de leefgedeeltes te behouden en slaapkamers en natte cellen toch te kunnen luchten, is de koude -zone ontwikkeld waar ramen open kunnen staan zonder de balans in de warmte -zone te verstoren. Dit idee is een combinatie van het ontwerp van MTBarchitecten. De isolatieschil van de koude -zone is minder massief omdat het passiefhuis eisen op dit deel niet van toepassing zijn. Minder materiaal scheelt zowel in aanschaf- als milieukosten. Bij het passiefhuis concept en in het bijbehorende PHPP- programma ontbreekt die vrijheid om zelf te bepalen waar de grootste focus op duurzaamheid komt te liggen.

Fig. 60: Dakhelling passiefhuis 60° en nul+woning 20°

Ook de regelgeving aangaande de materialisatie, dakhelling en goothoogte kan weerstand opleveren op milieu-gebied. Een duurzame woning bestaat vaak uit beperkte CO2-uitstoot van materialen. Door de eis van het toepassen van baksteen zijn een aantal energieconcepten, zoals Cradle to Cradle, niet meer mogelijk. Al deze regelgevingen houden het duurzaam bouwen dus drastisch tegen. Daarom hebben wij de regels van het beeldkwaliteitplan Hilge Born flexibel toegepast. Door het combineren van energieconcepten en minder regels te stellen zal het effect van deze maatregel, na ons idee, vele voordelen hebben. Zo zou de aantrekkelijkheid van de kavels in Appingedam groter worden door middel van de mogelijkheid om duurzaam te wonen. Door een beperkte versoepeling van de toepassing van het beeldkwaliteitplan op de locatie wordt verwacht de kavelverkoop en dus ook het duurzaam wonen, te stimuleren. Door het stimuleren van duurzaam bouwen en wonen op de locatie Hilghe Born wordt verwacht dat de naamsbekendheid van zowel het gebied als dat van Appingedam groter wordt met als gevolg een toenemende belangstelling om daar te wonen. Het passiefhuis zou dan ook

Fig. 61: Plattegrond passiefhuis en plattegrond nul+woning

78

Het verschil tussen ons ontwerp ‘de pluswoning’ en het passiefhuis te Appingedam is de architectonische kwaliteit. De woonkamer heeft bijvoorbeeld een hoogwaardige ruimtebeleving door een vide, hoge ramen op drie gevels en in het zicht gebleven dakspanten. Dit is niet mogelijk bij het passiefhuis doordat de dakhelling zorgt voor een standaard vorm. Het volume en de verdiepingshoogte van de ruimtes zijn dus minimaal gehouden zoals geadviseerd wordt bij optimale energiebesparing. Hieraan hoeven wij niet te voldoen doordat onze focus op andere duurzame aspecten ligt. Om niet in termen te denken van beperkingen maar in termen van oplossingen, wordt de woonkamer van de ‘pluswoning’, daarom van onderaf verwarmd door vloerverwarming. Het principe van stijgende lucht wordt juist benut door de toevoer van de balansventilatie vanaf vloerniveau te laten plaatsvinden.

1400 1200

8.2 VERGELIJKING OP ENERGIEPRESTATIE De grafiek hiernaast geeft de vergelijking van het passiefhuis te Appingedam met onze nul+woning. Omdat dit huis op dezelfde locatie is ontworpen met dezelfde uitgangspunten dient dit gebouw als extra vergelijking voor ons ontwerp. Het passiefhuis te Appingedam geeft een totaal milieu-index van 246. Deze score ligt lager dan de milieuscore van ons ontwerp. Wat opvalt, is dat de verhoudingen van het passieve huis dichter bij elkaar liggen. Ondanks dat ons ontwerp veel beter scoort op energie is het verschil in de eind score niet heel groot. Door de resultaten met elkaar te vergelijken zie je dat het passieve huis een beter eindresultaat heeft onder het kopje materiaal. Dit is verklaarbaar door het gebruik van installaties. Ons ontwerp maakt gebruik van ruim 80m2 aan PV-panelen en zonnecollectoren terwijl het passieve huis slecht alleen zonnecollectoren op het dak heeft. Dit verklaard de milieu-index van het water. Doordat wij veel installaties toepassen is de energievraag ook extra hoog. Maar door het gebouw te voorzien van groene energie, opgewekt door de PV-panelen, is het energieverlies niet meer van belang. Het programma berekent de index van 3 aspecten om ze vervolgens te combineren. Bij een score van 185 of hoger is een gebouw duurzaam. Beide ontwerpen stijgen ver boven dit getal uit. De volledige GreenCalc rapportage van het passief huis te Appingedam staat in de bijlagen.

1000 800 600

Nul+woning Passiefhuis Appingedam

400 200 0

Fig. 62: Milieu-index passiefhuis versus nul+woning

Een passiefhuis heeft een eigen rekenprogramma waarmee een ontwerp daadwerkelijk de naam passief mag gebruiken. Dit heeft te maken met een compact ontwerp met de juiste oriëntatie, een goede schilisolatie met een effectieve kierdichting. De warmte wordt in het gebouw zo nuttig mogelijk gebruikt. Dit gebouw houdt dus geen rekening met de emissies van het totale gebouw. Er worden namelijk vele folies toegepast om kierdicht te kunnen bouwen. Ook gaat het in de eerste plaats niet om het tegengaan van CO2 uitstoot. Ondanks dat het passiefhuis balans geeft in de milieu-index van de verschillende aspecten, investeren wij liever meer in PV-panelen. Wij laten de warmtepomp liever iets meer draaiuren maken en compenseren het verlies door zelfopwekking van duurzame energie. Een passiefhuis legt volgens ons teveel de nadruk op het beperken van energieverlies. Zo heeft dit gebouw een gering glas oppervlakte waardoor de licht- en luchtkwaliteit van het passiefhuis bij ons vragen oproept. Doordat wij verschillende energieconcepten met elkaar combineren is ons ontwerp duurzamer en aantrekkelijker door de vrijheid in het ontwerp.

79

8.3 VERGELIJKING OP INSTALLATIETECHNISCH GEBIED Beide woningen worden geventileerd met een balansventilatie-systeem en wtw. Alleen de nulwoning heeft daarbij de toevoeging van grondbuizen om het rendement van de wtw te verhogen (vooral bij zeer hoge en lage aanvoertemperaturen). Tevens verzorgt dit extra zomercomfort. Volgens de PHPP berekening van het passiefhuis is er geen sprake van oververhitting in de zomer, daar volstaat koeling van de ventilatie-unit. Het ontwerp van het passiefhuis is vrij gesloten, er zal inderdaad weinig kans zijn op oververhitting. De nulwoning is met zijn grote glasoppervlakken in de zomer gevoeliger voor oververhitting. Daarom verwachten we de grondbuizen en koelende LTV absoluut nodig te hebben. Qua ontwerp scoort de nulwoning dus slechter, toch willen we qua ruimtelijke ervaring en lichtbeleving geen concessies doen op het glasoppervlak. Een voordeel van de nulwoning is dat deze in de winter juist gewenst warmtewinst vangt van de zon.

Passiefhuis Appingedam 4,8 m2 Zonnecollectoren 200 liter zonneboiler HR-gasketel HTV (wand/vloer + radiator) Balansventilatie-WTW -

Nulwoning Appingedam 82 m2 PV-panelen 6,4 m2 Heatpipes 200 liter combiboiler Bron: Verticale bodemwarmtewisselaar Water/water-warmtepomp LTV Balansventilatie-WTW Horizontale grondbuizen 7500l Hemelwateropvang Tabel 37: Installatie vergelijking

De koude -zone van de nulwoning wordt natuurlijk geventileerd, daar zullen dus grotere warmteverliezen optreden. Dit deel van de woning hoeft maar op 18graden gehouden te worden, dat heft een deel van het impact van dat verlies op. Alleen de badkamer zal op een hoge temperatuur gehouden worden. Vloerverwarming maakt het mogelijk om deze ruimte bij te verwarmen. Dit is in verhouding met het passiefhuis energetisch de slechtste ruimte. Het grootste verschil tussen de nulwoning en het passiefhuis is de hoeveelheid installaties op het dak. Het passiefhuis heeft geen zonnepanelen, alleen zonnecollectoren. De vlakkeplaatcollectoren van 4,8m2 leveren 40% van de tapwatervraag. De nulwoning heeft 6,4m2 heatpipes voor 80% tapwatervraag en ondersteuning bij ruimteverwarming. Het verhoudingsgewijze verschil in dekkingsgraad is te verklaren door hogere opbrengst van heatpipes en door het feit dat het passiefhuis is berekend op 1,5 bewoner extra.

80

De collectoren van het passiefhuis kunnen geen verwarmingondersteuning leveren door afwezigheid van een buffer en doordat de woning met een hoge temperatuur verwarmd wordt. Die keuze is vrij bizar voor een passiefhuis, omdat lage-temperatuur radiatoren de woning ruim voldoende kunnen verwarmen. Zelfs een strijkijzer of twee gloeilampen zouden voldoende warmte af geven. De totale warmte wordt geleverd met een HR-ketel en een zonneboiler van 200 liter. Wij vermijden gebruik van gas en hebben daardoor een andere energiebalans. Ter vergelijking is alles naar kWh en MJ omgerekend. De grootste verschillen zijn te vinden in hulpenergie en huishoudenergie. Dit is te verklaren door het verschil in gasverbruik en elektra. De nulwoning heeft meer installaties, die zullen dus ook meer energie gebruiken. Het passiefhuis heeft geen warmtepomp en geen grondbron. Op basis van het beperkte aantal collectoren en toepassing van hoge-temperatuurverwarming is dat een verstandige keuze. De warmtepomp heeft een slecht rendement als deze alleen hoge temperaturen moet leveren en het hele jaar door moet draaien. Een grondbron zou snel uitgeput zijn. De afwezigheid van deze installaties is sowieso positief: hoe minder installaties nodig zijn, hoe beter. Daar is een passiefhuis toch op ontworpen: verlaag de energievraag zodanig dat het toevoegen van installaties zo goed als overbodig wordt. De afwezigheid van een hemelwatertank is wel een gemiste kans voor het passiefhuis. Daarmee zou in de categorie water zeker hoger gescoord kunnen worden bij zowel breeam, als bij greencalc. Het PHPP programma richt zich echter niet op hergebruik van hemelwater, wellicht is aandacht voor dit punt daardoor op de achtergrond geraakt. Passiefhuis is dus geen totaalconcept, het zegt ook niets over de keuze voor van materialen en weinig over de totale autarkie van de woning. Het passiefhuis koopt alle elektra in bij een centrale en scoort daardoor slecht op de primaire MJ waarde, er geldt daarom een factor van 2,6 per kWh. De door PV-panelen opgewekte energie in de nulwoning wordt met een factor 0,7 omgerekend. Op basis van de MJ-waarde scoort de nulwoning het beste. Ook op basis van de CO2-uitstoot scoort de nulwoning beter. Op installatiegebied kan dus gesteld worden dan de nulwoning een beter alternatief is. En dat ondanks het feit dat het passiefhuis het aantal installaties beperkt heeft. De score gaat echter vooral omlaag door de afhankelijkheid van gas en het energienet.

Totaal gasverbruik Totaal verbruik in kWh (ex. gas) Totaal verbruik in kWh (in. gas) Totaal verbruik MJ Totaal CO2-uitstoot

Passiefhuis 5,5 190,8 15,5 2953 4076 60 40% 1631 5398 614 m3 367 (incl. koken)1314 1097 2778 14,6 285 345 (gas in kWh)5398 225 6253 32,8 676 3088 9031 31.094 2269

1kWh=0,25kg (aardgas) 1kWh=0,25kg (PV elektra) 1kWh=0,68kg (gemengd elektra)

1kWh=1,1kWh primair (aardgas) 1kWh=0,7kWh primair (PV elektra) 1kWh=2,6kWh primair (gemengd elektra)

Aantal personen Bruto oppervlakte Warmtevraag (kWh/m2) Warmtevraag (kWh) Tapwatervraag (kWh) Hellingshoek dak Dekkingsgraad tapwater Bijdrage collectoren Resterende warmtevraag Hulpenergie warmtevraag Huishoud verlichting Huishoud keuken Huishoud overig Huishouden totaal Hulpenergie ventilatie Hulpenergie overig Hulpenergie warmte Hulpenergie koeling Hulpenergie totaal

Nulwoning 4 150 17,3 2600 3600 20 60% 3257 2943 1000 kWh 1000 1500 1500 4000 26,7 500 nvt 1000 500 2000 13,3 0 6000 6000 5.400 1500

m2 kWh/m2 kWh-th kWh-th ° kWh-th kWh-th kWh kWh kWh kWh kWh/m2 kWh kWh kWh kWh kWh kWh/m2 m3 kWh kWh MJ kg 1kWh=3,6MJ 1m3=31,65MJ

Tabel 38: Vergelijking passiefhuis - nulwoning

81

8.4 VERGELIJKING OP BOUWTECHNISCHE GEBIED Hoewel de bouwmaterialen van beide woningen eigenlijk niet met elkaar te vergelijken zijn, het passiefhuis heeft namelijk hierin geen doelen vastgesteld, zullen we de beide woningen toch op dit punt met elkaar vergelijken. Dit gaan we doen omdat wij namelijk hierin wel doelen voor onszelf hadden vastgesteld. We willen namelijk graag dat ons ontwerp op het gebied van bouwkundige keuzes ook beter is dan het passiefhuis te Appingedam. Gebouwonderdeel Fundering

Begane grondvloer

Gevels

Ons ontwerp Houten heipalen Betonnen opleggers Geïsoleerde geprefabriceerde betonnen funderingsbalk met biofoam als isolatie Rc-waarde: 13m2 K/W Schelpenlaag 250mm Kruipruimte 450mm Biofoam isolatie Multiplex 360mm isolatie met I-liggers geïntegreerd Multiplex Noppenplaatvloer met LTV vloerverwarming PCM-granulaat Fermacell Rc-waarde: 7,7 m2 K/W Houten gevelbekleding Luchtspouw + regelwerk (3 laagse isolatie) 340mm isolatie met I-liggers geïntegreerd

Fermacell Leemstucwerk met PCM-toeslag Tabel 39: Vergelijking bouwmaterialen

Passiefhuis te Appingedam Betonnen heipalen Ongeïsoleerde betonnen funderingsbalk Rc-waarde: 9,1m2 K/W -

Gebouwonderdeel 1e verdiepingsvloer

2e verdiepingsvloer

Ons ontwerp

Passiefhuis te Appingedam

Fermacell PCM-granulaat Noppenplaatvloer met LTV vloerverwarming Multiplex 360mm isolatie met I-liggers geïntegreerd Fermacell -

Fermacell Estrich -

Dampremmend folie Recticel Eurofloor Dampremmend folie Afwerkvloer 60mm Rc-waarde: 10,1 m2 K/W Metselwerk Luchtspouw (3 laagse isolatie) 360mm isolatie met I-liggers geïntegreerd Gipsplaat -

Dak

Kozijnen

Spaanplaat Houten liggers Regelwerk Gipsplaat

Dampremmend folie Multiplex Fermacell

Spaanplaat Houten liggers Regelwerk Gipsplaat Rc-waarde: 9,1 m2 K/W Dakpannen Panlatten Tengels (2 laagse isolatie) 340mm met cellulose-isolatie en Iliggers geïntegreerd Gipsplaat

Leemstucwerk met PCM-toeslag

-

Gelamineerde liggers U-waarde: 0,75W/(m²K) Passiefkozijnen Dubbel glas met Heat mirrorlaag Aluminium lekdorpel

U-waarde: <0,8W/(m²K) Passiefkozijnen 3 dubbele beglazing Keramische raamdorpelstenen

Isolatieplaatvloer 200mm -

-

Rc-waarde: 8,1 m2 K/W Houten leien, red cedar Panlatten (1 laagse isolatie) 240mm Unidek met biofoam isolatie

82

Fundering Het verschil tussen beide woningen is de mate van betongebruik. Ons ontwerp maakt gebruik van houten heipalen met betonnen opleggers. De fundering van het passiefhuis is volledig van beton. Beton heeft een zeer groot aandeel aan de CO2 uitstoot. Door matig gebruik te maken van beton scoort ons ontwerp beter op het gebied van duurzaamheid. Begane grondvloer Net zoals bij de fundering ligt het grootste verschil in het materiaal gebruik. Door de beganegrond uit te voeren in hout met een droge dekvloer is ons gebouw demontabel. Door de beganegrond beter te isoleren hebben wij een hogere Rc-waarde dan het passiefhuis. Gevels Het passief huis richt zich volledig op het lucht- en kierdicht bouwen. Ook is de isolerende waarde van het passiefhuis beter dan ons ontwerp. Maar doordat wij een nulwoning hebben maakt het minder uit hoeveel energie er verloren gaat. Bij het passiefhuis is dit cruciaal. Qua materiaal houden wij rekening met C2C. Hierdoor zou je kunnen concluderen dat ons huis duurzamer is dan het passiefhuis die alleen maar rekening houdt met het minimaliseren van warmteverlies. De keuze voor baksteen bij het passiefhuis is minder C2C dan de houten gevels van onze nulwoning.

een hoge CO2 uitstoot en zal op het gebied van duurzaamheid zoveel mogelijk moeten worden vermeden. In Greencalc bleek dubbelglas een betere milieuscore te halen dan 3 of 4 dubbel. Het is dus discutabel of de lagere U-waarde opweegt tegenover de milieubelasting. Glasoppervlakte woningen Geveloriëntatie Noordgevel Oostgevel Zuidgevel Westgevel Horizontaal/schuin

Passiefhuis te Appingedam 8,95m² 2,68m² 12,11m² 13,25m² 0m²

Ons ontwerp 23,11m² 2,82m² 21,94m² 17,88m² 4,26m²

Tabel 40: Glasoppervlakten

1e verdiepingsvloer Bij dit onderdeel van de woning scoort ons ontwerp iets beter in de duurzaamheid door het gebruik en de werking van het PCM-granulaat ten behoeve van de vloerverwarming. Het PCM materiaal verlaagt de energievraag door de verhoging van thermische massa. Dit is het enige verschil met het passiefhuis. Dak Bij dit onderdeel van de woning scoort ons ontwerp beter op het gebied van duurzaamheid, de Rc-waarde is weliswaar lager, maar ons ontwerp heeft duurzamere materialen toegepast. Het verschil zit in de isolatie soort. Het passiefhuis maakt gebruik van polystyreen als isolatie terwijl wij een natuurlijker isolatie hebben genaamd: Biofoam. Hierin hebben wij een duurzamere keus gemaakt. Kozijnen Bij dit onderdeel van de woning scoort ons ontwerp beter, dit komt doordat de U-waarde van de kozijnen die wij hebben toegepast lager zijn. Echter, het passiefhuis te Appingedam is slimmer omgegaan met het glasgebruik (zie tabel 40 en Fig. 63). Het maken van glas heeft

Fig. 63: Glasoppervlak nulwoning en passiefhuis

Conclusie Op veel van de gebouwonderdelen scoort ons ontwerp beter of evengoed als het passiefhuis te Appingedam. In het passiefhuis is men echter wel slimmer omgegaan met het glasgebruik op de verschillende gevels, dit punt is het enige punt waar ons ontwerp minder op scoort. Hoewel dit natuurlijk wel van belang is weegt dit nadeel niet op tegen alle voordelen, zeker niet omdat we kozijnen toepassen die een U-waarde hebben van 0,75W/(m²K). Aangezien ons ontwerp zich richt op de combinatie van comfort, contact met de omgeving, ontwerp en duurzaamheid ligt onze focus niet op het vermijden van glasverbruik. 83

9 | CONCLUSIE In dit hoofdstuk worden zowel projectdoelen als persoonlijke doelen toegelicht. Welke doelen zijn behaald en op welke wijze? Daarnaast worden kanttekeningen genoemd en voorstellen gedaan voor eventuele vervolgonderzoeken.

84

Nul + woning De indeling en goed geïsoleerde schil zijn energiebesparend ontworpen met behulp van enkele passiefhuis richtlijnen. Het materiaal- en detailconcept is gebaseerd op het C2Cprincipe. Er was vooraf een C2C-ambitie vastgelegd: Geen materialen van de zwarte lijst kiezen, bij voorkeur materialen kiezen met een C2C-certificaat en als het niet anders kan een logisch verantwoord alternatief te nemen. Er was vooraf een energieambitie bepaald waarbij er uitgegaan is van minimaal een energienul rekening. Het energieverbruik moet vooraf ruim geschat worden en bij gebruik eenvoudig afgelezen kunnen worden door de gebruiker om in de toekomst verantwoord met energie om te kunnen gaan. De eerste stap is inzichtelijk maken waar de grootste voordelen te behalen valt. Deze informatie kan de bewoner naar eigen gelang benutten, maar het is vooral voor de ontwikkelaars van soortgelijke projecten kostbare informatie. Om duurzaam te bouwen is meer kennis en vooral openbaarheid van die kennis nodig, daarbij kunnen faalkosten voorkomen en rendementen verhoogd worden. Boven de nulmarge is een ruime plusmarge genomen zodat de woning in alle onvoorziene omstandigheden een nulwoning blijft, gedurende de levensduur van de zonnepanelen. Door deze combinatie aan concepten is een oplossing geboden op de probleemstelling van het project: passiefhuizen leveren te veel ontwerpbeperkingen, het te ontwikkelen alternatief moet meer ontwerpvrijheid bieden. Door richtlijnen en concepten te kiezen die in totaliteit duurzaam zijn, is er ruimte om afwegingen te maken waarbij eerst aan comfort, functie, flexibiliteit of beeld wordt voldaan. Daarna kan ter compensatie op andere vlakken gestreefd worden naar een hoger duurzaam niveau. De vrijheid om zelf te bepalen waar de duurzame focus komt te liggen (energieambitie, milieubelasting, demontabel bouwen of bijvoorbeeld zelfvoorziening) draagt bij om van duurzaam bouwen een geaccepteerde en gebruiksvriendelijke bouwwijze te maken. Dit in tegenstelling tot passief bouwen waarbij de richtlijnen zo bepalend zijn dat er geen keus is de focus op een ander vlak te leggen. In den beginne moet een huis vooral een thuis worden. Met een dosis gezond verstand kan voldoende gecompenseerd worden op andere vlakken en kan toch aan de belangrijkste wensen van de eindgebruiker en ontwikkelaar voldaan worden. Wij zien een snellere acceptatie van duurzaam bouwen als een algemeen geaccepteerde bouwwijze wanneer er gedacht kan worden in termen van mogelijkheden en niet in termen van beperkingen. Wij hebben met dit project aangetoond dat het mogelijk is om een duurzame woning te maken met meer vrijheid qua ontwerp en comfort dan een passiefhuis. Deze vrijheid is cruciaal bij het promoten van duurzaam bouwen in het algemeen. Deze flexibiliteit is tevens een belangrijk verkoopargument voor een partij als bouwbedrijf Kooi. Zij willen een

duurzame woning aan een breed publiek kunnen aanbieden, dat gewend is aan comfort en een scala aan keuzes. Duurzamer De woning is volgens Greencalc berekeningen tevens duurzamer dan het passiefhuis. Met een score van 350 (pluswoning) ten opzichte van 250 (passiefhuis) en ten opzichte van 100 (standaard jaren ‘90 woning), is het bewijs geleverd dat een duurzame alternatief mogelijk is op die locatie. Het grootste verschil met het passiefhuis is de hoeveelheid zonnepanelen, op dat gebied zal de pluswoning uiteraard hoger scoren. Zonnepanelen niet meegerekend is de Greencalc score van de pluswoning nog steeds hoger door de vele C2C-aspecten. Greencalc rekent namelijk vooral in termen van milieubelasting. De belangrijkste reden waarom het passiefhuis geen zonnepanelen heeft, is de afwezigheid van een dakvlak op het zuiden. Er valt echter een behoorlijk rendement uit de zonnepanelen te halen als deze op het westen of oosten geplaatst worden. De dakhelling is in dat geval wel van belang. Het scheelt zomaar 10% rendement bij iedere 10 graden afwijking ten opzichte van de ideale dakhelling. Voor het zuiden is 36 graden nodig, voor oost en west 20 graden. Wij hebben de dakhelling aangepast aan deze ideale hellingsgraad. De enige kanttekening daarbij is dat dit volgens het beeldkwaliteitplan van Appingedam niet is toegestaan, er wordt een helling van 52-60° geëist. Waarschijnlijk heeft de architect van het passiefhuis daarom niet overwogen het west- en oostdak te benutten voor zonnepanelen. Wij hebben echter geconstateerd dat twee van de nieuw gebouwde huizen in dezelfde straat zich ook niet gehouden hebben aan het beeldkwaliteitplan. Op grond van de mondiale noodzaak om duurzaam te bouwen zou de gemeente dit juist moeten faciliteren en niet belemmeren. Op grond van het noodzakelijke rendement en de hoge aanschafkosten van zonnepanelen; en vanwege de tweede -meer beeldbepalende eis- dat er geen dakvlak op het zuiden mag komen, rest ons geen optie behalve de dakhelling aan te passen. Op grond van al deze redenen zou de gemeente ons wel tegemoet moeten komen, in het geval dat dit plan werkelijk ingediend worden. We hebben een vrijblijvende adviesbrief geschreven waarin al deze argumenten genoemd worden. Het laatste steekhoudende argument is dat in datzelfde beeldkwaliteitplan staat dat ze variëteit in de wijk willen promoten. Op basis van die argumenten hebben wij dus aanpassingen gemaakt aan de woningen waarbij het beeldkwaliteitplan overschreden wordt.

85

Flexibeler De woning combineert positieve energiebesparende eigenschappen van een passiefhuis (dikke schil, overstekken, passiefwanden, driedubbel glas) met meer ontwerpvrijheid. Een passiefhuis moet in principe zo compact en gesloten mogelijk gehouden worden, maar de realiteit is dat de meeste mensen uitzicht willen en een raam open kunnen gooien en tuindeuren kunnen openschuiven. Men houdt over het algemeen van een relatie met de natuur en omgeving en niet van het gevoel opgesloten te zitten. Om ’s winters toch de warmte in de leefgedeeltes te behouden en slaapkamers en natte cellen toch te kunnen luchten, is de koud-zone ontwikkeld waar ramen open kunnen staan zonder de balans in de warmte-zone te verstoren. Het is een verbetering op het oorspronkelijke ontwerp van MTBarchitecten. Onze pluswoning heeft voor beide delen afzonderlijke temperatuur- en ventilatieregeling. De isolatieschil van de koud-zone is minder massief omdat de passiefhuis eisen op dit deel niet van toepassing zijn. Minder materiaal scheelt zowel in aanschaf- als milieukosten. In Greencalc draagt bij aan de mogelijkheid om flexibel om te gaan met duurzaamheid, door punten voor drie deelaspecten te geven: materiaal, installaties en water. Mocht er op het ene vlak meer vrijheid gewenst zijn, moeten op een ander vlak de ambities om het milieu te ontlasten opgeschroefd worden. Hierdoor ontstaat een wisselwerking van geven en nemen. Bij het passiefhuis concept en in het bijbehorende PHPPprogramma ontbreekt die vrijheid om zelf te bepalen waar de grootste focus op duurzaamheid komt te liggen. De pluswoning geniet dus van architectonische kwaliteiten die onontbeerlijk zijn voor zowel ontwerpers als eindgebruikers. De woonkamer heeft bijvoorbeeld een hoogwaardige ruimtebeleving door een vide, hoge ramen op drie gevels en in het zicht gebleven dakspanten. Het volume en de verdiepingshoogte van de ruimtes zijn dus niet minimaal gehouden zoals geadviseerd wordt bij optimale energiebesparing. Doordat warmte stijgt zouden ongunstige volumes te veel energie kosten. Om niet in termen te denken van beperkingen maar in termen van oplossingen, wordt de woonkamer daarom van onderaf verwarmd door vloerverwarming. Het principe van stijgende lucht wordt juist benut door de toevoer van de balansventilatie vanaf vloerniveau te laten plaatsvinden. Er zijn geen lawaaiproducerende ventilatoren nodig die normaal gesproken in het plafond verwerkt zijn om de warme toevoerlucht omlaag te ‘duwen’. De warmte wordt in dit geval bij het plafond afgezogen en opnieuw benut door de wtw-unit.

Kanttekeningen Er is nu aangetoond dat duurzaamheid en flexibiliteit samen kunnen gaan. Daarbij is het dus niet belangrijk hoe sterk één woonconcept doorgevoerd is (passief, actief, ecologisch, C2C of autarkisch). Er had achteraf gezien zelfs nog meer gebruik gemaakt kunnen worden van die concepten, omdat ieder concept op andere vlakken goede kwaliteiten heeft en we meer van die goede kwaliteiten hadden willen combineren. Wat ons daarvan waarschijnlijk weerhouden heeft is onze traditioneel opgeleide ontwerpgeest. Binnen architectuur lijkt er een ongeschreven regel te bestaan dat een gebouw architectonisch pas geslaagd is als er vooraf één duidelijk concept gekozen is en dit op iedere schaal (plattegrond, gevel tot materiaal) volgens dat concept is uitgevoerd. Wat dat betreft is ons gebouw architectonisch eclectisch en hebben we teveel concepten in één geheel gecombineerd. Ons persoonlijk doel was echter om met zoveel mogelijk vlakken van duurzaam bouwen in aanraking te komen, we wilden niet alleen het ontwerp behoeden van beperkingen maar ook onszelf. Die eclectische combinatie is niet ontstaan uit besluiteloosheid, maar omdat er zoveel (voor ons nieuwe) bijzondere vindingen op de markt zijn en wij dit afstudeerproject zien als een laatste kans om die vernieuwingen op te kunnen snuiven. In de praktijk zijn die kansen veel beperkter, dat is tenminste wat wij op onze stage ervaren hebben. Er wordt in de praktijk vaak gekozen voor iets dat men kent, al vaker mee gewerkt heeft en vooral voor iets waarvan men weet dat het goedkoper is, omdat in de praktijk geld en tijd ook een rol speelt. Soms wordt er ook geen tijd genomen om uit te zoeken of die aannames wel kloppen: is het echt duurder, slechter of onbetrouwbaar? De ontwikkelingen staan immers niet stil. Het is wel zo dat we het onszelf makkelijker gemaakt hadden, en het gebouw architectonisch eenduidiger was geweest als we ons tot één concept beperkt hadden. Er valt zeker voldoening te halen uit het werken met één concept, omdat er dan een soort afkadering ontstaat waarbinnen je heel gericht kan zoeken. Achteraf gezien zijn we meerdere concepten tegen gekomen waar we ons graag meer in hadden willen verdiepen. Qua werkwijze was het absoluut eenvoudiger geweest om ons te beperken tot een klein zoekgebied. Hadden we dat gedaan, dan hadden we echter onze eigen grenzen niet verlegd. Voor de overstap naar duurzaam bouwen is het van belang om los te komen van patronen die je gewend bent, opdat je open kunt staan voor de vele nieuwe mogelijkheden die er ontwikkeld zijn en nog ontwikkeld kunnen worden.

86

Tot hoeverre ons C2C-principe is doorgevoerd is dus discutabel door de gekozen mix van aandachtspunten. Onze ambitie om producten te kiezen die in ieder geval C2C-gecertificeerd zijn, was voor onze specifieke probleemstelling voldoende. Achteraf is pas gebleken hoe complex C2C is en hoeveel informatie er over ieder onderdeel ingewonnen had moeten worden om te kunnen zeggen of een bepaalde materiaalkeuze werkelijk de juiste is. Het lijkt in de praktijk bijna onmogelijk om een woning te maken die 100% C2C is. Aangezien onze ambitie niet lag bij het zoeken naar het hoogst haalbare C2C-certificaat, is dat verdiepende onderzoek niet uitgevoerd. Dit zouden we bij een vervolgonderzoek graag alsnog doen. Daarbij zou bijvoorbeeld uitgebreider gekeken kunnen worden naar CO2 uitstoot bij productie, naar samenstelling van grondstoffen, naar levenscyclus, en vooral naar recycling. Vooral het idee van upcycling is een interessant onderzoeksgebied. We hadden visueel graag laten zien wat er over 75 jaar exact van ieder product in ons gebouw gemaakt had kunnen worden: nieuwe gebruiksgoederen, nieuwe grondstoffen, bijzondere kunstvoorwerpen, een prieel van ecologische isolatiematerialen… De mogelijkheden zijn eindeloos, alhoewel dat onderzoek meer iets was geweest voor studenten industriële vormgeving. Ook binnen het concept passiefhuis was een scala aan extra verdiepend onderzoek mogelijk geweest. De noodzaak en uitvoering van kierdichting, folies en tape hadden we bijvoorbeeld nog onder de loep willen nemen. Op het eerste gehoor klinken die ingrepen extreem en onnatuurlijk. Een alternatief is om dampopen te bouwen en verstandig te detailleren zodat die folies en tape vermeden kunnen worden. Wat bij passiefhuizen ook discutabel is, is de noodzaak van de dikke schil. Wat is daarbij verstandiger: een dikke schil van een ecologisch vernieuwbaar product of een dunne schil van een petrochemisch product met een hogere isolatiewaarde. Wat is maatgevend op die milieubelasting: de hoeveelheid bouwmateriaal die uiteindelijk wordt toegepast, de levensduur van het materiaal of de prestatie van het materiaal? Dat zijn interessante vraagstukken waartussen constant afwegingen gemaakt moesten worden bij de keuze van ons materiaal- en detailconcept. Die vragen overlappen grotendeels de vragen die bij het C2C concept ook gesteld hadden kunnen worden. Van het concept nulwoningen hadden we nog wel een extra onderzoek willen doen naar de impact van al die installaties op het totale energieverbruik. Hoeveel energie kosten al die installaties ten opzichte van de energiewinst die daarbij behaald wordt? Hoeveel CO2 komt er vrij bij het maken van zonnepanelen, en hoeveel wordt er bespaard op CO2 uitstoot in de levensduur van die panelen? Weegt dat verlies op tegen het lage rendement van energie dat van een groene centrale komt? Hoe groen is groene stroom? Kortom, je raakt niet uitgediscussieerd over duurzaam bouwen. We hebben in onze loopbaan als bouwkundigen voldoende gesprekstof en onderzoeksmogelijkheden om nog te leren en bij te dragen.

Persoonlijke doelen Een derde uitdaging was een architectonisch interessant object te maken. Dit hebben we opgelost door een bestaand en bekend ontwerp te nemen en dit geschikt te maken voor deze locatie. Doorslaggevend bij de keuze voor het ontwerp van MTB architecten was het bouwfysische concept van de koud en warmzone. Dit concept wilden we nader onderzoeken en daarbij trok de vorm van hun ontwerp ons ook aan. Door het contrast van de koud- en warmzone te versterken met vorm, materiaalgebruik en gescheiden installatieconcepten hebben we er een architectonisch bijzonder object van gemaakt. Qua vorm is het contrast versterkt door twee in elkaar geschoven woonvolumes die gescheiden worden door een dikke schil. Voor de houten gevelbekleding is er gebruik gemaakt van twee verschillende verduurzamingtechnieken, zwart voor de koudzone, houtkleur voor de warmzone. Het installatieconcept is voor beide zones verschillend: balansventilatie in de warmzone en natuurlijke ventilatie in de koude zone. Beide zones zijn afzonderlijk te verwarmen. Ons persoonlijke doel was om te ontdekken wat de ontwerpmethodiek is van duurzaam bouwen. Wijkt dit af van traditionele ontwerpmethodes waar wij mee bekend zijn vanuit de opleiding? Hoe kunnen we leren met deze nieuwe vormentaal om te gaan? Duurzaam ontwerpen wijkt inderdaad af van traditioneel ontwerpen. De stappen zijn vrijwel gelijk, alleen de volgorde niet. Voor duurzaamheid moet in het begin van het traject al rekening gehouden worden met energieconcepten en ambities op het gebied van materiaal, demontabelheid, flexibiliteit programma en levensduur. Deze aspecten zijn dermate maatgevend dat ze het ontwerp sterk beïnvloeden. Toch kan dit laatste ook gezien worden als een overeenkomst. Bij “meer vertrouwde” bouwstijlen is er immers ook altijd sprake van een zoektocht naar de grens tussen vorm en functie. Over het algemeen wordt bij traditioneel ontwerpen op basis van de locatie en het ruimtelijk programma een architectonisch concept vastgesteld en een massastudie gemaakt. Na een lang ontwerpproces wordt halverwege of achteraf pas gekeken naar geschikte installaties om het gebouw te verwarmen en te koelen. Wat ons is opgevallen dat het bij duurzaam bouwen noodzakelijk is om juist te beginnen met een bouwfysisch-, energie-, materiaal-, en detailconcept alvorens het ruimtelijk en architectonisch programma vorm te geven. Aangezien wij vooraf besloten hadden een bestaand ontwerp te nemen (om geen tijd te verpillen aan een lang filosoferend ontwerpproces) stond voor ons de vorm vooraf al vast. Het hebben van deze vorm hebben wij daarom af en toe als hinderlijk ervaren. We zijn zeer benieuwd hoe ons gebouw eruit had gezien als we het structuurontwerp alsnog hadden 87

laten varen en de bovengenoemde concepten hadden gebruikt als een nieuw idioom voor een nieuwe vormentaal. Het daaruit voortrollende ontwerp had wellicht een perfecte symbiose kunnen zijn tussen vorm, functie en duurzaamheid. We hebben de ontwerpmethodiek van dit project dus deels traditioneel gehouden. Hieruit blijkt hoe moeilijk het is om bestaande patronen los te laten en hoe moeilijk het is om vooraf in te schatten wat wel een juiste methodiek was geweest. Wellicht had dit ook te maken met het feit dat het verdiepen in installaties voor ons in eerste instantie een flinke drempel was. Als aspirant architect ben je zo op vorm gefixeerd dat je verwacht weinig te begrijpen en weinig interesse te hebben voor energie- en bouwfysische concepten. Doordat we toch doorgezet hebben zijn we er echter achtergekomen dat het ons meer bleek te boeien dan verwacht. Het is prettig deze kennis nu te beheersen, zodat we eenvoudiger bestaande en nieuwe ontwikkelingen op efficiëntie kunnen inschatten en makkelijker kunnen “bijblijven”. Wat tevens een fijne ontdekking is dat deze kennis bij volgende projecten ook toe te passen is. Bij een volgend project kunnen we het installatieconcept net eenvoudig vaststellen als bijvoorbeeld een architectonisch programma van eisen. Eigenlijk beschouwen we deze kennis als het beheersen van extra gereedschappen. Het programma van eisen en het concept dat we bij een volgend project voorafgaand opstellen is simpelweg completer dan we gewend zijn.

88

LITERATUURLIJST Boeken  Blok, R. (2006) Tabellen voor bouw- en waterbouwkundigen (Utrecht/Zutphen) ThiemeMeulenhoff  Boonstra, C. e.a. (2006 ) Passiefhuizen in Nederland (Boxtel) Aeneas  Groot, H. de. (2005) Handboek Houtskeletbouw: ontwerp, techniek, uitvoering (Rotterdam) SBR  Haas, M. (2007-2008) NIBE’s basiswerk milieuclassificaties bouwproducten. Deel 1: draagconstructies (Bussum) Nibe Research  Haas, M. (2007-2008) NIBE’s basiswerk milieuclassificaties bouwproducten. Deel 2: gevels en daken (Bussum) Nibe Research  Hameetman, P. (2006) Toolkit duurzame woningbouw (Boxtel) Aeneas  Linden, A. C. (2006) Bouwfysica (Utrecht/Zutphen)ThiemeMeulenhoff Afstudeerscripties  Visser, H en W. Lütter (juni 2011) Passiefwoning te Appingedam (Groningen) Hanzehogeschool Groningen  Vorderen, S. van (juni 2010) Energieneutrale woningen (Rotterdam) Hogeschool Rotterdam  Wester, R. en R. Reintsema (juni 2011) Passiefhuizen in Nederland (Groningen) Hanzehogeschool Groningen Artikelen  Boer, B. e.a. Passiefhuizen: minder energie, meer comfort (sep. 2005 ) VV+  Keff, L. Een huis barstensvol energie (april 2011) Kavel en huis  Mooi, R. Huis vol technische installatiesnufjes (april 2011) Installaties en Sanitair  Weinberg, M. Tot in het detail uitgedokterd (2011) Bouwbelang nr. 1  Zoethout, T. Energie uit woningen (april 2011) Stedebouw & Architectuur Online PDF documenten  Voorbeeldwoningen 2011 - EPA detailgegevens – 9dec2011.pdf www.agentschap.nl  GreenCalc+ startershandleiding - november 2010.pdf www.greencalc.nl

Internet referentiewoningen  www.faro.nl (referentie C2C-woning)  www.nulwoning.nl (referentie nulwoning)  www.onspassiefhuis.nl (referentie passiefhuis)  www.orga-architect.nl (referentie ecologische woning)  www.energiebalanswoningamersfoort.nl  www.liveheatpump.nl (live energie registratie)  www.kennishuisgo.nl (database agentschap)  www.mtbarchitecten.nl (gekozen schetsontwerp)  www.orioarchitecten.nl (aardwoningen)  http://www.dearchitect.nl/ (info referentiewoningen)  http://www.kraaijvanger.nl/nl/awards (info referentiewoningen)  http://www.ariens-cs.nl/ ( info passiefhuis) Internet overig  www.af.nl (houten shingles)  www.homatherm.nl (houtvezelisolatie)  www.recticelinsulation.nl (pur-isolatie)  http://www.fermacell.nl/ (gipsvezelplaat)  www.haalhout.nl (gevelhout)  www.accoya.com/nederlands (kozijnhout)  www.techneco.nl (warmtepomp)  www.schweizer-energie.ch (opbrenst heatpipes)  www.viessmann.nl (heatpipes / buffer)  www.internationalbeams.com (I-liggers)  www.leemstuc.nl  www.warmtepomp-info.nl  www.mbdc.com (C2C)  http://rau.eu/innovatie/cradle-to-cradle/ (C2C)  www.cradletocradle.nl  www.duurzaamheid.nl (duurzaamheid algemeen)  www.passiefhuis.nl  www.milieuadvieswinkel.be  www.passiefhuisplatform.be  www.greencalc.com/studenten 89

          

www.sonnenhaus-institut.de (seizoenopslag) www.atriumboxtel.nl/duurzaam/warmteterugwinning.doc (grondbuis) http://www.goezinnen.eu/ventilatiebalansberekening.php (ventilatieberekening) http://www.pefcnederland.nl/ (duurzame bosbouw) http://www.fsc.nl/ (duurzame bosbouw) http://www.joostdevree.nl/index.shtml (algemene info bouwkunde) http://bouwwereld.nl/woningbouw/ (algemene bouwinformatie) www.architectenweb.nl (algemene bouwinformatie) http://www.solsolutions.nl/zonnewarmte-solsolutions/ (zonneystemen) www.cbs.nl (informatie en cijfers Appingedam) www.hilghebornappingedam.nl (nieuwbouw plan te Appingedam)

90