Sommige energieadviesbureaus zijn misschien geneigd om te zeggen dat dit een kwestie is van de kwadratuur van de cirkel.
Maxime Jaymond, hoofd van het ontwerpbureau New Energie Concept & Carbone, ging de uitdaging aan, zelfs voor de meest complexe configuraties, zoals die in zones met veel lawaai (BR2 en BR3), en droeg zijn simulaties bij aan deze publicatie.
Figuur 1: De kwadratuur van de cirkel…
Dit artikel wordt bijgewerkt zodra er nieuwe informatie beschikbaar is. Vergeet dus niet om je aan te melden bij onze pro area om op de hoogte te blijven van toekomstige updates[i].
Waarom is het zo moeilijk om aan RE2020 te voldoen in collectieve woningen aan de zuidoostkust?
Met RE2020 is het aantal beperkingen sterk toegenomen ten opzichte van RT2012[ii]. Voorheen moesten nieuwe meergezinswoningen voldoen aan drie belangrijke eisen:
- Het doel van de Bbio, de bioklimatologische vereiste voor het gebouw, was om een veeleisend ontwerp voor de gebouwschil aan te moedigen, en meer bepaald voor een hoogperformante isolatie voor het winterseizoen. Dus ook al werd er in de berekening rekening gehouden met de behoefte aan airconditioning, deze werd alleen uitgevoerd in configuraties waar dit nodig was (zeer lawaaierige ruimtes, bijvoorbeeld).
- De Cep, een indicator van primair energieverbruik[iii], bepaalt het verbruik van de thermische systemen van het gebouw.
- De Tic (in het Frans), de conventionele binnentemperatuur, was bedoeld om een gebouw te promoten dat veerkrachtig was in termen van zomercomfort.
Afbeelding 2: Collectieve huisvesting, Bron Pardinan/Pixabay
De indicatoren zijn nu zowel rijker als complexer:
- Het Bbio, dat tot nu toe gericht was op de winter, houdt nu systematisch rekening met de koelbehoeften van het gebouw, ongeacht of het gebouw voorzien is van airconditioning. Het doel is dus om een schil te ontwerpen die in staat is om de behoefte aan airconditioning in de zomer te beperken.
- De Cep is behouden en er is een extra criterium, de Cepn,r, toegevoegd. Hierbij wordt alleen rekening gehouden met het niet-hernieuwbare deel van het energieverbruik, met als doel het gebruik van hernieuwbare energie aan te moedigen en het gebruik ervan te beperken tot het interne verbruik van het gebouw. Cepn,r beperkt ook het gebruik van energiebronnen die veel CO2 uitstoten (fossiele brandstoffen) of ernstige beperkingen hebben op primaire energiebronnen (elektriciteit).
- Graaduren vervangen de conventionele binnentemperatuur. Deze nieuwe indicator, die we in een ander artikel hebben gepresenteerd is bedoeld om het aantal uren oververhitting in de zomer te beperken. In het geval van meergezinswoningen wordt de analyse van de graaduren gedifferentieerd voor woningen met en zonder doorstroming; elk van deze twee waarden moet voldoen aan de wettelijke vereisten.
Als gevolg hiervan zijn er nu 5 kernwaarden die moeten worden gerespecteerd als het gaat om energie en zomercomfort bij de productie van meergezinswoningen:
- Bbio
- Cep
- Cepn,r
- DH-door zone
- DH-niet-doorgangszone
Samengevat: een veeleisender Bbio en moeilijk te behalen graaduren in de H3-zone (Middellandse Zee) worden toegevoegd aan een Cepn,r-indicator die nieuwe beperkingen oplegt aan systemen…
Dit alles draagt bij aan toenemende hoofdpijn voor architecten en ontwerpbureaus die aan dit onderwerp werken.
Tot slot mag niet worden vergeten dat de andere belangrijke innovatie van RE2020 de komst van koolstofindicatoren is, en dat dit niet het onderwerp van deze analyse zal zijn.
Hoe kan naleving in meergezinswoningen zo eenvoudig mogelijk en tegen de laagst mogelijke kosten worden bereikt?
Er zijn een aantal simulaties nodig om tot de meest gebruikelijke, meest economische oplossing te komen voor een typisch gebouw in zone H3. Deze zijn uitgevoerd met Perrenoud U22Win V6-software op de 3 onderstaande varianten:
- Zone BR1 (stil), zonder airconditioning
- Zone BR2/3, zonder airconditioning
- Zone BR2/3, met airconditioning
New Energie Carbone werkte aan een gebouw van 2.233 m² met 36 appartementen op de begane grond en 2 kelderverdiepingen. Het omvat ook 1 commerciële ruimte.
De typologie is als volgt: 6 niet-doorlopende studio’s, 8 niet-doorlopende T2’s, 6 doorlopende T3’s en 8 niet-doorlopende T3’s. De 8 T4’s zijn allemaal doorloopkamers.
De initiële karakterisering (basis) is als volgt:
| Muren | beton + polystyreen ITI R=3,4 |
| Bodem Lnc | betonplaat + vlokken R=4 |
| Bodem Ssol | betonplaat + polyurethaan R=2.6 onder dekvloer |
| Vloer op bedrijfspand | betonplaat + vlokken R=4 |
| Terrasoverkapping | betonplaat + polyurethaan R=5,5 onder bescherming |
| Thermische bruggen | onderbrekers aan de rand van platen tussen verdiepingen met uitzondering van balkons onderbrekers aan de rand van terrasplaten op acroteria-niveau |
| Schrijnwerk | PVC met dubbele beglazing met lage emissiviteit en thermische onderbreking Uw=1,4 PVC rolluikkasten uit één stuk Uc=2.0 met PVC lamellen – handmatige bediening NIET elektrisch bediend |
| Bewerkbaarheid van schrijnwerk | 1-vleugelig openslaand raam met vaste beglaasde onderdorpel = 50% / Ramen en openslaande ramen zonder vaste onderdorpel = 80%. |
| Luchtdichtheid | 1 m3/u.m2 |
| Liften | Standaard 2 standaardcabines (1m/s – 630Kg – tractie met reductie) |
| Mechanische ventilatie | behuizing : Hygro b enkelvoudige ventilatie kelder: gereguleerde mechanische ventilatie (standaard vermogen) |
| Verlichting | kelder en buiten: op detectie |
| Verwarming | individuele gasketel + 60/40°C radiator + VT=0.4 thermostatische koppen |
| SWW | instantaan gasboiler |
Rustige omgeving, geen airconditioning
Er zijn talloze simulaties uitgevoerd. De enige indicator die in de basisconfiguratie moet worden gerespecteerd is Cepmax!
Omwille van de eenvoud worden hieronder alleen de basissimulatie (die niet aan de eisen voldoet) en twee simulaties die aan alle eisen voldoen gepresenteerd.
Afbeelding 3: Rustige zone, Côte d’Azur, Bron Hpgruesen/Pixabay
Eerste operationele simulatie
De basisconfiguratie is nu uitgebreid met :
- de inzet van Samarat ventilatoren (zie hier voor Edibatec link): in alle slaapkamers (inclusief doorgangskamers) in de nachtmodus en in alle woonkamers in niet-doorgangskamers in de dagmodus[iv],
- het wijdverbreide gebruik van automatische rolluiken met aanpasbare timers
Hier is het resultaat:
| Configuratie | Bbiomax (max 58,7) | Cepmax (max 71,6) | Cepn,r (max 58,9) | Graden Uren door zone (max 1250) | Graden niet-doorlatende zone (max 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis | 60,2 | 64,9 | 64,9 | 1422,8 | 2390,3 |
| Toevoeging van Samarat ventilatoren in alle slaapkamers (nacht) + niet doorgaande woonkamers (dag) en automatische RV’s met persoonlijke timer. | 50,8 | 56,6 | 56,6 | 722,5 | 873,0 |
Tweede operationele simulatie
In dit formaat zijn automatische rolluiken met aanpasbare timers verwijderd.
De configuratie van de plafondventilator is gebaseerd op de vorige situatie.
Om de doelstellingen te bereiken, zijn de volgende elementen aangepast:
- Toevoeging van Samarat ventilatoren in woonkamers in doorgaande gebieden (overdag)
- Muurisolatie 12 cm, R=4,1 m².K/W
- PU dakisolatie 16 cm, R=7,3 m².K/W
- RDC PU-isolatie 10 cm, R=4,65 m².K/W
- VR halve lateidoos Uc=0,8
Hier is het resultaat:
| Configuratie | Bbiomax (max 58,7) | Cepmax (max 71,6) | Cepn,r (max 58,9) | Graden Uren door zone (max 1250) | Graden niet-doorlatende zone (max 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis | 60,2 | 64,9 | 64,9 | 1422,8 | 2390,3 |
| Samarat luchtwisselaars in alle slaapkamers (nacht) + alle woonkamers (dag) en versterkte isolatie (muren R=4.1; dak R=7.3; begane grond R=4.65 en Uc = 0.8). | 52,5 | 58,4 | 58,4 | 665,6 | 1208,4 |
Deze tweede configuratie bereikt zeker het gewenste resultaat, maar ten koste van een zeer aanzienlijke versterking van de isolatie, wat vanuit economisch oogpunt niet noodzakelijkerwijs het gemakkelijkst te overwegen is.
Merk op dat :
- Fans hebben een grote invloed op de Graden Uren;
- Ze hebben een gunstig effect op Cep nr;
- Van de verschillende modi is de modus “dag en nacht” het meest nadelig;
- Door twee sets plafondventilatoren op te zetten, één voor gebruik overdag en de andere voor ‘s nachts, kun je Cep-nr-punten verdienen (in ruil voor een grote hoeveelheid apparatuur).
- Plafondventilatoren hebben absoluut geen invloed op Bbio.
Ter herinnering: plafondventilatoren zijn essentieel als een gebouw met meerdere gezinnen niet-doorgangseenheden bevat.
Opmerking over passiefgebouwen
Hoewel dit niet het onderwerp is van de hier gepresenteerde hypotheses, mag niet worden vergeten dat een passief gebouwontwerp, met zeer hoge isolatieniveaus, grote voordelen kan hebben, zowel in de zomer [v]als in de winter, en kan resulteren in een zeer laag resterend energieverbruik.
Het bedrijfsmodel voor passieve gebouwen is duidelijk anders, maar het kan relevant zijn voor zowel luxe als sociale woningen.
Lawaaierig gebied, geen airconditioning
De situatie wordt gecompliceerd door het feit dat de vereiste aantal uren op hetzelfde niveau blijft, terwijl de ramen van woningen logischerwijs vaker gesloten moeten blijven om het lawaai te weerstaan.
Aan de andere kant zijn de niveaus Bbio, Cep en Cep,nr soepeler. De Bbio wordt bijvoorbeeld bereikt vanuit de basisconfiguratie.
In deze configuratie moet je veel verder gaan, omdat de Graden Uren in de niet-doorgaande zone het lastigst te bereiken zijn.
Afbeelding 4: Lawaaiig gebied (Marseille, Vieux-Port), Bron Lecreusois/Pixabay
Een formaat voor het bereiken van de 5-indicator doelstelling is als volgt.
- Samarat ventilatoren in alle slaapkamers (nacht) + en alle woonkamers (dag)
- Automatische rolluiken met schemersensor
- Muurisolatie 12 cm, R=4,1 m².K/W
- PU dakisolatie 14 cm, R=6,8 m².K/W
Hier is het resultaat:
| Configuratie | Bbiomax (max 71,7) | Cepmax (max 71,6) | Cepn,r (max 58,9) | Graden Uren door zone (max 1250) | Graden niet-doorlatende zone (max 1250) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis | 63,3 | 62,8 | 62,8 | 1826 | 3092,9 |
| Extra Samarat plafondventilatoren in alle slaapkamers (nacht) + en alle woonkamers (dag); automatische rolluiken met schemersensor; muurisolatie R=4.1; dakisolatie R=6.8 | 48,3 | 58,4 | 58,4 | 669,8 | 1131,2 |
In deze geluidsrijke zone wordt in de zomer comfort bereikt met plafondventilatoren in combinatie met rolluiken die worden aangestuurd door schemersensoren. Maar om de vereiste Cepn,r-waarde te bereiken, moet de isolatie worden versterkt.
De kosten van de operatie worden natuurlijk verhoogd door deze beperkingen.
Lawaaierig gebied, met airconditioning
Dit is een speciaal geval. De aanwezigheid van airconditioning maakt de doelstelling van Cepn,r moeilijk haalbaar en vereist een reeks creatieve oplossingen.
Net als in het vorige geval is het Bbio-niveau soepeler en wordt het bereikt vanaf de basisconfiguratie.
Het effect van airconditioning is enerzijds dat de ventilatoren in de berekening ineffectief worden en anderzijds dat de referentiewaarde van de Graden Uren, ook in niet-doorgangsruimten, toeneemt.
Een formaat voor het bereiken van de 5-indicator doelstelling is als volgt.
- Licht geventileerd zolderdak met ingeblazen wol 36 cm, r=8 m².K/W
- Openslaande ramen zonder vaste borstwering
- Automatische rolluiken met schemersensor
Hier is het resultaat:
| Configuratie | Bbiomax (max 71,7) | Cepmax (max 80,1) | Cepn,r (max 65,9) | Graden Uren door zone (max 2100) | Graden niet-doorlatende zone (max 2100) |
|---|---|---|---|---|---|
| Basis + airconditioning (EER 3,5) | 63,3 | 72,1 | 72,1 | 1825,8 | 3092,9 |
| Extra airconditioning; licht geventileerd zolderdak met inblaaswol R=8; openslaande deuren zonder vaste drempel; automatische rolluiken met schemersensor | 45,2 | 63,6 | 63,6 | 1127,2 | 2033,6 |
De goed geïsoleerde oplossing “geventileerd licht zolderdak” beschermt het dak van het gebouw tegen zonnestralen. Openslaande ramen zonder vaste borstwering vergroten de openingsgraad van 50 tot 80%, waardoor een betere luchtcirculatie mogelijk is.
De RE2020-doelstelling is bereikt! Maar is deze configuratie bevredigend?
Ten eerste moet bij het bouwen in geluidsbelaste gebieden de optie van airconditioning mogelijk zijn, die is opgenomen in RE2020.
Ten tweede is het bij de feitelijke bezetting van de betrokken woningen redelijk om aan te nemen dat de ramen in de zomer geopend kunnen worden, vooral ‘s avonds laat. In dit diagram verschijnen drie positieve effecten, ook voor kamers die niet doorlopen:
- het comfort van de luchtstroom op het menselijk lichaam;
- de verbeterde verspreiding van verse buitenlucht in de kamer ‘s nachts koelt de muren sneller af en wordt dan teruggevoerd naar de bewoner door convectie (plafondventilatoren verplaatsen vaak meer dan 100 volumes/uur, vergeleken met ongeveer 4 volumes/uur voor airconditioning);
- de energiebesparing door het uitschakelen van de airconditioning.
Hieraan moet worden toegevoegd dat het koppelen van airconditioning met plafondventilatoren, wat in een specifiek artikel is behandeld, het instelpunt voor koeling met enkele graden kan verhogen, wat leidt tot aanzienlijke energiebesparingen voor gelijkwaardige comfortniveaus. De regelgevende berekeningsengine houdt hier echter nog geen rekening mee.
Overzicht van het ontwerp van meergezinswoningen in zone H3
Uit deze diepgaande analyse van New Energie Carbone blijkt dat elke situatie om een specifieke oplossing vraagt en dat de volgende technische en economische optimalisaties kunnen worden overwogen:
- in stille gebieden, een aanzienlijk aantal krachtige luchtventilatoren in combinatie met automatische rolluiken met aanpasbare timers om de zonnewarmte te beperken;
- in lawaaierige ruimtes zonder airconditioning, efficiënte ventilatoren in alle kamers; automatische rolluiken met schemersensoren om de zonnewarmte te verminderen; versterkte isolatie;
- in lawaaierige zones met airconditioning extra bouwoplossingen zoeken die de warmtewinst beperken, in combinatie met passieve middelen om de warmte te beschermen en af te voeren. Deze omvatten de installatie van een sterk geïsoleerd, geventileerd licht zolderdak; openslaande ramen zonder vaste borstweringspanelen (die een betere luchtcirculatie mogelijk maken); en automatische rolluiken met schemersensoren om de zonnewarmte verder te beperken.
RE2020 maakt uiteraard verbeteringen mogelijk in energieverbruik en zomercomfort. Tegelijkertijd moeten we bepaalde aspecten van gezond verstand in het oog houden die niet onder de regelgeving vallen. In de context van een grote energiecrisis zijn luchtventilatoren bijvoorbeeld een operationele oplossing, ook in huizen met airconditioning, zelfs als de berekeningsmotor er geen rekening mee houdt.
Figuur 5: kamer uitgerust met een Samarat-luchtblazer
[i] We publiceren elk kwartaal een nieuwsbrief om geregistreerde particulieren en bedrijven op de hoogte te houden van de nieuwste technische informatie.
[ii] RE2020: de milieuregelgeving die van toepassing is op nieuwe gebouwen, is op 1 januari 2022 van kracht geworden voor woningen. De vorige thermische regelgeving, RT2012, werd op 1 januari 2013 van kracht voor woningen.
[iii] Primaire energie (Ep) wordt opgewekt op het punt van productie: elektriciteit en warmte in het geval van een fossiele of kerncentrale. Eindenergie (Ef) wordt gebruikt op de plaats van verbruik. De Cep, primair energieverbruik, kent een vermenigvuldigingscoëfficiënt toe aan de lokaal verbruikte energie om de behoefte aan stroomopwaartse productie in te schatten. Voor elektriciteit in RE2020 is primaire energie dus = eindenergie x 2,3.
[iv] Het idee is om twee families van luchtbewegers te maken, één voor de dagzone en de andere voor de nachtzone.
[v] Zie over dit onderwerp het proefschrift van Lionel Mallet “How to construct a bioclimatic building so that its passive behaviour is adapted to the Mediterranean climate by 2050-2100”