Modulaire bouwdeelactivering 12 c Vitrine Vitrine: Modulaire bouwdeelactivering cSnel en makkelijk, warm en koel Bouwdeelactivering is zo oud als de weg naar Rome. Veel toegepaste lagetempera tuurverwarmingssystemen (LTV) als vloer en wandverwarming kregen recentelijk moderne verwanten als betonkernactivering (BKA) en modulaire prefabsystemen. In dit artikel gaan we met name in op laatstgenoemde variant. Hoe werkt het? Wanneer is toepassing interessant? Wat zijn de mogelijkheden en wat voor soort systemen zijn er eigenlijk al op de markt? Verwol Klimaatplafonds bestaan er in vele varianten. Hier loshangende klimaateilanden van Verwol. cAnne Marij Postel Modulaire bouwdeelactivering 13 c Vitrine niveau. om de vereiste temperatuur voor `conventionele' systemen te ver- krijgen moet echter zo veel extra energie worden gebruikt, dat dit energie- technisch gezien veel minder rendabel is. lTV-systemen kunnen ook wor- den gecombineerd met bijvoorbeeld een Hr-ketel of zonnegascombi. Varianten Inmiddels zijn vele varianten ontwikkeld op basis van het TBA-principe. In feite gaat het daarbij om graduele verschillen. Aan de ene kant van het spectrum staan systemen die optimaal gebruikmaken van de gebouw- massa als stralingslichaam. Dat kan goed worden gecombineerd met be- tonbouw. In dat geval gaat het om betonkernactivering (BKA). watervoe- rende buizen brengen warmte tot diep in de gebouwconstructie. Die wordt langzaam warm en geeft daarna de warmte weer langzaam af aan de ver- trekken. omgekeerd kan bij een koelbehoefte de gebouwmassa ook warmte opnemen uit de vertrekken en wordt deze warmte afgevoerd via het (dan koude) water in de buizen diep in de constructie. De watervoerende buizen kunnen echter ook worden opgenomen in minder zware bouwconstructies, zoals gemetselde muren. of in deklagen op wan- den of vloeren. Bij de bekende `vloerverwarming' en `wandverwarming' gaat het meestal om dergelijke systemen. De leidingen (registers) wordt opgenomen in een `natte' afwerklaag van specie (cement of leem). Deze systemen hebben een snellere opwarm-/afkoeltijd dan die bij BKA. een `lightversion' van deze variant zijn de zogeheten klimaatmatten, die kunnen worden weggestuukt in een dunne afwerklaag (zie kader klimaatmatten). Aan de andere kant van het spectrum bevinden zich systemen die nog meer onafhankelijk van de bouwstructuur opereren: als toevoeging aan de De gebouwconstructie gebruiken als verwarmingselement: de romeinen hadden al bedacht dat dat effici?nter was ? en meer comfortabel ? dan verwarmen met een open haard of kachel. een paar duizend jaar later is dat niet anders. In de jaren zeventig van de vorige eeuw herontdekten we de vloerverwarming. Daarna volgde het besef dat we buizen met warm water ook in wanden konden opnemen. Dat bleek nog een heel gedoe (en niet goedkoop), maar enthousiaste particuliere opdrachtgevers van ecolo- gische woningen wilden nog wel eens zelf de handen uit de mouwen ste- ken om die aangename verwarmingsvorm te realiseren. Lage aanvoertemperatuur Anno 2007 blijkt thermische bouwdeelactivering (TBA) `hot'. Sinds de ge- formaliseerde aandacht voor energieprestatie ? de ePC behoort inmiddels tot het bouwkundig ABC ? omarmt de markt energiebesparende technie- ken. TBA kost relatief weinig energie en is goed te combineren met alter- natieve energiebronnen, omdat hierbij lage aanvoertemperaturen worden gebruikt (net als bij andere vormen van lagetemperatuurverwarming, zie ook kader `wat is lTV?'). Conventionele verwarmingstechnieken (zoals gaskachels en centrale ver- warming) op basis van convectiewarmte (luchtverwarming) maken gebruik van hoge aanvoertemperaturen. Maar wanneer de gebouwconstructie zelf als stralingslichaam dient (stralingswarmte), is aanvoer van warm water in lagere temperaturen voldoende om eenzelfde gevoelstemperatuur (comfort) te bereiken en dat is gunstig voor de toepassing van duurzame energie. om water op te warmen voor TBA kan een warmtepomp bijvoorbeeld zon- der veel energie te gebruiken aardwarmte `pimpen' tot het vereiste warmte- Wat is LTV? In een lagetemperatuurverwarmingssysteem (lTV) is de aanvoerwatertemperatuur van een verwarmingssysteem maximaal 55 ?C en de afvoerwatertemperatuur maxi- maal 45 ?C. Bij de subvariant zeer-lagetemperartuurverwarming (ZlTV) gaat het een maximale aanvoertemperatuur van 35 ?C. Ter vergelijking: bij traditionele verwar- mingssystemen liggen deze temperaturen op circa 90 ?C resp. 70 ?C. er zijn verschillende typen lTV-systemen. Naast wand- en vloerwarming en klimaat- plafonds (waarop in dit artikel nader wordt ingegaan) is ook lTV mogelijk met behulp van lTV-radiatoren. Deze zijn gelijk aan die van `gewone' cv-radiatoren, maar dan groter. Dit omdat een groter oppervlak nodig is om eenzelfde warmteafgifte te verkrij- gen vergeleken met een `gewoon' cv-systeem met hogere aanvoertemperatuur. Andere opties zijn lTV-luchtverwarming en lTV-convectoren. Deze laatste bestaan uit dunne warmwaterleidingen met daaromheen en groot aantal metalen lamellen, waarbij vooral wordt gebruikgemaakt van convectiewarmte. Zie voor meer informatie ook www.senternovem/ltv en de site van Stichting lTV (www.stichtingltv.nl) Waarom thermische bouwdeelactivering? Voordelen van thermische bouwdeelactivering (TBA) zijn onder meer: x energiezuinig en lage Co2-uitstoot; x goed te combineren met duurzame-energieopwekking; x goedkoop in exploitatie (lage energie- en onderhoudskosten); x systemen kunnen ingezet worden voor zowel verwarming als koe- ling; x beperkt ruimtebeslag door installatie; x gezond (geen stofschroei, beperkte luchtcirculatie); x comfortabel (als behaaglijk ervaren stralingswarmte); x geluidsarm; x minder kans op tocht/turbulentie; x minder geurhinder (doordat bij stralingswarmte een lagere binnen- temperatuur volstaat); x flexibiliteit indeling (door afwezigheid radiatoren); x esthetisch (afwezigheid radiatoren). Voor droge opbouw zijn verschillende varianten op de markt. Hier een demontabel systeem van WTH met kar- tonnen grondplaten. Metalen geleidingslamellen zorgen voor warmtespreiding. wTH 14 c Vitrine (bestaande) bouwstructuur, in voorzetwanden, zwevende dekvloeren of plafonds. Hierbij gaat het om zogeheten `droge' opbouwsystemen. Voor- beelden hiervan zijn prefab moduleplaten voor vloer-, wand- en plafondver- warming. Droge opbouwsystemen De droge-opbouwsystemen zijn de nieuwste loten aan de stam van de thermische bouwdeelactivering. Het principe van deze systemen verschilt niet van de andere varianten van thermische bouwdeelactivering. Naar- mate de leidingen van deze systemen dichter aan de oppervlakte liggen en minder in contact staan met (gebouw)massa warmen ze wel sneller op (en koelen ze sneller af) en kan minder worden gebruikgemaakt van het buf- ferend vermogen van de gebouwmassa. ook hebben deze lichtere systemen meestal leidingen met een dunnere diameter en is de hart-op-hart-afstand minder variabel. Daardoor is in ver- gelijking met zwaardere systemen vaak wat minder vermogen mogelijk. Ze kunnen echter zowel als hoofd- als bijverwarming dienen. De warmteaf- gifte wordt verder onder meer be?nvloed door de aanvoertemperatuur. Bij lagere temperaturen is meer oppervlak nodig om eenzelfde opwarming (of koeling) van de binnentemperatuur te genereren. wat maakt deze nieuwe varianten dan interessant voor de markt? Niet per se de kosten. De modulaire droge-opbouwsystemen zijn relatief duurder in aanschaf dan de zwaardere `natte' systemen. Maar wanneer alle kosten worden meegerekend, waaronder die voor het aanbrengen van de specie- lagen en wandafwerking, zijn de kosten voor wandverwarming bij beide systemen vergelijkbaar, stelt rinze Dijkstra van het bedrijf Technea (dat alle varianten levert). ook de energie-effici?ntie van beide varianten is volgens hem vergelijkbaar. Bouwkundige overwegingen wat bieden deze systemen verder? Voor een deel zijn ze een antwoord op de vraag naar TBA-systemen in de bestaande bouw, bijvoorbeeld in reno- Klimaatplafonds De term klimaatplafonds is een verzamelterm voor een aantal verschillende systemen die gebruikmaken van het plafond als bron voor verwarming en koeling. Vooral in de utiliteitsbouw worden ze veel toegepast, en dan met name om te koelen. In de huidige kantorenbouw is er immers door het jaar heen gezien vooral een koelbehoefte en slechts een beperkte warmtebehoefte. De aanwezige mensen en apparatuur geven bij elkaar tijdens kantoortijd een aanzienlijke hoeveelheid warmte af. Klimaatpla- fonds maken voor de af- en toevoer van warmte soms gebruik van water, soms van lucht en soms van beide. De watervoerende klimaatplafonds zijn deels ontwikkeld als energiezuinige en geluidsarme alternatieven voor de `all-air'-klimaatsystemen (airco). Klimaatplafonds zijn er in verschillende uitvoeringen: x De metalen (meestal aluminium) uitvoeringen worden onder meer geplaatst als verlaagd plafond (bijvoorbeeld als klikbaar cassettesysteem) of als loshangende `klimaateilanden' (zie foto pagina 12). Deze systemen worden onder meer geleverd door Barcol-Air, opticlima en Verwol. x Bij andere klimaatplafondsystemen worden koper- of kunsstofbuizen opgenomen in modulaire elementen op basis van gipsvezel of gipskarton, zoals bij de systemen Variotherm (Technea), Comfortplafond (MAT), Giacoklima GKC (Giocomini), opticom- fort (opticlima) en vergelijkbare producten van Verwol en HCKP. Het koelend vermogen verschilt van systeem tot systeem. Klimaatplafonds kunnen ook voor zowel hoofd- als bijverwarming worden toegepast. om het vereiste warmte- vermogen te kunnen halen, is soms (met name in woningbouw) het plafond alleen als warmtebron niet genoeg en is een combinatie met wand- en/of vloerverwarming of andere warmtebronnen noodzakelijk. De systemen op basis van plaatmaterialen kunnen in de woningbouw onder meer wor- den toegepast bij in zolderplafonds. Ze functioneren daarbij niet alleen als koeling/ verwarming, maar kunnen ook een thermische en akoestische isolatiewaarde bieden. Akoestiek is in strak afgewerkte ruimtes een aandachtspunt. Plaatmaterialen kunnen worden afgewerkt met materialen die de akoestische kwaliteit verbeteren maar het warmte- of koelvermogen niet doen afnemen. Sommige plaatmaterialen (modulaire systemen) worden standaard geleverd met een dergelijke afwerking. Het Comfort- plafond bestaat uit gipskartonplaten waarin een koperen of kunststof leiding is opgenomen CoMforTPlAfoND Links: Het plaatsen van het modulaire systeem Variotherm. Deze platen kunnen zowel als wand- verwarming (en -koeling) als als klimaatplafond worden gebruikt. Rechts: Het opbouwsysteem VarioKomp (Technea) voor vloerverwarming maakt gebruik van platen op basis van gipsvezel (Fermacell) waarop eenvoudig leidingen kunnen worden aangebracht. Het opvul- middel is snelhardend. TeCHNeA Modulaire bouwdeelactivering 15 c Vitrine vatieprojecten. Voor deze toepassing is immers behoefte aan `slanke' sy- stemen die weinig ruimte innemen wanneer ze worden toegevoegd aan de bestaande gebouwstructuur. Bij nieuwbouw lijkt de keus voor hetzij natte en/of zwaardere systemen hetzij lichte/droge/modulaire systemen in belangrijke mate te worden be- paald door bouwkundige omstandigheden. lichte bouwsystemen zoals houtskeletbouw vereisen ranke en lichte systemen. Bij stoere utiliteitsbouw in beton ligt betonkernactivering meer voor de hand. Als voorzetwand bij buitenwanden bieden de modulaire systemen een extra waarde als thermi- sche isolatie. Zolderverdiepingen zijn gebaat bij lichte plafondelementen die `s zomers koelen en `s winters verwarmen. los van deze overwegingen de vraag: hebben de `droge' systemen voor- delen? Dijkstra ziet als voordeel dat de modulaire systemen snel kunnen worden gemonteerd en dat de montage kan worden uitgevoerd door minder par- tijen op de bouwplaats. "De aannemer en de installateur kunnen het sa- Opbouwsystemen voor wanden en vloeren Verschillende leveranciers op het gebied van wand- en vloerverwarming en -koeling hebben recentelijk hun assortiment uitgebreid met systemen voor (droge) opbouw. Door hun dunne, lichte en modulaire karakter lenen deze systemen zich goed voor lichte bouwstructuren en renovatie. De warmteafgifte van deze systemen is onder meer afhankelijk van de aanvoertemperatuur. ook wordt het vermogen van vloeren mede bepaald door de wijze van afwerking (plavuizen geleiden beter dan hout). Technea voert onder meer het modulaire systeem Variotherm voor wandverwar- ming/-koeling, op basis van gipsvezelplaat. Deze worden geleverd in vier standaard- maten van 18 mm dik. Het systeem is onder meer geschikt voor houtskeletbouw, prefab-bouw en de inrichting van zolderverdiepingen. Het opbouwsysteem voor vloerverwarming van Technea heet VarioKomp. Hierbij wordt gebruikgemaakt van een modulaire noppenplaat op basis van gipsvezel, die op de constructievloer wordt gelegd. op de bouwplaats wordt een flexibel buizensy- steem (Pe-rT en metaal) tussen de noppen gelegd en het geheel afgevuld met een vulmiddel, dat al na een paar uur beloopbaar is. Het VarioKompsysteem heeft een constructiehoogte van circa 20 mm en is onder meer geschikt voor situaties waar geen dekvloer mogelijk is. wTH maakt voor haar droogbouwsysteem gebruik van platen van voorgefreesde leidingplaten van polystyreen hardschuim, voor zowel wand- als vloerverwarming (en -koeling). op de bouwplaats worden hierin kunststofleidingen gelegd. Dit systeem is niet alleen licht, maar onder meer ook warmte-isolerend en dampremmend. De platen zijn standaard 2,50 m bij 0,60 cm groot en 20 mm dik, maar ook in andere diktes leverbaar. Ze kunnen worden verlijmd of geschroefd en met diverse materialen worden afgewerkt. een van de andere IfD-varianten die door wTH wordt geleverd maakt gebruik van kartonnen grondplaten (zie foto pagina 13). Klimaatmatten een relatief nieuw product op het gebied van lTV-verwarming is de capillaire klimaat- mat. Deze bestaat uit dunne (met vloeistof gevulde) capillaire polypropyleenbuisjes die op regelmatige afstanden worden bevestigd aan een ondergrond (plafond, wand of vloer). Dergelijke klimaatmatten matten lenen zich goed voor toepassing in de bestaande bouw en in lichte (nieuwbouw-)constructies. In Nederland zijn deze matten toegepast in het nieuwe hoofdkantoor van wNf in Zeist (zie bouwIQ 2006-8). Dit is het energiezuinigste gerenoveerde kantoorgebouw in Nederland. Bovendien is het het eerste pand in europa dat geheel Co2-emissie vrij is. Architectbureau rAU haalde alles uit de kast om dat te bereiken. De matten (gele- verd door Navos in Delft) zijn 1,20 tot 1,30 m breed en circa 7 m lang. De leidingen liggen hart op hart 20 mm en de buisjes zijn slechts 4,3 mm dik. De klimaatmatten zijn bevestigd aan het bestaande betonplafond en liggen ingebed in een leemlaag. Het systeem is verbonden met een warmte-/koudeopslagsysteem in de bodem en wordt ingezet voor zowel verwarming als koeling. Zie voor meer info ook www.wnf.nl/verhuizen en www.rau.nl. In het hoofdkantoor van WNF, een project van RAU, zijn capillaire klimaatmatten aangebracht tegen de bestaande betonnen plafonds. Deze zijn vervolgens afgewerkt met een laag leemstuc van 40 mm. rAU Modulaire bouwdeelactivering 16 c Vitrine Ontwikkeling seriematige LTV er is nog steeds een slag te maken in de productontwikkeling van lTV-systemen. Daarvan is de projectgroep Duurzame energieontwikkeling in de woningbouw (DePw) overtuigd. De projectgroep heeft opdracht gegeven tot research en ontwik- keling van een ge?ntegreerd systeem voor vloerverwarming en -koeling voor droge toepassing in bestaande bouw en nieuwbouw. Uitgangspunt is dat het systeem qua investering niet duurder wordt dan conventionele verwarming (op basis van cv) en geschikt is voor industrieel vervaardigde massaproductie. Gewerkt wordt aan een modulair concept, waarin zowel geluidswering, thermische isolatie als warmteoverdracht worden ge?ntegreerd in prefab-elementen die snel op de bouwplaats kunnen worden gemonteerd. De elementen worden licht en dun. De funderingen kunnen eveneens licht blijven. op de elementen kan indien gewenst een toplaag worden aangebracht. Het concept wordt binnenkort getest op laboratorium- schaal. Aan het project werken onder meer ook de TU Delft en adviesbureau Cauberg- Huygen. ook industrieel ontwerpbureau well Design doet mee, dat eerder betrok- ken was bij de ontwikkeling van de Senseo-koffiemachine en het Bobike-kinderzitje. Het project wordt mede gefinancierd vanuit het programma energie onderzoek Subsidie (eoS; zie www.senternovem.nl/eos). Info: Mathijs van Dijk (well Design), tel. 030-2985810. Aandachtspunten bij thermische bouwdeelactivering x Beperk transmissie- en infiltratieverliezen en koudebruggen; x pas een geschikte warmtebron toe; x reserveer ruimte voor een verdeler/verzamelaar per verdieping of gebouw; x besteed extra aandacht aan regeling (traagheid, regeling per vertrek); x pas Hr++-glas toe om koudeval te voorkomen (bij hoge raampartijen aanvullende voorzieningen treffen); x besteed aandacht aan contactgeluidisolatie (vloeren) en aan akoestische voorzie- ningen; x (vloerverwarming) zorg voor een goede isolatie van beganegrondvloer, om extra warmteverlies te voorkomen; x (wandverwarming) bij integratie in de woningscheidende wand is het aanbrengen van isolatie aan te bevelen, om extra warmteverlies te voorkomen; x (vloerverwarming) let op toepassing van vloerbedekking; te goed isolerende vloer- bedekking is in verband met de warmte-afgifte niet mogelijk; x (wandverwarming) let op voor boren of spijkeren in muren en/of vloeren (informatie richting gebruiker is gewenst); x extra voorlichting over stook- en ventilatiegedrag is gewenst; x vloer- en wandverwarming zijn minder goed bereikbaar bij lekkages. Bron: o.a. `lTV voor installateurs' (SenterNovem, publ. nr. 1lTV-02.06) en `lTV voor nieuwbouw en renovatie' (SenterNovem, publ. nr. 2lTV-01.09) Elektrisch verwarmen In dit artikel gaat het over watergevoerde systemen. Het is echter ook mogelijk bij- voorbeeld vloeren te verwarmen met een systeem op basis van elektriciteit. elektri- sche vloerverwarming is ? in vergelijking tot watergevoerde systemen ? niet erg ener- gie-effici?nt. Voor kleinschalige toepassing (zoals in badkamers) zijn deze systemen soms wel interessant. Dit wanneer in het gebouw geen andere bouwdeelactivering wordt toegepast. Een vergelijking in de warmteafgifte van plafond- en vloerverwarming door het Noorse instituut voor bouwresearch Byggforsk. ByGGforSK,NorweGIAN BUIlDINGreSeArCHINSTITUTe men af. Dat scheelt." Peter op `t Veld van adviesbureau Cauberg-Huygen vult daarbij aan: "Bij prefab-modulebouw wordt een deel van de vereiste deskundigheid verlegd naar buiten de bouwplaats. er is een dreigend te- kort aan deskundigheid op de bouw." Toekomst Is er nog wat te verwachten wat betreft onderzoek en ontwikkeling op dit gebied? op 't Veld denkt onder meer aan verdergaande integratie van functies (waaronder isolatie, verwarming/koeling) in gevelelementen. Daar- naast verwacht hij veel van verdere industrialisatie van bouwdeelactivering. "Bij discussies over lagetemperatuurverwarming gaat het nog steeds vaak over meerkosten bij investering. Terwijl we allemaal weten dat lTV in de exploitatie goedkoper is. Toch is denk ik maar ??n definitief antwoord mo- gelijk: ervoor zorgen dat lTV ook in aanschafkosten kan concurreren met traditionele verwarming. en dat ligt dankzij verdere prefabricering en indu- strialisatie binnen handbereik." b Plafondverwarming Vloerverwarming