Infoblad 413 - Passiefhuisconcept voor scholen

Het Passiefhuisconcept is zowel geschikt voor woningbouw als voor onder andere onderwijsgebouwen. Toch zijn er de nodige verschillen in gebruik tussen beiden. Zo is de bezetting in een klaslokaal met circa één persoon per 2 m² aanzienlijk hoger dan in een woning. Een woning wordt gemiddeld 2/3 deel van de dag gebruikt gedurende de gehele week. Een school wordt voor 1/3 deel van de dag gebruikt en niet in het weekend en gedurende vakanties. Door de hoge bezettingsgraad van een school is er gedurende een bepaalde tijd een hoge warmtebron (in de zomer meer een warmtelast). Ondanks deze verschillen is het toch zeer goed mogelijk om een comfortabele en gezonde school te bouwen conform het Passiefhuis-concept.

Energiegebruik
De belangrijkste richtlijnen voor Passiefscholen zijn gelijk aan die van woningen:

• Netto energiebehoefte voor ruimteverwarming; 15 kWh per m² gebruiksoppervlak, per jaar.
• Totale energievraag; 46 kWh per m² gebruiksoppervlak per jaar.

Dit is een aanzienlijke energiebesparing ten opzichte van het huidige gebruik. Er wordt dus niet alleen gekeken naar het gebouw en installaties, maar ook naar het totale energiegebruik. Energiezuinige verlichting en energie-efficiënte elektrische apparaten zijn nodig om aan de bovengenoemde eisen van de totale energievraag te voldoen.

Isolatie
De energiebesparing is een gevolg van een integrale aanpak van:

• optimaal geïsoleerde schil met een zeer goede luchtdichtheid;
• hoge warmtecapaciteit van de constructie;
• gebruik van passieve zonne-energie;
• doordacht ventileren;
• gebruik van tapwater- en ruimteverwarming met een zo laag mogelijk vermogen;
• gebruik van efficiënte elektrische apparatuur;
• aanwending van hernieuwbare energie.

Optimaal geïsoleerde schil
Bij een optimaal geïsoleerde schil gaat het om;

• zeer hoge warmteweerstand van begane grondvloer, gevelelementen en dak door gebruik te maken van een dikker en/of hoogwaardiger isolatiemateriaal;
• zeer lage warmtedoorgangscoëfficiënt van deuren en kozijnen door onder andere gebruik te maken van driedubbel glas en speciale kozijnen;
• zeer goede luchtdichtheid;
• beperken van lineaire warmteverliezen.

Schoolcomplex in Roodt-sur-Syre (Lux). Architect: Marc Dieschburg architectes SA.

Een goede bouwkundige detaillering en uitvoering is essentieel voor het welslagen van het concept. De thermische isolatie en luchtdichtheid moeten dan ook op de juiste uitvoering en na oplevering op het eindresultaat gecontroleerd worden. De luchtdichtheid wordt getest door de zogenaamde 'blowerdoor test'. Er wordt een drukverschil tussen binnen en buiten gecreëerd, en vervolgens wordt de hoeveelheid lucht die weglekt, respectievelijk naar binnen lekt, gemeten. De isolatie van de schil wordt gecontroleerd met een infrarood camera.

Meting luchtdichtheid door de'blowerdoor test'. Foto: Adviesburo Nieman.

Door de hoge warmteweerstand van de schil spelen de lineaire warmteverliezen naar verhouding een grote rol. Lineaire warmteverliezen zijn te vinden op (buiten)hoeken en andere aansluitingen tussen twee vlakken. Daar is het buitenoppervlak groot ten opzichte van het binnenoppervlak, waardoor dit een soort 'koelvin' vormt. Deze moeten dan ook zoveel mogelijk beperkt worden. Bij de SBR-Referentiedetails worden de lineaire warmteverliezen (ψ-waardes) van de details dan ook weergegeven.
Het wordt geadviseerd om in het ontwerp al rekening te houden met de compactheid van het gebouw. Hierdoor wordt de verliesoppervlakte van de thermische schil van een school beperkt en de kosten gereduceerd.

Hoe groter de gebouwschil is, des te groter is het warmteverlies.

Hoge warmtecapaciteit van de constructie
De thermische massa van een gebouw wordt bepaald door het volume en de warmtecapaciteit van het materiaal waaruit het gebouwdeel bestaat. Een materiaal met een hoge warmtecapaciteit kan in de zomer de nachtkoelte en in de winter juist de dagwarmte bufferen.

Passieve zonne-energie
Door een juiste situering op de zon en rekening houdend met het ontwerp is optimaal gebruik te maken van passieve zonne-energie voor verwarming en daglichttoetreding. Bij een Passiefschool zal het merendeel van de ramen bij voorkeur georiënteerd zijn op het zuiden. In de zomer moet directe zonlichttoetreding voorkomen worden in verband met oververhitting. Hiervoor kunnen bouwkundige voorzieningen opgenomen worden in de vorm van overstekken of door het plaatsen van buitenzonwering.

Doordacht ventileren
Bij de ventilatie in een Passiefschool moet een onderscheid gemaakt worden tussen de basisventilatie, de zomernachtventilatie en de spuiventilatie:

• Basisventilatie bestaat uit een balansventilatie voorzien van hoogwaardige warmteterugwinning. Met deze balansventilatie wordt de verse inkomende lucht tot op kamertemperatuur verwarmd door de afgevoerde lucht. De twee luchtstromen worden niet gemengd met elkaar zodat de kwaliteit van de aangevoerde lucht niet verminderd. Door deze balansventilatie kan op een gecontroleerde manier de luchtkwaliteit in de school/lokaal gegarandeerd worden. Er moet een mogelijkheid zijn om via een bypass de lucht rechtstreeks, dus zonder warmte-uitwisseling, aan te voeren. Een goed ontwerp, uitvoering en onderhoud zijn essentieel voor de kwaliteit van de binnenlucht. Het geluidsniveau van deze installatie moet beperkt zijn. Een grondbuis kan zorgen voor opwarming van de buitenlucht in de winter en koeling van de buitenlucht in de zomer.
• Zomernachtventilatie geeft de gebruiker de mogelijkheid om tijdens warme dagen gedurende de nacht extra te kunnen ventileren en gebruik te maken van natuurlijke koeling. Door deze nachtventilatie koelt de ruimte zodanig af dat de school fris is bij de start van de lessen. Deze zomernachtventilatie moet inbraakwerend zijn.
• Spuiventilatie: door het openen van ramen en deuren kan in korte tijd de lucht in de school ververst worden. Zeker bij grote evenementen is dit van belang.

Tapwater- en ruimteverwarming
Voor de tapwater- en ruimteverwarming kunnen verschillende systemen gebruikt worden. De keuze wordt voornamelijk bepaald door de benodigde warmtevraag voor het bereiden van warm tapwater. De bron moet ook voldoende warmte kunnen leveren voor ruimteverwarming. Denk aan naverwarming van de ventilatielucht en/of een lage temperatuur verwarmingssysteem. Bij het ontwerp wordt gestreefd naar een zo laag mogelijk vermogen. Het vermogen is te reduceren door het toepassen van een zonneboiler en het benutten van passieve zonnewarmte.
Doordat een lokaal slechts een deel van de dag gebruikt wordt en gedurende de avond en nacht leeg staat is het 's winters nodig om de lesruimte een uur voor aanvang voor te verwarmen. In de zomer is het juist van belang om gedurende de nacht extra te ventileren om gebruik te maken van de nachtkoelte.

Efficiënte elektrische apparatuur
Om te voldoen aan de maximale primaire energievraag van 120 kWh per m² gebruiksoppervlak (dit is circa 46 kWh netto energiegebruik, rekening houdend met het rendement van de elektriciteitsvoorziening in Nederland) is het gebruik van efficiënte elektrische apparatuur zeer gewenst. Te denken valt hier onder andere aan energiezuinige verlichting.

Hernieuwbare energie
Door alle maatregelen is de energievraag in een Passiefschool sterk gereduceerd. De resterende energievraag kan verder ingevuld worden met hernieuwbare energie. PV-panelen of groene stroom kunnen voorzien in elektrische energie. Zonnecollectoren en/of een warmtepomp kunnen ondersteunen bij warm tapwater en de eventuele naverwarming van de school.