Passiefhuis vraagt actieve bewoners tijdens hittegolf!
Passiefhuis vraagt actieve bewoners tijdens hittegolf!
De tropische week in augustus 2020 is door mij bestempeld als #HeteMeetWeek. In deze blog vergelijk ik 2 Plushuizen met elkaar die we die week stevig doorgemeten hebben.
Beide vrijstaande woningen zijn in prefab HSB gebouwd en qua isolatiewaarden en luchtdichtheid passiefhuizen. Beide worden middels een bodem-warmtepomp verwarmd, maar de ene kan wél gekoeld worden middels de warmtepomp en de andere niet.
Beide zijn volledig onderkelderd, liggen vlakbij elkaar (dus geen metereologische verschillen) en liggen vrijwel volledig vol in de zon.
Niet geheel toevallig zijn beide Plushuizen in Ede gebouwd door dezelfde Duitse bouwer Schwörerhaus. Dit bedrijf staat op eenzame hoogte als het gaat om het snel en efficiënt bouwen van wat ik graag noem de "serie van 1" woningen: Door gebruik te maken van steeds dezelfde HSB-systeembouw kan een architect binnen bepaalde vrijheidsgraden een vrijstaande woning volledig naar klantwens ontwerpen. Rond bouwen is niet mogelijk, maar voor de rest kan er veel. Net als bij elk ander Plushuis is ook hier in het ontwerp-proces veel aandacht besteed aan zonwerende maatregelen.
Kenmerken Plushuis Ede #1 en #3
Gevels van beide Plushuizen
Plushuis Ede #1 zuidgevel
Plushuis Ede #3 zuid en oostgevel
Modelmatige doorrekening met nZEB-rekentool, BENG-software en gemeten praktijkwaarden
Zoals we sinds 2018 voor elk Plushuis doen zijn voor deze huizen berekeningen gemaakt met onze nZEB-rekentool over het te verwachten piekvermogen voor verwarming en koeling en het energieverbruik per jaar. Ook worden beide Plushuzien samen met 16 andere huizen intensief gemonitord met ons Iungo-meetportal. Ook zijn beide woningen ingevoerd in de BENG software van UNIEC3.
Tabel uitkomsten berekeningen met nZEB en BENG
Voorspelde en gemeten verbruik warmtepomp
De nZEB-tool heeft een tabblad "monitoring". Hiermee kan een grafiek worden gegenereerd van het voorspelde gebruik van de warmtepomp en het daadwerkelijk gemeten verbruik uitgezet tegen de gemeten buitentemperaturen (KNMI station Deelen, gemeente Ede).
Voor Plushuis #1 ziet die grafiek er zo uit:
Rode lijn is het voorspelde verbruik van de warmtepomp voor tapwater en verwarming, groen is het gemeten verbruik.
Je ziet dat de nZEB-tool nauwkeurig het verbruik voorspelt.
Energieverbruik warmtepompen
In deze grafiek zijn het verbruik opgenomen van de bodemwarmtepompen van Plushuis #1 (blauw) en #3 (groen) vanaf april 2020 tot november 2021.
In Plushuis #1 gaat medio april de warmtepomp helemaal uit, het tapwater wordt dan volledig verwarmd door de 2 platte plaat zonnecollectoren met het 300 l. buffervat. Pas in oktober gaat de warmtepomp weer aan om het tapwater op te warmen.
In Plushuis #3 zorgt de bodemwarmtepomp jaarrond voor verwarming tapwater en koeling. Voor de passieve koeling hoeft alleen de bronpomp te draaien, dat vraagt 50 W aan pompenergie.
Tapwater en koeling samen vragen ca. 100 kWh/maand.
Zomercomfort vraagt actieve bewoners in een passiefhuis
Aan alle klanten met een Plushuis wordt instructie gegeven over het slim toepassen van de passiefhuis-principes:
In de winter is dit vooral geen buitenzonwering gebruiken en zo min mogelijk de ramen open houden.
In de zomer is dit:
- Vooral zonwering actief gebruiken;
- Zomerbypass temperatuur van de WTW-unit instellen op ca. 20oC;
- 's nachts zomernachtventilatie toepassen, dus beneden (denk aan inbraakwerendheid!) en boven ramen open;
- Overdag juist alle ramen gesloten houden.
Kamertemperatuur in Plushuis #1
In Plushuis #1 dat geen mogelijkheid heeft om te koelen met de bodemwarmtepomp zijn de boven beschreven handelingen de enige manieren om comfortabel een hittegolf door te komen.
Dat vraagt dus om actieve bewoners die 's avonds de ramen open gooien en 's ochtend weer op tijd sluiten, samen met de zonwering.
In deze grafiek is het effect op de binnentemperatuur van deze maatregelen goed te zien tijdens de lange hittegolf van augustus 2020:
Je ziet dat de nachtT's tot 10 augustus 2002 nog onder de 20oC blijven, waardoor zomernachtventilatie nog zeer effectief is. De week daarna blijven de nachtT's boven de 20oC steken en lukt dat afkoelen veel minder goed.
Je ziet dan ook dat de kamerT in Plushuis #1 langzaam gaat oplopen, de warmte hoopt zich op en kan er moeilijk weer uit.
Belangrijk detail is wel dat de bewoners de nachten van 12 en 13 augustus niet thuis waren en dus niet hebben kunnen zomernachtventileren via de ramen. De WTW moest het afkoelen nu alleen doen.
CO2 en fijnstof
Wat verder opvalt is dat door de ramen en schuifpui 's nachts open te houden, er meer fijnstof (onderste grafiek) ongefilterd binnenkomt:
Uiteraard zakken de CO2-gehaltes naar waarden die buiten heersen (dus rond de 430 ppm).
Kamertemperatuur in Plushuis #3
In Plushuis #3 wordt zomernachtventilatie en rondom zonwering slim gecombineerd met topkoeling door de bodemwarmtepomp.
In deze grafiek staan de buitenT en kamerT van 10 tot 12 augustus 2020:
De onderste 2 lijnen zijn van de bodembron: zwart is de bron uit; die ca. 14oC is te koud om direct door de vloer te pompen, dan zouden de vloeren nat uitslaan. Daarom wordt via een 3-wegklep de CV-voorloopT verhoogd naar ca. 19,3 oC, de CV terugloopT vanuit de vloer naar de warmtepomp is ca. 20,3 oC. De kamerT blijft hierdoor rond een aangename 24,5oC. Daarvoor is slechts 50 W aan pompvermogen van de bodembronpomp voor nodig. Dat is werkelijk zeer weinig in vergelijking met het verbruik van een compressor van een lucht/water warmtepomp.
Mythe van thermische massa doorgeprikt
Vaak wordt gesteld door deskundigen (met name zij die belang hebben in de beton- en baksteenindusrie) dat veel thermische massa nodig zou zijn om een hittegolf te kunnen doorstaan.
Uit onze onderzoeken van afgelopen jaren is vast komen te staan dat het effect van thermische massa op het zomercomfort schromelijk wordt overdreven. Uit onze metingen aan de vele houten Plushuizen maar ook aan gerenoveerde Plushuizen met meer thermische massa blijkt dat vooral de mate van kierdichting en mogelijkheid om zon aan de buitenzijde te weren van veel grotere invloed zijn. Thermische massa helpt wél aan de buitenzijde, vooral in daken kun je veel warmte bufferen voordat het doorslaat naar binnen toe, dit is de zogenaamde faseverschuiving. Vandaar dat we zowel bij nieuwbouw als renovatie graag inzetten op het gebruik van biobased bouwmaterialen, zie ook mijn blog over cellulose: www.plushuis.nu/cellulose
Het Betonhuis, waarin fabrikanten van beton en bakstenen (consumenten) voorlichting geven maakt het tamelijk bont met de claim dat het vermeende extra energieverbruik tussen een huis van beton of van hout vanwege koeling door minder thermische massa de grotere CO2 uitstoot van beton in 15 jaar evenaart. Dit is door mij gefactchecked (ik kan heel slecht tegen stierenpoep):
Klinkklare onzin van de beton(klinker)boeren dus!
PCM's: gebakken lucht!?
PCM's (Phase Changing Materials) zijn materialen die door faseverschuiving van vast naar vloeibaar energie in de vorm van warmte kunnen bufferen. Vaak zijn deze PCM's op basis van paraffine (aardolie dus) of zouten die in een voor woonhuizen gunstig traject smelten of juist stollen en zo warmte kunnen opnemen of afgeven. Er zijn aanbieders van PCM die stellig stellen dat PCM's helpen om oververhitting in woningen te voorkomen.
Als je eenmaal goed hebt begrepen wat er tijdens een hittegolf zoals in 2020 gebeurt snap je ook dat dit een onjuiste claim is: Warmte die eenmaal in je huis is, moet er hoe dan ook weer uit. Daar gaan PCM's niets in versnellen!
Ook is de claim dat je het vermogen van de warmtepomp kleiner zou kunnen kiezen door gebruik van PCM's. Het vermogen van een warmtepomp wordt altijd uitgelegd op de pieklast in de winter. Doordat de hoeveelheid warmte die je in de winter nodig hebt niet afneemt door gebruik van PCM's, kan de bron in ieder geval niet kleiner gekozen worden, die moet domweg een aantal kWh's aan thermische warmte in een winterperiode leveren. Hooguit zou in slecht geïsoleerde woningen die niet kierdicht zijn en dus in een koude winternacht ver af koelen met PCM's dit effect uitgevlakt kunnen worden. Dan zou inderdaad in theorie een iets kleinere warmtepomp kunnen worden gekozen. Echter is de praktijk dat de capaciteit van warmtepompen altijd "genoeg + 30-40%" worden gekozen. Dit komt doordat installateurs geen zin hebben in gedoe, en omdat de ISDE subsidie hoger wordt bij grotere vermogens. Daarnaast wil je dat afkoelen in de nacht vooral aan de voorkant beperken door eerst isolatie en kierdichting aan te pakken, nog voordat je aan een warmtepomp met of zonder PCM's zou willen gaan denken.
Ik stel dan ook dat PCM's onnodige gebakken lucht in je huis zijn.
Hitterecord op hitterecord door klimaatontwrichting
Op 19 juli 2022 werd opnieuw een hitterecord gebroken. Dat is niet iets om als mensheid trots op te zijn.
De heren van Plushuis vliegen om die reden niet, eten vega, rijden per fiets of elektrische auto naar hun klanten in de regio en proberen in elk project het verschil te maken als het gaat om duurzamere keuzes.
Conclusie:
Door een actieve opstelling van bewoners kan in een goed ontworpen en goed gebouwd passiefhuis de kamertemperatuur zonder inzet van actieve koeling door een warmtepomp onder de 25oC blijven.
Alleen als de nachttemperatuur niet onder de 20oC zakt lukt dat niet meer.
Omdat dit door klimaatontwrichting steeds vaker zal gaan voorkomen lijkt de inzet van een warmtepomp in de zomer onvermijdelijk.
Onze voorkeur daarbij gaat dan altijd uit naar een bodemwarmtepomp vanwege het extreem lage energieverbruik.
Cursustip:
Wil je als adviseur ook leren om woningen echt toekomstbestendig te ontwerpen? Volg dan een cursus bij KERN, hét kennisinstituut voor energieneutrale renovatie en nieuwbouw in Ede:
Bijvoorbeeld deze 4-daagse cursus vormde voor mij een hele stevige basis voor mijn werk: https://kennisinstituutkern.nl/aanbod/cursussen/cursus-energieneutraal-bouwen-en-renoveren/
Zelf geef ik hier de onderdelen ventilatie, verwarmen en koelen.
Oproep deelname onderzoek Tu/e naar vermogen menselijk lichaam om te acclimatiseren:
2 jaar terug deed ik mee aan onderzoek naar thermisch comfort in (Plus)huizen door Dr. Lenneke Kuijer van TU/e.
Lenneke benaderde mij met de vraag om deelnemers te werven voor een heel interessant vervolgonderzoek naar omgaan met hitte in woningen. Lenneke doet dit onderzoek samen met fysioloog prof. Hein Daanen van de VU.
Fitte, gezonde mensen tussen 20 en 40 jaar kunnen deelnemen.
Er worden drie groepen gemaakt: (1) natuurlijk acclimatiseren, (2) gecontroleerd acclimatiseren en (3) niet acclimatiseren.
Voor het ‘gecontroleerd acclimatiseren’, waarbij de temperatuur in de woning gedurende 6 dagen steeds een stapje omhoog wordt gebracht, zou een huishouden met een lucht-water (of lucht-lucht) systeem geschikt zijn, terwijl een water-water systeem juist weer beter geschikt is voor de derde groep, waarbij de temperatuur zoveel mogelijk constant wordt gehouden.
De studie vergt behoorlijk wat van deelnemers, maar is ook echt baanbrekend op dit gebied. Deelname zou het onderzoek naar toekomstig zomercomfort een grote stap vooruit brengen.
Meer info en aanmelden via: info en aanmeldformulier
September 2020, update 19 juli 2022, Nicolaas van Everdingen.