Isolatie

De warmte in een ruimte kan op twee manieren verloren Isolatie gaan: ten eerste raken we het kwijt door de bouwschil, vensters, muren en dak naar de omgeving toe - het zogeheten transmissieverlies. Ten tweede ontsnapt warmte via luchtstromen naar de omgeving, via ventilatie (ventilatieverlies) en luchtlekken (luchtlekverlies). Door betere isolatie wordt geprobeerd het transmissieverlies op een zo rendabel mogelijke wijze terug te dringen.

Het menselijk lichaam produceert per uur ongeveer 20 l CO2 en 50 g waterdamp. Daarnaast brengen huishoudelijke werkzaamheden en douchen dagelijks ook nog meerdere liters water in dampvorm in de binnenlucht. Om dit op te vangen is ventilatie (luchtstroom) essentieel; als dit niet of heel beperkt wordt gedaan, kan dit de gezondheid van de gebruikers van het gebouw aantasten of het gebouw besmetten met bijvoorbeeld schimmel.

De grotere luchtdichtheid van een gebouw na verbetering van de isolatie kan leiden tot problemen zoals slechte ventilatie, een hogere luchtvochtigheid binnen, hogere CO2- niveaus of condensatie binnen de bouwconstructie. Het is daarom zeer belangrijk dat goed geïsoleerde gebouwen ook voorzien zijn van mechanische ventilatie. Hierbij kan restwarmte worden teruggewonnen uit de ventilatie-uitlaat, wat een grote bijdrage betekent op het gebied van energiebesparing.

Isolatie is altijd al belangrijk geweest voor het warm en droog houden van woningen

Isolatie is altijd al belangrijk geweest voor het warm en droog houden van woningen, te beginnen met de allereerste toepassingen van stro, zaagsel en kurk. De moderne opvolgers daarvan, zoals glaswol en minerale wol of platen en schuim van polystyreen en polyurethaan, hebben bijgedragen aan nieuwe bouwpraktijken. Hierbij wordt minder geleund op de thermische eigenschappen van dikkere muren en hoge temperatuur-radiatoren.

Een besparing van € 86.000 in 20 jaar

Het mag duidelijk zijn dat een huis makkelijker te verwarmen is als het goed geïsoleerd is: het verbruikt ook minder energie dan een slecht geïsoleerd huis, doordat er minder warmte ontsnapt. In afb. 2.1 worden de geschatte verwarmingskosten van twee eengezinswoningen vergeleken: de ene woning is goed gerenoveerd, de andere is ongeïsoleerd. Over langere tijd bekeken springt het verschil tussen de twee huizen in het oog: het geïsoleerde huis levert in 20 jaar een besparing van maar liefst € 86.000 op.

Parallel aan de hogere energie-efficiëntie door nieuwe methoden en groter rendement van isolatie, is wetgeving ingevoerd die ervoor moet zorgen dat nieuwe en gerenoveerde gebouwen voldoen aan steeds strengere normen. Als we nu Duitsland als voorbeeld nemen, zien we dat daar sinds 1977 in hun normen de toelaatbare niveaus van warmteverlies naar buiten steeds zijn verlaagd.

In 1977 bedroeg de norm nog 90/70 (aan-/retourtemperatuur), bijna het dubbele van de eisen in de EnEV 2009

Bij huizen met een CV op waterbasis is een opmerkelijke ontwikkeling zichtbaar in de aan- en retourtemperatuur van het water. In 1977 bedroeg de norm nog 90/70 (aan-/ retourtemperatuur), bijna het dubbele van de eisen in de EnEV 2009 (Energieeinsparverordnung). Deze evolutie naar lage temperatuur-systemen wordt mogelijk gemaakt doordat steeds meer technieken worden toegepast die het energieverbruik verlagen.

De positieve invloed van wetswijzigingen

Naast energiebesparing en kostenreductie was een veel aangenamer binnenklimaat het direct voelbare resultaat van betere isolatie

Maar energiebesparing en kostenreductie waren niet de enige gevolgen van strengere normen, een veel aangenamer binnenklimaat was ook direct voelbaar. In de afb. 2.3 t/m 2.5 (volgende pagina’s) wordt getoond hoe een ruimte zou aanvoelen als het gebouw was geïsoleerd volgens de opeenvolgende bouwverordeningen. De enige constante in deze voorbeelden is de buitentemperatuur: -14°C. De oppervlaktetemperatuur van het venster in afb. 2.3 is 0°C, omdat de ruit hier enkel glas is. Voor een acceptabele kamertemperatuur (20°C) moesten in huizen met isolatie volgens de WS VO-norm van 1977 radiatoren worden gevoed met water met een gemiddelde temperatuur van 80°C. Maar zelfs bij deze hoge temperatuur werden de muren hooguit 12°C - met grote temperatuurverschillen en duidelijk voelbare koude plekken tot gevolg.

Binnenklimaat

Door de jaren heen leidde aanscherping van de bouwnormen tot verbeteringen in het binnenklimaat. Dit is zichtbaar in afb. 2.4. Toename van het gebruik van dubbel glas bevrijdde bewoners van ijsbloemen op de ruiten en beschermde hen beter tegen vrieskou.

Een ideale kamertemperatuur kon nu worden bereikt met een gemiddelde watertemperatuur van 50°C. De muren hadden daarbij een temperatuur van 18°C, wat een duidelijk beter middelpunt was tussen de 14°C van het glas en de luchttemperatuur van 20°C. Voor gebouwen die zijn geïsoleerd volgens de EnEV 2009-norm of later (EnEV 2012) is de situatie zelfs nog beter.

 

In afb. 2.5 zijn de muren bijna op kamertemperatuur; en ondanks de vrieskou buiten zijn ook de ruiten warm. Opvallend is dat in deze ideale situatie de radiator water met een gemiddelde temperatuur van slechts 40°C nodig heeft. Dat ligt 50% lager dan bij hetzelfde gebouw in afb. 2.3, dat volgens de oude normen was geïsoleerd. 

Afmetingen van radiatoren

De stijging van het energierendement van gebouwen gedurende de afgelopen tientallen jaren maakte het mogelijk om de werktemperatuur van een radiatorverwarming te verlagen. De twee radiatoren in de afbeelding hebben ongeveer dezelfde afmetingen, en ook de gewenste kamertemperatuur is in beide gevallen gelijk. Om die kamertemperatuur te bereiken moeten in het ongeïsoleerde huis veel hogere aan- en retourtemperaturen worden gehanteerd dan in het goed geïsoleerde huis. Het voordeel in de moderne ruimte is dat de radiator dezelfde afmetingen kan hebben als die in de ouderwetse ruimte, omdat de warmtebehoefte na het isoleren kleiner is.

Warmtewinsten en warmteverliezen

In de energiebehoeften van de gebruikers van een gebouw is ook de vraag van het verwarmingssysteem opgenomen. Afb. 2.8 geeft een volledig overzicht van de wijze waarop energie het huis binnenkomt vanaf het startpunt, nadat het is opgewekt als primaire energie.

De effectieve energie wordt berekend door alle warmtewinsten en verliezenmee te rekenen

Hoeveel energie een gebouw verbruikt, hangt af van de eisen van de mensen die er gebruik van maken. Om aan hun behoeften te voldoen en hen een aangenaam binnenklimaat te verschaffen, dient het verwarmingssysteem warmte op te wekken uit de energie die aan het gebouw wordt geleverd. De effectieve energie wordt berekend door ook alle warmteverliezen en -winsten mee te rekenen. De manier waarop energie wordt gebruikt is afhankelijk van het rendement van het verwarmingssysteem en, zoals eerder getoond, van de mate waarin het gebouw is geïsoleerd.

Moderne gebouwen en de invloed van warmtewinsten

Wanneer men over effectieve energie spreekt, worden warmtewinsten vaak over het hoofd gezien. Ingeschakelde elektrische apparatuur, het aantal extra mensen in een gebouw, zonlicht dat door een venster schijnt - al deze zaken laten de binnentemperatuur stijgen.

Het energierendement is sterk afhankelijk van twee zaken: de mate waarin het verwarmingssysteem in staat is deze warmtewinsten te benutten, en daarmee het energieverbruik voor verwarming te verlagen; en de omvang van de warmteverliezen binnen het systeem.

Verwarmingssystemen moeten snel kunnen reageren op incidentele warmtewinsten

Omdat moderne gebouwen sterker thermosensibel zijn, moeten verwarmingssystemen snel kunnen reageren op incidentele warmtewinsten. Als dat niet zo is, kan het binnenklimaat al snel onaangenaam worden voor de gebruikers, met bijvoorbeeld negatieve gevolgen voor de productiviteit in een bedrijf.