Met ingang van 1 januari 2021 worden aan het thermisch comfort in woningen eisen gesteld via het indicatiegetal TOjuli. Dat indicatiegetal wordt, net als de BENG-eisen, bepaald volgens NTA 8800:2020. Uit recent door Nieman Raadgevende Ingenieurs doorgerekende houtbouw projecten blijkt dat de resultaten van TO-juli – en GTO-berekeningen (gewogen temperatuuroverschrijding) bij woningen met een lichte bouwconstructie hoger uitvallen dan van projecten met een thermisch zware constructie. In een beknopte analyse van een TOjuli en GTO-berekening van een referentiewoning lichten we toe waardoor dit komt en geven we een aantal tips hoe hiermee om te gaan.
Aan de eisen voor thermisch comfort wordt voldaan indien het resultaat van TOjuli lager is dan 1,2 of als aangetoond is met een GTO-berekening dat wordt voldaan aan maximaal 450 GTO-uren. Indien er voldoende koelvermogen aanwezig is vervallen voorgaande eisen vervallen.
In tabel 1 zijn de uitgangspunten van de gebruikte referentie woning inzichtelijk gemaakt. De woning is doorgerekend voor de maatgevende oriëntatie met glas op oost- en westgevel. Voor de berekening is gebruik gemaakt van de RVO referentie hoekwoning M. Voor de GTO-berekening is dezelfde woninggeometrie gebruikt. Omdat de referentiewoningen geen vaste ruimte-indeling hebben is hiervoor een aanname gedaan, waarbij de indeling bestaat uit een woonkamer/keuken beneden en drie slaapkamers op de verdieping.
De warmtecapaciteit kan op forfaitaire wijze worden bepaald. De mogelijkheid tot handmatige bepaling van de effectieve interne warmtecapaciteit bestaat ook. Dit moet dan volgens de uitgangspunten in bijlage B van NTA 8800:2020. Bij de forfaitaire methode zijn vier verschillende klassen (bouwwijzen) omschreven met bijbehorende interne warmtecapaciteit (tabel 2). Een “lichte” houtskeletbouwwoning (80 kJ/m2.K) heeft 5,6 keer minder thermische energie nodig om de constructie 1K op te warmen of af te koelen dan een “zware” woning met 450 kJ/m2.K.
Een houtskeletbouw woning met houten vloeren, gevels en dak komt bij handmatige bepaling volgens Bijlage B ook vaak ver onder 180 kJ/m2K uit. Zijn de HSB vloeren van de woningen echter voorzien van zware afwerkvloeren, dan loont het om een controle te doen op basis van bijlage B. Dit heeft op zowel de BENG-indicatoren als de TO-juli uitkomsten een positief effect.
Uit tabel 2 blijkt dat in houtbouwprojecten aanvullende maatregelen getroffen moeten worden om aan de TOjuli-eis te kunnen voldoen. Er wordt immers niet voldaan aan de eis TOjuli ≤ 1,2. Voor maatregelen kan bijvoorbeeld worden gedacht aan zonwering op zonbelaste gevels en zelfs ook op gevels die matig zonbelast zijn. Zelfs met het toepassen van zonwering blijkt echter uit tabel 2 dat de RVO-referentie hoekwoning, in geval van een lichte bouwconstructie, niet aan de gestelde eisen voldoet.
Een andere praktische maatregel zou zijn om gebruik te maken van PCM’s (phase change materials). Een PCM, dat door zijn specifieke thermodynamische eigenschappen kan laden en ontladen, vergroot de warmtecapaciteit van de woning op de momenten dat het binnen warm wordt of afkoelt. Op die manier slaat de PCM de warmte op om het op een later moment weer ‘vrij’ te laten als de temperatuur gedaald is. Dit vraagt dan ook om voldoende afvoervoorzieningen om deze warmte het huis uit te krijgen. Momenteel kunnen PCM’s echter (nog) niet gewaardeerd worden in NTA 8800.
Is een lage specifieke warmtecapaciteit altijd nadelig?
Een woning met een lichte bouwconstructie warmt sneller op. Een lage warmtecapaciteit brengt echter ook een voordeel met zich mee ten opzichte van een zwaardere constructie. Bij langdurige warmtetoetreding slaat een “zware” constructie dit op, in eerste instantie ten gunste van een (lagere) binnen temperatuur. Maar een “zware” constructie zal na extreme warmte wel een aantal dagen en nachten nodig hebben voordat alle opgeslagen thermische energie vervolgens weer is afgegeven aan de binnenlucht. Zware constructies zijn thermisch “traag”: ze hebben last van een na-ijleffect. Een lichtere woning zal, bij gelijke warmte-afvoervoorzieningen zoals spuiventilatie, de lagere hoeveelheid opgeslagen energie bij een lage buitentemperatuur ’s nachts sneller kwijt raken. Dit leidt ertoe dat de temperatuur van verblijfsruimten in de nacht bij een “lichte” woning sneller lager zal liggen dan die bij een “zware” woning. Hieronder is dit effect onderzocht aan de hand van de TO-juli-uitkomsten en een GTO berekening.
Zomernachtventilatie
Het gebruik van de woning heeft een grote invloed op het thermisch comfort. Wanneer de juiste voorzieningen aanwezig zijn en op de juiste wijze worden gebruikt (te openen ramen, zomernachtventilatie of mechanische spuivoorzieningen), mag worden verwacht dat de “lichte” woning voldoende snel warmte kan afvoeren. In de berekeningsresultaten in tabel 3 en 4 is het effect zichtbaar van het toepassen van een groot oppervlak aan zomernachtventilatieroosters. Voor TO-juli is het uitgangspunt 4 m2 per gevel en in de GTO-berekening is het uitgangspunt dat er met 6 dm3/s.m2 mag worden gerekend. Beide zijn niet exact met elkaar overeenkomstig maar geven los van elkaar inzicht in het effect van een hoge nachtventilatiecapaciteit op “lichte” en “zware” constructies.
Het effect van zomernachtventilatie op een “zware” ten opzichte van een “lichte” woning komt slechts beperkt tot uitdrukking in de TO-juli indicator. In tabel 3 is zichtbaar dat het verschil klein is en met name op de oostgevel beter scoort in een “lichte woning”. Daarnaast valt op dat bij zowel een “zware” als “lichte” constructie nog niet wordt voldaan aan de gestelde grenswaarde van ≤ 1,2. Wanneer we het effect van zomernachtventilatie in een dynamische berekening op basis van de GTO-methodiek berekenen komt er een duidelijker beeld naar voren. Het effect van zomernachtventilatie op een “lichte” woning is dan overduidelijk groter (grotere afname van het aantal overschrijdingsuren), maar leidt uiteindelijk niet tot een lager aantal GTO-uren dan in een “zware” woning.
In een uurlijkse visualisatie als in figuur 1 en 2 wordt zichtbaar dat de temperatuur in een “lichte” woning gedurende een warme nacht (Tmin = 20°C; figuur 1) constant hoger blijft dan in een zware woning. Is er sprake van een koelere nacht (Tmin = 14°C; figuur 2) dan komt de temperatuur in de nacht wél lager te liggen dan in de “zware” woning. De temperatuur stijgt echter overdag weer ruim boven die van een “zware” woning uit. Immers: de constructie van een lichte woning reageert sneller op optredende temperatuurverschillen.
Ook uit de dynamische berekening van de GTO-uren blijkt dat een “zwaardere” constructie de betere variant is, zoals zichtbaar is in tabel 4. Toch blijkt dat een “lichte” woning dus niet per definitie altíjd warmer is. Met name in “koele” nachten is een lichte woning prettiger om in te verblijven. Bij een beoordeling van zowel dag als nacht telt cumulatief gezien een “lichte” woning meer hoge temperaturen.
Het probleem blijft echter dat met de zomernachtventilatie niet de oorzaak (zontoetreding), wordt aangepakt maar slechts het gevolg ervan. Het begint in beide gevallen dan ook met het verminderen van zontoetreding. Voor een “lichte” woning is naast het aanbrengen van zonwering, aanvullend bijvoorbeeld zomernachtventilatie vereist om aan de gestelde grenswaarden te kunnen voldoen.
Ten slotte
Ten gevolge van de invoering van de eisen aan TOjuli per 1 januari 2021 ontstaat een verschil tussen traditionele woningbouw en houtbouw concepten. Dat houtbouwconcepten slechter presteren op TOjuli heeft voornamelijk te maken met de lagere thermische capaciteit. De aanstaande regelgeving ten aanzien van temperatuuroverschrijding betekend dan ook voor veel houtbouw projecten dat er meer moet worden nagedacht over het thermisch comfort.
Het begint met “zonbewust” ontwerpen. Een oost-west georiënteerde woning vraagt om meer maatregelen dan een noord-zuid georiënteerde woning. De volgende maatregelen kan men toepassen:
- Maak bouwkundige overstekken middels gebouwdetaillering als een dakoverstek, negge of uitkraging. Grote glasvlakken op zon-belaste gevels vermijden.
- Pas bij glas op het zuiden altijd overstekken toe.
- Plaats zonwering daar waar het niet met andere bouwkundige voorzieningen kan.
- Gebruik materialen met een hoge warmtecapaciteit aan met name de binnenkant van de woning waarbij het gaat om de binnenste 100 mm, de “werkzame” dikte.
- Plaats inbraakveilige zomernacht ventilatieroosters en doe dat op de noord- of oost-oriëntatie zodat zoveel mogelijk sprake is van koele toevoerlucht. Houd bij de afwegingen voor een zomernacht ventilatierooster rekening met omgevingsgeluid. Is er sprake van een hoge geluidsbelasting? Plaats dan geluiddempende roosters, zonwering (screens) of ga over op koeling.
- Bij gebruik van koeling: plaats een systeem dat daadwerkelijk voldoende vermogen heeft.
- Is er sprake van een beperkte koelvermogen of een traag schakelend koelsysteem combineer dit dan met een zonweringssysteem.
Dit artikel is geschreven door Johan Kaspers en als eerste gepubliceerd op Bouwwereld.nl 16-09-2020
Naar aanleiding van deze publicatie zijn er reacties binnen gekomen. In dit artikel geven wij antwoord op deze reacties.
Heeft u hierover vragen?
Neemt u dan met Johan Kaspers of Harm Valk contact op
