Hoe houden we onze gebouwen duurzaam koel in tijden met stijgende temperaturen?

Vanaf 1 januari 2021 wordt tegelijkertijd met de BENG-eisen TOjuli ingevoerd, een getal dat de kans op temperatuuroverschrijding in een woning weergeeft. Om nieuwbouw aan deze nieuwe eis te laten voldoen, zijn er diverse koudetechnieken beschikbaar, van simpele zonwering tot innovatievere oplossingen als thermo-akoestische koeling. Duurzaam Gebouwd-partner W/E Adviseurs schreef voor TKI Urban Energy factsheets over deze technieken, waarvan we je in dit artikel een aantal bekende én onbekende varianten laten zien.

Verkoelende technieken

Phase Change Materials (PCM) en koudebuffers zijn passieve koudetechnieken waarbij warmte wordt opgeslagen in voelbare of latente vorm. Voelbare warmte is herkenbaar aan temperatuurverschillen. Iets warmt op of koelt af. De massa van een gebouw kan bijvoorbeeld een koudebuffer zijn. Een dikke stenen muur koelt ’s nachts af en kan daardoor overdag langer koelte afgeven. De latente vorm heeft te maken met de faseovergang van materialen waarbij de temperatuur ervan niet verandert. Bij een PCM vindt de warmteopslag plaats bij een faseovergang tussen bijvoorbeeld vast en vloeibaar.

Een andere techniek die niet alleen in de zomer, maar ook als de temperaturen buiten dalen goed van pas komt, is Warmteterugwinning (WTW) met bypass. Warmteterugwinning wordt in ventilatiesystemen in de winter gebruikt om verse buitenlucht op te warmen met de warmte uit de afgevoerde warme binnenlucht. In de zomer voert een bypass de verse lucht buiten het warmteterugwinsysteem om, om te voorkomen dat de warme binnenlucht de verse lucht nog verder opwarmt. Op heel hete dagen, wanneer het buiten warmer is dan binnen, wordt de verse buitenlucht wel door het warmteterugwinsysteem geleid en wordt daar afgekoeld door de koudere binnenlucht; het werkt dan als koudeterugwinning. Hiervoor moet het warmteterugwinsysteem dan wel uitgerust zijn met een regeling die bepaalt of de lucht via het warmteterugwinsysteem of via de bypass wordt geleid.

De warmtepomp is tegenwoordig niet meer weg te denken als duurzame techniek om een woning elektrisch te verwarmen, maar warmtepompen die ook kunnen verkoelen komen tot dusver minder vaak voor. In woningen wordt deze koude afgegeven via de vloer- of wandverwarming, lage temperatuurradiatoren of -convectoren. Bij vloer- of wandverwarming en radiatoren mag de temperatuur niet lager worden dan ongeveer 18°C, om condensatie te voorkomen. De koeling kan door de gebruikers van het gebouw zelf worden geregeld.

De techniek van koeling met een warmtepomp en passieve koeling vanuit een bron (bodem of grondwater) is op de markt beschikbaar via een groot aantal aanbieders en wordt al meer dan twintig jaar toegepast in woningen en gebouwen in Nederland.

De markt voor dauwpuntkoelers was voornamelijk gericht op de utiliteitsbouw, maar tegenwoordig zijn er ook commerciële dauwpuntkoelers op de markt voor woningen. Het is een koeltechniek die gebruikmaakt van de verdamping van water om de lucht te koelen. Je hebt twee soorten dauwpuntkoeling: directe en indirecte. De indirecte dauwpuntkoeling is het meest geschikt voor ruimtes waar de temperatuur en luchtvochtigheid constant moet blijven. Wanneer bij erg hoge temperaturen dauwpuntkoeling op zichzelf niet kan zorgen voor de gewenste binnentemperatuur, kan het systeem worden aangevuld met PCM's. In de winter kan met dauwpuntkoeling niet worden verwarmd, zoals bij de eerder genoemde systemen wél mogelijk is. De techniek kan wel worden gecombineerd met een warmtepomp, warmtenet of WTW-unit.

De laatste techniek die op dit moment al vaker wordt ingezet is een koudenet. Warmtenetten zijn bekend als een goede oplossing om warmte te leveren aan huizen in plaats van gas. Maar het is ook mogelijk om een net aan te leggen dat precies het tegenovergestelde doet: koude leveren. Dit is bijvoorbeeld afkomstig uit diep oppervlaktewater. Een koudenet wordt aangelegd waar vraag en aanbod van koude bij elkaar komen. Deze netten zijn wel bedoeld voor een groter gebied en niet alleen voor één gebouw. In Nederland liggen er op dit moment al een aantal koudenetten. De koude voor twee netten in Amsterdam komt uit de Nieuwe Meer op de Zuidas en de Oudekerkplas in Zuidoost. In beide netten wordt in de zomer met koelmachines nagekoeld om te kunnen voldoen aan pieken in de koelvraag. Ook liggen er koudenetten in Rotterdam, Hilversum en Maastricht.

Koudetechnieken voor de toekomst

De temperaturen blijven stijgen en de koudetechnieken zijn constant in ontwikkeling. Er zijn een aantal zeer interessante technieken in ontwikkeling die misschien in de toekomst ook beschikbaar komen voor de commerciële markt. Eén daarvan is bijvoorbeeld thermo-akoestische koeling. Dit is een warmtepomp die warmte of koude levert op basis van staande geluidsgolven. Op dit moment zijn de systemen met voldoende koelcapaciteit zo groot als een kleine personenauto en daarom nog niet geschikt voor woningen. Er zijn wel bedrijven bezig met de ontwikkeling van deze warmtepompen.

Ook is er nog magneto-calorische koeling. Bij deze vorm van koeling wordt gebruikgemaakt van zogenaamde magneto-calorische effect in bepaalde stoffen. Door het toevoegen van een magneetveld kunnen deze materialen opwarmen en afkoelen. Het kan daarom ook als een soort warmtepomp werken. Het marktperspectief voor magneto-calorische koeling ligt vooral in koelkasten, transportkoeling en koeling in supermarkten. In de toekomst kan deze vorm van koeling in principe overal worden toegepast waar nu warmtepompen en airconditioners worden gebruikt.

Meer informatie over koudetechnieken

Wil je meer informatie over deze of andere koudetechnieken?

Lees dan de Factheets met Koudetechnieken op de website van TKI Urban Energy:

Vanaf 1 januari 2021 moet alle nieuwbouw, zowel woningbouw als utiliteitsbouw, voldoen aan de Eisen voor Bijna Energieneutrale Gebouwen (BENG). Deze eis bestaat uit drie individueel te behalen energieprestatie eisen en (alleen voor woningbouw) de TOjuli eis. Deze laatste is een getal dat de kans op temperatuuroverschrijding in een woning aangeeft. De grenswaarde (1.20) is een indicatiegetal waarmee inzicht wordt gegeven in het risico op temperatuuroverschrijding.

Woningen met een actieve koeling voldoen automatisch aan deze eis, maar in de woningen waarbij dit niet aanwezig is, moeten maatregelen worden genomen. De koudetechnieken uit dit artikel zijn voorbeelden van mogelijke manieren om een woning te koelen die kunnen bijdragen aan het behalen van de TOjuli eis. Met de rekenmethodiek waarmee je moet aantonen dat je aan de TOjuli eis voldoet (vastgelegd in de norm NTA 8800), kunnen nog niet alle van de beschreven technieken worden gewaardeerd.