Ingenium: Hittegolf + passiefschool = puffen en blazen? Het kan ook anders!

De Indian summer had dit jaar zelfs een hittegolf voor ons in petto. Op 12, 13 en 14 september scheen de zon urenlang en werden temperaturen van meer dan 30 graden Celsius opgemeten. Uitzonderlijke waarden voor de eerste schoolmaand. In de media verschenen berichten over de oververhitting van passiefscholen, met een binnentemperatuur van 34 graden Celsius op thermometer als exemplarische uitschieter. Een algemeen fenomeen? Het ontwerpteam BURO II & ARCHI+I–Ingenium bewijst met de scholencampus Hardenvoort in Antwerpen alvast dat het ook ánders kan. Een geïntegreerd ontwerp met dynamische comfortsimulaties én een juist gebruik van het gebouw maken het verschil.

De berichtgeving liet uitschijnen dat het fenomeen van oververhitting niet voorzien was in de criteria voor passiefscholen. Dit is echter niet zo. Naast een netto-energiebehoefte voor verwarming én voor koeling kleiner of gelijk aan 15 kWh/m2/jaar en een luchtdichtheid (n50-waarde) kleiner of gelijk aan 0,6 h-l, is immers ook voorzien dat er minder dan 5 procent van de tijd sprake mag zijn van oververhitting, op basis van de in de norm NBN EN 15251 vastgelegde comfortgrenzen die variëren met de buitentemperatuur.

Oververhitting – oorzaken en remedies

Oververhitting kan worden veroorzaakt door zowel externe als interne warmtelasten. Buitentemperatuur en zonnestraling zijn externe warmtelasten. Interne warmtelasten ontstaan bij het gebruik van het gebouw, en worden veroorzaakt door de warmteafgifte van personen, toestellen en verlichting. Met dynamische simulatietools als TRNSYS of Designbuilder kunnen architect en ingenieursbureau komen tot een goed geïntegreerd ontwerp met een aangenaam leef- en werkcomfort waarin oververhitting geen plaats heeft.

De uitgangspunten situeren zich op drie vlakken:

1. Externe warmtelasten beperken door een goede oriëntatie en slimme lay-out van het gebouw (waarbij lokalen met hoge bezetting en intensief gebruik aan de noordzijde worden gesitueerd), een goed geïsoleerde en luchtdichte gebouwenschil met een optimaal percentage beglazing, en het gebruik van performante zonnewering voor ruimtes met directe zonnestraling.
2. De interne warmtelasten beperken door te voorzien in energiezuinige en slim geregelde verlichting.
3. Gebruik maken van passieve nachtkoeling.
Bij passieve nachtkoeling wordt een (klas)lokaal ’s nachts intensief geventileerd. Dit kan bijvoorbeeld door dwarsventilatie, met aan beide zijden van het gebouw automatisch gestuurd opengaande ramen. Als het lokaal voldoende thermische buffercapaciteit heeft, zal de ontstane frisse luchtstroming deze thermische buffer afkoelen. Daardoor zal de temperatuur overdag slechts geleidelijk opnieuw stijgen. Deze methode zal echter enkel voldoende resultaat geven in periodes dat de buitentemperatuur ’s nachts voldoende daalt, en dus het meest effectief zijn in de tussenseizoenen. In de zomermaanden juli en augustus zal passieve nachtkoeling dikwijls onvoldoende zijn. De schoolgebouwen zijn dan echter gesloten of de bezetting is minimaal.

Ook juist gebruik kan het verschil maken

Minstens even belangrijk als een goed ontwerp is een juist gebruik van het gebouw. Bij grote verschillen tussen binnen- en buitentemperatuur is het heel belangrijk om ramen en deuren gesloten te houden. Hoe beter een gebouw is ontworpen – hoge thermische massa, goede isolatie en luchtdichtheid,… – hoe belangrijker deze aanbeveling wordt. Zo houden we het in de zomer binnen liever koeler, en in de winter liever warmer dan buiten. In periodes waarbij de buitentemperatuur hoger is dan de binnentemperatuur is het nóg belangrijker om ramen en deuren dicht te houden. De warme buitenlucht zal de beschikbare thermische massa van het gebouw opwarmen, waardoor het nadien trager afkoelt.

Verse lucht wordt toegevoerd via gestuurde mechanische ventilatie die voorzien is van warmterecuperatie. Een bypass zorgt ervoor dat de verse lucht omwille van de warmterecuperatie niet méér opwarmt dan gewenst. Daarnaast is het belangrijk automatische zonnewering ook automatisch te laten werken. Hierdoor wordt vermeden dat de zonnewering te laat naar beneden wordt gelaten, met hoge zonnelasten als gevolg.

Campus Hardenvoort – passief zonder oververhitting

Het ontwerpteam BURO II & ARCHI+I-Ingenium paste deze maatregelen integraal toe bij het uittekenen van de stedelijke onderwijscampus Hardenvoort in Antwerpen. De meetresultaten van de warme periode in september bevestigen dat het wel degelijk mogelijk is een passiefschool te bouwen die binnenin niet oververhit raakt, zelfs bij een hittegolf buiten. Het verschil tussen de maximale buitentemperatuur en de maximale binnentemperatuur bedroeg op de warmste dag gemiddeld 8 graden Celsius, zonder actieve koeling. De maximale lokaaltemperaturen varieerden tussen 25,5 en 27,5 graden Celsius, bij buitentemperaturen van meer dan 33 graden. Op basis van de variabele grenswaarden die door de norm EN 15251 worden vooropgesteld, past dit binnen de grenzen van het aanvaardbaar comfort en is er geen sprake van oververhitting.

Bron: Architectura