Brochure Energiek beton

Gebouw CementrumSint Teunislaan 15231 BS ’s-HertogenboschPostbus 35325203 DM ’s-Hertogenboscht. 073 640 12 31f. 073 640 12 [email protected]

Energiek beton

cement 2007 1

000_Cover.indd 1000_Cover.indd 1 01-11-2007 09:14:2301-11-2007 09:14:23

cement 2007 1 2

productinformatie

In dit nieuwbouwproject van de Wageningse universiteit wordt de thermische capaciteit van de betonvloeren benut ter beper-king van het energieverbruik voor verwarming en koeling. Consequentie van betonkernacti-vering in vloeren is dat geen of slechts plaatselijk systeempla-fonds mogen worden toegepast, opdat de warmte-overdracht van de vloer naar de onderliggende ruimte niet wordt belemmerd. Dat heeft belangrijke gevolgen. Als eerste worden er opeens hoge esthetische eisen gesteld aan de onderzijde van de beton-vloer; er is sprake van schoon beton. En ten tweede ontstaat er een akoestisch probleem dat moet worden opgelost. Er is behoefte aan geluidabsorberen-de voorzieningen. De nieuwe breedplaatvloer lost die beide

complicaties op. De onderste laag van de plaat wordt gemaakt van ‘open’ beton, een zeer poreus beton dat ontstaat door een betonmengsel te maken zonder zand.

Het idee van vloerelementen met een poreuze onderzijde is geba-seerd op een experimenteel proto-type voor beton met een spons-achtige structuur, zoals getoond tijdens de expositie Experimenteel Beton, op de Geveltotaal-beurs, voorjaar 2005. Dat prototype was ontwikkeld in een Casestudy Pre-cast Concrete.Hierin meende architect Chris de Weijer van DP6 architectuur-studio, Delft, de oplossing te zien voor het ontwerpprobleem waar hij toen mee worstelde voor het nieuwe researchgebouw voor de Universiteit Wagenin-

gen. Overleg met Geelen Beton leidde tot de ontwikkeling van de akoestische breedplaatvloer, waarin tevens de leidingen van de betonkernactivering zijn opgenomen. Akoestisch onder-zoek aan proefplaten, uitgevoerd door adviesbureau Peutz, toonde aan dat de gewenste geluidab-sorptie hiermee kon worden bereikt. Betontechnologische experimen-ten leidden tot een optimum tussen esthetisch betonopper-vlak, porositeit, geluidabsorptie en beheersbaarheid in het pro-

ductieproces.In zijn uiteindelijke vorm is de vloeropbouw van onder naar boven als volgt: 40 mm open beton, 70 mm gewapend con-structief beton met daarin de lei-dingen voor de klimaatinstallatie en daar bovenop een in het werk te storten druklaag van beton waarin ook leidingen voor ICT, electra en ventilatie worden ver-werkt.Kortom: constructie, installatie en architectuur geïntegreerd in één materiaal!

Meer informatie:Geelen Beton, Wanssum, www.geelenbeton.nl, tel. (0478) 532 041

Akoestische breedplaatvloer voor betonkernactiveringGeelen Beton heeft een akoestische breedplaatvloer ontwikkeld. Dat klinkt misschien niet erg spannend, maar dat is het wel. Hiermee worden een aantal zaken geïntegreerd die tot heden afzonderlijk werden opge-lost: dragende vloer, schoon beton, akoestiek én klimaatinstallatie. Deze integratie leidt tot meer kwaliteit, hogere prestaties en betere beheer-sing. De breedplaatvloer wordt hiermee een intelligent bouwproduct.Eerste toepassing van de akoestische breedplaatvloer is de nieuwbouw voor Kenniscentrum Plant van de Universiteit Wageningen (zie foto’s), ontworpen door DP6 architectuurstudio en uit te voeren door Heijmans. De uitvoering is inmiddels gestart.

Foto’s: Marcel van Kerkhoven, Tilburg

Energiek Beton‘Th ermische betonkernactivering’ is de deftige naam voor een intelligente, energiezuinige ont-wikkeling die het accumulerend vermogen van beton inzet voor de koeling en verwarming van gebouwen. Het systeem, dat constructie en klimaatinstallatie integreert, blinkt uit in eenvoud. Bovendien levert de integratie, naast energiebesparing en comfortverhoging, zoveel meerwaarde op dat van een ware synergie (1 + 1 = 3) sprake is. In een tijd waarin energiebesparing, comfort en gezondheid een steeds hogere prioriteit krijgen, lijkt voor deze innovatieve betontoepassing een gouden toekomst weggelegd.

Betonkernactivering (BKA) is momenteel een ‘hot’ item in de bouw en de vraag naar achtergrondinfor-matie is groot. Om die reden besloot de redactie van Cement in 2006 dan ook een themanummer voor te bereiden dat de verschillende facetten rondom dit onderwerp belicht.In dit themanummer ‘Energiek Beton’, dat uitein-delijk in februari 2007 verscheen, worden allereerst de gunstige bouwfysische aspecten van het materiaal beton belicht. Vervolgens wordt ingegaan op de wijze waarop betonkernactivering wordt verwerkt in de berekening van de energiepresta-tiecoëffi ciënt (EPC). Aansluitend vertelt Th omas Rau, pionier op het gebied van de toepassing van BKA, over zijn eigen ontwikkeling in het ontwerpen met dit systeem.Het Rijk is een grote opdrachtgever, maar meer nog een belangrijke voortrekker als het gaat om bouwopdrachten op het gebied van milieu, gezond-heid en duurzaamheid. Om die reden gelooft de overheid dan ook in BKA als middel om haar ambities te verwezenlijken.In volgende bijdragen staat integraal ontwerpen centraal, enerzijds om installatie en constructie

goed op elkaar te kunnen afstemmen, anderzijds om de uitvoering mogelijk te maken. Productont-wikkeling is nodig om de systematiek verder te verfi jnen. Daarbij wordt duidelijk dat de vloer vooralsnog de meeste mogelijkheden biedt.Drie verschillende voorbeeldprojecten, met toepassingen van even zo verschillende vloerele-menten, laten vervolgens zien welke specifi eke aspecten het ontwerpen uitvoeringstraject beheersen. Een overzicht van alle vloersystemen en de relatie met ventilatieconcepten wordt beschreven in een samenvatting van het SBR-rapport over thermisch actieve vloersystemen.Aan het eind aandacht voor enkele nieuwe ont-wikkelingen. Het WelWonen-concept koppelt aardwarmte en thermisch actieve vloeren aan elkaar en koerst af op het ultieme doel: de energie- en CO2-neutrale woning. De akoestische breedplaatvloer ten slotte beoogt het toepassen van geluidsabsorber-ende voorzieningen overbodig te maken.

Ten geleideDe uitgave ‘Energiek Beton’ is een heruitgave van thematische artikelen uit het vakblad Cement, editie 2007 nummer 1, aangevuld met een artikel uit de editie 2007 nummer 8.Cement is hét vakblad voor ontwerp en constructie, met speciale aandacht voor het materiaal beton. Artikelen in Cement beogen de communicatie en het wederzijds begrip te bevorderen tussen architect en constructeur, door helder in beeld te brengen waarom en hoe er met beton wordt gebouwd.Cement is een uitgave van Aeneas uitgeverij van vakinformatie in opdracht van het Cement&BetonCentrum.

000_Cover.indd 2000_Cover.indd 2 01-11-2007 09:14:2901-11-2007 09:14:29

Energiek BetonEnergiek Beton 4prof.ir. J.J.M. Cauberg en J.N.F. Leenders

Energieprestaties beton berekend 12ing. A.F. Kruithof

Evolutie van zeven jaar betonkernactivering 16Ine ter Borch

Betonkernactivering past in hoge ambitie Rijk 22Anne Marij Postel

Integrale ontwerpbenadering meer dan ooit vereist 26ing. R.P. Venekamp en ing. J.J.M. Sperber

Voorwaarden voor succes op de bouwplaats 29ing. A. van Dorp

Energieke productontwikkeling 32prof.dr.ir. J. Lichtenberg

Bedrijfsgebouw als showroom van eigen kunnen 36Anne Marij Postel

School met geactiveerde bollenplaatvloer 41ing. I. Honingh en ing. A.C. Fuchs

Stadskantoor met hoog dubo-niveau 45Henk Wapperom

Betonkernactivering op de korrel 49ir. M. Notenboom en ir. W. Verburg

WelWonen, concept met perspectief 52Henk Wapperom

Akoestische breedplaatvloer voor betonkernactivering 55

000_Inhoud.indd 3000_Inhoud.indd 3 01-11-2007 09:11:5301-11-2007 09:11:53

A r c h i t e c t u u r & o n t w e r p

B o u w f y s i c a

4 cement 2007 1

prof.ir. J.J.M. Cauberg, Cauberg Huygen Raadgevende

Ingenieurs BV, Hoogleraar Klimaatontwerp faculteit

Bouwkunde TUD

J.N.F. Leenders, Huygen Installatie Adviseurs BV

Comfort en energiebesparing nemen een steeds belang-rijkere plaats in bij het ontwerpen en gebruiken van gebouwen. De betekenis van comfort voor de productivi-teit in de werkomgeving, de relatie tussen comfort en gezondheid, de stijgende kosten van energie en de kli-maatverandering ten gevolge van ons energieverbruik zijn voorbeelden van de ‘driving forces’ hierbij.

De realisatie van het thermisch comfort in gebou-wen is de afgelopen decennia in hoofdzaak het speelveld geweest van de werktuigbouwkundige

klimaattechniek. Met de inzet van fossiele energie was het mogelijk om, onafhankelijk van de archi-tectuur, aan de eisen van een comfortabel binnen-klimaat te voldoen. Helaas werd hierbij regelma-tig te veel gevraagd van de klimaatinstallatie.Integratie van energiezuinigheid in het klimaat-beheersingsproces betekende in eerste instantie het vergroten van de efficiëntie van klimaatsyste-men en de afzonderlijke componenten van het werktuigbouwkundige klimaatsysteem. Een duur-zaam comfort realiseren betekent echter dat de grenzen van het klimaatsysteem verruimd moe-ten worden; het gebouw, de processen in het gebouw, de gebruiker en de naaste buitenomge-ving dienen niet passief maar actief erbij betrok-ken te worden.De toepassing van klimaatactieve bouwelementen is hiervan een voorbeeld. Deze zijn te definiëren als bouwelementen die actief deel uitmaken van het thermisch klimaatsysteem met als randvoor-waarden een logische en multifunctionele inzet en geïntegreerd met de technische klimaatinstal-latie. Deze inzet kan zowel betrekking hebben op de warmte- en koudeopwekking, de distributie en de opslag en/of de afgifte. Nieuw is het niet, zoals uit onderstaand citaat uit het Geneeskundig Tijd-schrift der Rijksverzekeringsbank november 1939 blijkt.

ENERGIEK BETON1 | Principe van de klimaat-

actieve bouwdelen

kantoor Rijksverze-

keringsbank

01_Cauberg.indd 401_Cauberg.indd 4 31-10-2007 13:57:1731-10-2007 13:57:17


B o u w f y s i c a

cement 2007 1 5

“… De redenen, waarom tot dit systeem van verwar-ming werd overgegaan, zijn: gelijkmatige verdeeling der warmte, aangename warmte, waardoor minder last van vermoeidheid bij de ambtenaren, ruimtewinst ten opzicht van radiatorverwarming en hygiënischer dan radiatorverwarming, in verband met de mogelijkheid van stofophooping tusschen de leden der radiatoren….... Teneinde echter de mogelijkheid te scheppen om in het gebouw ‘s zomers een lagere temperatuur te onderhou-den dan buiten, kan het water in de buizen der plafond-verwarming met behulp van bronwater van 13º C., stroomende door de tegenstroomapparaten, worden gekoeld, zoodat de plafonds zorgdragen voor een verkoe-lend effect om de kantoorlokalen…”

Figuur 1 geeft de toen al toegepaste wanden pla-fondverwarming/-koeling weer waarop het citaat betrekking heeft.

W a r m t e a c c u m u l a t i e

Accumulatie van warmte in de bouwkundige con-structie is een ontwerpgrootheid waarmee de koellast van een ruimte respectievelijk de tempe-ratuurstijging in de zomer gereduceerd kan wor-den. Het werkzame deel van de massa van vloer of wand is alleen dat deel dat de dagelijkse tem-peratuurvariatie meemaakt. Hiervoor is de groot-heid van de specifiek werkzame massa SWM gedefinieerd.Geen verlaagd plafond respectievelijk een open verlaagd plafond betekent ten opzichte van een gesloten verlaagd plafond een toename van de specifieke werkzame massa (van een kantoorver-trek) met 10 kg/m2 oftewel afhankelijk van de bouwkundige situatie zoals type scheidingswand en borstwering een toename van de thermisch werkzame massa met 10 à 20%.

Het gebruik op een passieve manier van de massa die een betonnen vloer of wand in een gebouw vormt, is al wijd verspreid. Open plafondconstruc-ties die de massa van verdiepingsvloeren bereikbaar maken voor de binnenlucht zijn al veelvuldig toege-past.

B e t o n k e r n a c t i v e r i n g

In de jaren ’80 van de vorige eeuw werd vanuit Zweden het Energon-systeem geïntroduceerd waar-

bij de holle ruimten van kanaalplaatvloeren op een actieve manier werden gebruikt om warmte uit te wisselen tussen de ventilatielucht en de betonmas-sa. In de zomer overdag opgenomen warmte werd door nachtventilatie door de kanalen naar buiten afgevoerd. In de wintersituatie werd de toevoer-lucht via deze kanalen opgewarmd tijdens het transport naar het inblaaspunt. Het strakke stra-mien van een kanaalplaatvloer alsmede de onzeker-heid over emissies vanuit het beton naar de ventila-tielucht stond de toepassing op grote schaal in de weg.

Het actief betrekken van de massa van betonvloe-ren bij de klimaatbeheersing is versterkt onder de aandacht van ontwerpers gekomen door de publici-teit rondom het Kunsthaus in Bregenz. Architecten omarmden het principe vanwege de ontwerpvrij-heid die de onzichtbare klimaatbeheersing ver-schafte.Een op betonkernactivering gebaseerd klimaatcon-cept onderscheidt zich van de traditionele installa-tie door het feit dat verwarming en koeling niet geconcentreerd via een radiator of geconditioneerde lucht in de ruimte wordt gebracht, maar dat dit nu in hoofdzaak gebeurt door een ‘groot’ bouwkundig oppervlak. Het hart van de klimaatbeheersing is hierbij de constructievloer. Door het grote opper-vlak kan het temperatuurverschil tussen het kli-maatactieve oppervlak wat de vloer nu is en de ruimtelucht klein zijn. Of uitgedrukt in vakjargon een ‘lagetemperatuurverwarming’ met een water-toevoertemperatuur in het leidingregister van circa 28 à 35 ºC en een ‘hogetemperatuurkoeling’ met een watertemperatuur van circa 17 à 20 ºC. Het geringe temperatuurverschil tussen de vloer en de ruimte creëert een natuurlijke luchtbeweging met lage snelheid en een lage turbulentiegraad. Twee eigenschappen die thermisch comfort garanderen en tochtklachten voorkomen. Individuele fijnrege-ling kan via randzoneverwarming, verwarmingsele-menten of ventilatielucht geschieden.

De basis van de betonkernactivering vormt het watervoerend leidingsysteem. In de beginfase wer-den deze leidingen vooral ingestort in massieve, in het werk gestorte vloeren (fig. 2a), waarbij de leidin-gen tussen de onderen bovenwapening zijn gepo-

2 | Voorbeelden van de

plaats van het leidingsy-

steem bij betonkernacti-

vering. Isolatie tussen

constructievloer en/of

werkvloer is facultatief

en wordt in Nederland

bijna niet toegepast.

a b c



B o u w f y s i c a

6 cement 2007 1

sitioneerd. Zodoende wordt de massa van de vloer effectief gebruikt hetgeen zich uit in het ‘uitsme-ren’ van het koelproces over een langere tijd waar-door het geïnstalleerd piekvermogen lager kan zijn.De ontwikkeling van de zogenaamde capillaire lei-dingmatten maakte het mogelijk om het watervoe-rend vlak tegen de onderzijde van een vloer aan te brengen; alhoewel de massa van de vloer minder effectief gebruikt wordt, is het een oplossing om bestaande vloeren van een betonkernactivering te voorzien (fig. 2b).Zelfs kan het leidingsysteem op de constructieve vloer worden aangebracht, zoals bij (kanaal)plaatvloeren (die zelf niet zijn voorzien van een leidingsysteem) of in renovatiesituaties op een massieve vloer (fig. 2c). Bij deze positie is aandacht nodig voor de voetwarmte van de vloer in de zomer-situatie; toepassing van een enigszins isolerende estrich geeft de oplossing.

Het uiteindelijke doel van de combinatie van vloer en leidingen is om, behalve het gebruik van de massa van de vloer als opslag, aan de onderzijde en bovenzijde een gelijkmatige oppervlaktetempera-tuur te verkrijgen zodat de warmteafgifte respectie-velijk -opname zo optimaal mogelijk is. Verder beïnvloedt de vloeropbouw, -samenstelling, -afwer-king en de positie en legafstand van het leidingsys-teem het onderlinge verschil in oppervlaktetempe-ratuur aan boven- en onderzijde, hetgeen onder meer van belang is voor het comfort.

Het warmtetransport vanaf het vloeren plafondop-pervlak naar de omgeving en (uiteindelijk) de ruim-telucht (verwarming) of het warmtetransport van de omgeving naar het vloeren plafondoppervlak (koe-ling) vindt plaats door straling en convectie. Voor het aandeel van de convectieve warmteoverdracht is er een verschil tussen een warm of koud plafond respectievelijk vloer. Natuurlijk gezien stijgt warme lucht op vanaf een vloer en blijft hangen bij een warm plafond. Voor een koud oppervlak geldt het tegenovergestelde. Figuur 3 geeft dit schematisch weer waarbij ook de warmteoverdrachtscoëfficiën-ten zijn aangegeven. De maximaal te realiseren warmtestromen zijn weergegeven in tabel 1. Deze zijn, behalve van de warmteoverdrachtscoëfficiënt, afhankelijk van de toelaatbare oppervlaktetempera-turen en ruimteluchttemperatuur die weer bepaald worden door comfortcriteria.

In de praktijk wordt bij natuurlijke ventilatie het koelvermogen bij betonkernactivering beperkt tot circa 34 à 45 W/m2, opdat de dauwpunttemperatuur niet wordt overschreden om vochtvorming te voor-komen.

E n e r g i e e n e x p l o i t a t i e

De nationale Dubo-lijst voor utiliteitsgebouwen beveelt een aantal maatregelen aan die het gebruik van verwarming en koeling via betonkernactivering stimuleren. Dit zijn:U 046 Beperk het ventilatorvermogen ten

behoeve van mechanische ventilatie;U 613 Optimaliseer het gebruiksrendement

van koelen verwarmingstoestellen;U 617 Maak gebruik van alternatieve koelsyste-

men;U 655 Pas onderhoudsvriendelijke installaties

toe;U 657 Pas stralingskoelte toe.

Alhoewel onder het U 037 ‘Pas een laag tempera-tuurverwarmingssysteem toe’ verwezen wordt naar het verbeteren van het exergetisch rendement van verwarmingssystemen, wordt de stap naar ‘Pas

Tabel 1 | Warmteoverdrachtscoëfficiënt, minimum en maximum oppervlaktetemperatuur en capaciteit. Binnenluchttemperatuur:

22 ºC bij verwarming; 26 ˚C bij koeling

α oppervlakte- maximale

W/m2·K temperatuur ˚C capaciteit W/m2

verwarming koeling max. bij min. bij verwarming koeling

verwarming koeling

vloer randzone 11 7 35 20 143 42

leefzone 11 7 29 20 77 42

wand borstwering 8 8 ~35 18 104 64

achterwand

zijwanden

plafond 6 11 ~27 18 42 88

straling

5 = W/m2kconvectie 5 = 6resp. 2 W/m2α

α

3 | Warmte-afgifte van een

klimaatactieve vloer:

rood is verwarming,

blauw is koeling



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 7

hoog temperatuurkoelsysteem toe’ ter verbetering van het exergetisch rendement van koelsystemen nog niet gezet.

De betekenis van de betonkernactivering als onder-deel van het klimatiseringssysteem voor het energie-verbruik speelt zich af op een aantal niveaus. In de ruimte zelf leidt betonkernactivering tot een groter aandeel van warmteoverdracht via straling ten opzich-te van de convectieve warmteoverdracht die bij de traditionele klimaatbeheersing de overhand heeft. Dit betekent dat het temperatuurverschil tussen het eind-apparaat, bijvoorbeeld een gekoeld plafond of ver-warmde wand, en de ruimtelucht kleiner is dan tradi-tioneel. De luchttemperatuur in de ruimte is daardoor gelijkmatiger. Door het hogere stralingsaandeel is de noodzakelijke conditionering van de lucht in een ruimte (en dus ook de ventilatielucht) minder. Dat betekent dat de luchttemperatuur in de winter circa 1,5 ºC lager kan zijn en in de zomer circa 1,5 ºC hoger mag zijn dan normaliter het geval is. Dit leidt tot min-der transmissie- en ventilatieverlies respectievelijk tot een geringere warmte- c.q. koelbehoefte resulterend in lagere energiekosten. De overige exploitatielast, in termen van preventief en correctief onderhoud, is eveneens lager omdat installatiearm ontworpen is (minder componenten).

Door het gebruik van een lagetemperatuurverwar-ming en hogetemperatuurkoeling is het mogelijk duurzame energieopwekking te benutten via het integreren van acquifiers + warmtepomp in de energieopwekking (fig. 4)

Met behulp van het ‘warme’ water van de warme bron (circa 18 ºC) wordt middels de warmtepomp warm water gemaakt van 28 à 35ºC dat door het verwarmingssysteem wordt gebruikt in het laag temperatuur warmteafgiftesysteem waar de beton-kernactivering deel van uitmaakt; voor een fijnrege-ling van de luchttemperatuur en/of een versnelde opwarming kunnen radiatoren worden toegevoegd of de ventilatielucht worden benut.

Gedurende een belangrijk deel van de zomer kan het water van de koude bron direct benut worden om via de betonkernactivering de ruimtelucht te koelen; alleen bij een (hoge) vooral externe koellast is alleen voor de top inschakeling van mechanische koeling nodig. Dit leidt tot een aanzienlijke energie-besparing die tot circa 50% kan oplopen.

R u i m t e a k o e s t i e k

Een klimaatactieve vloer vraagt om een direct con-tact tussen de onderzijde van de vloer en de ruimte-lucht. Er is geen plaats voor een verlaagd akoestiek plafond in dit klimatiseringsprincipe. Voor de nagalmtijd in een kantoorruimte geldt een maxi-

male waarde van circa 0,7 s voor de middenfre-quenties met een toelaatbare afwijking tot 30% voor de lage frequenties (naar boven) en de hoge fre-quenties (naar beneden). Indien deze waarde voor de gebruikssituatie wordt aangehouden dan laat zich voor een standaard kantoor (3,6 x 5,4 m²) bere-kenen dat nog circa 8 m² o.r. geluidabsorptie moet worden toegevoegd.

Met een plafondeiland dat globaal 35% van het pla-fondoppervlak omvat, is dit te realiseren. Het pla-fondeiland zal een dikte van 100 à 150 mm moeten hebben, waardoor het zo kan worden uitgevoerd dat het zowel aan onder- als bovenzijde geluidabsorbe-rend is (foto 5).

Het plafondeiland beïnvloedt maar beperkt de warmteoverdracht tussen de ruimtelucht en het vloerkoelsysteem; vooral de stralingsuitwisseling tussen plafond en de aanwezige personen. Com-pensatie is mogelijk door de luchttemperatuur in de zomersituatie met 0,5 ºC te verlagen.

De vereiste geluidabsorptie kan direct tegen een of meerdere wanden worden aangebracht. Omdat de luchtspouw achter de geluidabsorberende platen ontbreekt, is de geluidabsorptie in de lage en mid-denfrequenties beperkt. Om esthetische redenen verdient het de voorkeur om het geluidabsorberend vlak te integreren in de scheidingswand, zodat een vlakke wand blijft bestaan. Veel toegepast worden montagewanden van gips-karton. Moet de geluidabsorptie binnen de totale dikte van de wand gezocht worden, dan betekent dit een configuratie van de wand zoals in figuur 6 is gegeven. De geluidisolatie die bij de oorspronkelij-ke wand gerealiseerd wordt door een spouwcon-structie wordt (plaatselijk) vervangen door één zwaar paneel, aan beide zijden afgedekt door geluid-absorberend materiaal.

Uit de literatuur volgt dat door het aan weerszijde van een lichte constructie aanbrengen van een

TSA

maaiveld

bron K bron Wnaar riool

4 | Principe warmte- en kou-

delevering via acquifiers

+ warmtepomp met

bypass



B o u w f y s i c a

8 cement 2007 1

geluidabsorberende laag de geluidisolatie met enkele dB’s verhoogd wordt. Hierdoor vervult de absorberende laag een dubbele functie.De complete wand levert een I

lu = -8dB (R

wu.=

44 dB) u. en is derhalve toe te passen als schei-dingswand voor vertrekken waar hoge eisen aan de privacy gesteld worden.

V o o r b e e l d e n

Verpleeghuis Heugem, MaastrichtAl sinds 1998 wordt door het Bouwcollege aandacht besteed aan het binnenklimaat in verpleeghuizen. Dit naar aanleiding van publicaties in grote lande-lijke dagbladen alsmede Kamervragen. Deze waren gebaseerd op een publicatie in het Nederlandse Tijdschrift voor Geneeskunde (NTvG) [1]. Dit heeft mede geresulteerd in een aantal onderzoeken van het Bouwcollege waarvan de resultaten zijn vastge-legd in een Signaleringsrapport Thermische behaaglijkheid in verpleeghuizen [2]. Hierin wordt geconcludeerd dat om een acceptabel klimaat te kunnen handhaven, koeling in bouwfysisch goed ontworpen verpleeghuizen noodzakelijk is.

Op basis van voornoemde uitgangspunten is voor de nieuwbouw van het verpleegtehuis door de stich-ting Vivre gekozen voor verwarming/koeling mid-dels betonkernactivering in combinatie met gebruikmaking van aardwarmte c.q. aardkoude middels een open bronsysteem. In de betonvloer zijn registers opgenomen van hoogwaardig zuur-stofdiffuusdichte kunststof buizen, deze worden geprefabriceerd aangeleverd per vloerelement. Op het werk worden deze registers op de breedplaat-vloer aangebracht, waarna de vloer wordt gestort (foto 7). Vóór en tijdens het storten van het beton worden de registers onder druk gebracht en conti-nu getest op drukverlies.

50

25

100

12,5 12,5

(dubbele) gipswand

isolatiestrook

geluidsabsorberend materiaal

vlakke afwerking

5 | Geluidabsorberend pla-

fondeiland ten behoeve

van betonkernactivering

(kantoor TNO-NITG te

Utrecht)

6 | Doorsnede geluid-

absorberende montage

scheidingswand voor

kantoren



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 9

De energielevering geschiedt via twee doubletten, bestaande uit 2 x 2 bronnen van 0 tot 13 m3/h (twee onttrekkingbronnen en twee infiltratiebronnen). De boringen vonden plaats volgens het spoelboor-principe met constante debietregelingen tot een diepte van circa 90 m. De bronnen zijn uitgerust met een afgewerkte inspectieput, opgesteld in de bestrating. Het geheel van bronnen en betonkern-activering wordt hydraulisch gekoppeld middels

leidingwerk compleet met afsluiters, pompen, tegenstroomapparaten (voor koude) en warmte-pompen (voor verwarming) en voorzien van de nodige stuur- en regelapparatuur.

Voor de ventilatie is gekozen voor een hybride ven-tilatiesysteem. Dit laat zich omschrijven als een ventilatiesysteem dat zijn prestaties levert ten aan-zien van de gewenste binnenluchtkwaliteit door

7 | Betonkernactivering in

wording ter plaatse van

de patiëntenkamers van

Verpleeghuis Heugem

8 | Natuurlijke toevoer voor

het hybride ventilatiesy-

steem



B o u w f y s i c a

10 cement 2007 1

optimaal gebruik te maken van natuurlijke en/of mechanische ventilatie. Het systeem wordt bestuurd door een geavanceerd controlemechanisme en heeft als doel het noodzakelijke ventilatiedebiet en ventila-tiepatroon te verzorgen bij het laagst mogelijke ener-gieverbruik. Nader beschouwd komt het erop neer dat hybride ventilatie in principe een vorm van natuurlijke ventilatie is die, afhankelijk van gestelde grenswaarden ten aanzien van energieverbruik, bin-nenluchtkwaliteit en thermisch comfort, desgewenst mechanisch ondersteund wordt. Foto 8 laat de in de gevel ingebouwde motorgestuurde, met drukonaf-hankelijke kleppen uitgeruste toevoerunit zien.

De basis van de temperatuurregeling van beton-kernactivering is op natuurlijke wijze zelf regelend omdat het plafond c.q. de vloer meer of minder energie gaan afgeven/opnemen als gevolg van het temperatuurverschil tussen de omgeving en vloer- c.q. plafondtemperatuur. Om een geringe individu-ele temperatuurbeïnvloeding per vertrek mogelijk

te maken, zijn er radiatoren voorzien met thermos-statische radiatorafsluiters. Deze hebben tevens de functie koudeval te voorkomen bij luchttoetreding via de gevel. Het ventilatiesysteem schakelt centraal op basis van de heersende buitenluchttemperatuur en wordt geregeld in cascade met het mechanisch ventilatiesysteem.

Kantoorgebouw Kraanspoor, AmsterdamEen bijzonder gebouwontwerp op een bijzondere locatie en met een bijzonder klimaat- en energiecon-cept. Figuur 9 laat een impressie van het gebouw zien.

Op het monumentale kraanspoor van de oude NDSM-werf, naar een ontwerp van J.D. Postma aan de noordelijke IJ-oever, wordt een volledig transpa-rant en licht kantoorgebouw gerealiseerd. Naast deze beide bouwkundige kenmerken is de open situatie aan het water bepalend voor het klimaat- en energie-concept (fig. 10).

Gezien zijn transparantie is de gevel van een effec-tieve functionele zonwering voorzien in de vorm van glazen zonwerende, horizontaal beweegbare lamel-len. Een systeem dat het beste aansluit op de wind-belaste situatie. De lamellen vormen in een gesloten situatie min of meer een tweede huidgevel waardoor er voorverwarming van de ventilatielucht ontstaat. De ventilatielucht wordt decentraal aangezogen door in de vloer geplaatste fancoilunits; in de zomer kan hiermee overdag extra koelbehoefte worden binnen-gebracht terwijl ook een natuurlijke nachtventilatie tot de mogelijkheden behoort. Infra+-vloeren voor-zien van betonkernactivering verzorgen de basiskoe-ling en -verwarming van de ruimtelucht. Een warm-

9 | Artist impression van

gebouw Kraanspoor

(artist impression:

OTH/Ciiid)

10 | Principe klimaatbe-

heersingssysteem

11 | Karakteristieke vloer-

constructie van het

Glaspaleis



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 11

12 | Betonkernactivering

‘op’ de vloer aange-

bracht

13 | Gemeten binnenlucht-

temperatuur in warme

zomerperiode

tepomp die zijn energie haalt uit het IJ is een duurzame energieleverancier.

Glaspaleis HeerlenMonumentale gebouwen een duurzame herbe-stemming geven is een moeilijke opgave. Een van de knelpunten vormt vaak de realisatie van een comfortabel binnenklimaat, afgestemd op de nieu-we bestemming. Dit was dan ook een belangrijk aandachtspunt bij de herbestemming van het Glas-paleis in Heerlen. In 1935 gebouwd als een waren-huis met een volledige transparante glasgevel, om vervolgens in de jaren ’70 te worden omgebouwd tot een kantoorgebouw; hierbij werd de beglazing vervangen door een donkere zonwerende beglazing om de koellast te reduceren. In 1999 ontvingen de architecten Arets en Coenen de opdracht om het gebouw te restaureren waarbij het gebouw een multifunctionele bestemming zou moeten vervul-len (bibliotheek, filmhuis, muziekschool, horeca; zie ook Cement 2005/5). Naast de gevel was de con-structieve opzet een van de belangrijkste karakteris-tieke kenmerken (foto 11).

Het aanbrengen van verlaagde plafonds om zodoen-de een functionele klimatiseringsinstallatie te kun-nen realiseren was geen optie. De oplossing werd gevonden in het realiseren van een bijzondere betonkernactivering zoals uit het in figuur 12 gege-ven principe volgt.

De leidingregisters zijn op de bestaande vloer aan-gebracht en ingegoten in een gewapende betonlaag. Hierdoor ontstond een goed thermisch contact tus-sen de oorspronkelijke vloer en de leidingregisters. Om lucht, data en energie te kunnen verspreiden over de vloervelden van circa 1000 m2 is gekozen voor verhoogde vloeren. Hierin is ook een luchttoe-voersysteem (bronventilatie) ingebouwd die aanvul-lend op de koeling door de betonkernactivering, koelvermogen levert. De warmte wordt geleverd door de stadsverwarmingsinstallatie, de koeling wordt traditioneel opgewekt omdat duurzame alter-natieven op deze locatie (vooralsnog) niet voorradig zijn. Figuur 13 laat het klimaatresultaat in een warme periode zien.

Bij hoge buitenluchttemperaturen van 34 tot zelfs 37 °C blijft voor twee van de drie gemeten ruimten de binnenluchttemperatuur onder de 28 à 29 °C, voor de ruimte op de tweede verdieping wordt een afzuigtemperatuur tot 32 °C gemeten.

T e n s l o t t e

Betonkernactivering als onderdeel van het klimaat-beheersingssysteem wordt in toenemende mate toegepast in kantoorgebouwen en in gezondheid-zorg. Het combineert een comfortabel klimaat met

een duurzaam energielevering door het toepassen van hogetemperatuurkoeling waardoor de inzet van mechanisch opgewekte koeling beperkt kan blijven alsmede een warmtelevering via een warmtepomp. Het systeem is zelfregelend en daardoor snel, maar traag als plotselinge temperatuurveranderingen zich voordoen dan wel gewenst zijn. Fijnregeling via randzoneverwarming, verwarmingselementen en/of ventilatielucht compenseert deze traagheid en maakt ook individuele regeling mogelijk.Bijzondere aandacht vraagt de ruimteakoestiek omdat het traditionele akoestisch plafond moet vervallen om een direct contact met de vloer moge-lijk te maken. Ook voor zorgcentra en scholen komt betonkernactivering steeds vaker in beeld. n

L i t e r a t u u r

1 Borst, V., J.M.G.A. Schols en J.P. Mackenbach “Toegenomen sterfte van verpleeghuispatiënten bij extreme buitenluchttemperaturen: toename groter bij hitte dan bij koude”, Nederlandse Tijd-schrift voor Geneeskunde (NTvG), 8 november 1997

2 Signaleringsrapport Thermische behaaglijkheid in verpleeghuizen, Bouwcollege, rapportnum-mer 536, 8 juli 2002

20

22

24

26

28

30

32

34

36

38

buitentemperatuurruimtetemperatuur 2e

ruimtetemperatuur 3e

tem

pera

tuur

(°C

)

ruimtetemperatuur 4e

aanvoertemperatuur Bluchttoevoer



B o u w f y s i c a

12 cement 2007 1

ing. A.F. Kruithof, Adviesburo Nieman B.V.

Een van de voordelen van betonkernactivering (BKA) is de energiezuinigheid ervan. Hierdoor kan dit systeem een gunstige bijdrage leveren aan de verlaging van de ener-gieprestatiecoëfficiënt (EPC). In dit artikel wordt nader ingegaan op dit aspect. Daarbij onder meer aandacht voor de manier waarop BKA in de EPC-berekening wordt verwerkt.

Betonkernactivering (BKA) heeft als verwarmings-systeem een aantal voordelen ten opzichte van conventionele verwarming met radiatoren. Het biedt een grotere vrije indeelbaarheid van de ruim-ten en is comfortabel. Het kan ook worden ingezet om het gebouw te koelen. Een belangrijk voordeel is bovendien dat het energiezuinig is.Het lage energieverbruik van BKA is onder meer het gevolg van het inzetten van de gebouwmassa (betonnen vloeren of wanden) (foto 1, 2). Met water gevulde leidingen die in de gebouwmassa zijn aan-gebracht brengen deze op temperatuur. De massa fungeert als buffer en geeft de warmte middels stra-ling af aan de ruimte (indien de ruimtetemperatuur lager is) of neemt warmte uit de ruimte op (als de ruimtetemperatuur hoger is). Om de ruimten te verwarmen volstaat het opwarmen van de massa tot relatief lage temperaturen (circa 25 ºC). Dit biedt de mogelijkheid om energiezuinige warmteopwek-king in te zetten. Een logische keuze daarbij is de toepassing van een warmtepompsysteem. In com-binatie hebben deze factoren een gunstige uitwer-king op de energieprestatiecoëfficiënt (EPC).

R e l a t i e m e t E P C

De invloed van BKA komt op een aantal plaatsen terug in de berekening van de EPC. Daarbij zijn de volgende drie punten van belang:• thermische capaciteit van het gebouw;• verwarmingsinstallatie;• koeling.Voor utilitaire gebouwen geldt een andere bepalings-methode dan voor woonfuncties. Voor utiliteits-bouw wordt gerekend volgens NEN 2916 [1], voor woonfuncties volgens NEN 5128 [2]. Bovengenoem-de drie punten komen in beide berekeningsmetho-den terug, zij het op verschillende wijze. Ook wat

BKA verschillend gewaardeerd in EPC woningen utiliteitsbouw

ENERGIEPRESTATIEBETON BEREKEND

1, 2 | Leidingen betonkernactivering (Bron: Uponor)

02_Nieman.indd 1202_Nieman.indd 12 31-10-2007 13:58:1231-10-2007 13:58:12


B o u w f y s i c a

cement 2007 1 13

Invoer thermische capaciteit per gebouw

Massa vloerconstructie per m2 GO (kg/m2):

Type plafond

> = 400 kg/m2

geen of open

Gegevens thermische capaciteit

Invoer thermische capaciteit per woonfunctie/woongebouw

Bouwtype: traditioneel, gemengd zwaar

traditioneel, gemengd zwaargemengd lichtvolledig houtskeletbouw

betreft andere aspecten verschillen de berekenings-methoden ten opzichte van elkaar.

Thermische capaciteit van het gebouw Het is van belang dat de vloeren en wanden vol-doende capaciteit bezitten om er warmte in op te slaan en weer af te geven zodra zich een warmte-vraag voordoet. Dit betekent voor de huidige bouw-techniek een gebouw met een betonnen casco. De warmteafgifte mag niet worden belemmerd. De consequentie daarvan is dat een dicht verlaagd pla-fond onder de vloeren en een verend opgelegde (‘zwevende’) dekvloer (met isolatiepakket) niet kan worden toegepast. Hetzelfde geldt voor voorzetwan-den, indien wanden worden ingezet voor verwar-ming/koeling.In zowel NEN 2916 (Energie Prestatie Utiliteit; EPU) als in NEN 5128 (Energie Prestatie Woonge-bouwen; EPW) is de massa, en daaraan gekoppeld de thermische capaciteit, een invoerparameter.In NEN 5128 (EPW) is de thermische capaciteit gekoppeld aan het bouwtype. Daarbij zijn drie keu-zes mogelijk (fig. 3): traditioneel, gemengd zwaar, gemengd licht of volledig houtskeletbouw In NEN 2916 (EPU) wordt de effectieve thermische capaciteit bepaald door de Specifieke effectieve thermi-sche capaciteit D te vermenigvuldigen met het gebruiksoppervlak van het gebouw (fig. 4). De spe-cifieke effectieve thermische capaciteit wordt bepaald door de massa van de vloerconstructie en van het type plafond dat wordt toegepast. Zie hier-voor tabel 16a van NEN 2916 (EPU) (tabel 1).

V e r w a r m i n g s i n s t a l l a t i e

OpwekkingsrendementOm te voorkomen dat de oppervlaktetemperatuur van de vloeren en/of wanden te hoog wordt, moet BKA met een lagetemperatuursysteem (LTS) wor-den verwarmd. Dit biedt mogelijkheden voor het toepassen van energiezuinige warmteopwekking met een hoog opwekkingsrendement, bijvoorbeeld op basis van een warmtepomp die warmte onttrekt aan de bodem (foto 5). Dit systeem is geschikt voor zowel verwarming als koeling van het gebouw.Het opwekkingsrendement van de verwarmingsin-stallatie is ook een invoerparameter in de EPC-bere-kening. Hierbij geldt dat een hoog opwekkingsren-dement gunstig is voor het resultaat van de EPC. Het opwekkingsrendement wordt gekoppeld aan het type warmteopwekker dat wordt toegepast.

SysteemrendementNaast het opwekkingsrendement is het systeemren-dement van het verwarmingssysteem van belang voor de bepaling van het energieverbruik van het systeem. Het systeemrendement wordt in NEN 5128 en NEN 2916 op verschillende manieren bepaald (fig. 6):

• Voor NEN 5128 (EPW) wordt het systeemrende-ment bepaald door het type verwarmingslichaam. Hierbij wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende drie typen, waarbij de eerstgenoemde het hoogste systeemrendement heeft en de laatst-genoemde het laagste rendement:1. vloeren/of wandverwarming;2. combinatie vloeren/of wandverwarming met

radiatoren;3. overig (bijvoorbeeld radiatoren).

Tabel 1 | Specifieke effectieve thermische capaciteit D per m2 gebruiksoppervlakte van de energie-

sector 1)

massa van de vloerconstructie D

per m2 gebruiksoppervlakte

van de energiesector

kg/m2 (kJ/m2K)

gesloten plafond geen of open plafond

minder dan 100 55 55

100 tot 400 110 180

meer dan 400 180 3601) Tabel 16a van NEN 2916 (EPU)

3 | Thermische capaciteit

volgens NEN 5128

5 | Warmtepomp

(Bron: Viessmann

Nederland)

4 | Thermische capaciteit

volgens NEN 2916



B o u w f y s i c a

14 cement 2007 1

Omschrijving verwarmingssysteem:

Verwarmingstoestel

Type:

Temperatuurniveau:

Type verwarmingslichaam:

Gebouwgebonden warmtelevering op afstand

Afleverset voor warmtapwaterbereiding

Individuele bemetering

Alle leidingen binnen

Installatie voorzien van buffervat

Regeneratie: collectief bronsysteem, doublettyppe

Opwekkingsrendement verwarmingsinstallatie

Systeemrendement verwarmingsinstallatie

Zones aangewezen op verwarmingssysteem:

Vanwege een eventuele koppeling tussen verwarmingstoestel en warm tapwatertoestelkunnen wijzigingen op dit formulier effect hebben op het warm tapwatertoestel.

Nopw;verw [-]

Nsys;verw [-]

Algemeen Hulpenergie

Verwarming 1

individuele electrische warmtepomp, voldoet aan tabel B2

bodem

T < = 35°C

vloeren/of wandverwarming

1,700

1,000 ...

Verwarmde zone 1

Bij toepassing van BKA is er sprake van vloeren/of wandverwarming. Dit betekent dat het hoogste systeemrendement kan worden aangehouden; dit is gunstig voor het resultaat van de EPC.

• In NEN 2916 (EPU) wordt het systeemrendement niet alleen bepaald door het type verwarmingsli-chaam, maar is het bovendien afhankelijk gesteld van:- de wijze waarop warmtetransport plaatsvindt;

via water, lucht, een combinatie van beide of via een lokaal systeem;

- de mogelijke aanwezigheid van een individuele regeling voor verwarming;

- het rendement van het systeem buiten het gebouw.

KoelingZoals eerder is aangegeven kan met BKA vanuit de betonkern niet alleen worden verwarmd, maar ook goed worden gekoeld. Koelen gebeurt door het beton af te koelen tot een paar graden onder de omgevingstemperatuur. Als gevolg hiervan onttrekt (absorbeert) het beton warmte uit de ruimte.Koeling wordt in NEN 2916 (EPU) en NEN 5128 (EPW) verschillend meegenomen. In de bereke-ning voor woningbouw wordt rekening gehouden met een energiebehoefte voor koeling, ook al wordt er geen koeling toegepast. BKA maakt het mogelijk

om zogeheten ‘vrije koeling’ in te zetten. Met vrije koeling wordt een pompsysteem bedoeld, dat de warmte afvoert naar de bodem en koude toevoert naar de woonfunctie. Dit systeem is erg energiezui-nig en wordt ook als zodanig gewaardeerd in de EPC-berekening.In tegenstelling tot de berekening voor woningbouw wordt in de EPU-berekening pas rekening gehouden met een energiebehoefte voor koeling indien ook daadwerkelijk koeling wordt toegepast. Dit neemt niet weg dat met BKA energiezuinig koelen mogelijk is. Dit vertaalt zich in de EPU-berekening in het opwekkingsrendement van het koeltoestel.

Checklist invoer EPCBij de invoer van BKA in de EPC-berekening is een aantal invoerparameters van belang. Deze parame-ters worden samengevat in tabel 2.

Tabel 2 | Invoerparameters voor invoer van BKA in de EPC-berekening

onderwerp invoer EPW (woningen) invoer EPU (utiliteit)

thermische capaciteit bouwtype: traditioneel, massa vloerconstructie per m2 GO [kg/m2]:

gemengd zwaar ≥ 400 kg/m2

Type plafond: geen of open

opwekkingsrendement verwarmingstype: systeem dat verwarmingstype: systeem dat geschikt is voor

geschikt is voor BKA, bijvoorbeeld BKA, bijvoorbeeld warmtepomp

warmtepomp

systeemrendement verwarmingslichaam: vloer- transportmedium warmte en koeling: water 1)

en/of wandverwarming

koeling vrije koeling: ja koeling: warmtepomp in zomerbedrijf1) Eventueel water+lucht indien wordt gekozen voor naverwarming via lucht. Hierop wordt in dit artikel niet nader ingegaan.

7 | Kier- en naaddichting ter

plaatse van kozijn (SBR

Referentiedetail no.

203.0.5.01)

6 | Invoerblad NEN 5128:

opwekkingsrendement

en systeemrendement

75

100

240

114 141

40 100 90

90

5-10

kitvoeg

isolerende beglazing

kierdichting

klemstrip

isolatie 100 mm

waterdichte laag

naaddichting



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 15

T e r m i n o l o g i e u i t N E N 5 1 2 8In NEN 5128 wordt de volgende uitleg gegeven over de genoemde bouwtypen:Traditionele bouw: massief binnenspouwblad, mas-sieve woningscheidende wand, massieve vloer.Gemengde zware bouw: licht binnenspouwblad, massieve woningscheidende wand, massieve vloer. Hieronder vallen ook zolders met een licht dakbeschot en massieve woningscheidende wand en massieve vloer.Gemengde lichte bouw: licht binnenspouwblad, geen of lichte woningscheidende wand, massieve vloer. Hier-onder vallen ook zolders met een licht dakbeschot zonder massieve woningscheidende wand, maar met een massieve vloer.Volledig houtskeletbouw: licht binnenspouwblad, geen of lichte woningscheidende wand, lichte vloer.Met massief wordt bedoeld: een massa van meer dan 100 kg/m2. Hieronder vallen steenachtige materi-alen zonder afscherming door binnenisolatie.Met licht wordt bedoeld: een massa van 100 kg/m2 of minder dan 100 kg/m2. Hieronder vallen houtske-letbouw en staalskeletbouw en steenachtige materialen met een niet-massieve afscherming aan de binnen-zijde, zoals binnenisolatie.

A a n d a c h t s p u n t e n

TransmissieverliesBetonkernactivering biedt een relatief beperkte warmteafgifte- en koelcapaciteit. In de praktijk blijkt echter dat betonkernactivering vrijwel altijd genoeg vermogen bezit, zowel voor kantoorgebou-wen als voor woningen en woongebouwen. De beperkte warmteafgiftecapaciteit is wel een aan-dachtspunt bij het bepalen van de thermische schil van het gebouw en de luchtdichting daarvan (fig. 7) [3]. De thermische schil dient van hoge kwaliteit te zijn, waarbij het transmissieverlies wordt beperkt. Denk hierbij aan luchtdichte afdichting rondom de kozijnen, knevelend hangen sluitwerk en aan-dacht voor naaddichting bij dakaansluitingen.Om een comfortabel binnenklimaat te garanderen is het belangrijk dat veranderingen in de tempera-tuur (temperatuurgradiënten) beperkt blijven. Dit houdt onder meer in dat ‘koudeval’ waar mogelijk wordt voorkomen en dat opwarming door zonin-straling gelijkmatig door het gebouw plaatsvindt. Het risico op koudeval is vooral aanwezig ter plaat-se van ramen. Door de ramen goed isolerend (HR++-glas) en met een goede luchtdichting uit te voeren, is er minder kans op ‘koudeval’. De mate van zoninstraling wordt beïnvloed door het raam-oppervlak en door de belemmeringen ter plaatse van de ramen (overstekken, zonwering).

PlafondEen gesloten verlaagd plafond belemmert een goede werking van BKA. Dit type plafond moet dus achterwege blijven. Dit betekent dat extra aandacht nodig is wat betreft het beperken van de nagalmtijd in de ruimten en de plaatsing van verlichtingsarma-turen. Er zijn verschillende mogelijkheden om de nagalmtijd te beïnvloeden (verkorten) in ruimten waar BKA is toegepast, bijvoorbeeld middels het aanbrengen van plafondeilanden of geluidabsorbe-rende wanden en scheidingsschotten. Aandachts-punt bij plafondeilanden blijft dat deze zodanig worden aangebracht dat ze de werking van BKA niet belemmeren (fig. 8). Ook een open uitvoering van een verlaagd plafond blijft een optie. Voordeel van het achterwege laten van een verlaagd plafond is dat dit een lagere verdiepingshoogte mogelijk maakt.

T e n s l o t t e

Betonkernactivering draagt bij aan een stabiel en comfortabel binnenklimaat. Het biedt mogelijkhe-den voor energiezuinige klimatisering, wat ook in de energieprestatieberekening wordt gewaardeerd. Het succes van deze toepassing staat of valt met een juiste uitvoering en aandacht voor de bouwkundige energetische schil. n

L i t e r a t u u r

1. NEN 2916 – Energieprestatie van utiliteitsge-bouwen – Bepalingsmethode, 2004.

2. NEN 5128 – Energieprestatie van woonfuncties en woongebouwen – Bepalingsmethode, 2004.

3. Referentiedetail no. 203.0.5.01, SBR Referentie-details, april 2006.

8 | Straling ter plaatse van

geluidabsorberende

plafondeilanden



B o u w f y s i c a

16 cement 2007 1

Ine ter Borch, archispecials.com

Zeven jaar geleden paste architectenbureau RAU voor het eerst betonkernactivering toe, in de Berkelschool in Zutphen. Inmiddels heeft het bureau het systeem in meer dan dertig projecten toegepast. In deze periode is het systeem ontwikkeld van ‘low tech & low budget’-basiskli-maatsysteem – via diverse innovatieve toevoegingen – tot een betaalbaar, comfortabel klimaatconcept voor grootschalige toepassing in de meeste betonvloeren. Dit voor zowel woning- als utiliteitsbouw, en zelfs voor toe-passing in de bestaande bouw.

“Als architect draag je de maatschappelijke verant-woordelijkheid om een substantiële bijdrage te leveren aan het realiseren van mensvriendelijke gebouwen en een beter milieu”, aldus Thomas Rau van het Amsterdamse architectenbureau RAU. Vanuit deze diepgewortelde overtuiging zet Rau zich al jaren in voor de ontwikkeling van innova-tieve, duurzame architectuur, waarin mensen zich prettig voelen. Terwijl menig architect zich vertwij-feld afvraagt of architectuur überhaupt inzetbaar is voor maatschappijverbetering, bewijst Rau met een serie innovatieve, energiebewuste projecten dat de gebouwen van zijn architectenbureau in ieder geval een bijdrage leveren aan een beter (leef)milieu.

Bij de huidige, steeds beter geïsoleerde gebouwen wordt koeling belangrijker dan verwarming voor het creëren van een prettig verblijfsklimaat. Dure, energieverslindende en CO

2-producerende koelin-

stallaties zijn niet alleen een aanslag op het milieu, maar dragen ook niet bij aan een gezond leefkli-maat in het gebouw. Alleen al vanuit dit besef is de ontwikkeling van milieubewuste alternatieven noodzakelijk.

G e b o u w a l s e n e r g i e p r o d u c e n t

Rau gaat een stap verder en stelt dat het energiege-bruik in een gebouw niet hoger mag zijn dan de energie die ter plekke wordt voortgebracht. Gebruik moet worden gemaakt van de energie die gebou-wen zelf kunnen produceren. Ook moet de energie van personen die in de gebouwen aanwezig zijn optimaal worden benut. Dit is ook de achterliggen-de gedachte bij het principe van betonkernactive-ring; de inzet van de betonmassa als warmte- of koudebuffer.De warmte – of zoals Rau het poëtisch verwoordt de ‘levensenergie’– van in het gebouw aanwezige personen wordt via het betonoppervlak geleid naar de watergevulde leidingen in de betonkern. Het water transporteert de warmte naar koude ruim-ten in het gebouw. Heel simplistisch gezegd: men-

EVOLUTIE VAN ZEVEN JAAR BETONKERNACTIVERING

Thomas Rau, architect-directeur van het Amster-damse architectenbureau RAU, voorheen Rau & Part-ners: “Wij zijn altijd bezig met het ontwikkelen van innovatieve energiesystemen die een bijdrage leveren aan een mensen milieuvriendelijk milieu. Voor scholen en de zorgsector bestaan in Nederland geen behaaglijkheidsnormen en dus ook geen budgetten voor een comfortabele klimatisering. Omdat wij vinden dat mensen recht hebben op een gezond en comfortabel werkklimaat, zijn wij op zoek gegaan naar alternatieven. In Zwitserland vonden we het betonkernactiveringssysteem.”(foto: Marjolijn van Gelder)

03_Rau.indd 1603_Rau.indd 16 31-10-2007 13:58:5031-10-2007 13:58:50


B o u w f y s i c a

cement 2007 1 17

sen verwarmen het gebouw en andersom biedt het gebouw verkoeling [1]. Het idee om betonkernactivering toe te passen bij de Berkelschool in Zutphen ontstond vanuit de oprechte verontwaardiging over het feit dat er in ons land geen behaaglijkheidsnormen bestaan voor de klimaatbehandeling van onderwijsgebouwen, terwijl er voor kantoorgebouwen wel strenge tem-peratuuroverschrijdingsnormen gelden. Deze nor-men gelden overigens evenmin voor gebouwen in de zorg. Dit heeft mede tot gevolg dat er voor de koeling van gebouwen in de onderwijs- en de zorg-sector geen budget is. RAU zocht naar een energie-efficiënte methode om koeling en verwarming te creëren zonder het beschikbare bouwen exploita-tiebudget te belasten. Betonkernactivering bleek die prestatie te kunnen leveren.

V o o r e l k t y p e b e t o n v l o e r

Inmiddels heeft RAU betonkernactivering toege-past in veel verschillende typen betonvloerconstruc-

ties. Waren het in de Berkelschool breedplaatvloe-ren, waarin de kunststof waterleidingen in het midden van de doorsnede werden opgenomen, in het Emelwerdacollege te Emmeloord zijn het mas-sabesparende BubbleDeckvloeren die voor het eerst van betonkernactivering werden voorzien. In het

1 | Het Stadskantoor van

Middelburg is voorzien

van Wingvloeren

(foto’s 1, 5 en 6: Christian

Richters)

2 | In het Community

College Leiden wordt een

combinatie met kanaal-

plaatvloeren gereali-

seerd

(artist impression:

OTH/Ciiid)

03_Rau.indd 1703_Rau.indd 17 31-10-2007 13:58:5431-10-2007 13:58:54


B o u w f y s i c a

18 cement 2007 1

642

400

120

860

844

300 1000

250 250

642

2020

360

10

460

10

90

uitneembaar paneel

aluminium afdekplaat

aluminium afdekplaat

aluminium kozijnen koker tbv afsteuning gevel

buitenjaloezie

akoestische afdichting

kabelgootkoker 60x60x5

luchtkanaal 650x300 mm

geluiddichte afsluiting

sparing d=200 mm

oz kozijn

- geperforeerde volkernplaat op houten stijl- en regelwerk

- aluminium U profielen

betonnen buitenwandelement

tbv ophanging gevelplaten

- prefab gevelement - dampremmende laag

- waterkerende laag

gevelopbouw:

aluminium waterslag 2mm dik

kabelgoot

rvs vloerstrip

- 40 mm multiplex- vloerbedekking

aluminium plaat

aluminium kozijnen

AS

524+vloer

vloeropbouw tpv installatiestrook:

stelkozijn

aluminium plaat

vloerpeil

vloeropbouw:- vloerbedekking- druklaag 90 mm voorzien van betonkernactivering

stortzijde

afronding r=3mm

afronding r=3mm

t.b.v. luchtkanaal

- badding hoh 1800 mm

270

400

1800

250

1022

0

90

mdf geschilderd, geperforeerd

armatuur

raveling voor bevestiging armatuur en luchtkanaal

luchttechnisch open plafond, plaatselijk geperforeerde MDFplaat

lijnrooster voor luchtinblaas

onderaanzicht plafondstroken

lijnrooster

aanzicht balkmdf passtrook

aluminium vulplaatje

drukschot in bandraster

naden aftapen

- vloerbedekking

kanaalplaatvloer met tussenliggende breedplaat- druklaag 90 mm voorzien van betonkernactivering

vloeropbouw:

binnenwandmetdwarsdoorsnede

vloerpeil

zonderbinnenwand

dwarsdoorsnede

voorzien van akoestisch absorberend materiaal

stadskantoor van Middelburg (foto 1) zijn Wing-vloeren toegepast en in het nog te bouwen Com-munity College te Leiden (CCL) (fig. 2) is het systeem door RAU voor het eerst gecombineerd met kanaalplaatvloeren.De keuze voor het type betonvloer is per project verschillend en afhankelijk van factoren zoals de gewenste overspanning. Thomas Rau: ‘Elk type

betonvloer vraagt om een nieuwe benadering en wordt samen met de specifieke wensen van de opdrachtgever en de gebruikers ontwikkeld.’ Zo is het ventilatiesysteem voor het CCL op een ingeni-euze manier geïntegreerd in de betonconstructie. Vanwege de grote hoeveelheid fijn stof in de lucht, veroorzaakt door het nabijgelegen treinspoor, kan de aanvoerlucht niet via de gevel binnenkomen. De

3 | Prefab randbalk langs de

gevel dient behalve als

draagconstructie ook

gedeeltelijk als luchtka-

naal

4 | Doorsnede-detail van de

vloer in het CCL: de

kanaalplaten zijn uit

elkaar gelegd waardoor

ruimte ontstaat voor

voorzieningen

03_Rau.indd 1803_Rau.indd 18 31-10-2007 13:58:5831-10-2007 13:58:58


B o u w f y s i c a

cement 2007 1 19

nog te vervangen

aanvoerlucht komt via verticale kanalen van het dak. De bijzondere vorm van de prefab randbalk langs de gevel is ontwikkeld om de balk behalve als draagconstructie ook gedeeltelijk als luchtkanaal te kunnen laten dienen (fig. 3).Het doorsnede-detail van de vloer in het CCL laat zien dat de kanaalplaten uit elkaar zijn gelegd, waardoor een tussengebied ontstaat van 0,60 m breed (fig. 4). Dit tussengebied dient als voorzienin-genstrook waarin leidingen voor ventilatie, akoesti-sche voorzieningen en verlichting zijn opgenomen. Aan de vloerzijde is deze voorzieningenstrook afge-dekt met een betonplaat. Over de betonelementen en de betonplaat is een druklaag gestort van beton, waarin de kunststofleidingen voor het klimaatsy-steem zijn opgenomen. Zo zijn de installatievoor-zieningen geïntegreerd in de betonvloer, terwijl tegelijkertijd 25% extra bouwgewicht is bespaard. Aan plafondzijde is het tussengebied afgewerkt met een strook geperforeerd MDF, terwijl het betonele-ment in het zicht blijft. Hiermee zijn ook de hinder-lijk zichtbare verspringingen per element opgelost.Zelfs voor bestaande betonconstructies is een oplos-sing ontwikkeld. Dit is toegepast in het onlangs gerealiseerde kantoorgebouw voor het Wereld Natuurfonds in Zeist (foto 5 en 6); volgens RAU het eerste CO

2-emissievrije gebouw ter wereld.

Door onder de bestaande betonvloer ‘klimaatmat-

5 | Het kantoorgebouw van

het WNF te Zeist is sinds

kort in gebruik

6 | Interieur van het WNF

03_Rau.indd 1903_Rau.indd 19 31-10-2007 13:58:5831-10-2007 13:58:58


B o u w f y s i c a

20 cement 2007 1

400

875

40

188

625

455

188100

capillair plafond met leemstucrooster

houten vliesgevelconstructie

kunststof koudebrug onderbreking

gezet RVS

aluminium rolluik

kunststof koudebrug onderbrekingdampremmende folie

MDF plaat

XN

aanz

icht

lijn

best

bet

onko

lom

rooster

h.w.a. Ø80 mm.

- tapijt- cementdekvloer

beplakt met isolatiegeschilderd mpx.

gezette staalplaatkit op rugvulling

rooster ingelegd in plaatstaal

muisdicht weefsel

ten’ (zogeheten capillairnetten) in een leemlaag van 50 à 60 mm dik aan te brengen, werken leem en beton samen als accumulerende massa, voldoende om warmte en koude op te slaan (fig. 7, foto 8). Warmte komt vanuit de vloer en koude van boven uit het plafond.

P r a k t i j k e r v a r i n g

In de Berkelschool heeft RAU voor het eerst beton-kernactivering toegepast, in een zeer eenvoudige vorm. Kunststof leidingen zijn op het werk aan de wapeningnetten van de breedplaatvloeren vastge-knoopt en ingestort. Een warmtepomp zorgt voor

de energietoevoer en voor koeling is er hulp van een grondwaterpomp. Ventilatielucht komt van buitenaf de ruimte binnen via handmatig bediende roosters in de gevel. De gebruikte lucht wordt mechanisch afgezogen.Ondanks de sobere uitvoering van het systeem is het rendement hoog. In de eerste zomer bleek dat constant koelen veel te veel is; bij buitentemperatu-ren van 25 °C bleef de temperatuur in de school onder de 20 °C. Nu wordt ‘ritmisch’ gekoeld en wordt de pomp slechts enkele uren per etmaal in werking gezet.In de winter is het overal in de school aangenaam warm. Ook in deze situatie is het niet nodig continu energie aan te voeren. Het blijkt dat met veel min-der betonmassa al een goed resultaat haalbaar is.

O n t w i k k e l i n g e n

Was Rau in 1999 nog een roepende in de woestijn, inmiddels wordt hij in bredere kring gehoord, zoals onder meer valt af te lezen aan de vele recente sym-posia waarin het thema betonkernactivering cen-traal staat. Nu ook opdrachtgevers het economisch voordeel ervan inzien, draagt ook de Nederlandse betonindustrie volop bij aan de nieuwe ontwikke-lingen. Betonproducenten en leveranciers van vloerverwarmingssystemen hebben, mede op ver-zoek van innovatieve architecten als RAU de han-den ineengeslagen.Inmiddels zijn van relatief nieuwe producten als de Wingvloer en de BubbleDeckvloer prefab versies ontwikkeld, waarbij het leidingsysteem al in de fabriek is ingestort. Beide systemen zijn ontwikkeld om grote overspanningen met een minimum aan betonmassa te kunnen realiseren. Ondanks de mas-sareductie blijkt het beton nog voldoende accumule-rend vermogen te hebben om de vereiste behaaglijk-heidstemperaturen te kunnen realiseren. In het Emelwerdacollege te Emmeloord werden de leidingen in de BubbleDeckvloer nog met de hand aangebracht, vlak onder het vloeroppervlak, waar-door een extra afwerklaag van 0,10 m beton nodig was (zie artikel op pag. 45). In de inmiddels ontwik-kelde prefab versie zijn de leidingen juist onderin de doorsnede ingestort, waardoor deze dicht boven het plafondoppervlak liggen.

V a n b a s i s s y s t e e m n a a r o p t i m a a l

i n d i v i d u e e l c o m f o r t

Betonkernactivering heeft veel voordelen. Het is bijvoorbeeld energiezuinig, geschikt om te koelen, low tech, kan volledig worden geïntegreerd, geeft minder stof, combineert goed met natuurlijke ven-tilatie en biedt meer ruimtevolume. Maar er zijn ook nadelen aan verbonden, bijvoorbeeld op het gebied van individuele temperatuurregeling, akoes-tiek, ventilatie en de traagheid van het systeem. Behalve met het integreren van betonkernactive-

7 | Capillair plafond onder

de WNF-vloer

8 | Onder de bestaande

betonvloer worden kli-

maatmatten aangebracht

03_Rau.indd 2003_Rau.indd 20 31-10-2007 13:59:0131-10-2007 13:59:01


B o u w f y s i c a

cement 2007 1 21

340

150

7022

040

410

7523

020

15

2050

150

150

70

16

28121200 21 40

2545

breedplaatvloer

AS

spuitwerk

aluminium kast zonwering

kozijnhout Red Meranti

DPC folie

rvs sokkelprofielgesloten cellenband

kit met rugvulling

Ecophon Wall panel C

cementdekvloer voorzien van vloerverwarmingisolatie polystyreen 20mm

meranti plint

afplakken butylband

verankering gevelelementen

afplakken butylband

damp open waterkerende folienatuursteen leien

isolatievurehouten stijlenbetonnen prefabelementspuitwerk/glasweefselbehang gesausd

9 | Het Zonnehuis in Zwolle

is het eerste gebouw in

de zorgsector waarvoor

een compleet energie-

concept ontwikkeld is

(artist impression:

PIXELPOOL)

10 | Onder in de breedplaat-

vloeren van het

Zonnehuis zijn kunst-

stof leidingen voor de

betonkernactivering

prefab ingestort

ring in verschillende vloersystemen, heeft RAU zich de afgelopen jaren ook beziggehouden met de oplossing van deze problemen.In de meest eenvoudige vorm is betonkernactive-ring een basisklimaatsysteem dat ervoor zorgt dat de temperaturen in de zomer niet te veel oplopen en dat het in de winter niet onbehaaglijk koud wordt. Voor toepassing in kantoorgebouwen ont-wikkelde RAU als aanvulling op het basissysteem de ‘klimaatwave’; een plafondelement dat natuur-lijke ventilatielucht conditioneert en warmte of koude op de werkplek brengt. In het element zijn bovendien verlichting en akoestische voorzienin-gen geïntegreerd.Vooral voor toepassing in de zorgsector blijkt dat het systeem aanpassingen behoeft om tegemoet te kunnen komen aan de individuele comfortvraag. Voor verpleeg- en reactiveringscentrum Het Zon-nehuis in Zwolle (fig. 9 en 10) ontwikkelde RAU een energieconcept met betonkernactivering als basisklimaatsysteem, aangevuld met voorzieningen voor individueel comfort. Daarmee is dit het eerste gebouw in de zorgsector in ons land met dit systeem. Kunststof leidingen voor de betonkernac-tivering zijn hier prefab ingestort onder in de breedplaatvloeren. In de cementdekvloer is over een strook van 1 m langs de gevel vloerverwarming aangebracht om de ruimtetemperatuur individueel te kunnen aanpassen. Naar aanleiding van deze ervaring verleende het College Bouw Ziekenhuis-voorzieningen (CBZ) aan dit project de status ‘Good Practice’.

V o o r t s c h r i j d e n d i n z i c h t

Voortschrijdend inzicht heeft ertoe geleid dat de posi-tie van de betonkernactiveringsleidingen in de door-snede is verschoven ten opzichte van de kern. Afhan-kelijk van de gewenste systeemeigenschappen kunnen de watergevulde leidingen boven of onder in de vloer-doorsnede worden aangebracht. Het systeem is hier-door aanzienlijk minder traag.De uitstekende energieprestaties van gebouwen waar-in betonkernactivering is toegepast, heeft ook voorde-len op architectonisch gebied. Rau: “We kunnen ons nu veroorloven gebouwen te maken met 50% glasop-pervlak, zelfs deels 100% glasgevels zijn mogelijk zonder de energieprestatienorm te overschrijden.”Rau past nu in al zijn projecten betonkernactivering toe, al dan niet aangevuld met individuele comfort-voorzieningen. Ook bij projecten waar hoge eisen zijn gesteld aan de ventilatie wordt geventileerd met bui-tenlucht, waarbij de gebruikte lucht mechanisch wordt afgezogen. Voor conditionering van de buiten-lucht zijn verschillende oplossingen ontwikkeld. Zo wordt de buitenlucht bij het WNF-kantoorgebouw achter de gevel via kleine convectoren op temperatuur gebracht, voordat het onderin de ruimte binnen-komt.

De snelle ontwikkelingen op het gebied van lagetem-peratuursystemen, zoals die met warmtepompen, maken zelfs de toepassing in de grootschalige woning-bouw bereikbaar. Het eerste grote woningbouwpro-ject van Rau in Nederland, waarin betonkernactivering wordt toegepast, gaat binnenkort van start. Rau: “Ook woningbouwverenigingen zien in dat energie-efficiënte woningen zonder milieuvriendelijke koe-ling in de toekomst onverkoopbaar zijn.”Klimaatsystemen die met een minimum aan inves-tering een maximum aan comfort leveren en boven-dien de exploitatielasten aanzienlijk drukken, zijn behalve in de zorgen onderwijssector ook in de woningbouw een welkome ontwikkeling. n

L i t e r a t u u r

1. ‘Slimme jongens die Romeinen 1+1=3’, Ine ter Borch, Cement 2002 nr. 7.

03_Rau.indd 2103_Rau.indd 21 31-10-2007 13:59:0231-10-2007 13:59:02

C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n g

U t i l i t e i t s b o u w

22 cement 2007 1

De Rijksgebouwendienst is een bijzondere opdrachtgever in de bouw (zie kader). De dienst is niet alleen eigenaar, maar ook adviseur, projectmanager en be-heerder voor haar klanten, de rijksoverheidsdiensten. Jaarlijks geeft de Rgd opdracht voor het bouwen van zo’n tien tot twintig nieuwbouwprojecten. Voor de bouwprojecten stelt de Rgd in nauwe samenwerking met haar klanten (de eindgebruikers, Rijksoverheidsdiensten) Pro-gramma’s van Eisen op, of de dienst beoordeelt deze. Voor ie-dere project ligt er dus een speci-fi eke gebruikersvraag. ‘We bou-wen nooit zomaar’, vertelt Jan Mimpen, raadgevend ingenieur

klimaattechniek bij de Rgd.Een aantal van de recente nieuw-bouwprojecten, waaronder het nieuwe hoofdkantoor voor Rijks-waterstaat Directie Zeeland in Middelburg en de nieuwe recht-bank voor het Kantongerecht in Bergen op Zoom is uitgevoerd met betonkernactivering, in com-binatie met warmte-/koudeop-slag en een warmtepompsys-teem. Ook het nieuwe pand van het Openbaar Ministerie in Lely-stad zal worden voorzien van be-tonkernactivering.

V o o r b e e l d f u n c t i e

Het Rijk stelt dat het een voor-beeldfunctie heeft bij het geven van bouwopdrachten, onder meer

op het gebied van milieu, gezond-heid en duurzaamheid. René Koe-slag, collega van Mimpen en even-eens raadgevend ingenieur klimaattechniek: “We hebben als taak het rijksbeleid zo goed mo-gelijk te vertalen in gebouwen.” De Rijksoverheid heeft zich on-der meer ten doel gesteld uiter-lijk in 2012 ‘klimaatneutraal‘ (CO

2-neutraal) te zijn wat betreft

haar energieverbruik. Dit door energie duurzaam in te kopen en de toepassing van duurzame energie en energiebesparing te stimuleren. Deze ambitie heeft op verschillende manieren in-vloed op de bouwactiviteiten van de Rgd. In de Rgd-PVE’s is stan-daard opgenomen dat onder-zocht moet worden wat de moge-lijkheden zijn voor duurzame installaties, dus moeten voor- en nadelen van systemen op een rij-tje worden gezet en de fi nanciële haalbaarheid ervan worden aan-getoond. Omdat alle Rijksdiensten zich aan de overheidsambities hebben ge-conformeerd, staat het nemen van maatregelen die bijdragen aan het halen van de klimaatdoelstellingen bij de meeste klanten van de Rgd hoog op het wensenlijstje. Iedere Rijksdienst afzonderlijk formu-leert eigen ambities op het gebied van energie en milieu; onder meer wat betreft het reduceren van de EPC en duurzame installaties. Ten aanzien van kantoorfuncties schrijft het Bouwbesluit een EPC voor van 1,5, terwijl veel klanten voor de Rgd voor hun eigen pro-jecten streven naar een EPC die op 50% tot 75% ligt van de huidige norm.“Er is een beweging waar te ne-men naar een steeds hoger ambi-tieniveau,” stelt Koeslag, “ook als gevolg van afspraken die nu op

“Een van de aantrekkelijkste concepten van dit moment”

Betonkernactivering past in hoge ambitie RijkSteeds meer opdrachtgevers laten betonkernactivering aanbrengen in hun gebouwen. De Rijksgebouwendienst (Rgd) is er daar een van. Waarom? Cement vroeg het twee raadgevend ingenieurs van de Rgd.

R g d b i j z o n d e r e o p d r a c h t g e v e rDe Rijksgebouwendienst (Rgd) zorgt voor huisvesting aan rijksdiensten, zelfstandige bestuursorganen en internationale organisaties. De vastgoed-portefeuille van Rgd bestaat uit bijna 2000 (rijks)gebouwen in Nederland. De dienst heeft zo’n 7 miljoen m2 in beheer, waarvan ruim de helft kantoor-ruimte, maar daarnaast bijvoorbeeld ook gevangenissen en monumentale gebouwen zoals paleizen en musea. Jaarlijks geeft de dienst opdracht voor het bouwen van circa tien tot twintig projecten, variërend van kleine poort-gebouwtjes tot kantoorgebouwen van vele tientallen duizenden vierkante meters. Een deel hiervan is een PPS-project (publiek-private samenwer-king). Tegenwoordig vinden steeds vaker grootschalige renovatieprojecten plaats.‘Klanten’ van de dienst zijn Rijksoverheidsdiensten zoals ministeries en de belastingdienst. De Rijksgebouwendienst is voor zijn klanten adviseur, pro-jectmanager en beheerder. Hij adviseert en verzorgt huur, bouw, ontwerp en onderhoud van panden.Bij het beheer voert de dienst het beleid van de overheid waarin veel aan-dacht is voor zaken als milieu, gezondheid en duurzaamheid. Denk hierbij bijvoorbeeld aan energie- en kostenbesparende maatregelen en aan het ver-wijderen van asbest en het bestrijden van legionella. Om het gebruik van in-novatieve (en CO

2-reducerende) technieken extra te stimuleren heeft de

Rijksgebouwendienst het Programma Innovatieve Technieken (PIT). Info: www.rgd.nl.

04_RGD.indd 2204_RGD.indd 22 31-10-2007 13:59:4631-10-2007 13:59:46



cement 2007 1 23

centraal niveau worden genomen om aan de klimaatdoelstellingen te voldoen. Als dat eenmaal is ge-beurd, is het ook niet meer aan de afzonderlijke klant welke ambitie wordt nagestreefd, maar kunnen wij als Rgd het afgesproken niveau uitvoeren.”

A r g u m e n t e n v o o r B K A

Het toepassen van betonkernacti-vering in combinatie met warmte-/koudeopslag en een warmte-pompsysteem levert een aanzienlijke bijdrage aan het om-laagbrengen van de EPC en het terugdringen van het energiege-

bruik – en dus van de CO2-uit-

stoot. “Volgens onze berekeningen kan met dit systeem op de energie-kosten voor verwarmen en koelen samen 30 tot 50% worden be-spaard ten opzichte van een con-ventioneel concept,” vertelt Jan Mimpen. “Die 50% is haalbaar als

Het nieuwe gebouw van Rijkswaterstaat in Middel-burg, opgeleverd in 2005, is ontworpen door architec-tenbureau Paul de Ruiter. Het gebouw is onder meer voorzien van betonkernactivering en warmte-/kou-deopslag in de bodem. Energiebesparing is bovendien gerealiseerd doordat het ventilatievoud kon worden ge-halveerd. De bruto verdiepingshoogte is 3,4 m, netto 3,1 m. Mede dankzij de ruime verdiepingshoogte kan

daglicht ver het gebouw binnentreden. Ook zijn atria in het gebouw opgenomen. In de constructie zijn Wingvloeren toegepast, waarin de installaties zijn geïntegreerd. Het gebouw is helder en transparant, publieksvriendelijk en toegankelijk. De ruimten zijn fl exibel indeelbaar. De Rgd voert momenteel comfort-metingen uit in dit pand.Foto’s: Peter Kers, Amsterdam (www.beeld.nu)

04_RGD.indd 2304_RGD.indd 23 31-10-2007 13:59:5031-10-2007 13:59:50



24 cement 2007 1

we de proceskoeling van de gebou-wen erop aansluiten.” Koeslag: “Bijkomend voordeel is dat het sys-teem draait op elektriciteit. Daar-door kun je het systeem vrij sim-pel CO

2-neutraal maken, door

Groene Stroom in te kopen. We

zullen in 2012 als Rijksoverheid 100% Groene Stroom inkopen.”Er zijn echter meer overwegingen die een rol spelen bij besluitvor-ming over het toepassen van be-tonkernactivering in bouwprojec-ten van de Rgd. Aangezien de

klantvraag bij het ontwikkelen van de Rijksgebouwen in hoge mate centraal staat (Mimpen: “We bou-wen nooit een algemeen gebouw”) is het niet verwonderlijk dat het comfortaspect een belangrijke rol speelt. Betonkernactivering heeft onder meer als effect dat weinig luchtverplaatsing plaatsvindt, wat gunstig is voor het comfort.Een derde belangrijk argument is de beperking van het benodigde koelvermogen bij betonkernactive-ring, wat leidt tot lagere investe-ringen ten behoeve van koeling. Het koelend vermogen van de massa leidt bovendien tot een gro-tere ‘bedrijfszekerheid’.De wens van de klant – de Rijks-dienst met een huisvestingsbe-hoefte – speelt bij het realiseren van Rijksgebouwen dus een grote rol. Samen met de klant maakt de Rgd een afweging tussen (milieu)ambities en mogelijkhe-den, zowel bouwkundig als fi nan-cieringstechnisch. Het belang van de eindgebruiker op het ge-bied van energielasten en com-fort weegt zwaar mee. In de bere-keningen worden naast de investeringskosten ook de exploi-tatielasten meegenomen en lan-getermijnberekeningen gemaakt – iets wat bij commerciële pro-jectontwikkeling veel minder het geval is. Op grond van al deze overwegingen samen komt men tot de keuze voor een energiesys-teem. De Rgd toetst de plannen onder meer door deze te onder-werpen aan een EPC-berekening.

O n d e r z o e k n a a r

e r v a r i n g e n

De Rgd hecht groot belang aan evaluatie en monitoring; logisch, gezien de combinatie van taken van de dienst en ook gezien de langdurige relatie die zij heeft met haar klanten. Ervaringen met bouwprojecten worden zo veel mogelijk teruggekoppeld naar de ontwerpers. Een van de onderzoe-ken die de Rgd laat uitvoeren be-treft de ervaringen met beton-kernactivering.Uit de voorlopige onderzoeksre-

Het nieuwe pand van het Openbaar Ministerie in Lelystad, ontwikkeld door de architect van de Rijksgebouwendienst Rob Hootsmans, is een casco van vijf verdiepingen (en een kelder) van 18 x 43 m. De gevels bestaan uit een grid van geperforeerde zwarte stalen roosters, h.o.h. 3600 mm. Achter deze roosters bevinden zich luiken voor natuurlijke ventilatie, zonwering, luchtkanalen, constructie, data/elektra etc. Het grid wordt aan de voorzijde verstoord door de entree en aan de achterzijde door de deuren naar trafo- en bergingruimten en het balkon op de vijfde verdieping. Het ultieme casco heeft geen verlaagd plafond. Akoestiek wordt opgelost in de binnenwanden. Ten opzichte van een traditioneel kantoor wordt 45% energie bespaard door toepassing van betonkernactivering, warmte- en koudeopslag in de bodem en een klimaatgevel. Het gebouw wordt naar verwachting in 2008 opgele-verd.

04_RGD.indd 2404_RGD.indd 24 31-10-2007 13:59:5331-10-2007 13:59:53



cement 2007 1 25

In 2003 nam de rechtbank Breda een nieuw onderkomen in gebruik voor de sector kanton, naar ontwerp van Rgd-architect Hans Wijffels. Boven de donkere bakstenen plint is de gevel bekleed met gele keramische tegels. De grote zittingzaal op de begane grond steekt schuin uit de constructie. Via een glazen entreepui stapt de bezoeker in een gebouw met veel vides en doorzichtige vloeren, wat een speciaal lichteffect geeft aan het interieur. Het klimaat wordt gereguleerd met betonkernactivering en warmte-/koudeop-slag in de bodem. Alle leidingen voor warmte en koeling zijn in de vloeren gestort. Hierdoor is de inrichting vrij sober: alleen schoon beton, glas en staal.Foto’s: Norbert van Onna

sultaten blijkt dat het comfort van de gebouwen met betonkern-activering in de zomer over het algemeen als goed wordt beoor-deeld, ook in de afgelopen hete julimaand. In de winter en in de tussenseizoenen wordt de tempe-ratuur soms als te koud en soms als te warm ervaren. In gebou-wen zonder goede zonwering blijkt zoninstraling in deze perio-de soms voor te warme binnen-temperaturen te zorgen; het sys-teem is dermate traag dat plotselinge temperatuurwisselin-gen niet snel kunnen worden op-gevangen. Verder zijn er soms problemen met het afregelen van de installatie.Mimpen en Koeslag concluderen dat de geconstateerde problemen grotendeels oplosbaar zijn mid-dels het standaard aanbrengen van goede zonwering en extra aandacht voor de regelstrategie van het systeem. Wat betreft de warmte- en koudeklachten in de koudere maanden die zich soms voordoen, adviseren de klimaat-adviseurs de capaciteit van het sys teem van te voren goed door te rekenen middels een simula-tiemodel. Een kleine aanvullende installatie is nodig om snel en goed te kunnen regelen en zo-doende het hele jaar door een op-timaal comfort te kunnen garan-deren. Meestal wordt dit gerealiseerd middels aanvullende verwarming in de vloer of kleine aanvullende verwarmingsele-menten onder het glasvlak. De Rgd zelf heeft tijdens de engi-neeringsfase van het gebouw voor het OM in Lelystad intensief het dynamische gedrag van de vloer doorgerekend en besloot in dit ge-bouw kleine extra radiatoren op te nemen bij het glasvlak.

Wat betreft Mimpen en Koeslag is betonkernactivering het experi-mentenstadium inmiddels zeker voorbij, maar kan nog wel het een en ander worden geoptimaliseerd. Het blijft zinvol de gebouwen te monitoren en de ervaringen terug te koppelen naar de ontwerpers.

De klimaatadviseurs zijn echter van mening dat betonkernactive-ring op dit moment – in combina-tie met wamte-/koudeopslag en een warmtepompsysteem – als ge-volg van de gunstige kwaliteiten op verschillende aspecten (duur-zaamheid, energie, comfort) zeer

goede papieren heeft wat betreft het realiseren van de algemene ambities van de Rgd en haar klan-ten. Mimpen: “In ieder geval is het een van de aantrekkelijkste con-cepten van dit moment.” n

Anne Marij Postel

04_RGD.indd 2504_RGD.indd 25 31-10-2007 13:59:5631-10-2007 13:59:56


V l o e r e n

26 cement 2007 1

De problematiek in de bouw is vooral terug te voeren op de ver-snippering in de branche. In de afgelopen decennia zijn tientallen specialismen ontstaan die alle-maal hun eigen stukje zo effi ciënt mogelijk invullen. Daarmee is op zichzelf niets mis, zolang er maar iemand is die het totaal blijft overzien en bijvoorbeeld het ver-band tussen een sprinklerinstalla-tie en een constructie ziet of die de bouwtijd koppelt aan de ge-derfde inkomsten van de op-drachtgever.

K l a n t g e r i c h t e b e n a d e r i n g

Daar waar andere sectoren liever praten over ‘de klant’, heeft de

Integrale ontwerpbenadering meer dan ooit vereisting. R.P. Venekamp, UNIQ Consultancy

ing. J.J.M. Sperber, ingenieursbueau Goudstikker-De Vries

De toevoeging van allerlei installatievoorzieningen aan de constructievloer maakt vroegtijdig overleg tussen installateur en constructeur meer dan ooit noodzakelijk. Niet zelden levert het plaatsen van beton, wapening en leidin-gen in een en dezelfde doorsnede conflicten op. Bovendien leidt het opwar-men en afkoelen van het beton in geval van toepassing van betonkernactive-ring tot vervormingen en/of spanningen. Maar er zijn nog veel meer redenen te bedenken waarom de organisatie van het bouwproces anders moet. In elk geval moet de klant centraal staan.1 | Warmtepompprincipe

bouwwereld opdrachtgevers. Als gevolg staan de wensen van de klant niet echt centraal. Toch zou dat hét vertrekpunt voor een suc-cesvol project moeten zijn. Daarbij is overigens de exploitatie van het gebouw vele malen belangrijker dan de stichtingskosten, terwijl de sector nog veelal nadrukkelijk stuurt op het zo laag mogelijk ma-ken van juist die stichtingskosten.UNIQ Consultancy heeft een Design&Build-formule ontwik-keld, gebaseerd op een totaalaan-pak. Het uitgangspunt is dat een bouwproject vol zit met onderlin-ge afhankelijkheden, ongeacht of dit nu gevolgen heeft voor het bouwproces zelf (bouwtijdreduc-tie) of voor het effi ciënt toepassen van de gebruikte producten en materialen (faalkostenreductie). Moet de nadruk liggen op zo snel mogelijk realiseren of is dit voor de klant minder relevant dan bij-

voorbeeld een multifunctionele in-deling die over vijf jaar een hogere verkoopwaarde heeft? Door vanaf het eerste moment goed te luiste-ren naar de klant, kan worden vastgesteld wat in het specifi eke project bepalende factoren zijn. Door deze centraal te stellen kan de planning van het project daarop worden afgestemd.

PraktijkvoorbeeldEen klant wil een hal realiseren van 20 000 m2. Uit de bedrijfseco-nomische analyse komt naar vo-ren dat hij deze kan verhuren voor € 85 000 per maand. De huurder heeft zich al aangemeld en de hal moet zo snel mogelijk worden ge-realiseerd. Het ontwerp wordt ge-maakt, er wordt aanbesteed en de realisatie start.Ergens in het traject ziet de aanne-mer een mogelijkheid om met één van zijn onderaannemers te on-derhandelen over één van de pos-ten. Hij is van mening dat deze post € 5000 te hoog is. Er wordt een week onderhandeld en de aan-nemer heeft gelijk: hij bespaart die € 5000. Wat hij zich echter niet ge-realiseerd had, was dat de activiteit van de onderaannemer op het kri-tieke pad van de planning lag. De week onderhandeling betekent te-vens dat er een week later wordt opgeleverd. Die week kostte de klant, afgezien van de bouwplaats-kosten, bijna € 20 000,- aan huur-inkomsten! Exploitatie versus stichtingskosten.

De kosten voor de klant van bouw-tijd worden sowieso vaak onder-schat. Bovenstaand voorbeeld maakt dit duidelijk, maar ook in heel veel andere gevallen komt dit terug. Zolang het nieuwe pand niet is opgeleverd, heeft de klant te maken met de lasten van zijn be-staande locatie, bouwrente, bouw-plaatskosten, dubbele verzekerin-

05_Constructievloer.indd 2605_Constructievloer.indd 26 31-10-2007 14:02:2831-10-2007 14:02:28


V l o e r e n

cement 2007 1 27

gen en nog veel meer. In hoeverre dit bepalend moet zijn voor het bouwproces verschilt van project tot project, maar het moet wel al-tijd een afgewogen beslissing zijn.

B o u w t i j d v e r k o r t i n g

Eén van de meest voor de hand lig-gende manieren om de bouwtijd te verkorten, is prefabricage. Hierdoor kan het grootste deel van de werk-zaamheden worden uitgevoerd zon-der dat deze op het kritieke pad van de planning liggen. Toch gebeurt dit nog maar weinig. De reden hiervoor is dat prefabricage of geprefabri-ceerde producten vaak duurder zijn dan het in de bouw realiseren. In termen van stichtingskosten wel te verstaan en aangezien het voor de aannemer veelal niet inzichtelijk is wat de besparingen van de bouw-tijdreductie voor de klant zijn, is het logisch dat hij kiest voor de lagere stichtingskosten.Een andere effectieve manier van bouwtijdverkorting is het combine-ren van procesgangen. Een mooi voorbeeld hiervan is de toepassing van vloerverwarming in combina-tie met betonvloeren en -daken. Door de werkzaamheden van dege-ne die de vloer stort, af te stemmen op de werkzaamheden van de in-stallateur die de vloerverwarming moet plaatsen, kan dit laatste pro-ces veelal in één werkdag plaats-hebben zonder dat dit andere gan-gen in het bouwproces verstoort. Wanneer radiatoren moeten wor-den geplaatst, moeten de werk-zaamheden in de afbouwfase wor-den uitgevoerd op een moment dat er toch al veel te veel partijen op hetzelfde moment werkzaamhe-den willen uitvoeren. Gevolg is dat in deze fase veel uitloop ontstaat, omdat verschillende partijen op el-kaar zitten te wachten.

E x p l o i t a t i e k o s t e n

Een andere reden om vloerverwar-ming toe te willen passen, is het effect hiervan op de exploitatiekos-ten. Vloerverwarming in combina-tie met beton is essentieel voor la-getemperatuurverwarming. Door gebruik te maken van vloerverwar-

ming c.q. -koeling is het mogelijk het gebouw te klimatiseren met een warmtepomp en bronnensy-steem (fi g. 1). Hierdoor kan circa 50% worden bespaard op de ener-giekosten.Indien niet voor dit systeem wordt gekozen, moet wel worden stilge-staan bij de gevolgen. Over tien jaar zijn de energieprijzen een stuk hoger dan nu en zal het pand qua exploitatie slechter scoren dan een pand dat wel over de voorzie-ning beschikt.Als in het ontwerptraject de klant wordt voorzien van alle relevante gegevens, is hij in staat te kiezen voor het voor hem optimale ge-bouw. In de Design&Build-formu-le kunnen de verschillende partij-en die betrokken zijn bij het ontwerp gezamenlijk de optimale situatie ontwerpen. Een voorbeeld hiervan is het voorzien van een constructieve betonvloer of -dak in combinatie met W-installatietech-niek.

G e v o l g e n v o o r d e

c o n s t r u c t e u r

Welke gevolgen heeft dit nu voor het proces van de constructeur en de betonvloer? De voor betonkern-activering benodigde leidingen moeten worden toegevoegd aan de

vaak reeds overvloedig aanwezige leidingen en doorvoeringen voor ventilatie, elektra, domotica, gas, water en riolering. Het is dan ook zaak de positionering van deze lei-dingen mede in overleg met de constructeur te bepalen. Deze krijgt immers te maken met een betonconstructie waarin een groot aantal zaken bij elkaar gaan ko-men en waarin tegengestelde be-langen bij elkaar moeten worden gebracht.Zo zal elke constructeur beamen dat beton en staal slechts optimaal zullen samenwerken als sprake is van een goede en volledige omhul-ling van het wapeningsstaal door het beton en dat in te storten on-derdelen meestal nadelig zijn voor een goede krachtsoverdracht. De werkelijkheid is echter dat het soms moeilijk is nog plaats te vin-den om beton en wapeningsstaal toe te voegen aan de spaghetti van leidingen en overige in te storten voorzieningen (foto 2)!Voeg bij het bovenstaande het feit dat het opwarmen en afkoelen van beton leidt tot vervormingen en/of spanningen, mede bepaald door de plaats van de verwarmings- an-nex koelleidingen, en het is duide-lijk dat er een complexe opgave ligt voor de constructeur.

2 | Een spaghetti aan leidin-

gen en overige in te stor-

ten voorzieningen



V l o e r e n

28 cement 2007 1

G e z a m e n l i j k e v e r a n t -

w o o r d e l i j k h e i d

Al heel vroeg in het ontwerpproces zullen architect, hoofdconstruc-teur en installatieadviseur zich dus moeten buigen over de installaties. Nog te vaak wordt het belang van deze gezamenlijke ontwerpverant-woordelijkheid in dit verband on-derschat, wordt het ontwerp onvol-doende ver uitgewerkt of worden gedurende het bouwproces, door pas later in dit proces betrokken partijen, ondoordachte beslissin-gen genomen die uiteindelijk een aanvankelijk goed ontwerp om zeep kunnen helpen en tot grote problemen op de bouwplaats lei-den. Van de leden van het ont-werpteam wordt daarbij verwacht dat ze over de grenzen van de ei-gen discipline heen kunnen kijken en begrip hebben van en voor el-kaars problemen. Daarbij moeten uiteraard steeds de belangen van de klant voorop staan.Belangrijk bij een dergelijk integraal ontwerpproces is dat het ontwerp tot op een voldoende diep niveau plaatsheeft. Het enkel aangeven van leidingprincipes en -schema’s door de installatie-adviseur is onvoldoen-de om de impact op het totaal te kunnen onderkennen. Plaats en af-meting van de leidingen moeten exact bekend zijn en worden aange-geven om onmogelijke kruisingen voor te kunnen blijven en de con-structieve samenhang intact te kun-nen houden. Ook van de hoofdcon-structeur wordt in deze verlangd dat hij zijn ontwerp in deze fase verder

uitwerkt dan dat hij van oudsher ge-wend was. Het doorschuiven van werkzaamheden en verantwoorde-lijkheden naar een later bij het pro-ces te betrekken partij – bijvoor-beeld een vloerenleverancier – is in deze fi losofi e dan ook principieel onjuist.

Bij dit proces is het belangrijk goe-de hulpmiddelen te hebben, zoals 3D-ontwerpprogrammatuur die het eenvoudiger maakt inzicht te krijgen in knelpunten, de juiste standaarden voor informatiesyste-men en goede afsprakenstelsels.

P r e f a b r i c a g e

Prefabricage is zoals eerder ge-zegd een goed middel om de bouwtijd en daarmee de totale kos-ten in de hand te houden. Een an-der groot voordeel is in dit kader dat een betere maatvastheid kan worden gegarandeerd, omdat fa-bricage kan plaatshebben onder geconditioneerde omstandighe-den. Prefabricage kan hierbij op verschillende niveaus, variërend van het prefabriceren van in de vloer in te storten grote leidingele-menten als verwarmings- c.q. koe-lingsregisters tot het prefabriceren van volledige vloerelementen. Be-langrijk hierbij is dan wel dat pre-fabricage plaatsheeft onder de hiervoor geschetste ontwerpver-antwoordelijkheid van het Design&Build-team. Met name voor de constructeur ligt hierin een belangrijke taak.

C o n s t r u c t i e v e a a n -

d a c h t s p u n t e n

Ten slotte wordt nog even kort stil-gestaan bij een aantal specifi eke constructieve aspecten samenhan-gend met betonkernactivering.Uit comfortoverwegingen zal de oppervlaktetemperatuur van de vloer zich moeten bewegen tussen beperkte grenzen; aan de bovenzij-de van de vloer maximaal 29 ºC (bij verwarmen) en 20 ºC (bij koe-len); aan de plafondzijde respectie-velijk 27 ºC en 17 ºC. Dit betekent dat de watertemperatuur in de lei-dingen beperkt zal blijven tot

waarden die gemiddeld liggen tus-sen de 40 ºC en 13 ºC. De tempe-ratuur van de betonkern varieert daarmee sterker dan de oppervlak-tetemperatuur. Daarbij is sprake van verhinderde vervorming en dus spanningen in de vloer. Het zijn met name de trekspanningen in de randzones van de vloer die ontstaan bij het opwarmen van de kern die kunnen leiden tot scheur-vorming, omdat deze spanningen (circa 3,0 N/mm2) in de orde van grootte van de treksterkte van be-ton liggen. Het is dus zaak hier-mee rekening te houden door bij-voorbeeld beton toe te passen met een hogere treksterkte (minimaal C28/35), een volledig wapenings-net op te nemen in de randzone en/of eventueel toegepaste tegel-vloeren fl exibel te lijmen en te voorzien van voldoende dilataties.Speciale aandacht vraagt nog de opwarmfase in of direct na de bouw. Afhankelijk van het jaarge-tijde kunnen bij onzorgvuldig handelen daarbij veel grotere tem-peratuurverschillen optreden dan hiervoor is genoemd. Het is zaak dit te voorkomen door voldoende tijd te nemen om daarbij de tem-peratuur slechts heel geleidelijk te hoeven laten toenemen. Als richt-lijn geldt hierbij een maximaal aan te houden temperatuurverschil van 20 ºC tussen betontempera-tuur en watertemperatuur. Daar-naast is het zaak te zorgen voor een zo goed mogelijke beginsitua-tie, door te storten onder gecondi-tioneerde omstandigheden en een juiste nabehandeling (afdekken met folie, aanbrengen curing com-pound en mogelijk zelfs isoleren) toe te passen (foto 3). n

3 | Gestort wordt onder

geconditioneerde

omstandigheden



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 29

Betonkernactivering (BKA) is een variant op zogeheten ‘oppervlak-tesystemen’. Oppervlaktesyste-men – al langer dan BKA toege-past voor de beheersing van het binnenklimaat – zijn systemen waarbij watervoerende buizen ge-integreerd zijn in de vloer, de wand of het plafond, in de vorm van vloer-, wanden plafondver-warming (en soms ook als koelsys-teem) (foto 1). Bij oppervlaktesystemen worden de buizen meestal in de bovenste laag van de vloer constructie (cementdekvloer bij een vloersys-teem) of direct onder de pleister-laag (bij plafond- en wandsys-temen) opgenomen. Dit zorgt voor een directe warmte-uitwis-seling met de ruimten. Bij oppervlaktesystemen speelt de gebouwmassa bij de klimaat-beheersing van de ruimte een ondergeschikte en deels zelfs ne-gatieve rol. Geheel anders is dit bij thermisch actieve betoncon-structies.

Voordelen BKAZoals al eerder in dit nummer van Cement werd aangegeven worden bij BKA watervoerende buizen in de gebouwmassa (het beton) zelf geïn-tegreerd (fi g. 2). Op de meeste bouwprojecten worden ze in het be-tondek tussen de onderen boven-wapening aangebracht. Het opne-men van buizen in de wand komt minder vaak voor. Dit onder meer vanwege de complexiteit, zoals de plaats van de wand ten opzichte van de ruimte (afgifte thermisch vermo-gen), fl exibiliteit wanden (nadien wijzigen ruimten etc.) en de monta-gewijze. Bij BKA dient de gebouwmassa als opslag medium voor koude- en warmte-energie. Warmte en koude worden gelijkmatig en geleidelijk afgestaan aan de omgeving. Dit sys-teem heeft een aantal voordelen, die ook al eerder werden aangegeven:• beperking van het benodigde

piek vermogen;• mogelijk gebruik van lagetem-

peratuuropwekkers;

• toename van het comfort;• geen hinder door geluid of

luchtstroming;• het kunnen inzetten van het sys-

teem voor zowel verwarming als koeling;

• het niet of weinig innemen van bouwkundig volume.

Zelfregelend effectAl eerder (zie het artikel op pag. 12) kwam aan de orde dat de warmteoverdracht van de vloer naar de ruimte plaatsvindt met een zeer klein onderling temperatuur verschil. Dit is mo-gelijk vanwege het grote verwar-mend en koelend oppervlak.Wat minder aandacht was er in voorgaande artikelen voor het zelfregelend effect van thermisch actief beton. Dit houdt in dat bij het wijzigen van de zogenaamde ‘overtemperatuur’ (verschil tus-sen de ruimte temperatuur en de gemiddelde temperatuur van de vloer en/of het plafond, fi g. 3) door ver andering van de interne en/of externe belastingen (bij-voorbeeld zonnestraling) de warmteafgifte of -opname sterk zal afnemen dan wel toenemen.Het systeem zal door de wijzi-ging van deze overtemperatuur het vermogen hierop aanpassen. Bij een toename van de belasting door interne en/of externe in-vloeden wordt de overtempera-tuur kleiner. Hierdoor daalt het verwarmingsvermogen en neemt het koel vermogen toe. Als de warmtevraag groter wordt, neemt de overtemperatuur evenredig toe, en daarbij neemt het afgege-ven verwarmingsvermogen toe en het koelvermogen af.

ComfortaspectenOok is nog extra aandacht op zijn plaats voor de comfortaspecten van betonkeractivering. Door de massa reageert het verwarmings-

Voorwaarden voor succes op de bouwplaatsing. A. van Dorp, BAM-Techniek

In de voorgaande artikelen is al aandacht besteed aan diverse aspecten van betonkernactivering (BKA). In dit artikel worden enkele aspecten belicht die in het voorgaande nog minder nadrukkelijk aan de orde kwamen. Ook wordt een aantal voorwaarden genoemd voor succesvolle toepassing van het systeem.

1 | De wereld bekeken van-

uit de slang (ROC Friese

Poort, Emmeloord)

06_Bam_bka.indd 2906_Bam_bka.indd 29 31-10-2007 14:02:5831-10-2007 14:02:58


B o u w f y s i c a

30 cement 2007 1

24

23

22

21

20

°C

koelen

ruimteverwarming

verwarmen

ruimtekoeling

systeem veel trager dan een traditi-oneel verwarmings systeem. Voor-deel hiervan is dat grote en steeds terugkerende temperatuurschom-melingen, die door gebouwgebrui-kers als hinderlijk worden ervaren, veel minder voorkomen.Ook de als onbehaaglijk ervaren opbouw van temperatuurlagen (verschillen in temperaturen in

verticale lijn) in een ruimte is veel minder aanwezig. Door de lage overtemperatuur is tevens het con-vectieve aandeel van de warmte -over dracht klein ten opzichte van het stralingsaandeel. Door het gro-te stralingsaandeel is de verticale temperatuurgradiënt (tempera-tuurlagen) klein. Hierdoor kan een lagere vertrek temperatuur

worden gekozen zonder dat deze afbreuk doet aan het comfort. Hierdoor neemt op zijn beurt het trans missieverlies (warmteverlies door de gevelconstructie) af.

EnergieBKA maakt zoals aangegeven ge-bruik van zeer kleine temperatuur-verschillen. Dit maakt de toepas-sing aantrekkelijk van energieopwekkers met een lage temperatuursprong, zoals warmte-pompen, zonne-energie en kou-deopslagsystemen. Door de lage verwarmingswatertemperatuur en de hoge koelwatertemperatuur zijn hoge rendementen te behalen bij het opwekken of omzetten van energie.Door de traagheid van het systeem kan geen nachtverlaging worden toegepast, omdat het opwarmen (en afkoelen) te veel tijd in beslag neemt. Juist omdat er geen nacht-verlaging plaatsvindt, hoeft het sys-teem ook geen overcapaciteit te bezitten om een piekvraag in de ochtend op te kunnen vangen. Dit betekent een besparing in de in-stallatiekosten; een kleinere warm-televeringscapaciteit volstaat im-mers. Bovendien is minder energie nodig voor het op tempe-ratuur houden van een gebouw dan voor het opwarmen ervan. De warmtevraag is bij opwarmen im-mers groter, omdat een groter temperatuurverschil moet worden overbrugd.

Optimale omstandighedenBetonkernactivering komt niet overal even goed tot zijn recht. Voor succesvolle toepassing is een aantal optimale omstandigheden te benoemen: • Er dient vroegtijdig overleg

plaats te vinden tussen de archi-tect, eventueel de constructeur en de installatieadviseur en ui-teraard de gebruiker. Door de integratie van de klimaatinstal-latie in de bouwkundige con-structie is het noodzakelijk om van te voren weloverwogen keu-zes te maken. De keuze voor be-tonkernactivering heeft veelal

2 | Principedoorsnede

breedplaatvloer voorzien

van betonkernactivering

4 | Montage van slangen op

breedplaatvloeren in

ROC Friese Poort te

Emmeloord

3 | De reactie tussen vloer-

temperatuur en ruimte-

temperatuur



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 31

invloed op de bouwkundige uit-voering en kosten.

• Betonkernactivering is het beste toe te passen bij nieuwbouw. Daar kan immers in een vroeg stadium met alle partijen over-eenstemming worden bereikt over bouwtechnische aan-passingen. Belangrijke afwegin-gen voor de architect zijn hierbij de verdiepingshoogte, het systeem plafond, de kwaliteit van de gevel en de beleving in de ruimte. Voor de installatieadvi-seur zijn de belangrijkste afwe-gingen het comfort in de ruimte, het energie verbruik, het inpas-sen binnen het gehele concept en de toetsing aan het program-ma van eisen. De constructeur dient met het concept in te stem-men door de beperking van de con structieve mogelijkheden. De belangrijkste partij is echter de

opdrachtgever die de afweging dient te maken tussen comfort, regelbaarheid, investering en jaarlijkse energierekening.

• De gebouwen moeten bij voor-keur bestaan uit meerdere bouwlagen, omdat het systeem pas optimaal werkt bij toepas-sing in tussenvloeren. Bij vloe-ren die zijn uitgerust met betonkern activering wordt zo-wel warmte afgestaan naar bo-ven (de vloer) als naar beneden (het plafond). De hoeveelheid warmteafgifte naar boven/bene-den kan worden beïnvloed mid-dels het op verschillende hoog-ten in de betonvloer positioneren van de water-voerende slangen (foto 4).

• De vloeren en het dak worden bij voorkeur vervaardigd uit massief beton, om de warmte-opslag capaciteit van het beton

goed te kunnen benutten. Mas-sieve deklagen worden vaak uit-gevoerd met een betondikte van 0,25 à 0,30 m.

• Om optimaal gebruik te kunnen maken van de stralingsafgifte van het plafond wordt bij voor-keur geen traditioneel systeem-plafond toegepast. Dit betekent dat akoestische voorzieningen moeten worden getroffen. Een door BAM Techniek toegepast alternatief is het zogenoemde ei-landplafond in combinatie met luchtinblaas boven het plafond, waardoor straling wordt vervan-gen door convectie.

• Tot slot: het systeem is vooral geschikt voor utiliteitsbouw met een normale verwarmings- en koellast, zoals kantoorgebou-wen, schoolgebouwen, zieken-huizen en verzorgingshuizen. n

BAM Techniek heeft de afgelopen jaren diverse projec-ten uitgevoerd met betonkernactivering, variërend van scholen, productiehallen, showrooms, woningen tot verpleeghuizen. Op de foto’s ROC Friese Poort te Emmeloord (boven) en GGZ Winschoten (onder).

Binnen de diverse projecten is niet alleen gebruik gemaakt van breedplaatvloeren, maar ook van kanaal-plaatvloeren. Bij toepassing van kanaalplaatvloeren zijn de watervoerende buizen direct gemonteerd op de kanaalplaatvloer.




32 cement 2007 1

Tot pakweg 2000 zag het vloeren-landschap er zeer overzichtelijk uit. Je had de kanaalplaat- en de breedplaatvloer en nog wat qua marktvolume kleinere producten. Bij al die vloeren ging het maar om één ding: het realiseren van overspanningen. Nu, zes jaar later, is dat beeld behoorlijk veranderd.

De markt verwacht inmiddels veel meer van vloeren. Producenten zijn al snel gaan inspelen op de veranderende vraag, waardoor re-cent relatief veel nieuwe producten zijn ontwikkeld.Deze markt is het resultaat van nieuwe ontwikkelingen, die in op-merkelijk korte tijd tot stand kwa-men. Naast het realiseren van over-spanningen zijn er vijf nieuwe leidende thema’s, die voortaan de gewenste functionaliteit van vloe-ren, maar ook van andere bouwde-len zullen domineren. Die thema’s zijn gewichtsreductie, faciliteren van een industrieel proces, het mo-gelijk maken van fl exibiliteit, de re-ductie van energie en het realiseren van comfort. Hieronder wordt na-der op deze thema’s ingegaan.

G e w i c h t s r e d u c t i e

De behoefte aan lichter bouwen komt voort uit een beweging rich-ting prefab en tegelijk het naden-ken over transport en logistiek. Denk bijvoorbeeld aan het bouwen in de binnenstad. Soms zijn het specifi eke markten, zoals bij het optoppen van gebouwen, die licht bouwen noodzakelijk maken. Ook past het licht bouwen uitstekend binnen maatschappelijk verant-woord ondernemen. Licht bete-kent immers minder materiaal, en daardoor minder aanslag op het milieu, minder transport, minder fi jn stof, minder energie, enzo-voorts. De opkomst van staalske-letbouw komt dus niet uit de lucht vallen. Ook de betonwereld speelt in op de behoefte aan lichter bou-wen, onder meer met de bollen-plaatvloer, zoals de BubbleDeck-vloer (fi g. 1) en het vergelijkbare systeem Airdeck.U stelt wellicht dat het marktaan-deel van lichte vloeren nog steeds erg klein is. Dat klopt. Maar bij de introductie van nieuwe producten blijkt eigenlijk altijd dat de ontwik-

Energieke productontwikkeling prof.dr.ir. J. Lichtenberg, TU/Eindhoven, faculteit Bouwkunde

Er is duidelijk wat aan de hand in de bouw. De innovatiesnelheid neemt zicht-baar toe. Op vloerengebied, het domein van beton bij uitstek, is dat heel goed te illustreren. Vloeren hebben meer functies gekregen dan alleen overspan-nen, onder meer wat betreft energievoorziening. In dit artikel besteden we aandacht aan productontwikkeling op dit gebied, waarbij we de context – innovatie in de bouw als geheel – echter niet vergeten.

1 | Licht bouwen kan onder

meer met een bollen-

plaatvloer (BubbleDeck).

2 | Industrieel en flexibel:

Leidingvloer van VBI

(ook uitvoerbaar als

Klimaatvloer, zie pag. 40

e.v.)

07_Energieke_productontw.indd 3207_Energieke_productontw.indd 32 31-10-2007 14:03:4531-10-2007 14:03:45



cement 2007 1 33

keling ervan eerst een tijdje slui-mert, om dan opeens tot explosie te komen. De voortekenen voor een doorbraak van lichte vloeren zijn nu duidelijk aanwezig. Tij-dens het Vloerenvisie-congres (SBR) ‘Geluidsisolatie en vloercon-structies’ in november 2006 leek het wel alsof er helemaal geen ka-naalplaatvloeren of breedplaatvloe-ren meer bestonden. Terwijl je juist zou verwachten dat die pro-minent aanwezig zouden zijn, vanuit het (overigens onterechte) idee dat geluid met massa moet worden bestreden. Er werden ste-vige presentaties gegeven over al-lerlei innovaties op het gebied van lichte vloeren. Dit is één van de signalen dat er in de markt be-hoorlijk wat verandert.

I n d u s t r i e e l p r o c e s

Bij de recente innovatie-ontwikke-lingen gaat het niet alleen over licht bouwen. Een nog grotere in-novatiedruk komt voort uit de drang industrieel te bouwen en in te spelen op de groeiende fl exibili-teitsvraag. Industrieel bouwen is van belang met het oog op meer effi ciency. Met 10% faalkosten en een bouwproces met veel overleg, onderlinge afhankelijkheid van disciplines, stilstandverliezen, en-zovoorts, is daar ook veel te win-nen. Bovendien: vakmensen zijn schaars in de bouw. Industrialisa-tie is ook daarop een antwoord; we zullen wel moeten.In de bouw gaat het dus steeds meer richting prefab en heel spe-cifi ek ook richting een nieuwe or-dening van de installatietechniek. De installaties moeten immers niet zoals nu in twintig stappen in het bouwproces worden aange-bracht, maar – gefaciliteerd door procesgerichte bouwtechniek – zo veel mogelijk in één arbeidsgang worden gerealiseerd. Een deel van de leidingen, met name aan de ge-bruikerszijde van de installatie, is dan al vooraf verwerkt in de prefab gevelelementen, bijvoorbeeld voor beveiliging en zonwering. De aan-sluitingen worden vervolgens met stekkerverbindingen en kabelbo-

men gerealiseerd. Een gevel wordt aldus een soort apparaat. Zo’n ka-belboom (of leidingboom) kan dan op zichzelf weer een prefab pro-duct zijn, net als in de auto-indus-trie.In het faciliteren van deze tech-niek speelt de vloer ook een essen-tiële rol. De opkomst van de zoge-naamde leidingvloeren is hieraan te danken. In 2000 bestonden ze nog niet, nu zijn er diverse pro-ducten op de markt. Zo snel kan dat dus gaan.

F l e x i b i l i t e i t

De vraag naar fl exibiliteit wordt vaak betwijfeld, maar ook die is ab-soluut groeiende. Zeker in markten waar de eigenaar langere tijd aan een gebouw verbonden is. Je zult in deze dynamische tijden maar ‘je hele leven’ vast zitten aan een star traditioneel gebouwd gebouw. Dit wordt gegarandeerd een zorg voor de toekomst. Corporaties bijvoor-beeld zijn zich hiervan steeds meer bewust.Maar er is meer. Denk bijvoorbeeld aan de opkomst van ‘publiek-private samenwerkingen’, waarbij naast de initiële kosten ook de levensduur-kosten door de aanbieder worden overgenomen. Of ontwikkelingen in de gezondheidszorg, waarbij ook steeds meer naar levensduurkosten wordt gekeken. En aan Brede Scho-

len, waar multifunctionaliteit en fl exibiliteit wordt gevraagd. Alle-maal illustraties van de verandering die gaande is.Voorbeelden van vloeren die passen in het industriële concept – en in opklimmende volgorde ook in fl exi-bele concepten – zijn de Leiding-vloer van VBI, de Wingvloer van Be-tonSon en de Infra+-vloer van PFL (fi g. 2, 3 en 4).

E n e r g i e

Een van de thema’s die bij innova-tie in de bouw regelmatig terug-komt, op diverse fronten, is ener-gie in relatie tot bouwdelen. Allereerst natuurlijk in verband met de verbetering van de isolatie-kwaliteit van gebouwen. Hieraan aandacht besteden is inmiddels wel gangbare praktijk.

3 | De Wingvloer van

BetonSon is eveneens

uitvoerbaar met beton-

kernactivering (zie het

artikel op pag. 49). (foto:

Aldus Bouwinnovatie/SBR)

4 | Ook de Infra+-vloer is uit

te voeren met beton-

kernactivering, zoals hier

bij Raab Karcher in

Nijmegen. Het leidingsys-

teem is hier al ingestort

in de onderschil van de

vloer. Zichtbaar in het

beton zijn de aan- en

afvoerslangen. Boven het

beton kunnen leidingen

van de overige installa-

ties worden aange-

bracht.




34 cement 2007 1

Lichter bouwen heeft, zoals hier-boven al werd aangestipt, zeker ook energievoordelen. Want daar-bij is niet alleen minder energie nodig voor productie, maar ook voor transport. Nadat materialen

als grondstof zijn gewonnen moe-ten ze immers een aantal keren worden vervoerd, voordat ze als product in een gebouw zijn ver-werkt. Onderschat het energiever-bruik dat gepaard gaat met de pro-

ductie van bouwmaterialen niet. Het maakt bijna 10% uit van ons nationale energieverbruik!Een andere energetische slag die gemaakt kan worden, betreft het gebruik van bouwdelen als warm-te- en koellichaam, zoals in beton-kern- of bouwdeelactivering. Deze nieuwe technologie heeft geleid tot een heel scala aan nieuwe pro-ducten, zowel voor betonkernacti-vering zelf als wat betreft afgelei-den en aanvullende toepassingen (fi g. 5).Betonkernactivering maakt ge-bruik van stralingswarmte. Stra-lingsverwarming wordt op een la-gere temperatuur al als behaaglijk ervaren. Dat leidt op zichzelf al tot een aanmerkelijke energiebespa-ring. Het grootste energievoordeel van bouwdeelactivering is echter dat duurzame energiebronnen rendabel kunnen worden ingezet, zoals warmtepompen in combina-tie met bodemwisselaars. Boven-dien kan hetzelfde systeem ook ’s zomers worden gebruikt om het gebouw te koelen. En dat sluit erg aan bij de snel toenemende vraag naar comfort. Ook in de betonwe-

5 | De toepassing van beton-

kernactivering leidt de

ontwikkeling van nieuwe

producten. Hier akoesti-

sche elementen

(Akustiktherm, geleverd

door Opticlima Systems)

die geluid absorberen en

tevens warmtegeleidend

zijn, waardoor ze de wer-

king van de BKA niet hin-

deren.

6 | De Energiepaal van

BetonSon heeft niet

alleen een constructieve

functie als heipaal, maar

fungeert ook als bodem-

wisselaar.




cement 2007 1 35

reld zijn hier interessante ont-wikkelingen te melden. Bijvoor-beeld de Energiepaal van BetonSon, een heipaal die niet al-leen een constructieve functie heeft, maar ook fungeert als bo-demwisselaar (fi g. 6).Flexibiliteit in relatie tot energie is eveneens een item in bouwinnova-tie. Bij het realiseren van gebou-wen worden economische afwe-gingen gemaakt over de rentabiliteit van investeringen, ook op het gebied van duurzame ener-gie. In veel gevallen komt men nu nog tot de conclusie dat zaken als warmte/krachtkoppeling (WKK), zonne-energie en warmtepomp-technologie niet rendabel zijn.Of die conclusie terecht is, is de vraag. Intussen worden de om-standigheden voor duurzame energie gunstiger. De energieprij-zen stijgen, de energetische rende-menten nemen toe en de investe-ringsprijzen dalen. Als gebouwen echter traditioneel worden ge-bouwd, betekent het een veel gro-tere investering om de infrastruc-tuur later alsnog aan te passen. Op energiegebied zal in de toekomst steeds meer ‘moois’ beschikbaar komen, dat vaak niet meer in be-staande gebouwen kan worden op-genomen. Als gebouwen fl exibili-teit bieden wat betreft de energievoorzieningen, geeft dat een belangrijke meerwaarde.

C o m f o r t

Comfort zou voor de markt wel eens de belangrijkste ‘driver’ kun-nen zijn om energiebesparende technologie te realiseren. Tien jaar geleden was airco in een auto heel bijzonder, nu is dat de standaard. Zo snel kan het gaan. Gelijkmatig verdeelde stralingswarmte in de winter en koeling in de zomer, zo-als hiervoor reeds besproken, leve-ren onbetwist een hooggewaar-deerd comfortniveau. Comfort gaat echter niet alleen over binnenklimaat. Ook de ge-luidsaspecten moeten in dit kader nadrukkelijk worden genoemd. Met de toenemende geluidseisen (zeg maar de comfortklasse uit de

norm) is het bepaald niet meer voor de hand liggend om dit met nog meer massa te bestrijden. Om voor luchtgeluid aan +10 dB te vol-doen, is een vloergewicht nodig in de orde van 1500 kg/m2. In de wo-ningbouw moet de vloer ‘slechts’ 175 kg/m2 aan nuttige belasting dragen. Deze draagt dus hoofdza-kelijk zichzelf. Dat wil overigens niet zeggen dat de vereiste ge-luidseisen niet gerealiseerd zou-den kunnen worden in beton, in-tegendeel. Dat met de uitgebreid geteste Infra+-vloer isolaties van +10 dB mogelijk blijken, voor zo-wel lucht- als contactgeluid, geeft dit al aan. En zelfs voor hogere ge-luidsisolaties zijn uitwerkingen denkbaar.

T o t s l o t

De innovaties zijn talrijk, maar er is nog veel meer mogelijk. Zeker als veel meer dan nu van de kwali-teiten van beton gebruik wordt ge-maakt. Het gietproces daagt uit tot

veel complexere functionele vor-men dan nu het geval is bij de meestal vlakke 2D of strengpers-achtige producten. Het heeft dus nog veel ongebruikte mogelijkhe-den. Zeker als daarbij ook zelfver-dichtend beton wordt ingezet.Een andere uitdaging zit in het denken in concepten. Het gaat daarbij om het niet domweg leve-ren van prefab producten, maar het oplossen van een totaalpro-bleem. Denken in concepten kan betekenen dat de leverancier het hele gevelelement inclusief bin-nenspouwblad, isolatie en installa-tietechniek voor zijn rekening neemt (fi g. 7). Het conceptdenken kan ook worden vertaald in het le-veren van diensten als advies, soft-ware of montage. Of in levens-duurgekoppelde meerwaarden zoals garantie, nazorg en onder-houd. Daarmee is veel waarde te creëren.Wat innovaties betreft, kunnen we dus nog zeker even voort. n

7 | In de gevel van woon-/

kantoortoren De

Stadsheer in Tilburg

(ontwerp EGM

Architecten) zijn prefab

casco sandwichelemen-

ten verwerkt met een

betonnen binnenblad,

een thermische isolatie-

plaat en een betonnen

buitenblad (Oosthoek/

Kemper). Een logische

volgende stap in deze

ontwikkeling is het

opnemen van installaties

in het element. (foto:

Marcel van Kerckhoven)




36 cement 2007 1

Met het nieuwe bedrijfsgebouw wilde het bedrijf Hercuton een aantal wensen verwezenlijken. Het hoofdkantoor annex bedrijfshal moest niet alleen aan de eigen ver-anderende huisvestingsbehoeften voldoen, maar ook als ‘showroom’ van eigen kunnen dienen richting potentiële klanten. “We wilden er-mee laten zien wat we in huis heb-ben en waarin we ons onderschei-den”, vertelt algemeen directeur Jeroen de Bonth, tevens projectlei-der nieuwbouw van het kantoor. “Het moest een echte blikvanger worden waarin we alle technieken demonstreerden die we kunnen toepassen.”Hercuton bouwt bedrijfsgebouwen uit prefab betonelementen, volgens eigen concept, die turnkey worden opgeleverd. Dat het eigen kantoor

ook met dit systeem werd opgezet, sprak dus voor zich. Uitgangspun-ten waren verder dat een duurzame energievoorziening zou worden toegepast en dat het pand een goed voorbeeld zou worden voor inten-sief ruimtegebruik. Dat laatste uit zich in het aanbrengen van par-keervoorzieningen op het dak.

L o f t - a r c h i t e c t u u r i n

c o m b i n a t i e m e t B K A

Gekozen werd voor de zogeheten open ‘Loft-architectuur’, waarin de ruimten als het ware zijn gestript, met behulp van ‘de kunst van het weglaten’. De constructie en de in-stallaties blijven zo veel mogelijk in het zicht. “Waarmee niet is ge-zegd dat we het ons gemakkelijk maken”, onderstreept De Bonth. “Het vereist juist een heel nauw-

keurige detaillering, bijvoorbeeld bij de aansluiting van balken en kolommen.” Dedato Ontwerpers en Architecten ontwierpen een transparant gebouw met een hoge beukmaat. De grotendeels glazen gevel is in hoogwaardig glas uitge-voerd. Gestreefd werd naar een zo groot mogelijke daglichttoetre-ding, bij zo weinig mogelijk zon-inval. Balkons over de hele breedte van het pand zorgen voor extra schaduwwerking.Hercuton wilde graag ook op ener-giegebied nieuwe technieken ver-werken in het nieuw bedrijfspand. De Bonth: “We zoeken zo veel mo-gelijk onderscheidend vermogen. Betonkernactivering (BKA) door de betonmassa is voor ons natuur-lijk ideaal; het geeft een toegevoeg-de waarde voor ons product. We zien op termijn zeker toekomst voor deze techniek.” Betonkernac-tivering sloot bovendien goed aan op de Loft-architectuur van Deda-to. Door het ontbreken van leidin-gen en radiatoren voor verwar-ming, komt de sobere architectuur nog meer tot z’n recht.Hercuton past in haar prefab bouwsysteem voor 99% kanaalpla-ten toe, vanwege de snelheid waar-mee kan worden gebouwd en de minimale arbeid die nodig is op de bouwplaats. Betonkernactive-ring was er volgens De Bonth ech-ter tot voor kort bijna niet in com-binatie met kanaalplaten. “Toen we hoorden dat VBI deze toepas-sing toegankelijk ging maken, hebben we dus meteen contact met hen gezocht.” De samenwer-king die hieruit voortkwam, resul-teerde in het eerste utiliteitsge-bouw in Nederland met betonkernactivering in kanaalpla-ten. Niet alleen voor Hercuton en VBI, maar ook voor architectenbu-reau Dedato en installateur Van Panhuis Ermelo betekende dat een primeur.

Bedrijfsgebouw als showroom van eigen kunnen Het bedrijf Hercuton, bouwer van prefab bedrijfsgebouwen, groeide uit zijn jasje. Het bedrijf maakt haar nieuwe gebouw tot voorbeeldproject van eigen kunnen. Het werd het eerste gebouw in Nederland waar betonkernactivering werd toegepast in kanaalplaatvloeren van VBI. Daarmee werd het ook een demonstratieproject voor de VBI Klimaatvloer.

1 | Het nieuwe hoofdkan-

toor van Hercuton aan de

A59 in Nieuwkuijk

(foto’s: 1 t.m. 3

Kees van Unen)

08_Hercuton.indd 3608_Hercuton.indd 36 31-10-2007 14:04:4431-10-2007 14:04:44



cement 2007 1 37

De Bonth is zeer tevreden over de samenwerking. “Omdat het de eerste keer was voor alle partijen, had iedereen ook maximale aan-dacht voor het systeem.” Als ener-giebron voor zowel verwarming als koeling is een warmtepompsys-teem aangebracht, met een kleine gasketel als backup.De keuze voor betonkernactive-ring heeft duidelijke consequen-ties voor het bouwproces. Aller-eerst dient de installateur al in de ontwerpfase bij het proces te wor-den betrokken; betonkernactive-ring vereist immers een integraal ontwerp. De opdrachtverstrekking voor installatiewerk geschiedt dan ook eerder dan gebruikelijk. Bij de prefabricage van de bouwelemen-ten is het leidingverloop al be-kend, zodat hiervoor sparingen kunnen worden aangebracht.Ook tijdens de bouw zelf dienen werkzaamheden anders te worden georganiseerd. Het installatiewerk vindt immers hoofdzakelijk in de ruwbouwfase plaats, in plaats van bij de afbouw. Op de bouwplaats worden de geprefabriceerde ele-menten aan elkaar gekoppeld en verzamelleidingen aangebracht. Een en ander vereist extra aan-dacht wat betreft planning en or-ganisatie. Dit sluit overigens goed aan bij de bouwwijze van Hercu-ton. “We zijn alleen maar blij wan-neer we het bouwproces nog meer kunnen verkorten.”

C o n c e p t z e l f u i t p r o b e r e n

Het gebouw is inmiddels in ge-bruik sinds maart 2006. Dat bete-kent dat de gebruikers zowel zo-mer- als winterweer hebben ervaren. De Bonth is zeer tevreden met het resultaat. ’s Zomers viel het koelend vermogen van het ge-bouw op. En in de koude maanden heeft de gasinstallatie nog niet in actie hoeven te komen. “Maar mis-schien is die wel nodig als het 10 graden vriest, en we de helling-baan naar het parkeerdak ijsvrij willen houden.”De Bonth roemt de eenvoud van het energiesysteem. “Hoe eenvou-diger het systeem, hoe minder

kwetsbaar het is.” Het energiesy-steem is bovendien gemakkelijk op afstand te bedienen. Beton-kernactivering in combinatie met lagetemperatuurverwarming en hogetemperatuurkoeling is ge-bruiksvriendelijk; ook dit aspect van het concept benadrukt Hercu-ton richting haar klanten. Wat be-treft de mogelijkheid om met BKA te koelen onderscheidt het systeem

2 | De schuine hoeken in de kantine dem-

pen het geluid, evenals de stoffen slurf

waardoor ventilatielucht wordt aange-

voerd

3 | Door het ontbreken van verlaagde pla-

fonds zijn akoestische voorzieningen

noodzakelijk, zoals het aanbrengen van

tapijt op de vloer en baffles aan het

plafonds (links- en rechtsboven op de

foto)




38 cement 2007 1

zich ten opzichte van de meer be-kende vormen van lagetempera-tuurverwarming zoals traditionele wanden vloerverwarming.Bij toepassing van betonkernacti-vering kan airco achterwege blij-ven. In het bedrijfsgebouw van Hercuton is alleen een simpel ven-tilatiesysteem toegepast op basis van verdringing, waarbij schone lucht ruimten wordt ingeblazen. De lucht wordt centraal boven in de vide afgezogen, waarbij warmte wordt teruggewonnen middels een warmtewisselaar.

De werknemers zijn erg tevreden over het systeem en roemen het gelijkmatige klimaat in het ge-bouw. Met name de gelijkmatige afkoeling wordt erg gewaardeerd. Binnenmilieuklachten zoals rode ogen, droge lippen en tochtklach-ten komen wegens het ontbreken van airco niet of nauwelijks voor. Bovendien wordt ook gekoeld in ruimten waar in een traditionele opzet geen airco zou zijn aange-bracht; de temperatuur is binnen het gebouw dus overal constant.Hercuton houdt de ervaringen van

haar werknemers nauwlettend in de gaten en voert 24 uur per dag metingen uit. De Bonth: “Meten is weten. Zo kunnen we ervaringsge-gevens opbouwen en naar onze klanten toe met overtuiging de voordelen van het systeem over-brengen. We hebben zelf onze nek uitgestoken en het concept zelf uitgeprobeerd. Zoiets wekt ver-trouwen bij de klanten.” Hercuton biedt betonkernactive-ring inmiddels ook aan als onder-deel van het door het bedrijf te le-veren bouwconcept. Naar de klanten toe benadrukt Hercuton een combinatie van voordelen van betonkernactivering: naast voorde-len op energie- en comfortgebied ook de goede mogelijkheden om BKA te combineren met het pre-fab-bouwsysteem van Hercuton, vooral in combinatie met de Loft-architectuur. Zoals ook eerder in dit nummer aangegeven, is bij toepassing van betonkernactivering akoestiek een belangrijk aandachtspunt. Dat is zeker het geval voor het bedrijfs-pand van Hercuton, waarin het be-ton niet alleen in de plafonds, maar ook in de vloeren in het zicht en glad is afgewerkt. Hercuton heeft op verschillende manieren akoesti-sche maatregelen getroffen; mede om op basis van de ervaringen met de verschillende technieken haar eigen klanten te kunnen adviseren. In de kantine is een aantal schuine hoeken aangebracht, waardoor de geluidsweerkaatsing fl ink is terug-gebracht. Verder wordt het geluid onder meer gedempt door een in stof uitgevoerde ventilatiekanaal (foto 2). Akoestische maatregelen in andere ruimten zijn resonantie-panelen (‘baffl es’) en akoestische plafondeilanden aan het plafond (voor de hoge tonen) en/of tapijt op de vloer (voor de lage tonen) (foto 3). Aan de muur zijn her en der ‘akoestische kunstwerken’ aan-gebracht: stoffen werken waarin (onzichtbaar) steenwol is verwerkt. De Bonth: “Dat werkt zeer effec-tief. Overigens zou je ook hele wanden akoestisch kunnen uitvoe-ren.“

4 | Op de bouw worden de

elementen gekoppeld en

van verzamelleidingen

voorzien.

5 | Het inhijsen van de vloer-

elementen




cement 2007 1 39

In de VBI Klimaatvloer is het principe van betonkernactivering geïntegreerd in een 100% kanaal-plaatvloer. Daarmee was het bedrijf de eerste met een dergelijke toepassing. De Klimaatvloer is een specifieke toepassing van de

VBI Leidingvloer en de VBI Appartementenvloer. De Klimaat-vloer heeft dus ook de voordelen van de Leidingvloer.Het is mogelijk fabrieksmatig sleuven in de bovenkant van de vloer aan te brengen. Deze sleuven zijn afhankelijk van de vloerhoogte 100, 120 en 135 mm diep, zodat er binnen de constructieve hoogte van de vloer ook ruimte is voor lei-dingen voor ventilatie, riolering en elektra. Deze leidingen kunnen bij thermisch actieve vloeren niet meer worden opgenomen in een ver-

laagd plafond. Vanwege de water-leidingen in de onderschil van de Klimaatvloer is er een aangepaste sparingsrichtlijn, omdat niet overal doorvoeringen gemaakt kunnen worden. Ten behoeve van de venti-latieopeningen in het plafond

kunnen waar moge-

lijk ronde spa-ringen gemaakt

worden voor ventila-tieopeningen met een

diameter van 125 mm.Afhankelijk van onder meer de

watertemperatuur, doorstroom-snelheid, slanglengte per register en luchtsnelheid is de capaciteit van de VBI Klimaatvloer 35 à 45 Watt per m2. In door VBI beschikbaar gestelde grafieken kan de capaciteit per plaattype worden afgelezen. De Klimaatvloer wordt geleverd in drie vloerhoogten, 200, 260 en 320 mm, waarmee verschillende overspanningen kunnen worden gerealiseerd. Grotere overspannin-gen zijn mogelijk door het toepas-sen van een gewapende construc-tieve druklaag. Doordat met de Klimaatvloer grote vrije overspan-ningen mogelijk zijn, biedt dit een hoge mate van blijvende inde-lingsvrijheid in het gebouw.De leidingregisters zijn in de onderschil van de Klimaatvloer ondergebracht. Per vloerelement

zijn één of twee registers van lei-dingen te plaatsen. De leidingen zijn zowel naar boven als naar onderen aan de aan- en afvoerlei-dingen van de klimaatinstallatie te koppelen. Door de koppelpun-ten van de registers uit te laten komen in de dwarssleuven van de Klimaatvloeren, kunnen de kop-pelingen op de vloer worden aan-gebracht. Dit maakt het aanbren-gen van de installatie voor de activering, alsmede ook de werk-zaamheden voor ventilatie en riolering veel eenvoudiger, omdat van bovenaf gewerkt kan worden.De VBI Klimaatvloer combineert de voordelen van de bouwwijze met kanaalplaatvloeren en een flexibel in te richten binnen-ruimte met een flinke reductie op energiekosten vanwege de kli-maatinstallatie. Afhankelijk van de werking van de gekozen instal-latie en financieringsvorm bedraagt de terugverdientijd voor de extra investering bij de huidige energieprijzen circa vijf jaar.Het systeem is inmiddels toegepast in een aantal Nederlandse projec-ten, waaronder het bedrijfsgebouw van Hercuton en het nieuwe gemeentehuis van het Limburgse Stein.Info: VBI, tel. 026-3797979, www.vbi.nl.

V B I - K l i m a a t v l o e r : e e n b e s c h r i j v i n g

Montage van de leidingen in

de fabriek

Principe Klimaatvloer (artis-

timpressie)

Er zijn meerdere mogelijk-

heden voor het indelen van

registers in de VBI

Klimaatvloer; met doorkop-

peling bij oplegging (eenzij-

dig of tweezijdig) of naar

beneden in het midden.

Doorkoppeling van de

Klimaatvloer bij de opleg-

ging (variant)

a

b

c




40 cement 2007 1

I n t e r e s s e v a n u i t d e m a r k t

Hercuton krijgt regelmatig bezoek van geïnteresseerde klanten. Ook Klimaatvloerleverancier VBI komt regelmatig over de vloer met een groep belangstellenden. Aad van Paassen, hoofd R&D bij VBI: “Bij Hercuton zijn ze erg enthousiast, dus we komen er graag.” Van Paassen constateert dat de interes-se voor betonkernactivering vanuit de utiliteitsbouwmarkt groeit, zij het nu nog vooral onder de zoge-heten ‘early adaptors’. De commer-ciële markt kijkt de kat vooralsnog uit de boom en wacht tot meer praktijkervaring is opgedaan. Voorbeeldprojecten als die van Hercuton kunnen zeker bijdragen aan de acceptatie van BKA.Betonkernactivering brengt extra investeringen met zich mee. Dat levert voor commerciële ontwikke-laars nog vaak een drempel op.

Dat de meerinvestering in de ex-ploitatie binnen 5 tot 7 jaar terug-verdiend wordt, wordt door lang niet alle partijen in de berekenin-gen meegenomen. Zowel Van Paassen als De Bonth zien dan ook vooralsnog vooral kansen voor afzet bij ontwikkelaars in de utili-teitsbouw die tevens eindgebrui-kers zijn. De Bonth: “Die hebben zelf belang bij aspecten als ener-giezuinigheid en comfort.” Van Paassen: “We zien nu nog met name interesse vanuit de over-heid. Daar leven energievraagstuk-ken ook beleidsmatig sterk.”Van Paassen onderstreept nog eens dat betonkernactivering voor de utiliteitsbouw zeer interessant is gezien de mogelijkheid het sys-teem in te zetten voor koeling. “In de U-bouw zijn de energielasten voor koeling nog steeds zes keer zo hoog als voor verwarming. Dat

maakt betonkernactivering voor deze sector extra aantrekkelijk. Bo-vendien kunnen installaties klei-ner worden gedimensioneerd, om-dat de piekbelastingen in het energieverbruik voor koeling en verwarming minder hoog zijn. Daarnaast zijn er minder meetba-re, maar niet minder belangrijke voordelen: het comfort in deze ge-bouwen is nadrukkelijk beter en ook neemt de arbeidsproductiviteit toe.”Overigens ziet Van Paassen ook voor woningbouw groeiende per-spectieven voor betonkernactive-ring. “Zeker wanneer de EPBD, zeg maar de Europese energie-prestatienorm, wordt ingevoerd. In de berekening van de Europese EPC wordt koeling veel nadrukke-lijker gewaardeerd.”Voor toepassing van betonkernac-tivering gloren er al met al dus goede tijden. Van Paassen ziet daarin belangrijke winst voor de betonbouwindustrie: “Sterker nog: ik zie betonkernactivering als hét item waarmee de betonbouw zich momenteel als industrie kan on-derscheiden te opzichte van ande-re bouwmethoden.” n

Anne Marij Postel

P r oj e c tg e g eve n s

opdrachtgever:Hercuton b.v.architect:Dedato Ontwerpers en Architectenconstructeur:Adviesbureau Opzeeland b.v.leverancier verwarmings- en koelsysteem: Nathanaannemer:Hercuton b.v.leverancier Klimaatvloer:VBI Verkoopmaatschappijleverancier installaties W:Van Panhuis Ermeloleverancier installaties E:Ad Bouman Elektro leverancier akoestische plafonds:Coat Acousticleverancier parkeerdak:Zoontjes beton

6 | Aansluiting van balken

en kolommen vereist

nauwkeurige detaillering

7 | Plattegrond




cement 2007 1 41

Betonkernactivering is voor het eerst in bollenplaatvloeren toege-past bij de nieuwbouw van het Emelwerda College te Emmeloord. In combinatie met de toegepaste gevelmaterialen, mos-sedumda-ken en het ventilatiesysteem is hier een duurzaam gebouw ont-wikkeld.

O n t w e r p

Het ontwerp van architectenbu-reau RAU betreft een drielaagse uitbreiding van een bestaand scho-lencomplex, met een oppervlak van 6300 m2. Het project is opgele-verd in 2002.De bestaande school is met het nieuwe gedeelte verbonden ter plaatse van het trappenhuis en de gymzalen, waarbij de gevel van de bestaande gymzaal geheel is ver-wijderd. Kenmerkend aan het ge-

bouw is de gebogen vorm van het bouwdeel waarin zich de lokalen, kantoren en gangzones bevinden. De gevel van de onderste bouw-laag is uitgevoerd met schanskor-ven (gepuntlaste stalen netten) ge-vuld met keien. In de kopgevel van het gebouw is een geprefabriceer-de betonnen klimwand opgeno-men.Typerend aan het interieur zijn de betonnen kolommen en wanden en de onderzijde van de vloerpla-ten, die als onafgewerkt zichtwerk zijn uitgevoerd. De bovenzijden van de vloeren zijn monolitisch af-gewerkt.Behalve in de gymzaal is het vloer-peil van de begane grond van de nieuwbouw circa 1,8 m hoger gesi-tueerd dan van de bestaande school, waardoor in de fundering een niveauverschil is ontstaan. Bij

het ontwerp is rekening gehouden met een mogelijke uitbreiding in de toekomst met een extra verdie-ping. Overigens is deze extra ver-dieping direct na de ruwbouw ont-wikkeld en gerealiseerd middels een staalconstructie.

D e d r a a g s t r u c t u u r

De constructie van het nieuwe schoolgedeelte bestaat uit een puntvormig ondersteunde beton-vloer: de bollenplaatvloer. De vloer is ondersteund door een ras-ter van betonkolommen met een stramien, variërend van 6,6 x 5,5 m2 tot 8,2 x 6,5 m2, waarbij de variatie samenhangt met de gebo-gen vorm van het gebouw. Door toepassing van de puntvormig on-dersteunde vloeren kon de con-structiehoogte beperkt blijven tot 310 mm en 370 mm voor de ver-diepingsvloeren en 270 mm voor de dakvloer, met een netto verdie-pingshoogte van 3,1 m.De fundering van het gebouw be-staat uit in het werk gestorte poe-ren en een balkenrooster, waarop de holle kanaalplaat van de begane

School met geactiveerde bollenplaatvloer ing. I. Honingh, Pieters Bouwtechniek Amsterdam

m.m.v. ing. A.C. Fuchs, BubbleDeck Nederland

Betonkernactivering kan worden toegepast in combinatie met verschillend vloertypen. Zo ook in bollenplaatvloeren. In het Emelwelda College in Emmeloord gebeurde dat voor het eerst.

1 | Overzichtsfoto.

(Foto’s 1 en 2:

Christian Richters)

09_emelwerda.indd 4109_emelwerda.indd 41 31-10-2007 14:05:5531-10-2007 14:05:55



42 cement 2007 1

grond ligt. Op de begane grond is de keuze gevallen op in het werk gestorte betonkolommen, met een glad afwerkniveau. Dit vanwege de tijdwinst die dit opleverde in de bouwvoorbereiding. Op de verdie-pingen zijn geprefabriceerde ron-de betonkolommen toegepast.De geprefabriceerde betonwanden van de trappenhuizen en de kop-gevels zorgen voor de stabiliteit van het gebouw. De vloer is van-wege de gebouwlengte van circa 125 m eenmaal gedilateerd bij een wand van het trappenhuis, mid-dels een nokoplegging.

D e b o l l e n p l a a t v l o e r

Voor de puntvormig ondersteunde vloeren is de bollenplaatvloer van BubbleDeck toegepast. Pieters Bouwtechniek voerde in samen-werking met BubbleDeck Neder-land de engineering en uitwerking van de vloeren uit. Het fabrieksma-tig samengestelde vloerelement be-staat uit een prefab betonschil van 60 mm dikte, een wapeningskorf voorzien van de nodige constructie-ve onderen bovenwapening, tralie-liggers en kunststof bollen.Het Emelwerda College is circa 11,0 m breed. De vloerelementen zijn maximaal 3,0 m breed en maximaal 9,0 m lang. Op de bouwplaats zijn de vloerelementen op een stempelconstructie ge-

plaatst en samengesteld tot een geheel, waardoor een vlakke gewa-pende betonvloer ontstond, met behulp van koppelwapening ge-combineerd met in het werk ge-stort beton. De doorkoppeling vond plaats in zowel de breedte- als lengterichting. Rondom de ko-lommen zijn plaatselijk de bollen weggelaten om de ponskracht te kunnen opnemen.

De uitbreiding van Het Emelwer-da College heeft een gebogen vorm. De BubbleDeck-vloerplaten waren in de gewenste afgeschuin-de vorm leverbaar; extra aanstor-tingen waren niet nodig. De op de vloer werkende belasting wordt di-

rect afgedragen aan de ondersteu-nende kolommen, zonder balken of verzwaarde stroken onder de vloer. De draagwerking is gelijk aan een paddestoelvloer.Voor de verdiepingsvloeren in het gebogen bouwdeel is gebruikge-maakt van de vloertypen BD280 en BD340 en voor de dakvloer BD230. Vanwege de leidingen voor de betonkernactivering en uit constructief oogpunt zijn de ver-diepingsvloeren 30 mm en de dak-vloer 40 mm dikker afgestort, wat een besparing in de hoeveelheid wapening heeft opgeleverd.Onder de terugliggende kopgevel van de tweede verdieping bevin-den zich geen wanden of kolom-men, waardoor de prefab kopwand wordt opgevangen door de 1e-ver-diepingsvloer. Hier is een bollen-plaatvloer van 450 mm dik toege-past die de bovenliggende wand afdraagt naar de kolommen. Ook in de gymzaal is een vloerdikte van 450 mm toegepast, vanwege de grotere overspanning van 11,5 m.Door de vlakke onderen bovenzij-de van de vloer konden afwerkla-gen en systeemplafonds komen te vervallen. De vloer is direct na het storten afgevlinderd. Voor overig leidingwerk en lichtarmaturen zijn slechts enkele plafondeilan-den toegepast.

De keuze van de architect voor een niet-afgewerkte onderzijde van de vloeren vereiste bijzondere aan-

2 | In het Emelwerda College

zorgen baffles voor een

optimale ruimteakoes-

tiek

n

Peppellaan

2

3

4

5

6

7

3 | Plattegrond; de uitbrei-

ding betreft het gebogen

bouwdeel en het rechter-

deel van de sportruimte




cement 2007 1 43

dacht voor de esthetische kwaliteit van de betonschil van de vloerele-menten. In nauw overleg tussen architect Rau, hoofdconstructeur Pieters Bouwtechniek, Bubble-Deck en aannemer Bouwbedrijf Klaassen zijn alle voorkomende

detailleringen van de betoncon-structie nader uitgewerkt, om een esthetisch aantrekkelijke en beton-technisch juist uitgevoerde beton-constructie te realiseren.De architect heeft gebruikgemaakt van de mogelijkheden om de aan-

sluitingen van de plaatvoegen es-thetisch uit te nutten. De kopse zijden van de betonschil hebben standaard een kleine vellingkant aan de onderzijde, waardoor de voegen iets verdiept kunnen wor-den uitgevoerd.

Het bollenplaatvloersysteem van BubbleDeck kan wor-den uitgevoerd met betonkernactivering. Een vloerele-ment van BubbleDeck bestaat uit een fabrieksmatig sa-mengestelde wapeningskorf, voorzien van de nodige constructieve onderen bovenwapening, tralieliggers en kunststof bollen. De vloerelementen hebben een breedte tot maximaal 3 m en een lengte tot circa 10 m. Op de bouwplaats worden de vloerelementen samengesteld tot één geheel (een vlakke gewapend-betonvloer) middels koppelwapening in combinatie met in het werk gestort beton. De maximale elementlengte leidt niet tot een be-perking van de overspanning, omdat de vloerelementen ook in de lengterichting worden doorgekoppeld. Zo zijn vloervelden zonder voegen mogelijk met overspanningen tot zo’n 14 à 15 m.De toegepaste techniek bij BubbleDeck met betonkernac-tivering is simpel. In de bollenplaatvloer worden hoog-waardige kunststof slangen aangebracht. Door deze lei-dingen wordt warm of koud water gevoerd. De bollenplaatvloer accumuleert met enige vertraging de toegevoerde warmte of koude. Doordat de BubbleDeck-vloer zo’n 30% minder massa heeft dan een even dikke massieve betonvloer, is dit vertragingseffect bij de Bubble-Deck-vloer kleiner. De capaciteit van het systeem wordt onder meer bepaald door de diameter van de kunststof slangen en de hart-op-hartafstand daarvan. De hart-op-hartafstand varieert van 200 mm (bij vloertype BD 230) tot 400 mm (vloertype BD 450). Bij de vloertypen BD280, BD 340, BD 390 en BD 450 kan eventueel een dubbel slangenstelsel worden aangebracht, waardoor de h.o.h.-afstanden van de slangen worden gehalveerd.De leidingen liggen tussen de bollen in het deel van de doorsnede met de meeste massa, evenwijdig aan de tra-lieliggers. Afhankelijk van de gewenste hoofdfunctie van het betonkernactiveringssysteem – gemiddeld door het seizoen meer koelen of meer verwarmen – kunnen de kunststof slangen bij het bollenplaatvloersysteem in de onderste helft of in de bovenste helft van de vloer worden aangebracht. De slangen kunnen fabrieksmatig worden aangebracht op het onderbewapeningsnet en vervolgens op de bouwplaats worden gekoppeld. Een andere optie is de leidingen op de bouwplaats in het werk onder of bo-ven in de vloer te storten. Per project zal een keuze ge-maakt worden voor de ligging van de leidingen, afhan-kelijk van het toegepaste ventilatiesysteem en vloerafwerkingen.

Indien gewenst kunnen ook overige leidingen en installa-ties integraal worden opgenomen in de bollenplaatvloer (zie foto). Hetzij door middel van fabrieksmatige in-bouw van de gewenste voorzieningen, hetzij door de ele-menten zo uit te voeren, dat de installatietechnische voorzieningen eenvoudig in het werk in de vloerelemen-ten kunnen worden gemonteerd.De geringe temperatuurverschillen bij betonkernactive-ring (de watertemperatuur bedraagt circa 18 °C tot 27 °C) beperken in constructief en bouwkundig opzicht krimp- en uitzettingsvervormingen van de vloeren. Dit voorkomt ongewenste scheurvorming en belastingen op aansluitende bouwkundige elementen, zoals gevels en wanden.BubbleDeckvloeren met betonkernactivering zijn onder meer toegepast in het nieuwe kantoor van het Water-schap Rivierenland in Tiel, het ABC-Onderwijsgebouw UMC in Utrecht, het Emelwerda College in Emmeloord en het kantoor van architectenbureau Archikon in Goes Info: BubbleDeck Nederland B.V., tel. 071-5210356, www.bubbledeck.nl.

Kunststof slangen en ingebouwde installatievoorzieningen in

bollenplaatvloerelement

Vloer van het kantoor van architectenbureau Archikon in Goes

met geïntegreerde leidingen en installaties

B u b b l e D e c k : e e n b e s c h r i j v i n g




44 cement 2007 1

De locatie van de voegen is ter keuze gelaten aan de architect, met als uitgangspunt dat deze niet in elkaars verlengde worden uitge-voerd (gelijk is ongelijk!). Dit re-sulteerde in een legplan, waarbij de verdiepte kopse voegen in wild verband zijn gekozen, wat het ui-terlijk van de vloer een toegevoeg-de esthetische waarde geeft. De platen liggen evenwijdig aan de betonwanden van de trappenhui-zen en – vanwege de gebogen ge-bouwvorm – niet evenwijdig aan het stramien van de kolommen. Vanwege de ontbonden krachten nam de hoeveelheid wapening met 5% toe.

B e t o n k e r n a c t i v e r i n g

Bij het Emelwerda College is een geheel zelfstandig betonkernacti-veringssysteem toegepast, waarbij verder geen traditionele verwar-mingsvoorzieningen nodig zijn. Het systeem is ontworpen door Deerns Raadgevende Ingenieurs en uitgewerkt en geïnstalleerd door Velta Nederland (nu Upo-

nor). De watervoerende kunststof leidingen zijn tijdens de bouw bo-venop de vloerelementen beves-tigd en vervolgens ingestort. De slangen zijn op het bovennet van de vloerelementen gebonden, van-wege de benodigde capaciteit van het betonkernactiveringssysteem in samenhang met het gekozen ventilatiesysteem.Gekozen is voor een direct natuur-lijk ventilatiesysteem door de gevel (buitenventilatie), dat koelere lucht aanvoert vergeleken met een me-chanisch ventilatiesysteem. Daar-door moet over een geheel kalen-derjaar gezien de betonvloer meer verwarmen dan koelen. Door de leidingen van de betonkernactive-ring bovenin de vloer te situeren, is de directe warmteafgifte aan de bovenzijde van de vloer groter. Om een koude luchtstroom aan de raamzijde te voorkomen, zijn de ventilatieopeningen in de gevels voorzien van kleppen die doorlo-pen tot aan het galmplafond. Omdat de onderzijde van de vloe-ren als zichtwerk is uitgevoerd, is het effect van de betonkernactive-ring optimaal. Bij het bepalen van het leidingverloop is rekening ge-houden met de posities van wan-den, gevels en andere bouwkundi-ge elementen.

R e s u l t a a t e n g e b r u i k

Het Emelwerda College is inmid-dels zo’n vier jaar in gebruik. Uit het contact dat het ontwerpteam in de loop der jaren onderhield, blijkt dat de gebruikers meer dan tevre-den zijn over de kwaliteit van het binnenklimaat en het comfort. Het constante klimaatniveau en de

stralingswarmte van de vloeren worden als zeer prettig ervaren. Ook blijkt dat het betonkernactive-ringssysteem een zeer laag ener-gieverbruik met zich meebrengt.Tijdens de ontwerpen uitvoe-ringsfase is gebleken dat een inte-graal vloerconcept een integrale samenwerking vereist tussen alle betrokken disciplines en hoge ei-sen stelt aan de fl exibiliteit en de inspelingsmogelijkheden van de ontwerpers, de adviseurs, de bouwkundige en de installatietech-nische toeleveranciers en de vloe-renleverancier. Om het concept te realiseren zijn de verschillende disciplines reeds in een vroeg sta-dium van de ontwerpfase een sa-menwerkingsverband aangegaan. Hierbij bleek dat de hoofdconstruc-teur een belangrijke initiërende en coördinerende rol speelt en kennis vereist is van elkaars werkterreinen en mogelijkheden. n


Opdrachtgever:Emelwerda CollegeArchitect:RAUHoofdconstructeur:Pieters Bouwtechniek AmsterdamLeverancier bollenplaatvloer:BubbleDeck NederlandConstructeur bollenplaatvloer:Pieters Bouwtechniek AmsterdamLeverancier betonkernactivering:Velta Nederland (nu Uponor)Adviseur installaties:Deerns Raadgevende IngenieursAannemer:Klaassen Bouwmaatschappij

4 | Montage BKA-slangen in

bollenplaatvloer tijdens

de bouw van de uitbrei-

ding van het Emelwerda

College

6 | Doorsnede vloer met

betonkernactivering

310

60

225

250

225 25 22525

betonkernactivering

5 | Legplan bollenplaatvloer

Emelwerda College




cement 2007 1 45

Het nieuwe stadskantoor van Goes, met een tweelaagse parkeer-garage onder maaiveld en een zes-laagse bovenbouw, is vormgegeven als poortgebouw met een atrium. Het dak van het atrium loopt van het maaiveld tot de zesde verdie-ping en doorklieft de ruimte in het poortgebouw. Het atrium wordt gekoeld met regenwater dat om-hoog wordt gepompt tot op het platte stalen dak. Vervolgens stroomt het water als een cascade via overstorten naar beneden in een vijver voor het gebouw.Het stadskantoor, inclusief par-keerkelder circa 12 000 m² bruto, is overhoeks opengesneden om

een verband te leggen met het oude centrum. Zodra je boven de omringende bebouwing uitkijkt, zie je via de diagonaal de Grote Kerk en het Stadshuis, waarmee het Stadskantoor een schakel is tussen het oude en nieuwe Goes. De openstaande poort benadrukt het openbare karakter van dit ge-bouw. Het openbaar toegankelijke deel is gesitueerd op de drie on-derste lagen.

D u u r z a a m b o u w e n e n

e n e r g i e b e s p a r i n g

Naast het atrium zijn de verticale bakstenen lamellen in de west- en oostgevel opvallende onderdelen

aan het stadskantoor. De lamellen voorkomen hinderlijke zoninstra-ling. Deze architectonische vondst hangt samen met het energiecon-cept, waarbij onder meer daglicht-inval optimaal wordt benut en het energieverbruik voor verwarming en koeling wordt beperkt. De ge-meente heeft voor het Stadskan-toor hoge ambities geformuleerd met betrekking tot duurzaam bou-wen en energiebesparing. Ook het toepassen van betonkernactivering in de vloeren is op deze ambitie te-rug te voeren.Tijdens de VO- en DO-fase moes-ten de ontwerpende partijen – in-stallatie-adviseur, architect en bouwfysicus – een integratiestudie opstellen. Reeds vanaf de start van het ontwerp werd zo rekening ge-houden met energiezuinige en duurzame techniek. Door deze in-tegrale benadering werd gepro-beerd de doelstellingen te berei-ken tegen een zo laag mogelijke prijs.

Stadskantoor met hoog dubo-niveauDe gemeente Goes had bij de bouw van haar nieuwe stadskantoor hoge ambities wat betreft duurzaam bouwen. Voor de energiehuishouding werd gestreefd naar een EPC van 1,0, terwijl 1,5 werd vereist volgens het Bouwbesluit. Een haalbaar-heidsstudie moest de toepassing van energiezuinige technieken en duurzame energie binnen handbereik brengen. Technieken als HF-verlichting, bodemopslag, extra isolatie, warmtepompen, HR++-glas, daglichtregeling, PV-cellen en aanwe-zigheidsdetectie kwamen daarbij aan bod. Betonkernactivering werd gereali-seerd met toepassing van Wingvloeren.

1 | Overzichtsfoto. Rechts

zijn de gemetselde verti-

cale lamellen zichtbaar.

Foto 1 en 2: Rudy

Uytenhaak

Architectenbureau,

Amsterdam

10_Goes.indd 4510_Goes.indd 45 31-10-2007 14:07:4931-10-2007 14:07:49



46 cement 2007 1

Verschillende berekeningen zijn gemaakt om het energieverbruik te optimaliseren. De beschikbare maatregelen werden daartoe naar kosteneffectiviteit per EPC-punt gerangschikt. De volgorde van be-lang daarbij was:1. Beperken van energieverlie-

zen.2. Terugwinnen van vrijkomende

energie.

3. Gebruik van duurzame ener-giebronnen.

4. Zo effi ciënt mogelijk gebruik van fossiele brandstoffen.

De pakketten moesten niet alleen voldoen aan de eisen van duur-zaam bouwen en energiebespa-ring, maar ook economisch ver-antwoord zijn en voldoen aan de comforteisen van de gebruikers. Daarbij wilde de gemeente de dubo-investeringen in tien jaar tijd terugverdienen.Besloten werd onder meer tot het verlagen van de U-waarde van de glasgevels tot 1,4 W/m2K en het verhogen van de R

c-waardes van

dak en vloer tot 4 m2K/W; de Rc-

waarde in de gevel werd verhoogd tot 3,5 m2K/W. Andere maatrege-len waren het toepassen van HF-verlichting, warmteterugwinning uit ventilatielucht en gebruik van een warmtepomp met energieop-slag in de bodem.Voor het verwarmen en koelen van de vertrekken werd geopteerd voor betonkernactivering. In overleg tussen de adviseurs installaties en constructie viel de keuze op het toepassen van Wingvloeren.

U i t v o e r i n g b o u w p u t

Het diepste punt van de onder-grondse parkeergarage (circa 45 x 45 m2), bevindt zich op 6 m onder het maaiveld. In verband met de uitvoerbaarheid zijn tijdelijk ver-ankerde damwanden rondom de te maken bouwkuip geplaatst en is retourbemaling toegepast. Vervol-gens is de put uitgegraven, waarna in totaal 355 in de grond gevorm-de, grondverdringende buispalen (Ø450, lang 18 m) zijn aange-bracht. Deze keuze werd ingege-ven door milieuwetgeving en de eis tot reductie van geluidsover-last.De werkwijze is identiek aan die bij het slaan van vibropalen. Eerst wordt een stalen buis met daaron-der een boorpunt op diepte ge-boord. In de buis wordt de wape-ning op de juiste hoogte opgehangen en vervolgens wordt beton in de buis gestort en wordt de paal teruggetrokken.

De vele verschillende grondlagen vormden in Goes een extra moei-lijkheidsgraad. Omdat ‘Goes’ in een heel ver verleden in de zee lag, bestaat de grond uit zeer fi jne zandlagen met schelpenzand, grind en ‘van alles erdoorheen’.De hardheid van de grond is voor-af met sonderingen (met drukvij-zel en elektronische meting) be-paald. Speciale stalen boorpunten bleken noodzakelijk, vooralsnog een unicum in Nederland. Deze moeilijke omstandigheden legden extra druk op de uitvoering en de kwaliteitscontrole; immers, door de zware booromstandigheden zou de pijp extreem warm worden (blauw en dampend heet), waar-door de betonspecie warm en dus te vloeibaar zou kunnen worden, met een mindere kwaliteit beton-paal als gevolg. De kwaliteit van de palen werd uiteindelijk goed tot uitstekend beoordeeld.De 0,50 m dikke keldervloer is in het werk gestort. Vanaf deze vloer zijn holle prefab-betonwanden op-getrokken tot de begane grond. De tussenliggende -1-vloer en begane-grondvloer zijn uitgevoerd in ka-naalplaten.

U i t v o e r i n g d r a a g -

c o n s t r u c t i e

Het gebouw kan globaal in drie delen worden opgedeeld: de kan-toorruimtes (zijbeuken) bevinden zich aan weerszijden van het atri-um (de middenbeuk). De buiten-gevels zijn opgebouwd uit kolom-men met borstweringselementen; bij de ‘binnengevels’ ter plaatse van het atrium nemen balken de plaats in van de borstweringen. De Wingvloeren (overspanning ca. 14 m) rusten op stalen hoekprofi e-len, die op de prefab elementen zijn bevestigd. Enkele wandschij-ven (liftschachten) verzorgen de verticale stabiliteit. De montagestabiliteit vergde de nodige aandacht. Uitgangspunt voor de uitvoering was een korte doorlooptijd per verdieping om tij-dig te kunnen starten met de in-tensieve gevelsluitingen. Bij een doorlooptijd van tien dagen per

2 | Cascade

3 | Plattegrond begane

grond

Bron: Rudy Uytenhaak

Architectenbureau,

Amsterdam




cement 2007 1 47

verdieping zou de bouwkraan overbezet zijn (circa 125%). De be-oogde productie bedroeg hiermee circa 133 m²/dag. Verschillende aanloopproblemen hebben er ech-ter voor gezorgd dat deze cyclus nooit is gehaald.

De vloeren werden ‘onder druk’ op het werk afgeleverd en vrijwel di-rect door de aannemer gemon-teerd. Het grote gewicht van de vloerelementen was voor een groot deel bepalend voor de kraanpositi-onering. Om alle hoeken van het

werk te kunnen bedienen is de kraan centrisch op de bouwplaats neergezet.Vervolgens nam de installateur de verantwoordelijkheid voor de vloe-ren over en werd het aanbrengen van het leidingwerk ingepland. De

W i n g v l o e r : e e n b e s c h r i j v i n g

De Wingvloer is een hybride vloerconstructie, een combi-natie van een kanaalplaatvloer en een bekistingsplaat-vloer. De voordelen van beide systemen zijn in de Wing-vloer verenigd, maar ook de kenmerken. Zo is de Wingvloer aan de onderkant glad als een breedplaatvloer. Hij heeft net als bij een kanaalplaat geen stempelingen nodig en heeft ten opzichte van de kanaalplaatvloer minder toog.Wingvoeren worden toegepast in zowel woning- als utili-teitsbouw. In de uitvoering met betonkernactivering wordt in het onderste deel van de vloer een net van water-voerende leidingen aangebracht. Door de combinatie van lage en hoge gedeelten van de Wingvloer is het mogelijk leidingen, kanalen en kabels, zowel in de langs- als in de dwarsrichting toe te passen.In de ontwerpfase is het van belang in een zo vroeg moge-lijk stadium de leidingen mee te nemen, zowel installatie-technisch als constructief.De Wingvloerplaten zijn in verschillende diktes te leveren, variërend van 180 tot 420 mm. Indien de platen worden voorzien van betonkernactivering, wordt een breedplaat-schil van 100 mm toegepast. De standaard breedte is 2396 mm (werkende breedte 2400 mm). Deze stan-daardbreedte bestaat uit een vleugelgedeelte van 600 mm, een kanaalplaatgedeelte van 1200 mm en weer een vleu-gelgedeelte van 600 mm. Op aanvraag kan een breedte van 1800 mm worden geleverd, met vleugeldelen van 300 mm. De maximale lengte varieert van circa 6 m tot 15 m, afhankelijk van het vloertype. De vloerplaat kan in vele vormen worden geleverd. Het draagvermogen is van verschillende factoren afhankelijk. De leverancier kan hierover gedetailleerde richtlijnen leveren. Als algemene richtlijn kan worden aangehouden, dat de overspanning circa 35 maal de totale vloerhoogte bedraagt, een en ander afhankelijk van sparingen en belastingen.De watervoerende leidingen van de Wingvloer met BKA worden aangesloten op een warmtepompsysteem voor ver-warming en koeling, op basis van diverse mogelijke warmtebronnen. Betonson kan ten behoeve van dit ener-gieconcept desgewenst zogeheten ‘Energiepalen’ leveren. Deze betonnen funderingspalen zijn geschikt voor het cir-culeren van water en kunnen functioneren als bodem-warmtewisselaar (zie ook het artikel op p. 34 e.v.) ten behoeve van zowel verwarming als koeling. Dit systeem is met name geschikt voor woningbouw en kleinere utili-teitsgebouwen. Betonson combineert de Wingvloeren met

BKA en de Energiepaal in haar concepten WelWonen en WelWerken. Wingvloeren met betonkernactivering zijn inmiddels in een aantal projecten in Nederland toegepast. Naast het hier beschreven Stadskantoor in Goes zijn dit onder meer de nieuwe huisvesting van centrale diensten van Rijkswa-terstaat Directie Zeeland in Middelburg en van Rijkswa-terstaat Westraven in Utrecht, de nieuwe kantoren van Vopak (Rotterdam) en Ooms (Scharwoude) en dat van DWA in Bodegraven. De Wingvloer met BKA in combi-natie met energiepalen is onder meer toegepast in een woning in Kampen.Info: Betonson B.V., tel. 0499-486486, www.betonson.nl.

De Wingvloer biedt ruimte voor de leidingen voor betonkernacti-

vering, maar ook van tal van andere leidingsystemen

Productiebaan Wingvloer met betonkernactivering bij Betonson

Wingvloer met betonkernactivering




48 cement 2007 1

leidingen voor het verwarmen en koelen bevinden zich in de vloeren alleen ter plekke van de kantoren en niet bij de gangen. In tegenstel-ling tot de kantoren is in de gan-gen daarentegen wél een verlaagd plafond toegepast, zodat de leidin-gen in deze zones naar de lagere niveaus konden worden doorge-trokken. Omdat niet in het werk mocht worden geboord, zijn de hiervoor benodigde gaten van te-voren aangebracht. Saillant detail is dat de gangen (en dus de gaten) zich halverwege de vloeroverspan-ning bevinden.Tot slot is op de vloeren een niet-constructieve anhydrietvloer aan-

gebracht. De Wingvloeren op het dak zijn afgewerkt met schuimbe-ton.

B e l a n g v a n w e r k v o o r -

b e r e i d i n g

In een ontwerp waarin installatie en constructie elkaar verregaand beïnvloeden, is een goede werk-voorbereiding zeer belangrijk. In een bestek wordt doorgaans een scheiding aangebracht in verant-woordelijkheden tussen W-+E-in-stallateur en bouwkundig aanne-mer. Bij toepassing van de Wingvloer loopt deze scheiding echter dwars door het vloerele-ment heen. De installateur is na-

melijk verantwoordelijk voor het leidingwerk, inclusief de BKA-lei-dingen. Deze laatste moet hij ech-ter inkopen (bij Velta; tegenwoor-dig Uponor) en afl everen bij Betonson, dat de leidingen vervol-gens in de vloerelementen instort. Dit bemoeilijkt de coördinatie voor de aannemer. Wenselijk zou zijn de verantwoordelijkheid voor dit installatieonderdeel bij de vloeren-leverancier neer te leggen. De prijs voor de integrale vloer wordt dan wel hoger, maar de coördinatie-voordelen voor de aannemer zijn evident.Een goede werkvoorbereiding wordt bovendien belangrijker om-dat in het werk niet mag worden geboord. Boren was in Goes toch al een probleem, omdat veelal in vochtig milieu werd gewerkt, waar lijmen onmogelijk is.Verder was bij dit project vrijwel elk vloerelement uniek. Dit kwam onder meer door de in het ont-werp bepaalde kolommenstruc-tuur, waardoor op de kop van een vloerelement een sparing noodza-kelijk was. Daardoor konden ele-menten onderling niet worden uit-gewisseld, een maatregel waarvan gewoonlijk nogal eens wordt ge-bruikgemaakt om vertragingen in de uitvoering te voorkomen. n

Henk Wapperom


opdrachtgever:Gemeente Goesarchitect:Rudy Uytenhaak Architectenbureauconstructeur:DHV Bouw & Industrieinstallatieadviseur:DWA Installatie- en Energieadviesbouwfysisch adviseur:DGMRaannemer:Ballast Nedamleverancier Wingvloer:Betonsonleverancier installaties:Kropman

4 | Luchtaanzicht tijdens de

bouw

5 | Het plaatsen van de

vloeren



B o u w f y s i c a

cement 2007 1 49

Het ontwerp en de uitvoering van betonkernactivering vragen nauwkeurige en integrale afstem-ming. Voor SBR was dit voldoen-de reden om in een gezamenlijke publicatie met ISSO (Instituut voor Stimulering van Studie en Onderzoek op het gebied van ge-bouwinstallaties) aandacht te schenken aan betonkernactive-ring. Beknopt wordt in dit artikel ingegaan op enkele bevindingen uit het rapport, zoals de combi-natie van ventilatieconcepten en betonkernactivering, overwegin-gen met betrekking tot de toepas-sing van betonkernactivering en de relatie tussen het besluit be-

tonkernactivering toe te passen en het ontwerpproces.

V e n t i l a t i e c o n c e p t e n e n

b e t o n k e r n a c t i v e r i n g

Naast verwarmen dienen ge-bruiksruimten ook te worden ge-ventileerd. Betonkernactivering is te combineren met alle gangbare ventilatieconcepten zoals: • natuurlijke toevoer, mechani-

sche afvoer;• mechanische toevoer en afvoer

(gebalanceerde ventilatie).

Bij het toepassen van betonkernac-tivering en natuurlijke toevoer die-nen er voorzieningen te worden

aangebracht voor het voorkomen van (tocht)klachten. Het toepassen van gebalanceerde ventilatie heeft daarom de voorkeur. Er kan daar-bij onderscheid gemaakt worden in:• mengingsventilatie (fi g. 1);• verdringingsventilatie (fi g. 2). Gebalanceerde verdringingsventi-latie heeft als voordeel dat inblaas-lucht met een lage snelheid op vloerniveau wordt ingeblazen en vervolgens gelijkmatig stijgt. De aanwezigen zitten hierbij in ‘scho-ne lucht’. Dit concept is bij de meeste vloeren alleen mogelijk als een verhoogde vloer wordt toege-past.

T o e p a s s i n g

Betonkernactivering is in verhou-ding tot de gebruikelijke wijze van verwarmen en koelen een traag sys teem. Vanwege de gelijkmatige warmte- of koudeafgifte over een groot oppervlak met zeer gematig-de temperatuur en een groot aan-deel straling is het comfortniveau

Betonkernactivering op de korrel ir. M. Notenboom, DWA installatie- en energieadvies

ir. W. Verburg, SBR

Betonkernactivering is in. Zowel bij gebouwen in de publieke als private sector wordt betonkernactivering toegepast. Het eenvoudige, maar doeltreffende principe spreekt velen aan. Niet in de laatste plaats vanwege het onzichtbaar maken van installaties; gewoon slangen in de vloer opnemen en klaar is kees. Het op een goede wijze toepassen van betonkernactivering vraagt echter andere aandacht van de bouwteampartners dan bij toepassing van conventi-onele warmteafgiftesystemen.

1 | Mengingsventilatie

18°C

22°C

23°C

23°C

kantoor gang

11_SBR.indd 4911_SBR.indd 49 31-10-2007 14:08:2931-10-2007 14:08:29


B o u w f y s i c a

50 cement 2007 1

heel hoog. Daar de leidingen in de constructievloer opgenomen zijn is de fl exibiliteit beperkt. Op basis hiervan is de toepassing van betonkernactivering te overwegen indien:• de interne warmtelast redelijk

constant is;• het gebruik en de indeling sta-

biel zijn; • de gebruiksfunctie een hoog

comfortniveau vraagt;• de beschikbare bruto verdie-

pinghoogte beperkt is;• er gebruik gemaakt wordt van

duurzame energiesystemen.

Als al deze punten van toepassing zijn wordt de potentie van beton-kernactivering volledig benut. De overweging om betonkernactive-ring toe te passen dient echter wel in samenhang met een ventilatie-concept te worden genomen!

B o u w v o o r b e r e i d i n g

b o u w p r o c e s e n b o u w -

v o l g o r d e

In de initiatieffase worden (duur-zame) projectdoelstellingen gefor-muleerd met betrekking tot het

gewenste binnenklimaat. In de projectfase worden nadere eisen voor de prestatie van het binnen-klimaat uitgewerkt. Op basis hier-van kan een afweging over de toe-passing van betonkernactivering gemaakt worden. Dit maakt het voor de architect mogelijk om in samenwerking met adviseurs schetsen te maken van hoofdver-deelpunten van de luchtkanalen, de verdiepingen gebouwhoogte.

In het voorontwerp worden inves-teringskosten vastgelegd. De keu-ze voor betonkernactivering kan na het VO niet eenvoudig meer worden veranderd omdat:

• de opdrachtgever en de adviseurs gezamenlijk de keuze voor het toepassen van betonkernactive-ring vastleggen;

• de architect in samenwerking met constructeur, installatieadvi-seur en opdrachtgever een princi-pekeuze doet voor het type vloer en voor de vloerafwerking (dek-vloer of computervloer);

• de constructeur, installatieadvi-seur en architect de hoofdstruc-tuur bepalen van de leidingen, kanalen en schachten versus hoofdstructuur;

• nadere keuzen voor de gewenste fl exibiliteit in gebouwindeling en gebruiksfuncties zijn vastgelegd.

B e t o n k e r n a c t i v e r i n g v e r s u s v l o e r v e r w a r m i n gBij het SBR-project koelen en verwarmen is onderscheid aangebracht tussen betonkernactivering en vloerverwarming. Als de leidingen opgenomen zijn in de constructieve vloer spreken we van betonkernactivering. In de andere gevallen is sprake van vloerverwarming.

2 | Verdringingsventilatie

“gebruikte” lucht25°C

“schone” lucht22°C

19°C 19°C

25°C

kantoor gang

25°C

19°C 19°C

betonkernactivering vloerverwarming vloerverwarming

11_SBR.indd 5011_SBR.indd 50 31-10-2007 14:08:3631-10-2007 14:08:36


B o u w f y s i c a

cement 2007 1 51

Op basis van deze punten kan het ontwerp verder worden uitge-werkt.

A r c h i t e c t u u r

Bij het ontwerp moet rekening worden gehouden met een aantal randvoorwaarden, zodat ook direct achter de gevel het hoge comfortni-veau van betonkernactivering kan worden gerealiseerd. Speciale aan-dacht vragen de zontoetreding, glas-percentages, de energieuitwisseling tussen de personen en de vloer, ge-luidabsorptie, het uit het zicht hou-den van leidingen en niet te verge-ten de constructievloer. Deze laatste wordt immers direct vanuit de ruimte zichtbaar en moet ook wor-den opgeleverd als zichtwerk!

B o u w t e c h n i e k

De toepassing van betonkernacti-vering heeft gevolgen voor de vloerconstructie. Aangezien be-tonkernactivering al een aantal jaren wordt toegepast, heeft de

industrie op deze ontwikkeling geanticipeerd. Vrijwel alle vloe-ren zijn te combineren met be-tonkernactivering (foto 3, 4). Er is wel een onderscheid met be-trekking tot de positie van leidin-gen (tabel 1).

Naast de positie van de leidingen zijn ook de ventilatiekanalen van belang. Te vaak wordt er vanuit ge-gaan dat deze wel in de vloer geïn-tegreerd kunnen worden. Hier is echter een waarschuwing op zijn plaats!Het dimensioneren van de hoofd-luchtkanalen in het gebouw is een typisch voorbeeld van het integrale ontwerpkarakter bij betonkernacti-vering. Zaken die hierbij een rol spelen zijn de overspanningrich-ting van de vloeren, constructieve aspecten zoals kruisingen met lig-gers, het toepassen van een even-tuele verhoogde vloer, de plaats van de schachten en het ventilatie-concept.

T o e k o m s t

Betonkernactivering speelt in op de toekomst. Belangrijke externe prikkels voor het toepassen van het systeem zijn de gewenste ver-duurzaming van de gebouwde omgeving en de toenemende aan-dacht voor comfort en welbevin-den van de mens. n

S B R - p u b l i c a t i eDit artikel is gebaseerd op de recent verschenen SBR-publicatie ‘Thermisch actieve vloeren; Koelen en verwarmen met beton-kernactivering’. Deze publicatie is tegen € 39,90 te bestellen bij SBR te Rotterdam, [email protected]

Tabel 1 | Soorten vloeren

afgifte vloersoort

vooral via de onderzijde holle vloeren:

bollenplaatvloer

wingvloer

kanaalplaatvloer

infraplusvloer

vooral via de bovenzijde leidingen bovenin bij:

breedplaatvloer

staalplaatbetonvloer

onderzijde en bovenzijde massieve vloeren:

breedplaatvloer

staalplaatbetonvloer

4 | Infra+vloer: betonkern-

activering gecombineerd

met vloerverwarming

3 | Instorten van kanalen en

leidingen

11_SBR.indd 5111_SBR.indd 51 31-10-2007 14:08:4131-10-2007 14:08:41


W o n i n g b o u w

52 cement 2007 8

Wel Wonen is een concept waarin de totale klimatisering van de woning wordt verzorgd (fig. 2). Het idee hiervoor is ontstaan vanuit ontwikkelingen rondom twee afzonderlijke producten uit het assortiment van BetonSon: de

Wingvloer gecombineerd met betonkernactivering (fig. 3) wordt al toegepast sinds 1999, met het doorontwikkelen van de Energie-paal (foto 4) naar de uitvoering toe is begonnen in 2001. Ed Weenink, productmanager bij BetonSon: “De overheidsmaatre-gelen met betrekking tot het verbeteren van de energiepresta-tiecoëfficiënt (EPC) en het terug-dringen van CO

2-uitstoot leidden

bijna automatisch tot de vraag of de twee producten elkaar konden aanvullen of zelfs versterken. Het antwoord op deze vraag bood de warmtepomp, die warmtebron en -afgiftesysteem in één geheel aan elkaar koppelt.”

N i e u w i n w o n i n g b o u w

Betonkernactivering is tot dusver hoofdzakelijk bekend van toepas-singen in de utiliteitsbouw. De mogelijkheden in de woningbouw

zijn echter ook groot. In de appar-tementenbouw worden vloerver-warming en -koeling al langer toe-gepast. Constructie- en afwerkvloer zijn hier gescheiden en de zwevende dekvloer is bij uitstek geschikt om de vloerver-warming in onder te brengen. Voor de koeling is het plafond eerder aangewezen, maar dit zou een dubbel systeem vergen. Daarom wordt voor verwarmen én koelen één systeem vanuit de vloer toegepast.In de laagbouw was betonkernac-tivering tot dusver nog niet aan de orde. Wel zijn al veel woningen voorzien van vloerverwarming, zij het alleen op de begane-grond-vloer. Weenink: “Vooral de prijs vormt nog een struikelblok: een HR-ketel in combinatie met radia-toren was lange tijd een stuk goedkoper dan de combinatie warmtepomp + vloerverwarming. Deze laatste optie wordt echter steeds belangrijker, onder meer vanwege de aangescherpte EPC-eis. De markt ontwikkelt zich dientengevolge zo snel, dat ook de prijs naar beneden gaat en het systeem concurrerend wordt. Het wordt nu een vervangingsmarkt voor de combinatie HR-ketel + radiatoren. Een nieuwe fiscale maatregel, die toestaat dat bovenop de hypotheek nog eens € 10 000 mag worden geleend voor duurzame maatregelen, brengt dit systeem binnen ieders handbereik.”

P r o e f w o n i n g

Om het systeem te testen is in Kampen een proefwoning gebouwd (foto 1), waarop twee jaar lang prestatiemetingen zijn ver-richt. De proefwoning is opgetrok-ken uit Energiepalen, standaard begane-grondvloeren, blokkenmu-ren en Wingvloeren op de eerste

WelWonen, concept met perspectief

1 | De proefwoning

in Kampen

Een innovatief principe dat een belangrijke rol kan spelen in zowel het verwar-men als het koelen van een gebouw, is het lokaal en tijdelijk opslaan van energie in de bodem. BetonSon combineert met twee van haar producten – de Wingvloer en de Energiepaal – betonkernactivering van de vloer met het benutten van deze ondergrondse opslagcapaciteit. Met het hiermee verkre-gen ‘WelWonen’-concept zet de prefab-betonfabrikant een stap voorwaarts in het continue proces van CO2-reductie.

2 | Principe

WelWonen

12_Welwonen.indd 5212_Welwonen.indd 52 31-10-2007 14:24:1831-10-2007 14:24:18


W o n i n g b o u w

cement 2007 8 53

en tweede verdieping. Het dak bestaat uit een eenvoudige sporen-kapconstructie.De woning is voorzien van een standaard warmte-terugwininstal-latie (wtw). Uit voorzorg is boven-dien in de begane-grondvloer vloerverwarming ingebouwd. Weenink: “Er was sprake van een tegelvloer als afwerking en we wilden niet het risico lopen dat er kou vanuit de vloer zou optrekken en dat de plafondverwarming alleen niet zou voldoen.”De wtw-installatie heeft het gehele eerste jaar uitgestaan, als gevolg van een verkeerde wijze van aanleg. Desondanks zijn de nage-streefde waarden gehaald. Verder stond de vloerverwarming van de begane grond bewust op 19 ºC ingesteld, in plaats van de gebrui-kelijke 21 ºC. De bewoners hebben dat evenwel niet opge-merkt. “De vloerverwarming hoefde zelfs nauwelijks te worden aangesproken. Een bewijs te meer dat plafondverwarming alleen al voldoet!”Plafondverwarming is een zelfre-gulerend systeem. Wordt het binnen warmer, dan neemt het plafond warmte op en voert dit af naar de grond; en andersom, haalt warmte uit de grond en voert dit

af naar de binnenruimte. De metingen laten zien dat er regel-matig op de dag koude wordt afge-geven vanuit het plafond. “De bewoner zal dit echter nooit merken, in tegenstelling tot bij centrale verwarming. Bij dit laatste schakelt hij de cv uit als het te warm is en zet hij soms nog een deur open. Met ons concept hoeft dat niet meer, omdat de temperatuur continu binnen een bepaalde bandbreedte zit. Daarmee is dit concept niet alleen comfortabeler, maar ook energie-zuiniger.”Niet alleen het verwarmen, maar ook het koelen voldeed aan de ver-wachtingen (fig. 5). “Over het gehele jaar realiseerden we een temperatuur tussen 21 en 23 ºC, met een piekje naar 25 ºC als het buiten 35 ºC was. De resultaten vielen binnen de limieten ondanks het feit dat de gehele zuidgevel uit glas bestaat en niet was voorzien van zonwering.”

W a a r d e r i n g

De huidige EPC-eis van 0,8 kan nog met de klassieke middelen, zoals een iets betere glassoort of betere HR-ketel, worden bereikt. Zodra deze eis echter wordt ver-laagd, is de warmtepomp onver-

mijdelijk. Weenink: “Een warmte-pomp alleen al geeft een reductie van 0,2 op de EPC. Bovendien heeft een warmtepomp slechts een kwart van de energie nodig ten opzichte van de HR-ketel; driekwart van de energie haalt hij gewoon uit de bodem. Ons concept zit echter op 0,5 en kan nog verder naar beneden!”Voor de energetische prestaties van de warmtepomp is het belang-rijk dat deze niet teveel draait. De warmtepomp moet dus zo opti-maal mogelijk worden afgesteld en bijvoorbeeld maar één keer per uur aanslaan (fig. 6). Verder draait de acceptatie vooral om het comfort, wat hoofdzakelijk erop neerkomt dat de woning in de winter goed en homogeen moet kunnen worden verwarmd.

3 | Wingvloer met

betonkernactivering

A a r d w a r m t eAardwarmte of geothermische energie is energie die wordt gewonnen door gebruik te maken van het temperatuurverschil tussen het aardoppervlak en diep in de aarde gelegen warmtereservoirs. Vooral in vulkanische streken (bijv. IJsland) liggen die op zo geringe diepte dat winning economisch lonend is.Ook in onze streken is deze techniek in opkomst, met name voor de tempe-ratuurregeling in gebouwen. Grondwater, vaak op een diepte van zo’n 100 m, wordt opgepompt en ‘s winters gebruikt als (basis-)verwarming van gebouwen, waarna het weer de bodem wordt ingepompt. In de zomer kan het grondwater dienen als koeling. Dichterbij het oppervlak is de aanwezige energie te gering om als warmte-bron te dienen. Wel biedt de nagenoeg constante temperatuur van de onder-grond mogelijkheden de pieken uit het energiegebruik af te vlakken. De op 5 à 10 m diepte gemeten temperatuur komt namelijk praktisch overeen met het jaargemiddelde van de locatie op maaiveldniveau.Aardwarmtesondes (verticale of schuine boringen of horizontaal en vlak bij de oppervlakte in de bodem ingebrachte systemen) fungeren als doorgeefluik van de warmte. Warmtepompen zorgen voor de circulatie van de in water opgeslagen warmte.

4 | De Energiepaal



W o n i n g b o u w

54 cement 2007 8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

28

30

1-aug 11-aug 21-aug 31-aug 10-sep 20-sep 30-sep 10-okt

datum

tem

pera

tuur

(°C

)

buitentemperatuurtemperatuur woonkamer

10

15

20

25

30

35

40

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 0

tijd (uur)

wat

erte

mpe

ratu

ur (°

C)

“Tussen de verschillende ruimtes van onze proefwoning bestonden nauwelijk temperatuursverschil-len. Dat wil zeggen dat er tussen bovenkant vloer en onderkant plafond nauwelijks stroming is, waardoor het heel aangenaam ver-toeven is.”Om de mogelijkheden van het systeem optimaal te kunnen benutten, moeten de architect en zijn adviseurs al in de ontwerp-fase principiële keuzes maken. Daarnaast worden allianties met andere partijen gesmeed. Weenink: “Onze eerste acties richten zich nu op projectontwik-kelaars en zelfontwikkelende aan-nemers, die dit concept in hun woning willen inpassen. Wij garanderen de prestaties van de Energiepalen, de installateur de warmtepomp en het bka-systeem of vloerverwarming of -koeling, en verder is het een kwestie van plug and play.”De consument is echter nog onbe-kend met het systeem. Daardoor worden er nog geen comforteisen gesteld. “De consument moet inzien dat hij voor iets meer investering veel meer comfort op gebied van verwarming en koeling krijgt, en dat het systeem energie-zuiniger en bovendien gezonder is. Doordat er minder luchtstro-ming en dus stofwenteling is, is de woning bovendien allergie-vriendelijker.”

De ervaring uit de proefwoning toont dat de eindgebruiker niets hoeft te doen. “Het systeem is gebruiksvriendelijk en zelfregule-rend. Het is beter dit systeem 24 uur per dag te laten draaien, dan zeven of acht keer per dag het systeem aan en uit te schakelen. Het is niet alleen nu al goedkoper, maar als je in de winter thuis-komt, hoef je niet meer de verwar-ming aan te draaien, je woning is dan al warm! Hetzelfde fenomeen doet zich voor in de zomer met betrekking tot koeling.”

L e v e n s d u u r e n

d u u r z a a m h e i d

Wil een nieuw concept kans van slagen hebben, dan moet het niet alleen aangenaam, energiezuinig en gebruiksvriendelijk zijn, maar ook weinig zorg vragen met betrekking tot beheer en onder-houd. Weenink: “De Energiepalen zitten minimaal vijftig jaar in de grond en daarmee gebeurt niets. Voor de vloeren geldt hetzelfde. Zelfs de huidige generatie warm-tepompen houdt het met gemak 25 jaar vol! Alle reële bewoners-wensen zijn dus al vervuld.”Een discipline waarvoor deze ver-andering flinke consequenties heeft, is de installatiesector. De omschakeling van HR-ketel naar warmtepomp voltrekt zich echter momenteel in sneltreinvaart. “Vloerverwarming is al ruim-schoots bekend bij de installa-teurs. Het is nu tijd om over te schakelen. Je ziet al dat de afzet in warmtepompen enorm is toegeno-men. Ook de levertijd loopt overi-gens op. We kunnen ons maat-

schappelijk gezien naar de toekomst echter geen traditionele hoge-temperatuurverwarming meer veroorloven.”Het uiteindelijke doel is een energie- en CO

2-neutrale

gebouwde omgeving te bereiken. Een volgende stap zou de realisa-tie van het energiedak kunnen zijn, wat overigens iets anders is dan het toepassen van een zonne-paneel. Op een energiedak kan hemelwater tot 40 ºC worden ver-warmd, waardoor tevens in de warmwatervoorziening kan worden voorzien. Andere optima-lisaties zijn ook mogelijk.

M a r k t v e r w a c h t i n g e n

Weenink verwacht binnen twee à drie jaar enkele duizenden wonin-gen per jaar volgens het WelWo-nen-concept te kunnen bouwen. Bang voor de concurrentie is hij niet, omdat dit alleen maar de acceptatie versnelt. Datzelfde zal gebeuren als de regering op korte termijn besluit dat CO

2 en niet

EPC de norm wordt. “Uiteindelijk moet de consument zeggen: ik wil niets anders dan dit concept. Naast de uitstraling aan de buiten-kant (tuin) en binnenkant (mooie keuken, badkamer) moet comfort de derde belangrijke optie zijn in de besluitvorming bij het kopen van een woning. Comfort kan echt een onderscheidend criterium worden. Ons concept is (nog) wat duurder dan gebruikelijk, maar dat verschil heb je binnen korte tijd terugverdiend door besparing op energiekosten.” n

Henk Wapperom

5 | Meting binnen-

temperatuur

gedurende de

zomerperiode

6 | Watertemperaturen in het stookseizoen gedurende 24 uur


Documents

Brochure Energiek beton