Ter zijde: passiefhuis

Volgens de gebruikelijke definitie (1) is een ‘passiefhuis’ een gebouw dat bij gebruik minder dan 15 kWh/m2 per jaar nodig heeft voor ruimteverwarming, zonder rekening te houden met de energie voor warm tapwater en stroom. Een passiefhuis is derhalve een gebouw dat bij 20°C ruimtetemperatuur (aanname: bij deze temperatuur wordt comfort ervaren) per jaar minder dan 15 kWh/m2 warmteënergie oftewel 1,5 l/m² stookolie nodig heeft.

Om de noodzakelijke energie voor het gebouw te verkrijgen, kunnen fossiele brandstoffen, energie uit hergroeibare grondstoffen of zonthermische- en zonelektrische installaties gebruikt worden. De hoofdoriëntatie van het gebouw op het zuiden is belangrijk voor winning van de zonnewarmte. Door de hoge isolatiewaarde van de buitenschil zijn warmteverliezen zeer gering. Met behulp van ventilatiesystemen met warmteterugwinning wordt verse, koele lucht met de warmteënergie uit de retourlucht verwarmd en de retourlucht in een warmtewisselaar gekoeld. Meer dan 90% van de energie wordt op deze wijze weer in het gebouw gebracht. De gebruikers zelf geven warmte aan de binnenruimte af. Idealiter houden de warmtestromen elkaar in evenwicht. Bij warmteverschillen wordt opgeslagen zonneënergie ingezet als compensatie. Bij deze bouwwijze kan derhalve van een conventionele manier van verwarmen worden afgezien. De fabricage van isolatiematerialen en de noodzakelijke technische installaties vergen al vóór gebruik van het gebouw aanzienlijke hoeveelheden energie. Wanneer en hoe beïnvloedt dit gegeven de terugverdientijd? Wordt door de maatregelen meer energie bespaard dan door de fabricage verbruikt?

Terugverdientijd van isolatie en technische installaties
Het Fraunhoferinstituut heeft zich gewijd aan dit thema en is tot de slotsom gekomen dat de productieënergie van warmteïsolerende materialen, wind- en zonnestroominstallaties zich relatief snel terugverdient. Het is dus zinvol goed te isoleren en de wind en de zon te gebruiken.

Uit het onderzoeksverslag van het Fraunhoferinstituut (2): “„Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland“ [14.10.2016]
12. Verslindt de productie van pv-modules veel energie?
De energieterugverdientijd voor zonneïnstallaties hangt van de technologie en standplaats af. Ze bedraagt bij 1055 kWh/m² globale, horizontale jaarinstraling (gemiddelde waarde voor Duitsland) circa 2 jaar [EPIA]. De levensduur van zonnemodules ligt in de orde van 20-30 jaar. Dat betekent, dat een vandaag geproduceerde zonneïnstallatie gedurende haar levensduur minstens 10 keer meer energie opwekt dan voor haar productie nodig is. Deze waarde zal in de toekomst door energetisch geoptimaliseerde productiemethoden nog verbeteren. Windkrachtinstallaties laten nog kortere energieterugverdientijden zien: deze liggen gewoonlijk bij 2-7 maanden.

De ervaringen tot nu toe laten zien, dat de inzet van deze technieken niet zonder problemen is. Aan de ene kant wordt door de luchtuitwisseling vochtigheid uit het gebouw verwijderd, die voor een deel binnen nodig is om te droge (binnen-)lucht te vermijden. Anderzijds worden stofdeeltjes met vochtige lucht door buisleidingen, filters en warmtewisselaars geleid en deels afgezet in de installaties. Zonder zorg en onderhoud kan dit leiden tot microbenvorming.

Gebruik van Natuurbouwstoffen
Het gebruik van natuurbouwstoffen maakt vermindering mogelijk van technische installaties en kunstmatige bouwstoffen. Daardoor worden de onderhouds- en afvalverwerkingskosten geminimaliseerd. Ventilatiesystemen met warmteterugwinning zijn dan niet per sé vereist om warmteënergie te verminderen, eerder incidenteel. Zo is minder elektrische energie nodig voor pompen en ventilatoren en jaarlijkse onderhoudskosten treden nauwelijks op. Bepalender voor het energieverbruik is dan het gebruikersgedrag. De mens is minder op de techniek aangewezen en kan intuïtief zijn behoeften aan warmte en comfort bevredigen, die bij elk mens anders zijn. Sinds begin van het gebruik van een met stro geïsoleerd huis met 140 m² woonoppervlak en dubbelglas, maar zonder ventilatiesysteem bedroeg de gemiddelde jaarbehoefte aan energie voor warm tapwater en ruimteverwarming 240€. Het gebouw is niet luchtdicht.

Redenen die pleiten voor natuurbouwstoffen
Een verklaring voor de geringere behoefte aan technische apparaten ligt aan de eigenschappen van natuurbouwstoffen. De ervaringen met deze bouwstoffen laten zien, dat deze nare luchtjes neutraliseren, schadelijke stoffen uit de lucht binden en de vochtigheid van de binnenlucht dynamisch reguleren (3). Ten eerste is de aanvoer van frisse lucht vanwege luchtjes, schadelijke stoffen en vochtigheids-beheersing niet noodzakelijk. Deze is geringer naar gelang de wandopbouw diffusieopener is en de gebruikte natuurbouwstoffen niet veranderd zijn. Slechts een tiende van de gebruikelijke frisse luchtbehoefte (door ventilatie) volstaat dan voor de mens.
Een verdere verklaring ligt aan het vochtgehalte van de binnenlucht. Gebruikmakend van de dynamische regulatie en het opslagvermogen van natuureigen bouwstoffen ligt de relatieve luchtvochtigheid bij 40-60%. Droge binnenlucht vermindert de behaaglijkheid. Een opgieting in de sauna maakt duidelijk, dat de hitte door waterdamp meteen toeneemt. Andersom geconcludeerd betekent dit, dat geringere luchttemperaturen eerder bij vochtige lucht als warmer worden ervaren dan bij droge lucht. De iets lagere binnentemperatuur heeft gevolgen voor de energiebehoefte.

Wanneer bovengenoemde feiten toepassing vinden en de buitenwanden de warmtereflectie van naaldhout hebben, neemt het behaaglijkheidsgevoel toe. Een met de hand aangeraakte zware bouwstof als kalkzandsteen bijvoorbeeld wordt als koel ervaren, zelfs wanneer die tot 20°C is verwarmd. Een stuk naaldhout wordt bij gelijke temperatuur als warm ervaren. De reden daarvoor zit hem daarin, dat bij naaldhout de oppervlakte in korte tijd net zo warm wordt als de tastende hand. Bij het kalkzandsteen zal het gevoel van warmte pas veel later optreden, n.l. pas dan wanneer dat de handtemperatuur heeft bereikt. Het temperatuuronderscheid, het temperatuurverschil tussen hand en materiaal is de reden voor het ervaren van enerzijds koelte en anderzijds warmte.

Het terugkaatsen van de warmte, de warmtereflectie van de bouwstof, zorgt ervoor dat deze als warm wordt ervaren. Als verder voorbeeld kan de kleding worden genoemd. Buitentemperaturen van 20°C kunnen bij ongekleed bovenlichaam als koel worden ervaren. Een(gedragen) katoenen hemd leidt tot comfort, ofschoon de stoffen laag over de huid zeer dun is. De warmtereflectie van de kleding is daarvoor de eigenlijke reden.

De problemen van de afvalverwerking
Ooit zal het gebouw niet meer nodig zijn. Bij het gebruik van natuurbouwstoffen hoeven we ons geen zorgen te maken over afvalverwerking in de toekomst.

Afvalverwerking van isolatiematerialen
Het gebruik van kunstmatige bouwstoffen kan de waarde van een gebouw aanzienlijk verminderen. Als voorbeeld is het tegenwoordig gebruikelijke isolatiesysteem te noemen. Vanaf 1 oktober 2016 worden geschuimde polystyreen isolatieplaten (EPS) als bijzonder afval opgevat. Weliswaar is de afvalverwerking van zuiver polystyreen niet het eigenlijke probleem, maar de EPS-isolatieplaten die tot 2014 werden geproduceerd, zijn met de chemische stof hexabroomcyclodecaan (HBCDD) behandeld (4). Dat maakt ze nu tot bijzonder afval. Een verdere moeilijkheid is de scheiding van pleisterlagen van de platen, dat eveneens tot hogere afvalverwerkingskosten leidt. De pleister- en verflagen bevatten chemicaliën, die wateroplosbaar zijn en tijdens de gebruiksfase uitgespoeld worden en tenslotte in onze wateren belanden.

De problemen met afvalverwerking worden steeds verder naar de toekomst verschoven. Voor jonge mensen is dat bepaald geen lonkend perspectief, gezien het veelvoud aan problemen waarmee we hen opschepen. De nu jonge mensen zullen zich afvragen, of ze de ouderen voor hun prestaties dankbaar moeten zijn. Uit hun antwoorden zal zich het bijpassende intermenselijke gedrag ontwikkelen.

Onderhoud van moderne ventilatiesystemen
Een zeer impopulair thema van passiefhuisaanhangers is het onderhoud van moderne ventilatiesystemen (5) met warmteterugwinning. Er bestaan installaties met lange luchtkanalen die naar een centrale warmtewisselaar lopen, die de buitenlucht binnenhaalt en deze met de warmteënergie van de aangezogen binnenlucht voorverwarmt. De installaties compenseren op deze plaats de warmteverliezen met energie van verwarming of warmtepomp. Warme lucht wordt weer in de vertrekken verdeeld. Bij de versie zonder geluidsdemping worden de geluiden door de leidingen getransporteerd.

Zoals reeds vermeld, dreigt microbenvorming in de installaties, indien de buisleidingen en de hoogwaardige filters, die de aan- en afvoerlucht reinigen van stofdeeltjes, niet onderhouden worden als dat nodig is. Nu al zijn deze omstandigheden de oorzaak voor ziekten en uitputting.

Bij een andere methode worden decentrale ventilatoren met warmtewisselaar in de buitenwanden gemonteerd. Deze ventilatoren blazen de binnenlucht een tijdje naar buiten. Daarbij wordt een geperforeerde roterende metalen plaat verwarmd. Dan keert de richting zich om. De buitenlucht wordt aangezogen, passeert de voorverwarmde metalen plaat en bereikt de vertrekken. Ook bij deze variant zijn regelmatige zorg en grondige reiniging van de installaties absoluut nodig.

De decentrale ventilatoren hebben problemen met de geluidswering. Buitengeluiden kunnen vrijwel ongehinderd binnenkomen. Zelfs de zachte geluiden van de ventilatoren versterken zich bij vervuilde apparaten en worden vooral ’s nachts als storend ervaren.

In beide installaties ontstaat condensaat en stof. Deze combinatie is een goede basis voor de vorming van schimmels en ziektekiemen. Derhalve is het beslist noodzakelijk de luchtfilters, luchtkanalen en warmtewisselaars minstens 1x per jaar te reinigen. Honderd procent reinigen is niet mogelijk (6). Vandaar dat zich in de loop van de tijd in de installaties schimmel en andere ontbindingsstoffen vormen. Er bestaan ook positieve ervaringen met ventilatiesystemen, die lange tijd kiemvrij zijn. Daar echter de verwarmings- en ventilatieïnstallaties bij het thans gebruikelijke passiefhuis de belangrijkste bouwdelen zijn, hebben bouwfouten zeer nadelige gevolgen. De daaruit ontstane consequenties zijn een groot probleem.

Kan een gebouw werkelijk passief zijn?
Als werkelijk passief wordt een gebouw pas beschouwd wanneer er ook rekening wordt gehouden met de warmte-, verbruikte elektrische- en vervaardigingsenergie van alle bouwstoffen, hun hergewinning inclusief transport, inzet van mens en machine. De aanduiding nul- of plusenergiehuis komt beter overeen met de opvatting van het passiefhuis. Bereikt wordt het ‘plus’ door de dimensionering van de zonneïnstallaties. Hoe groter de installaties, hoe hoger de energieopbrengst logischerwijze. In wezen speelt het geen rol of de energie op het huisdak of in een energiefabriek wordt geproduceerd. In het eerste geval is de eigenaar zelf de fabrikant, in het tweede wordt de stroom meteen betaald bij de fabrikant. Tenslotte wordt simpelweg alleen energie verbruikt, ook al is het zonneënergie. Voor de aanduiding plus-energiehuis komt het er uiteindelijk op aan dat de energiebehoefte solair gedekt wordt.

Daarbij mag worden opgemerkt, dat de omschrijving “passiefhuis” op de keper beschouwd verhult, hoeveel energie nodig is ter vervaardiging, onderhoud en afvalverwerking van ventilatiesystemen, pv-panelen, elektronische sturing, kunstmatige isolatiematerialen en het behoud en onderhoud van gepleisterde buitengevelisolatie.

Gezien vanuit financieel oogpunt wordt bovendien voor verwarmingssystemen die energie opnemen van een pv-installatie, een zonthermische installatie en passende verwarmingsketel of aardwarmte een ondersteuning door andere mensen in de vorm van een geldelijke stroombijdrage noodzakelijk. Deze gelden worden eveneens met energie verdiend.

Kennishiaten bij natuurbouwstoffen
Rekening houdend met de vervaardigingsenergie, kosten voor afvalverwerking en stichtingskosten laat de natuurbouwwijze zien dat natuurbouwstoffen superieur zijn aan de heden ten dage gangbare bouwstoffen. De grootschalige toepassing van kunstmatige bouwstoffen en technische installaties is vermoedelijk te danken aan het vooruitgangsdenken in de techniek. Dit heeft ons blind gemaakt voor een nuchtere beoordeling van de tot nu toe beschikbare mogelijkheden van natuurbouwstoffen. Parallel aan het technische vooruitgangsdenken zijn vakkennis van en ervaring in de omgang met natuurlijke materialen op hun retour. De zuiver technisch fysische zienswijze in het bouwwezen heeft geleid tot een geheel van voorschriften, dat de vrije geest verlamt om nieuw uit oud te ontwikkelen. Alle bouwstoffen moeten getest en gecertificeerd worden. Terwijl ooit een goede ambachtsman met de noodzakelijke recepten van mortelmengsels vertrouwd was, is deze nu afhankelijk van speciale gebruiksklare producten van grote producenten. Met eigen mengsels is hij gedwongen zijn geloofwaardigheid aangaande vakkennis en ervaringen aan te tonen. Daarbij staat hij gelijktijdig alleen in concurrentie met producenten die voorschriften, beoordelaars en jurisdictie achter zich weten. Dit zijn redenen, naast de makkelijke beschikbaarheid van huidige conventionele bouwstoffen, die ontwikkelingen en nieuwe toepassingen van natuurbouwstoffen tegenhouden. Bijzonder getroffen zijn ontwikkelaars en ambachtslieden, die veelzijdig zijn georiënteerd en op basis van bedrijfsgrootte niet over voldoende tijd en kapitaal beschikken, om hun ideeën om te zetten. Een logge bureaucratie en het goedkeuringswezen hinderen de realisatie extra. Ondertussen bestaat er meer vertrouwen in de schriftelijke vorm van een produktbeschrijving dan in de daadwerkelijke materiaalkennis van ervaren ambachtslui en ontwikkelaars.

Pionieren en vrienden van de bouwbiologie
De pionieren en vrienden van de bouwbiologie vormen hier een uitzondering. Dankzij hun langjarige inspanningen zijn natuurbouwstoffen geen onbekende woorden. Vele projecten bewijzen de toekomstbestendigheid en betekenis van de bouwbiologie. Passiefhuizen van natuurbouwstoffen behoren zeker tot de toekomst. Alhoewel maar in de periferie, toch is de hout- en leembouw als bestaand waargenomen. Zijn mogelijkheden zijn echter bij lange na niet uitgeput. Aan het overwegende gebruik van natuurbouwstoffen ligt geen aversie ten grondslag van de technische uitrusting van gebouwen. Veeleer moet de techniek de bewoners ondersteunen daar, waar het werkelijk nodig is. Een mogelijk grote onafhankelijkheid van de techniek bewerkstelligt een toename van het vrijheidsgevoel en de eigen verantwoordelijkheid. Dat dit mogelijk is, werd door pionieren en vrienden van de bouwbiologie reeds bewezen.

Bronnen:
1. Prof. Dr. Wolfgang Feist (Passivhaus Institut) – Qualitätsanforderungen an Passivhäuser
2. Frauenhofer Institut – “Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland” Fassung vom 14.10.2016
3. Rainer Nowotny (Hanffaser Uckermark) – Diffusion in hydrophilen Faserformationen
4. Architekten & Ingenieure EnEV – Energie effizientes Planen und Bauen nach EnEV 2016 Aktuelles Praxishandbuch
5. VDI Verein Deutscher Ingenieure e.V., Düsseldorf: VDI-Richtlinie-6022
6. http://www.konrad-fischer-info.de/