Duurzaam Vastgoed

Posts Tagged ‘Grijs Water’

Door ing. T. Versluis (ontwerp) en drs. Ing. D.B. Mosterd (auteur); van Van der Kooy en Verhoef Management en Consultancy bv (KVMC)

Weizigt Natuur- & Milieucentrum ontwikkelt zich voortdurend. Behalve op de toeristisch-recreatieve functie richt het centrum zich steeds nadrukkelijker op duurzaamheid. Duurzaam denken en handelen staan centraal in concrete leersituaties, zoals in lesprogramma’s voor scholieren. Om deze ambitie nog beter te kunnen invullen, is besloten de huidige accommodatie van de stadsboerderij te vervangen door een nieuw, multifunctioneel gebouw waarin de boerderij een plek krijgt. Het Natuur- & Milieu centrum Weizigt wordt op vele terreinen een voorloper in innovatieve, duurzame toepassingen. Zij heeft daarin een voorbeeldfunctie, maar evengoed een educatieve en inspirerende rol. In december 2009 is de eerste paal geslagen en in het najaar van 2010 dienen alle uitvoeringswerkzaamheden afgerond te zijn. KVMC (Van der Kooy en Verhoef Management en Consultancy bv)heeft in opdracht van de Gemeente Dordrecht / Ingenieursbureau Drechtsteden) het installatieadvies verzorgt. Het gebouw zal energetisch CO2-neutraal zijn dankzij integratie van gebouw- en installatieontwerp.

In dit artikel wordt uiteengezet welke benadering KVMC toepast om te komen tot een dergelijk duurzaam ontwerp. Daarnaast zal worden toegelicht dat deze benadering voor elk installatieontwerp kan worden toegepast om te komen tot een goede representatie van kosten en energiegebruik.

Trias energetica & Passief huis principe
De vraag vanuit de Gemeente Dordrecht aan KVMC was een installatieontwerp te maken welke energetisch een zo laag mogelijke CO2-uitstoot produceert. Om dit te realiseren heeft KVMC de trias energetica als grondslag gebruikt. Dit houdt in dat de energievraag op basis van drie principes, in volgorde, worden toegepast. In figuur 1 zijn deze principes te zien en toegelicht.

bron: ECN

Eerst wordt er zoveel mogelijk ingezet op energiereductie, vervolgens op duurzame energiebronnen en voor de resterende energievraag fossiele brandstoffen zo efficiënt mogelijk inzetten. Toepassen van de trias energetica zal leiden tot de laagste CO2-uitstoot. Uit principe 1, energiebesparing, is af te leiden dat alleen een innovatief installatieconcept niet voldoende is, maar geïntegreerd zal moeten zijn met een innovatief gebouwontwerp. De Trias energetica is echter een filosofie en nog geen aanpak om te komen tot het best passende installatieontwerp. Daarom heeft KVMC, samen met architect ir. Mazin Abdullsada van Ingenieursbureau Drechtsteden het passief huis principe toegepast als uitgangspunt.

Het passief huis principe kan gezien worden als een uitwerking van de Trias energetica waarin installatie- en gebouwontwerp geïntegreerd worden ontworpen met als belangrijkste uitgangpunten:
• Minimaal energiegebruik met maximaal comfort
• Maximaal 15 kWh/m2 energie voor ruimteverwarming
• Geen actieve koeling

Bovenstaande uitgangspunten stellen hele hoge eisen aan de gebouwschil. Ter vergelijking: een nieuwbouwwoning heeft een verwarmingsvraag van ongeveer 50 kWh/m2. Daarnaast is de oriëntatie van de glaspartijen voor zonwarmte invang in de winter en goede ventilatie voor koeling in de zomer van groot belang bij een passief huis concept.

Stadboerderij Weizigt
Hieronder is een model te zien van het gebouwontwerp. De grote glaspartij is georiënteerd op het zuiden functionerend als serre welke zonstraling invangt in de winter (als de zon laag aan de horizon staat) en zonstraling tegenhoudt in de zomer (als de zon hoog aan de horizon staat) door natuurlijk overstek en reflecterende zonluiken. Deze zonluiken kunnen de serre spuien, samen met toevoerroosters onderin. Daardoor ontstaat een natuurlijke trek, waardoor oververhitting in de zomer grotendeels voorkomen wordt. De gevels met een warmteweerstandsgetal van Rc=10 zorgen ervoor dat het pand minder energie voor verwarming nodig heeft.

Het gebouw is opgetrokken uit duurzame materialen, zoals hout en glas. De klimaatzone fungeert als een bufferzone in de isolatie. Hierbij wordt gebruik gemaakt van natuurlijke energiebronnen, zoals zonnewarmte. De ligging van het gebouw en de ronding van de glazen constructie benutten dit optimaal: het haalt de lage winterzon binnen, terwijl de hoge zomerzon wordt weggehouden. Zo profiteert men ’s winters van de warmte van de zon en ’s zomers houdt men de (ergste) warmte buiten.


bron: Ingenieursbureau Drechtsteden

Zuinig met water
Het regenwater wordt voor een groot gedeelte opgevangen door het mossedum-dak. Er is daarom weinig afvoer nodig. Het overtollige hemelwater wordt gebruikt in de luchtbehandelingkast, hierover hieronder meer.

Grijswatersysteem
In de oorspronkelijke plannen was een helofytenfilter opgenomen om afvalwater te zuiveren en te hergebruiken als spoelwater voor toiletten. Dit is komen te vervallen; het zou ten koste gaan van de ruimte voor de dieren. In plaats daarvan wordt een grijswatersysteem geïnstalleerd. Dat gebruikt door het groendak opgevangen regenwater om de toiletten door te spoelen. Indien nodig wordt dit aangevuld met opgepompt grondwater.

Verschillende installatieconcepten
Globaal moet het ontwerp voorzien in verwarming en ventilatie van het pand. Door toepassing van de serre is echter, ondanks de spuivoorzieningen en overstek, een risico op temperatuuroverschrijding waardoor een vorm van koeling noodzakelijk is. In warm tapwater moet ook worden voorzien, echter speelt deze energetisch vrijwel geen rol, aangezien het een bezoekerscentrum zonder woonfunctie betreft.

Tegenwoordig zijn er, alhoewel nog niet grootschalig toegepast, talloze duurzame en/of energiezuinige alternatieven op de markt voor verwarmen, ventileren en koelen. Daarnaast is er een focus op lage CO2 uitstoot en is er geen onbeperkt budget. Hoe vindt men nu het best passende installatieconcept?

De eerste stap is het combineren van installaties tot een installatieconcept welke technisch goed bij elkaar passen. Bijvoorbeeld bij het toepassen van een warmtepomp past lage temperatuur verwarming. Past men dit toe in de vorm van vloerverwarming en bij het gebruik van de grond als bron, kan daarmee ook gekoeld worden. Op deze manier kunnen er meerdere installatieconcepten opgesteld worden. Om een goede vergelijking te maken wordt elk installatieconcept vergeleken met een conventioneel installatieconcept, welke bestaat uit standaard techniek. In dit geval een CV ketel, Dx koeling en ventilatie met een warmtewiel .

De tweede stap is het opstellen van een energieketen voor alle installaties. Hierin worden alle in en uitgaande energieconversies en -stromen in kaart gebracht met in achtneming van de rendementen en COP’s. De CO2 uitstoot en kosten per Kwh warmtevraag kunnen daarmee berekend worden.

De derde stap is het doorrekenen van de verschillende installatieconcepten op energetische prestatie, CO2 uitstoot en kosten. Daarbij wordt The Total Cost of Ownership (TCO) methode toegepast. Dat houdt in dat naast de investering , de energie & onderhoudskosten over de gehele levensduur van de installatie worden meegenomen, inclusief rentevoet, inflatie en energieprijsstijgingen. Deze methode maakt beter inzichtelijk wat het voordeel is van een energiezuinige installatie. Om elke installatie op dezelfde manier door te rekenen wordt de TCO genomen over 15 jaar.

Zo ontstaat er een overzicht waarin verschillende mogelijke installatieontwerpen eenduidig vergeleken kunnen worden. Het is daarbij belangrijk bij elk installatieconcept ook niet kwantificeerbare kenmerken zoals het comfort te vermelden .
Warmtepomp niet altijd gunstig
Een van de installatieconcepten bestond uit het toepassen van een elektrische warmtepomp met de bodem als bron. Deze vorm van lange termijn energie opslag (LTEO) lijkt een voor de hand liggende energiezuinige optie. Er dient daarbij rekening gehouden te worden met een thermische balans in de grond, wat verplicht wordt door de provincie. Door de zeer goede isolatie van het pand is echter de koelvraag in de zomer hoger dan de warmtevraag in de winter. Om de thermische balans in de winter te herstellen moet er meer koude in de bodem gebracht worden middels een energiedak.

Daarnaast betrekt de warmtepomp elektrische energie, wat per kilo Wattuur duurder is dan een (omgerekende) kilo Wattuur aardgas. Hierdoor wordt de energiebesparing van een warmtepomp deels gecompenseerd door een hogere prijs per kilo Wattuur. Dit samengenomen met de meerinvestering voor het energiedak zorgt ervoor dat de installatie niet binnen de gemiddelde levensduur van vijftien jaar terugverdiend kan worden. Een heel goed geïsoleerd gebouw gaat daarom niet altijd goed samen met een warmtepomp! In totaliteit is er echter wel minder primaire energie nodig, waardoor een warmtepomp de CO2 uitstoot wel aanzienlijk verlaagd.

Vergelijking en keuze van een installatieconcept
Uiteindelijk zijn er twee veelbelovende installatieconcepten vergeleken met een conventionele installatie. Het eerste concept bestaat uit:

Het tweede concept bestaat uit:

Deze concepten zijn vergeleken met een conventionele installatie en weergegeven in onderstaande grafiek. Op de x-as staan de totale energiekosten en onderhoud voor vijftien jaar. Op de y-as staat de totaal investering voor de installaties. De grootte van de cirkel geeft de CO2 uitstoot aan.

Duidelijk te zien is dat de conventionele installatie de laagste investering en de hoogste energiekosten en CO2 uitstoot geeft. Daarnaast is de zien dat het tweede concept CO2 neutraal is, doordat gebruik gemaakt wordt van biomassa voor verwarming, water voor koeling en zonlicht voor de aandrijving van het ventilatiesysteem. Omdat bij de gemeente Dordrecht een sterke focus is op CO2 reductie is uiteindelijk gekozen voor dit concept.

Conclusie
Voor elk nieuw project zal opnieuw beoordeeld moeten worden wat de mogelijke installatieconcepten zijn. Door deze op een overzichtelijke en complete wijze met elkaar te vergelijken is het mogelijk om gefundeerde keuzes te maken, of de focus nu op energiebesparing, CO2 uitstoot of investeringskosten ligt.