Energieneutraal met Active House

In de zomer van 2017 is in Den Haag aan de rand van Wateringen een Active House opgeleverd. De woning is gebouwd in opdracht van en ontworpen door Bas Hasselaar, bouwfysicus en specialist op het gebied van duurzaam bouwen en binnenmilieu.

Active House is een visie op bouwen, waarbij comfort, energie en milieu als integraal geheel worden benaderd: het één heeft altijd invloed op het ander. Uitgangspunt is de bewoner; het gebouw moet een gezond en comfortabel binnenklimaat opleveren, wat vervolgens energie-efficiënt en duurzaam gerealiseerd dient te worden.
De woning ligt in een wijk die door de gemeente Den Haag is aangewezen als proeftuin voor energieneutraal bouwen. Afgezien van wat randvoorwaarden omtrent afmetingen en bouwhoogten, is de enige eis dat de woning een energieprestatie moet hebben die minimaal 50% beter is dan wat het huidige Bouwbesluit voorschrijft.

Van binnen naar buiten

In tegenstelling tot hoe een architect meestal te werk gaat, is deze woning van binnenuit naar buiten toe ontworpen. Door te beginnen met de (bouwfysische) prestatie-eisen en gebruikswensen te definiëren en deze vast te leggen voor de verschillende ruimtes in de woning, zoals de keuken, woonkamer, slaapkamer en badkamer, kon al een basis worden neergelegd voor de woning plattegrond. Hierbij werd niet alleen rekening gehouden met de richting van het (dag)licht op verschillende tijdstippen, maar ook met temperaturen, lengtes van leidingen, kwaliteit van uitzicht en gewenste mate van privacy. Dit resulteerde uiteindelijk in een plattegrond met slaapkamers op het oosten/noordoosten, een grote woonkeuken op het zuidwesten en een woonkamer die is georiënteerd op het westen.

Materiaalgebruik

Het uitgangspunt bij de woning is dat de basisprestaties op gebied van klimaat en energie door het ontwerp en de materialisatie zelf bepaald worden. Door optimaal gebruik maken van wat de omgeving te bieden heeft in plaats van deze zoveel mogelijk buiten te sluiten kan een prettiger binnenklimaat verkregen worden tegen lagere energielasten. De dragende en binnenmuren zijn van cellenbeton, afgewerkt aan de binnenzijde met leemstuc, de vloeren zijn van beton. De thermische massa en vocht opnemende capaciteit van de constructie bufferen temperaturen en helpen oververhitting te voorkomen in het warme seizoen. In combinatie met nachtventilatie is actieve koeling daardoor niet nodig.

Ventilatie

Het was de nadrukkelijke wens van de bewoner om ventilatielucht direct van buiten te betrekken via ventilatieroosters. Deze keuze heeft aan de basis gestaan van het verdere installatietechnische ontwerp. Om energieverlies via de ventilatielucht te beperken wordt de warmte teruggewonnen uit de afgezogen ventilatielucht via een lucht-water warmtepomp van DUCO.

Verwarming

De teruggewonnen warmte wordt opgeslagen in een buffervat. Aangezien de ventilatielucht direct van buiten wordt betrokken is luchtverwarming een minder logische keuze. Tegelijkertijd levert de warmtepomp warm water van 45-50 graden. Minder geschikt voor traditionele radiatoren, maar zeer geschikt voor lage temperatuurverwarming.
Een traditioneel vloerverwarmingssysteem heeft een lange reactietijd en wordt om die reden aan het begin van het stookseizoen aangezet om pas in het voorjaar weer uitgezet te worden. Dat is inefficiënt op momenten dat de zon schijnt en de warmte benut kan worden voor het binnenklimaat. Om deze reden is voor capillaire lage temperatuur verwarming gekozen van BioClina. Deze verwarmingsmatten hebben een fijnmazig net van dunne watergevulde buisjes die vlak aan het oppervlak kunnen worden weggewerkt. In de slaapkamers en woonkamer zijn deze matten weggestuct in het plafond, in de woonkeuken in de wand en vlak onder de vloertegels. Doordat ze bijna direct onder het oppervlak liggen is de reactietijd kort, waardoor ze naar behoefte schakelbaar zijn.

Extra luchttoevoer

Omdat de ventilatie per ruimte wordt gestuurd op CO2 basis, zal een groot deel van de tijd de volumestroom van de afgezogen lucht onvoldoende zijn om de warmtepomp optimaal te laten draaien. Het is mogelijk om meer lucht uit de woning te zuigen, maar met name in het stookseizoen betekent dit dat er dan meer koude lucht via de roosters naar binnen komt. Om deze reden wordt aanvullende lucht direct van buiten betrokken om de warmtepomp van voldoende lucht te voorzien.

Spouw

De woning is voorzien van een schuine kap met geïntegreerde PV panelen die geventileerd worden via een spouw om oververhitting te voorkomen; een hoge temperatuur heeft immers een negatieve invloed op de efficiëntie van de panelen. De lucht bovenin de spouw heeft in het meest ongunstige geval dezelfde temperatuur als de buitenlucht, maar zal op een zonnige dag flink warmer zijn dan de buitenlucht. Door juist hier de aanvullende lucht voor de warmtepomp aan te zuigen kan de COP van de warmtepomp flink stijgen.

Slim hergebruik

Op het moment dat de warmte uit de lucht is gewonnen door de warmtepomp, blijft lucht over met een temperatuur van 5 graden. Deze wordt niet direct buiten geloosd, maar onderin de spouw onder de PV panelen ingeblazen (uiteraard op een andere plek dan waar de warme lucht wordt afgezogen). Op deze wijze worden de PV panelen actief gekoeld met het afvalproduct van de warmtepomp. Doordat PV panelen individueel zijn voorzien van optimizers kan per paneel worden afgelezen wat de opbrengst is en of er verschil is tussen panelen die actief worden gekoeld, panelen waar de warme lucht wordt afgezogen, of de gangbare voorgeschreven PV-constructie met spouw.

Domotica systeem

De installatie wordt gecompleteerd door een domotica systeem van BeNext dat de energiestromen monitort en aanstuurt. Zo wordt bijvoorbeeld de warmtepomp niet ingeschakeld op het moment dat er een warmtevraag is, maar als er zich een energieoverschot voordoet. Zodra het PV dak meer energie opwekt dan de bewoners gebruiken, zal de warmtepomp worden ingeschakeld om het buffervat en het vat voor tapwater te verwarmen. Dit zal doorgaan totdat de vaten op temperatuur zijn of de opbrengst van het dak niet meer toereikend is om zowel bewoners als de warmtepomp van energie te voorzien. De opgeslagen warmte in het buffervat kan vervolgens worden aangewend voor ruimteverwarming op het moment dat daar behoefte aan is. Het buffervat heeft voldoende capaciteit om de woning tot 5 dagen te verwarmen zonder dat er aanvullend energie in wordt gestopt.

Autarkie

De verwachting is dat de woning meer energie oplevert dan dat er geconsumeerd zal worden. Op dit moment is het vanwege de salderingsregeling financieel nog niet aantrekkelijk om elektrische energie zelf op te slaan, maar de verwachting is dat dit binnen vijf jaar wel het geval zal zijn. Vanaf dat moment zal de woning naar verwachting bijna autarkisch kunnen functioneren op energiegebied als er een thuisaccu staat 

Auteur: Bas Hasselaar, Projectmanager SBRCurnet