CO2-gestuurd ontwerpen is een oplossing voor netcongestie!

Het team van NEXT natuurlijk deelt hier hoe zij verder werken aan CO₂-gestuurd ontwerpen. NEXT architects, ENS engineers, Bouwnext en Vitruvius Bouwkostenadvies streven samen naar de grootste CO₂-reductie tegen een betaalbare prijs. Een simpel statement met in de praktijk veel voeten in de aarde. Wat is de invloed van een efficiënte plattegrond? Betekent energiezuiniger ook automatisch meer installaties, of juist niet? Deze week vertellen Carl-Peter Goosen (Bouwnext) en Jouke Sieswerda (NEXT architects) over de rol van installatietechniek.

Van biobased naar...

Nadat de financiële doorrekening van een biobased gevelopbouw toch minder rooskleurig uitpakte dan gehoopt, verzuchtte onze kostenadviseur David: “…als biobased bouwen écht goedkoper was, was ’t allang mainstream geweest.” ¹ En ook bij onze eerste case study, waarin we concludeerden dat we Paris Proof konden bouwen tegen een marktconforme prijs, kwam de grootste bezuiniging niet door het toepassen van biobased materialen maar door een ander installatieprincipe.² We hadden, op advies van Carl-Peter Goosen, passiefhuis principes toegepast om te besparen op een relatief dure bodemwarmtepomp en uit te kunnen met veel kleinere decentrale units. Dit bracht niet alleen de bouwkosten maar ook de exploitatiekosten drastisch omlaag.

Niet lang hierna werden we bij een project geconfronteerd met een ander, steeds urgenter, probleem: netcongestie. Een project waar we al geruime tijd aan werken kan bij de geplande oplevering niet aangesloten worden op het elektriciteitsnet. De energievraag is te hoog; de wachttijd kan tot twee jaar bedragen. Het is een probleem dat steeds vaker een serieuze bedreiging is voor de voort- of doorgang van projecten. Volgens een onderzoek van IPO heeft 30% van de toekomstige woningbouwprojecten last van netcongestie.³ Bij een passiefhuis-aanpak is de energievraag aanzienlijk lager. Kan dit dan ook bijdragen aan een oplossing voor het congestieprobleem?

Neue Heimat

Toen we voor NEXT natuurlijk een installatieadviseur zochten kwamen we bij Carl-Peter Goosen terecht. Toen we vertelden over onze ideeën over biobased bouwen en betaalbaarheid hadden we in eerste instantie niet het gevoel dat dit echt resoneerde. Zonder in te gaan op onze houtbouwambities vertelde hij ons over de Oostenrijkse woningbouwvereniging Neue Heimat in Tirol. Zij verhuren sinds 2017 duurzame appartementen voor 5 euro per m² per maand. Dit is ‘inclusief’ ofwel ‘warme miete’ in het Duits. Wie een flat heeft van 70 m² betaalt maandelijks een huur van 350 euro, inclusief verwarming en warm water.⁴ En dit zijn goede woningen: het hoogst mogelijke comfort, duurzaam én blijvend betaalbaar tijdens de bouw en in gebruik... Als we CO₂-reductie én betaalbaarheid willen prioriteren is er méér dan biobased bouwen wilde hij maar zeggen.

Flat 1 & 2, Gestelse Buurt

Voor BrabantWonen heeft Bouwnext samen met KAW en vele andere partners in Den Bosch twee appartementengebouwen met 62 woningen gerealiseerd. Bewoners betalen maandelijks 15 euro voor verwarmen en koelen, dat is een vast tarief; voor warm water betalen ze maandelijks ongeveer 30 euro, achteraf verrekend. Door aandacht te besteden aan bouwkundige aspecten zoals compactheid, het toepassen van triple glas, een hoge luchtdichtheid en een goede oriëntatie (in relatie tot zontoetreding), gecombineerd met balansventilatie met warmteterugwinning, wordt het binnenklimaat zowel in de zomer als winter op een stabiele temperatuur gehouden. Hierdoor kon de verwarmingsinstallatie aanzienlijk kleiner uitgevoerd worden en is het energieverbruik maar een tiende van een BENG-aanpak.⁵ Minder installaties betekent minder CO₂-uitstoot tijdens het gebruik van die installaties (operationeel), maar ook voor minder uitstoot bij de productie van die installaties (materiaalgebonden). Het mes snijdt aan twee kanten.

Beter dan BENG

De investeringskosten vormen samen met de exploitatiekosten (de belangrijkste onderdelen van) de total cost of ownership (TCO). In de onderstaande grafiek zie je deze posten terugkomen: bij gebouwen met een hoge energiebehoefte (in kWh/m²a, aan de rechterzijde) zie je dat de investeringskosten laag zijn maar de exploitatiekosten hoog. Bij energiezuinige gebouwen is dit andersom. Het is interessant om te zien dat het optimum niet helemaal aan de linkerkant van de grafiek, maar iets rechts daarvan: tussen de 15 en 20 kWh/m² per jaar. Dit optimum is wel aanzienlijk lager dan de huidige BENG-norm. Met andere woorden: een gebouw dat energiezuiniger is dan de huidige BENG-norm is op de lange termijn financieel voordeliger.

En die netcongestie? Woningen worden in principe per eenheid als kleingebruiker geprioriteerd. En een standaard 3 x 25A aansluiting is vaak nog wel aan te sluiten. Grootverbruikers hebben een groter probleem met wachttijden van 2 tot 10 jaar. In Nederland wordt een verbruik van 100.000 kWh per jaar vaak genoemd als een praktische vuistregel voor grootverbruik (de officiële grens is alles boven 3 x 80A).⁶ Als we uitgaan van een BENG-kantoorgebouw van 2.500 m² met een energiebehoefte van 45 kWh/m²a, betekent dit 112.500 kWh per jaar. Als we het TCO-optimum van 20 kWh/m2a hanteren keldert het verbruik naar 50.000 kWh per jaar. Het gebouw zou dan opeens in aanmerking kunnen komen voor een kleinverbruikaansluiting.

Als we verder uitzoomen zien we dat in Nederland het gemiddelde gelijktijdige elektriciteitsverbruik per woning ongeveer 1,24 kW bedraagt. Voor een BENG-woning is een warmtepomp met een vermogen van minimaal 4,5 kW noodzakelijk. Wanneer alle woningen worden uitgerust met zo’n warmtepomp, zou het elektriciteitsnet vijf keer zo groot moeten worden om aan de vraag te voldoen. Dit is op korte termijn niet haalbaar; het vergt zeker nog twintig jaar voordat het netwerk voldoende uitgebreid is.⁷ Passiefhuiswoningen kunnen doorgaans al met een thermisch vermogen van 2 kW worden verwarmd. Het benodigde elektrisch vermogen is daarbij slechts 800 W. Dit is voldoende omdat, wanneer het buiten extreem koud is en de warmtepomp minder goed functioneert, de woning op temperatuur kan blijven dankzij passieve zonne-energie. In Nederland geldt immers dat wanneer de gemiddelde temperatuur onder de -3°C zakt, de lucht vaak helder is en er veel zonlicht beschikbaar is voor passieve verwarming.

...CO2-gestuurd ontwerpen

Op zoek naar goede (en betaalbare) biobased voorbeelden bezochten wij enige tijd geleden een modulaire school in een buitenwijk van Zürich. We gingen erheen om de houten constructie van de modules te ervaren. Daar was helaas weinig van in het zicht. Maar waar ook weinig van te zien was, waren de installaties. Hieronder een foto van alle installatietechniek die op het dak staat van deze school met 30 klaslokalen voor zo’n 500 leerlingen.

Toegegeven, we waren er in de zomer en het was binnen iets warmer dan wij gewend zijn in Nederlandse nieuwbouw. Daar stonden mooie overdekte (houten) buitenruimte tegenover, een aanzienlijk lagere energielast, een goedkoper gebouw en (en laten we dat niet vergeten) een kleinere ruimtelijk impact van de installaties. Soms is er dus meer winst te halen uit beter isoleren en zeer goede kierdichting, waardoor minder installatietechniek mogelijk is, dan uit het gebruik van biobased materialen. Daar komt een belangrijke factor bij: het kan bijdragen aan een oplossing voor netcongestie. CO₂-gestuurd ontwerpen kan zo dus weleens voorwaardelijk worden om überhaupt te kunnen bouwen.

NEXT natuurlijk is een samenwerkingsverband van NEXT architects, ENS engineers, Bouwnext en Vitruvius Bouwkostenadvies dat zich richt op verregaande CO2-reductie van onze woongebouwen voor een concurrerende prijs.⁸ Een eerste stand van zaken – met name onze eerste case study – hebben we eerder gedeeld op Architectenweb.⁹ Momenteel zijn we bezig met ons eigen parametrische model om daarmee onze opgedane kennis optimaal te kunnen inzetten. In deze serie artikelen houden we jullie op de hoogte van geleerde lessen en hopen we een gesprek op gang te brengen en kennis te delen.

¹ Zoals we in de voorgaande columns hebben proberen te analyseren ligt dit genuanceerder: door andere keuzes te maken en CO2-reductie te prioriteren kom je een heel eind.
² Zie: www.architectenweb.nl/n58245
³ Zie: www.ipo.nl/nieuws/rapport-woningbouw/
⁴ www.neueheimat.tirol
⁵ Netto warmtebehoefte: 14,7 kWh/m2, Verwarmingsvermogen: 13,8 W/m2, Koelvermogen: 20,0 W/m2, Capaciteit warmtepomp: 42 kW
⁶ Zie: www.acm.nl/nl/energie/elektriciteit-en-gas/rechten-van-kleinverbruikers/wanneer-iemand-kleinverbruiker-van-elektriciteit-en-gas
⁷ Bovendien is een warmtepomp de enige stroomverbruiker die je bij overbelasting niet uit mag zetten. PV panelen en autobatterijen daarentegen kunnen uitgezet worden op piekmomenten.
⁸ De bouwsector is verantwoordelijk voor ongeveer 37% van de mondiale CO2-uitstoot. 10% van deze mondiale CO₂-uitstoot is de initiële uitstoot van de bouw, 27% is operatieve uitstoot. www.unep.org/resources/report/global-status-report-buildings-and-construction
⁹ Zie: https://architectenweb.nl/n58245