DUURZAAMHEID IN DE BREDE ZIN

Realisatie van grote passieve gebouwen dankzij een mix van duurzame technieken

Tijdens het ontwerp en de bouw van het Jobhuis van Elsene werkte het architectenbureau A2M nauw samen met het ontwerpbureau van Crea-tec om een gebouw te creëren dat perfect is geïntegreerd in het stedelijke weefsel van de wijk, en dit met een minimale impact op het milieu.

BOUWGROND EN LIGGING

Het bouwperceel bevindt zich op de hoek van de Fernand Coq plaats en de Collegestraat in Elsene. Het ligt pal voor het gemeentehuis en is bijna dertig jaar lang een braakliggend terrein gebleven. Het terrein vertoonde een sterk hoogteverschil en was bedekt met een dichte vegetatie, bestaande uit bomen en planten met ondiepe wortels die geen ecologische waarde hadden. Ten slotte is de bouwgrond volledig omgeven door andere gebouwen en twee gemeenschappelijke muren die moesten worden gerespecteerd. Het was dan ook belangrijk om het ontwerpen van een donker monolithisch gebouw te vermijden.

Oplossing

De oplossing voor de inplanting van het gebouw en het ontwerp van de volumes is gebaseerd op drie essentiële punten:

• Visueel, integratie van het gebouw in de straat en haar omgeving;
• Licht, het meeste uit het natuurlijke licht halen;
• Passief, optimaliseren van passieve strategieën.

NAADLOZE INTEGRATIE

A2M heeft een elegante oplossing ontwikkeld door in de gevel een opening te creëren die door het gebouw naar de centrale patio loopt en de ingang duidelijk identificeert. Om de eentonigheid van het grote oppervlak van de gevel te doorbreken, werden een aantal grote ramen geïntegreerd. Ten slotte is de gevel bedekt met houten latten die na verloop van tijd zullen verouderen. Dankzij deze oplossingen is het gebouw geïntegreerd in de buurt zonder daarom anoniem te worden.

DAGLICHT

Gezien het gesloten karakter van het bouwterrein, was er een reëel gevaar dat het gebouw een monolithisch en donker blok zou worden. A2M heeft het gebouw daarom zo ontworpen dat er zo veel mogelijk daglicht binnen kan. Achter de gevel worden de volumes kleiner, naarmate men naar de hogere verdiepingen gaat, waardoor er een grote lichtput is ontstaan. Aan de achterkant van de grond vormt een andere, kleinere lichtput ook een opening naar de kelder. Bijna alle ruimtes in het gebouw hebben toegang tot daglicht. De kunstmatige verlichting wordt beheerd door afwezigheids- en helderheidsdetectoren om de kunstmatige verlichting automatisch te verminderen en zo onnodig verbruik te elimineren.

PASSIEF SYSTEEM OOK VOOR GROTE GEBOUWEN

Hoewel het in de openbare aanbesteding niet werd vereist, heeft A2M er onmiddellijk voor gekozen om een passief gebouw aan te bieden. Arch. Aline Branders (partner A2M) legt de reden voor deze keuze uit: “We zijn pioniers in Brussel op het gebied van het ontwerp van grote passieve gebouwen en openbare gebouwen. Het passieve systeem reduceert de vereisten voor de verwarming en de koeling van het gebouw, en zorgt tegelijkertijd voor een optimaal comfort. Voor zo'n compact gebouw als dit was deze standaard vrij gemakkelijk te bereiken. Hernieuwbare energie kan dan een aanvulling zijn op een verdere vermindering van het verbruik.

Naast de energieaspecten willen we projecten ontwikkelen die globaal en transversaal een antwoord kunnen geven op alle uitdagingen van duurzaamheid. Dit project werd trouwens bekroond met de editie 2013 van de voorbeeldgebouwen, georganiseerd door Leefmilieu Brussel. Bij de keuze van de materialen is erop gelet dat de impact van de bouw op het milieu beperkt wordt. Regenwater wordt hergebruikt voor het bouwen van sanitaire voorzieningen, groene daken en patio's bevorderen de ontwikkeling van biodiversiteit, natuurlijke verlichting is geoptimaliseerd enz. Het doel is om een comfortabele werkomgeving te bieden voor bewoners en bezoekers, terwijl de negatieve gevolgen voor het milieu en de gezondheid tot een minimum worden beperkt."

TOEGEPASTE TECHNIEKEN

Om te voldoen aan de passieve ontwerpcriteria van 15 kWh/m² voor de verwarming/jaar voorgesteld door A2M, en om het energieverbruik aanzienlijk te verminderen, zijn er verschillende conventionele strategieën gebruikt (isolatie, luchtdichtheid, ventilatie). Bovendien werden er voor het eerst een aantal innovatieve oplossingen, zoals faseveranderingsmaterialen, gebruikt in België. De toepassing van al deze systemen werden eerst geëvalueerd door het ontwerpbureau van Crea-tec met behulp van dynamische simulaties.

BOUW EN ISOLATIE

De twee belangrijkste punten die de grootste invloed hadden op het technische ontwerp van de bouwconstructie, waren het comfort dat geboden wordt aan het personeel, en de kwaliteit van de materialen die zorgen voor de passieve werking van het gebouw.

Winter

Arch. Aline Branders: “Voor de comfortcomponent is er een groot verschil tussen winter en zomer. In de winter zullen isolatie en luchtdichtheid een zeer belangrijke rol spelen. De buitenwanden zijn geïsoleerd met een laag van 20 cm dik polystyreen met grafiet. Er werd de nodige aandacht gegeven aan de luchtdichtheid bij alle verbindingen. Dit werd hoofdzakelijk uitgevoerd met behulp van een vloeibaar luchtafdichtingsmiddel dat met een kwast werd aangebracht, wat de implementatie aanzienlijk vereenvoudigt."

De warmteproductie wordt verzekerd door een kleine wandketel: aangezien de verwarmingsvereisten beperkt zijn, worden de ruimtes verwarmd door de ventilatielucht met behulp van warmtebatterijen die worden gevoed met warm water uit de ketel. Er zijn dan ook geen radiatoren nodig in het gebouw.

Marc Coppen (Crea-tec) legt uit: “Omdat het programma erg compact was en de grond vrij klein, was er niet veel ruimte om alle functies te integreren. De technische ruimte heeft dan ook een beperkte omvang. We hebben er alles aan gedaan om de technische uitrusting te verminderen. We hebben een kleine ruimte waarin het ventilatiesysteem en de compressor geplaatst zijn, alsook een residentieel wandmodel gasverwarmingstoestel dat een deel van de binnenkomende ventilatielucht voorverwarmt.“ Ventilatie is van het grootste belang voor een passief gebouw dat per definitie luchtdicht is. Voor een goede luchtkwaliteit zijn luchtcirculatie en een aanvoer van frisse lucht nodig. Het debiet van de ventilatie wordt bepaald door de hoeveelheid CO2 gemeten in elke kamer. Dit CO2-niveau geeft het aantal mensen in een ruimte aan. Het systeem vergelijkt de ventilatiesnelheid die nodig is om het comfort voor deze groep mensen te bieden, en past de ventilatiesnelheid aan. Zodra het CO2-niveau afneemt, keert de ventilatie terug naar een minimumniveau.

Zomer

In de zomer worden de zonnestralen geblokkeerd door externe zonneweringen. De betononderdelen zijn overal in het gebouw toegankelijk omdat de thermische inertie van het beton bijdraagt aan het passieve karakter van het gebouw. In de zomer, met warme en aanhoudende temperaturen, wordt het beton opgewarmd en bereikt deze inertie haar grenzen. Daarom is er een passief koelsysteem op basis van faseveranderingsmaterialen geïnstalleerd in de valse plafonds. Ten slotte is het goed georiënteerde dakoppervlak uitgerust met fotovoltaïsche zonnepanelen die ongeveer 25% van het jaarlijkse elektriciteitsverbruik dekken. De minst zonnige gebieden zijn bedekt met een groen dak, bestaande uit sedum.

PRINCIPE VAN PCM

In het Jobhuis werd de PCM-techniek (Phase Change Material, of faseveranderingsmateriaal) voor het eerst gebruikt in België. Dit materiaal kan een grote hoeveelheid thermische energie opnemen en lang bewaren. Marc Coppen: "Dit fenomeen is te danken aan het feit dat het materiaal bestaat uit kleine, hoogwaardige paraffinecapsules die ingebed zijn in een substraat of gel. PCM-materialen worden aangeboden in de vorm van platen, zakken, korrels enz. Het werkingsprincipe is eenvoudig. Vaste paraffine slaat de warmte van de omgeving op door een verandering van aggregatie (fase) te ondergaan en wordt vloeibaar. Omdat er warmte wordt opgeslagen in het materiaal, koelt de ruimte rond het materiaal af. Het materiaal neemt de warmte niet voor onbepaalde tijd op en het koeleffect stopt na een tijdje, maar de reeds geabsorbeerde warmte blijft opgeslagen in de vloeibare paraffine. De PCM-platen worden opnieuw operationeel zodra de warmte wordt vrijgegeven en de paraffine weer hard wordt, dat wil zeggen wanneer deze afkoelt." Deze faseverandering kan onbeperkt worden herhaald.

PCM en night cooling gaan hand in hand

In dit project heeft het PCM-systeem de vorm van platen van ± 8 mm. Het PCM-materiaal is bedekt met een dikke aluminiumfolie en vormt zo een plaat die gemakkelijk te hanteren is en die door middel van schroeven aan het plafond kan worden bevestigd. De schroefgaten zijn te klein om de vloeibare paraffine te laten wegvloeien. De openingen voor de armaturen van de verlichting kunnen eenvoudig worden gezaagd. De gezaagde of gesneden randen moeten wel afgedekt worden met een hechtende folie om weglekkende vloeibare paraffine te voorkomen.

Om de PCM-platen af te koelen, moet er koude lucht kunnen circuleren rond de platen. De plafonds zijn gedeeltelijk open, zodat aan beide zijden lucht toegang heeft tot de PCM-platen. Vervolgens werd er een night cooling voorzien in elke ruimte met PCM-platen. Dit nightcoolingsysteem bestaat uit een kantelvenster dat automatisch wordt geopend met behulp van een servomotor wanneer de interne temperaturen te hoog zijn en wanneer de externe omstandigheden dit toelaten. Omdat de nachttemperaturen lager zijn dan overdag, wordt de warmte die is opgeslagen in de PCM-platen, nu vrijgegeven door deze verse luchtstroom. 's Morgens is de paraffine volledig uitgehard en klaar om de overmatige hitte van warme zomerdagen weer op te nemen.

MIX VAN DUURZAME TECHNIEKEN

Tot slot nog een laatste woord van arch. Aline Branders: “Naast de energieprestatie is dit project gericht op duurzaamheid in de brede zin, rekening houdend met zowel de ecologische en economische als sociale aspecten. We willen doorgaan met het testen van innovatieve oplossingen en producten, en we streven altijd naar ambitieuzere doelen, op weg naar nulenergie-, zerocarbonprojecten of zelfregeneratiesystemen." 

VENTILEREN, VERWARMEN EN KOELEN

De luchtgroep toegepast in dit project is een luchtgroep voorzien van een warmtewiel en een geïntegreerde warmtepomp, en wordt geleverd als een stekkerklare plug-and-play all-in-one oplossing.

Deze innovatieve oplossing die stilaan meer aan aandacht wint in de markt, is in staat te ventileren, te verwarmen en te koelen. In de winter recupereert een efficiënt hygroscopisch warmtewiel als eerste stap het grootste aandeel warmte terug uit de afgevoerde lucht. Als tweede stap wordt de overtollige warmte aan afvoerzijde opgevangen via een verdamper, via de compressor omgeleid, en wordt er extra warmte meegegeven aan de batterij in de toevoerlucht. In koelmodus wordt er eveneens koelenergie gerecupereerd via het warmtewiel. Na de wisselaar is de lucht achter de rotor kouder dan de buitenlucht, waardoor het koelproces efficiënter gebeurt en resulteert in een gereduceerd verbruik van de compressor in vergelijking met een traditionele condensorunit.

Technische gegevens:

- RHP Standard gamma
- Nominaal luchtvolume: 395-1.500 m³/h
- Maximaal elektrisch vermogen: 96-470 W
- Geluid: 30-35 dB(A)
- RHP Pro gamma
- Nominaal luchtvolume: 1200-25000 m³/h