Kiezen voor betonkernactivering

Uitdagingen onder controle, voordelen in de kijker

Betonkernactivering (BKA) is stilaan een bekend begrip geworden bij professionals uit de klimatisatiebranche. Omdat er nog steeds een aantal misverstanden en 'mythes' rondgaan betreffende deze materie, lijkt het ons zeker geen kwaad te kunnen om een en ander op een rij te zetten omtrent dit klimatisatiesysteem waarmee men zowel kan koelen als verwarmen.

Basisprincipe

Betonkernactivering (ook wel afgekort als BKA of TABS) is gebaseerd op een vrij eenvoudig principe dat de Romeinen nota bene al beheersten. Bij BKA worden er in de gebouwstructuur, bijvoorbeeld in de betonnen vloerplaten of wan­den, watervoerende leidingen uit kunststof ingewerkt. Zodra het gebouw afgewerkt is en in werking is, wordt er lauw of fris water door de leidingen gepompt, waardoor de gebouwmassa wordt verwarmd of gekoeld. Op haar beurt vindt er in de lokalen van het gebouw een thermische energie-uitwisseling plaats, nodig om een comfortabel binnenklimaat te verwezenlijken. Vergelijkbaar dus met vloerverwarming of -koeling, waarbij de leidingen in de chape worden geplaatst, maar dan wel met een inertie die eerder doet denken aan de speksteenkachel. Dat principe maakt het mogelijk om op slechts enkele tijdstippen van de dag op te stoken en, misschien nog belangrijker, om het tijdstip van opstoken redelijk vrij te kiezen.

Voordelen en toepassingen

Die flexibiliteit laat toe om het hernieuwbare aandeel in het energiesysteem te verhogen. Het concept werkt bovendien met zeer gematigde watertemperaturen van pakweg 16 à 20 °C in koelregime en 24 à 30 °C in verwarming. Het zijn deze watertemperaturen die, samen met de aangehaalde flexibiliteit, de inzetbaarheid van hernieuwbare opwekkingstechnologieën (zoals warmtepompen, vierde generatie thermische netten, centrale thermisch opslag ...) extra in de kijker plaatsen. Steeds meer vindt het concept dan ook toepassing in lage-energie- en BEN-gebou­wen.

Aandachtspunten

Betonkernactivering vraagt, van concept tot ingebruikname, bijzondere aandacht van de verschillende betrokkenen.

Compact en geïsoleerd

Uiteraard dient de architect, zoals in elk hedendaags performant project, erop toe te zien dat het gebouw voldoende compact is, goed geïsoleerd en bouwkundig gewapend is tegen een te grote impact door zonnewarmte en zomercondities op de woning.

Temperatuurinstelling

TABS (Thermally Activated Building Systems) is een letterlijk geïntegreerd klimatisatieconcept dat vanuit multidisciplinaire inzichten dient te groeien tot een definitief ontwerp. Belangrijk om te weten is dat dit concept een uniforme, aangename warmteoverdracht door straling realiseert. Dit belangrijke stralingsaandeel zorgt ervoor dat bij meer gedempte lokaal­temperaturen toch eenzelfde comfort wordt ervaren. De temperatuurinstelling kan dus een stukje energievriendelijker.

Gebruik van secundair systeem

Het inzetten van een secundair systeem is aangewezen. De traagheid van het systeem op typische tussenseizoendagen, het snel en dynamisch kunnen bijsturen bij snel wisselende temperatuurvraag evenals de opvang van winterpieken worden het best ingevuld of aangevuld met een klein dynamisch element (een convector, een radiator of verwarming van de ventilatielucht).

De betonkernactivering verzorgt immers een permanente basisverwarming die door een heel zuinige technologie kan worden gevoed, waarbij we in de eerste plaats denken aan een warmtepomptoepassing (lucht-water of bodem-water). Evenzeer komen o.a. ther­mische zonnecollectoren en een aansluiting op een warmtenet in aanmerking. De koeling kan dan weer geleverd worden door het passief inzetten van de bodemkoelte, het benutten van de nachttemperatuur met een tussengeschakelde koeltoren of het aanwenden van een omkeerbare lucht-waterwarmtepomp. Het passieve koelen gebeurt bij het zogenaamde GEOTABS concept, verder volgt meer uitleg.

Ontwerp

Bij het ontwerp wordt de aanpak complexer naargelang van de omvang en het gebruik van het op te richten gebouw. U kunt bij diverse leveranciers van leidingnetten terecht voor de afgiftegegevens in stationaire toestand voor typische inbouwsituaties. Heel wat leveranciers beschikken over een situatiebibliotheek die goede richtlijnen meegeeft voor standaardtoepassingen. In onze contreien, en met onze klimaatomstandigheden, primeert de verwarming binnen in onze gebouwen. Daarom wordt de warmtevraag (of koelvraag) in de basisontwerpcondities voor kleinere projecten normatief doorgerekend en zorgt men ervoor dat het dynamische secundaire systeem samen met de BKA aan deze warmtevraag kan voldoen en dat ongeveer een vierde van het vermogen dynamisch kan worden ingevuld (door de radiator, de convector …). Dit aandeel is in werkelijkheid wel afhankelijk van de gebouwschileigenschappen en het verwachte profiel van de in het lokaal optredende warmtebronnen.

Simulaties

Grotere projecten kunnen kost­optimaler aangepakt worden door het dynamische gedrag werkelijk te simuleren. We kunnen effectief 's nachts de BKA 'klaarstomen' voor een 'basislast' en de opwekking overdag vooral het secundaire systeem laten aansturen, zo besparen we op het geïnstalleerde vermogen. Uit simulaties (aan de hand van een computermodel van het bouwproject) kunnen we eveneens afleiden welke verhouding TABS/secundair systeem het best wordt toegepast, afhankelijk van het gebouwgebruik en de kwaliteit van de gebouwschil. Het is duidelijk dat we in die fase al het best de thermische opwekkingstechnologie en de automatische regeling van het systeem kunnen meenemen in de simulatie, want de gebruikskost zal een belangrijk aandeel in de kostevaluatie innemen.

Ontwerp en regeling beïnvloeden elkaar immers sterk. Hoewel veel voordelen verbonden zijn aan TABS-concepten, schrikt de dynamische benadering traditionelere ontwerpers nog wat af.

Het uitvoeren van dynamische simulaties geeft evenwel een dieper inzicht in de werking van het concept en laat ook toe de investering te optimaliseren. De meerkost voor deze aanpak verdient zich voor investeerders dan ook nagenoeg onmiddellijk terug. Meer en meer wordt er gebruiksvriendelijke simulatiesoftware aangeboden in combinatie met een uitgebreid aanbod van kwaliteitsvolle opleidingen (zie ook www.ibpsa-nvl.org).

Technische uitvoering

Uiteraard zijn er ook specifieke uitvoeringstechnische aandachtspunten in acht te nemen bij de plaatsing. Zo dient bijvoorbeeld de werfleiding (architect, studiebureau of algemene aannemer) toe te zien op een respectvolle omgang met de leidingen (geprefabriceerde geweven leidingmatten of in situ geweven leidingen) door de aanwezige partijen. Eens ingegoten, zijn ze afdoende beschermd en klaar voor een extreem lange levensduur. Een goede voorafgaandelijke af­stemming van de locatie van leidingen en wapeningsstaven moet bij voorkeur voor de uitvoering plaatsvinden. Er zijn ook betonsysteemleveranciers die in hun werkplaatsen de leidingen in geprefabriceerde gewelven of predallen in­bouwen. Hierdoor verdwijnt grotendeels de kans op beschadiging op de werf zelf. In ieder geval is een permanente drukbewaking in de werffase aangewezen. Er kan hiervoor een beroep gedaan worden op gereedschappen zoals manometers en signaal­ventielen …

Deze accessoires kan men bekomen bij de belangrijkste leveranciers van leidingen. Bij de afwerking van het gebouw blijft het evenwel cruciaal dat de maximale boordieptes voor de ophanging en de montage van verlichting, signalisatie, brand­detectoren ... worden doorgegeven aan alle partijen. Doorvoeringen voor de bekabeling worden doorgaans voor de storting van het beton aangebracht. In ieder geval blijven een goede planweergave en een gestructureerde lay-out van de leidingnetten essentieel.

Indienststelling

En dan volgen nog de indienststelling en het regeltechnische aspect tijdens de gebruiksfase van het gebouw. Deze laatste stap is cruciaal gebleken in het bereiken van de beoogde energetische prestaties. Terwijl thermisch comfort behalen nauwelijks een probleem vormt, merken we een groot verschil op in de energetische prestaties van de gebouwen al naargelang de regeling wel dan niet voldoende werd behartigd. De rol van hetzij studiebureaus, hetzij installateurs met inzicht in de systeemperformantie bij de begeleiding in de operationele fase van het gebouw, dus na de opstartfase, mag hierbij niet worden onderschat.