In 2003 zette Vlaanderen de eerste echte stappen in gecertificeerd passief bouwen. De voorlopers hadden een architect gevonden en samen gingen ze op zoek naar de juiste oplossingen. In een passiefhuis wordt bewust geïnvesteerd om de netto energiebehoefte voor ruimteverwarming drastisch te verlagen: je woning kan pas gecertificeerd worden als, onder andere, je netto energiebehoefte lager is dan 15 kWh per vierkante meter per jaar, dat is (bijna) 5 keer lager dan de Vlaamse norm die vandaag voor nieuwbouw op 70 kWh/m².j staat. Deze lage behoefte vertaalt zich ook in een hogere flexibiliteit naar keuze van systemen om een hoger comfort in de woning te kunnen behalen tegen een heel lage stookkost.

De ervaringen met de eerste gezinnen, de voorlopers, die tussen 2005 en 2008 in hun passiefhuis konden intrekken zijn heel leerrijk geweest. Vandaag, 14 jaar later, sta ik 500 gecertificeerde passiefhuizen verder. Er wonen reeds 500 gezinnen in een gecertificeerd passiefhuis waarvan ik mee heb nagedacht over de technieken. Samen met de opdrachtgevers hebben we telkens de technieken in vraag gesteld en een oplossing naar voor geschoven die de vraag van verwarming, sanitair warm water en ventilatie kon invullen binnen de behoeftes van de klant. Behoeftes op vlak van comfort, bedieningsgemak, budget, verbruik, ecologische motieven, … voor elk wat wils in de wereld van passiefhuistechnieken.


In dit artikel probeer ik jullie aan de hand van cijfers meer inzicht te geven in de parameters van dit keuzeproces. Hiervoor moet ik enkele aannames doen: grootte van de woning, aantal leefruimtes (en hoe groot zijn ze), aantal natte ruimtes en aantal personen in de woning. Afhankelijk van de aannames is er toch een duidelijk verschil in kostprijs en mogelijkheden.


In verwarming spelen 2 verschillende cijfers:

 

  • Een eerste getal bepaalt de hoeveelheid warmte die op jaarbasis door de woning verloren gaat, zijnde de warmte die door vloeren, muren, dak, buitenschrijnwerk, kieren, spleten en ventilatie verloren gaat. Dit is de netto energiebehoefte voor ruimteverwarming. Een passiefhuis heeft een gecertificeerde netto energiebehoefte van 15 kWh/m² per jaar. Een eerder kleine woning heeft 100 m² netto x 15 kWh/m² per jaar = 1500 kWh per jaar netto energiebehoefte. Een eerder ruime woning gaat naar de 200 m² netto x 15 kWh/m² per jaar = 3000 kWh per jaar netto energiebehoefte.

 

  • Het tweede getal is bepalend voor de dimensionering van je verwarmingsafgite en je warmteopwekker. Dit getal is het vermogen dat nodig is om de woning op temperatuur te houden, uitgedrukt in W/m². Het piekvermogen kan je berekenen om op een moment zonder zon bij -10° buitentemperatuur in alle kamers de gewenste binnentemperatuur te behouden. Gemiddeld ligt dit getal in een passiefhuis tussen de 10 en 18 W/m². Ter vergelijking: met een watertemperatuur van 30 graden geeft vloerverwarming gemakkelijk 25 à 30 W/m² af. Je kan dus zeer gemakkelijk kiezen voor enkel vloerverwarming met een aangename en gezonde vloertemperatuur. Door het lage warmteverlies koelt de woning zeer traag af, en het vermogen van de vloerverwarming is dubbel zo groot dan het verlies, wat de opwarmtijd heel aanvaardbaar zal houden. In 75% van mijn passiefhuizen ligt er vloerverwarming, onder andere omwille van het esthetisch voordeel en het comfort.

 

Voor onze kleine woning hebben we dus een warmteverlies op het piekmoment van 100 m² x 10 à 18 W/m² = 1000 à 1800 W (1 à 1,8 kW), voor onze grotere woning een piekmoment van 2000 à 3600 W (2 à 3,6 kW). Indien je de woning van een lagere kamertemperatuur naar een hogere kamertemperatuur wil krijgen binnen een korte tijdsduur tel je daar best nog een bepaald “opstartvermogen” bij in functie van de traagheid van het (afgifte)systeem.


Sanitair warm water becijferen is een “gemakkelijke”: gemiddeld rekenen we op 900 kWh per persoon per jaar, dus 3 kWh per persoon per dag ongeveer. Voor een gezin van 3 à 5 personen geeft dit 2700 à 4500 kWh per jaar of grootteorde 9 à 15 kWh per dag. Als je er vanuit gaat dat de ketel 24u tijd heeft om je boiler op te warmen kom je dus toe met (9 à15 kWh / 24h = ) afgerond 0,4 à 0,6 kW ketelvermogen voor opwarming van het sanitair warm water. Wil je de boiler in 8u tijd kunnen opwarmen moeten we 3 keer meer vermogen van de ketel voor de boiler kunnen reserveren, zijnde (0,4 à 0,6 kW x 3 =) 1 à 2 kW ketelvermogen. Praktijk leert ons dat met de huidige technologie van spaardouches (ook bij comfortabele spaarregendouches) er met deze cijfers absoluut nooit tekort is aan sanitair warm water. Ook bij normaal gebruik van het bad krijgt de boiler voldoende tijd om terug op te warmen tegen de volgende piek.


Nu kunnen we kiezen om voldoende ketelvermogen te nemen om gelijktijdig én de ruimtes te verwarmen én de boiler op te warmen, of we kunnen er voor opteren om tijdens het opwarmen van het sanitair warm water tijdelijk geen verwarming te geven. De woning heeft namelijk dermate laag verlies dat je het niet merkt als er 8 uur lang geen energie beschikbaar is om de woning te verwarmen.


De cijfers opgeteld… Nu we het benodigd vermogen kennen, kunnen we keuzes beginnen maken. De laagste aanname is de kleine woning met 1 kW piekverwarming en 0,4 kW gemiddeld sanitair vermogen over 24u gespreid. Met een ketel van 1,4 kW thermisch vermogen heeft deze kleinere woning een permanent aangename binnentemperatuur en (mits gebruik van een voldoende grote boiler van minstens 140 liter) een permanent sanitair comfort. Als we voor de grotere woning ook nog eens gelijktijdig willen kunnen verwarmen samen met de kortere opwarmtijd van 8u voor de boiler hebben we worst case een ketel met 5,6 kW thermisch vermogen nodig (3,6 kW verwarming + 2 kW sanitair “gelijktijdig”). Met deze cijfers zie je dat de meeste warmtepompen, modulerende gasketels, ketels op hout(pellets) (al dan niet met zichtbare vlam), … ruim voldoende zijn en op piekvermogen zelfs capaciteit over hebben. Nu kan je dus in functie van andere criteria zoals afgiftemedium en opwarmsnelheid en budget gaan kiezen. Enkele voorbeelden worden becijferd na het intermezzo ventilatie.

Bij de grotere woning met ruimere leefruimtes, extra bureau of gastenkamer, nog een aparte natte berging, apart toilet boven en 2 extra douchecellen kom je al snel op 350 m³ pulsie en 375 m³ extractie (in balans neem je dan ook 375 m³ pulsie). Deze luchtstroom kan een bepaalde hoeveelheid warmte verplaatsen, zijnde 0,34 Wh/m³K. Als we dus deze pulsielucht met een delta T van 20° tot maximaal 30° zouden kunnen bijverwarmen kunnen we voor de kleine woning tot 1428 à 2142 W verplaatsen via de ventilatielucht bij 210 m³ en voor de grote woning tot 2550 W à 3825 W bij 375 m³. Indien we de warmte onmiddellijk na de warmterecuperatie in de ventilatielucht brengen, nog voor de opsplitsing naar de ruimtes gebeurt, wil dit dus zeggen dat de leefruimtes en slaapkamers worden verwarmd (die krijgen pulsielucht), maar de badkamers niet. Hierdoor heb je in de badkamer een extra middel nodig om warmte binnen te krijgen, dit kan een extra pulsie zijn, dus een ventilatietoestel met een hoger debiet kiezen, of een andere warmteafgifte zoals handdoekdroger, klein stralertje, klein elektrisch blazertje…). In de slaapkamers geeft verwarmen via ventilatielucht een hogere temperatuur dan nodig. Om geen ongewenste opwarming van de slaapkamers te krijgen kan je ervoor opteren enkel de pulsie naar de leefruimte (en eventueel extra pulsie badkamer) bij te verwarmen. Zo kan je tussen 680 W bij laagste aannames ( kleine woning, 100 m³ pulsie leefruimte, delta 20° en geen pulsie in badkamer) en 3060 W bij hoogste aannames (grote woning, 150 m³ pulsie leefruimte, delta 30°, in 3 badkamers ook pulsielucht) verwarmen via de ventilatielucht. Hiermee behalen we enkel in de laatste configuratie voldoende vermogen voor een aangename binnentemperatuur. In praktijk staat de werkingsstand van de ventilatie meestal ingesteld op een geruisloze stand 1 of 2 die grootteorde 50% van het debiet geeft, dus ook slechts 50% van de warmte kan meenemen. Om het nodige verwarmingsvermogen te behalen reken je erop dat de ventilatie op hoogste stand, 100%, draait tijdens het verwarmen. Gezien het groot aantal uren dat je de hoogste ventilatiestand nodig hebt is het bij verwarmen via ventilatie van groot belang de ventilatieleidingen zeer ruim te dimensioneren en je geluidsdemping zeer goed te verzorgen.


Er zijn ook projecten die de combinatie maken van een beperkte naverwarming van de ventilatielucht met een kachel in de leefruimte. Als je bijverwarmt met één kachel in de leefruimte is een gelijke warmteverdeling in de ruimte sterk afhankelijk van de geometrie van de ruimte. Het sanitair warm water kan dan worden gemaakt met de kachel, met een gasboiler, met een elektrische (zonne)boiler of met een lucht/water warmtepomp (op basis van buitenlucht, binnenlucht of uitblaaslucht van de ventilatie). Het comfort dat je hiermee haalt hangt sterk af van de sturingen van de verschillende systemen.


De optie die het dichtst aanleunt bij de gemiddelde nieuwbouw is een condenserende gasketel met radiatoren. Je moet er altijd voor zorgen dat je radiatoren zwaarder zijn dan het laagste modulatievermogen van de ketel. Je ketel moet ook voldoende zwaar zijn voor sanitair comfort in doorstroom als je geen extra boiler wil plaatsen. Een gemiddelde condenserende gasketel zal een ondergrens hebben van rond de 5 à 6 kW terwijl die toch 120 à 160 liter warm water produceert in 10 minuten. Als je voor de radiatoren rekent op een vertrektemperatuur van 60° en een retourtemperatuur van 50° heb je bijvoorbeeld 4 radiatoren van 90cm breed en 90cm hoog nodig (gerekend op type 22). Een goede verdeling is 1 in zitplaats, 1 in eetplaats, 1 in bureau/studeerkamer en 1 in de badkamer (of een handdoekdroger in de badkamer). Deze installatie zal net iets minder kosten als een doorstroom condenserende gasketel met radiatoren geïnstalleerd in een gemiddeld niet-passieve nieuwbouw, gezien je enkele radiatoren minder nodig hebt. Het verbruik zal veel lager zijn gezien de veel lagere netto energiebehoefte (passief vraagt met 15 kWh/m² netto energiebehoefte voor verwarming op jaarbasis slechts 20% van de bovengrens voor nieuwbouw, zijnde 70 kWh/m²). Dit laagste vermogen van 5 à 6 kW is 3 tot 6 keer hoger dan wat nodig is… je woning zal dus op een zeer snelle tijd warm zijn, en dan kan de ketel meerdere uren (tot een hele dag) uit blijven omdat de woning maar zeer traag zijn temperatuur zal verliezen. Het 3 tot 6 keer te grote minimumvermogen betekent dus niet noodzakelijk dat de ketel onnodig veel moet pendelen tussen aan/uit/aan/uit. Op deze installatie kan je ook gemakkelijk een zonneboiler koppelen die, afhankelijk van grootte boiler en type paneel, 50 à 65% van het sanitair warm water met de zon zal opwekken, en met een extra investering ook nog een deel van je verwarming kan opvangen. (Een zonneboiler met verwarmingsondersteuning kan zo worden ontworpen dat je op zonnige winterdagen, ook bij vriesweer, zuiver op zonne-energie je woning kan verwarmen.) Zonder toepassing van zonne-energie betekent dit voor de aanname “kleine woning met 3 personen” met 1500 kWh verwarming + 2700 kWh sanitair per jaar een gasfactuur van ongeveer 276 euro per jaar = 23 euro per maand. Voor de aanname “grotere woning met 3 personen” met 3000 kWh verwarming + 2700 kWh sanitair per jaar ongeveer 360 euro per jaar = een gasfactuur van 30 euro per maand. Hierbij komt nog een elektrische kost van de circulatiepomp en ventilator in de ketel. Een zonneboiler zal je in deze opstelling 7 à 8 euro per maand besparen voor een gezin met 3 personen.


De goedkoopste installatie is een elektrische boiler met elektrische radiatortjes in de leefruimtes en in de badkamer. Deze installatie is zeer goedkoop in plaatsing, biedt eenzelfde comfort als de gasinstallatie, maar de kostprijs van elektriciteit is bijna 3 keer hoger dan deze van aardgas! Op vlak van EPB scoort deze oplossing zeer slecht gezien de rechtstreeks elektrische verwarming en de elektrische boiler. Dit betekent een 15 à 30 E-peil punten verlies. Met tweevoudig tarief (zo maximaal mogelijk ‘snachts de sanitair boiler opwarmen) heeft de “kleine woning met 3 personen” nog steeds een kost van ongeveer 1260 euro per jaar (105 euro per maand) voor verwarming en sanitair warm water (1400 kWh dag + 2800 kWh nacht), de “grotere woning met 3 personen” ongeveer 1680 euro per jaar (140 euro per maand). In deze opstelling zal de zonneboiler 30 à 40 euro per maand besparen, gezien de hogere kostprijs van elektriciteit.

 

Zoals reeds vermeld is ook vloerverwarming een aangename optie. De thermische massa van de chape zal de warmte bufferen en mooi egaal vrijgeven. Gezien de zeer lage warmtebehoefte is een chape van 6 à 8 cm (minimumdekking 4,5cm boven de vloerverwarmingsbuizen) ideaal. Indien je ook voldoende vloerverwarming kan leggen in de badkamer heb je geen extra radiatoren nodig en kan je de lage temperatuur warmtebron (gasketel, warmtepomp,…) rechtstreeks aansluiten op de vloerverwarming. Hierdoor kan je de meerkost van vloerverwarming beperkt houden tot 3000 à 8000 euro ten opzichte van radiatoren.

Als de warmtepomp telkens uit de koude zone start met opwarmen kan je een boiler gemakkelijk tot 45° opwarmen met een gemiddelde COP van 3,5. Een leuke optie bij deze opstelling is de passieve koeling. Een circulatiepomp kan (via warmtewisselaars) de bodemtemperatuur van 12° gebruiken om in de zomer de vloer af te koelen zonder actief gebruik te maken van de warmtepomp. Dit heeft als voordeel dat je in de zomer ook een zeer constant binnenklimaat hebt en ondertussen wordt de bodem, je bron, terug opgewarmd. Dit betekent een betere COP (zowel voor de productie van sanitair warm water in zomer en winter als voor verwarming in de winter) door regeneratie van je bron, wat het verhaal compleet maakt. Gemiddeld gezien behalen we met deze opstelling een COP van 3,5 (mits gebruik van een warmtepomp die een goede COP heeft op sanitair warm water). Je verbruik voor verwarming en sanitair warm water samen zal dus gemiddeld 30 euro per maand (voor de kleine woning) tot 40 euro per maand (voor de grotere woning) zijn, dit is minder dan 14 euro per persoon per maand! Deze techniek is toepast in meer dan 30% van alle gecertificeerde passiefhuizen in Vlaanderen.


Er zijn nog vele andere opties mogelijk, waar we weer 4 bladzijden over kunnen schrijven …. Om een tipje van de sluier te lichten: er zijn ook passiefhuizen die hebben gekozen voor een centrale hout(pellet)ketel of hout(pellet)kachel met zichtbare vlam, gekoppeld aan een buffervat met radiatoren en/of vloerverwarming en/of naverwarming van de ventilatielucht. Andere technieken die we uitgebreid kunnen bespreken zijn lucht/water warmtepomp, WKK, decentrale elementen, groepsverwarming, … elk weer met hun eigen voordelen en nadelen. Veel inspiratie mogelijk om je gewenste comfort en graad van ecologie in je project binnen te brengen.