Thermisch Actieve Vloeren (SBR)

download Thermisch Actieve Vloeren (SBR)

of 52

description

thermisch actieve vloerem

Transcript of Thermisch Actieve Vloeren (SBR)

  • Thermisch actieve vloeren

    Koelen en verwarmen met betonkernactivering

    Betonkernactivering maakt het mogelijk de vloer te gebruiken voor warmte- en koudeafgifte in de utiliteitsbouw. Deze publicatie geeft inzicht in de werking, de toepassingsmogelijkheden en de beslissingscriteria. Ook is een overzicht van geschikte vloersystemen opgenomen.

    Rotterdam, maart 2007Artikelnummer 572.07ISBN13 978-90-5367-459-8

    pagina 1 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Voorwoord

    Betonkernactivering (BKA) wordt in Nederland sinds 2000 in Nederland toegepast. Nederland volgde hiermee ontwikkelingen in Zwiterland en Duitsland. Bij betonkernactivering worden gebouw en klimaatbeheersing fysiek gentegreerd. De vloer wordt gebruikt als radiator dan wel koelplafond. In installatietermen: de vloer wordt gebruikt als afgiftesysteem. Toepassing van betonkernactivering vergt gedurende het gehele ontwerp- & bouwproces de aandacht van alle betrokkenen. Dit was voor SBR een belangrijke reden om een project over deze toepassing te starten.

    De beslissing om de vloer te gebruiken als afgiftesysteem moet in het voorontwerp genomen worden en heeft invloed op de architectuur, de technische installaties, de draagconstructie en de afbouw. Met name de architect en de bouwtechnisch ontwerper (m/v) dienen de toepassing van betonkernactivering goed te overwegen. Betonkernactivering heeft namelijk bepaalde kenmerken, hierdoor is het niet geschikt voor iedere ontwerpopgave. In deze publicatie is met name aandacht besteed aan de overwegingen m.b.t. de toepassing van betonkernactivering en de consequenties hiervan op het bouwtechnisch ontwerp en de afstemming met andere disciplines.

    Naast SBR besteedt ook ISSO aandacht aan betonkernactivering. In de publicatie van ISSO is met name ingegaan op het dimensioneren van klimaatbeheersing op basis van betonkernactivering.

    De realisatie van dit project was mogelijk dankzij de steun en informatie van Betonson, Bouwen met Staal, VBI Ontwikkeling bv en StipB. Om een voor de praktijk bruikbaar resultaat te verkrijgen is de totstandkoming van deze richtlijn begeleid door de volgende personen:

    C. Arkesteijn ISSO J.J. Buitenhuis (rapporteur) DWA installatie- en energieadvies N.J.P. Fassaert vertegenwoordigt STIPB J.M. Griffioen DGW&T Directie West N. Groeneveld Archipel-ontwerpers A.F. Hamerlinck Bouwen met Staal A.M.J. Notenboom (rapporteur) DWA installatie- en energieadvies A.G.M. van Paassen VBI Ontwikkeling bv C.E.E. Pernot (voorzitter) CPC M.P. Trouborst De Jong Gortemaker Algra architecten en ingenieurs E. Weenink Betonson W.H. Verburg (secretaris) SBR C.R. de Wit (co-rapporteur) Edifico Ontwerp en Bouwadvies

    Onder voorzitterschap van de heer C.E.E. Pernot volgde de begeleidingscommissie kritisch de bevindingen van de rapporteur en gaf zonodig aanbevelingen voor verbeteringen.

    Mevr. D.R. Tiggelman (SBR) leverde op de achtergrond onmisbare ondersteuning. De heer B. van der Valk heeft namens SBR de productie van de publicatie begeleid.

    Namens SBR bedank ik allen die een bijdrage hebben geleverd aan het tot stand komen van deze publicatie.

    W.H. Verburg projectmanager SBR

    pagina 2 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Inleiding

    Het aanbrengen van betonkernactivering in gebouwen voor warmte- en koudeafgifte is populair. De eenvoudige gedachte om met gebouwmassa het gebouw thermisch te conditioneren, spreekt tot de verbeelding; dit wordt versterkt door het geleverde thermisch comfort. Betonkernactivering (laagtemperatuurverwarming en hoogtemperatuurkoeling) kan zeer goed gecombineerd worden met systemen voor energie-efficinte warmte- en koudeopwekking.

    Het toepassen van betonkernactivering is een bewezen concept. In Nederland zijn sinds 2000 in de huidige vorm, waarbij de watervoerende leidingen in het constructieve beton worden gestort, talrijke projecten gerealiseerd.

    Doel en doelgroep Het doel van deze publicatie is inzicht te verschaffen in het klimaatsysteem betonkernactivering. De belangrijkste aandachtspunten en overwegingen gedurende het ontwerp, de realisatie en de gebruiksfase zijn erin opgenomen. De doelgroep betreft ontwerpers met conceptuele kennis van klimaatsystemen in gebouwen.

    Inhoud van de publicatie In de publicatie wordt ingegaan op de werking van betonkernactivering, de besliscriteria voor het toepassen ervan en de specifieke ontwerp- en uitvoeringsaspecten. De publicatie sluit af met een overzicht van huidige vloersystemen die kunnen worden voorzien van betonkernactivering.

    pagina 3 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 1 Wat verstaan we onder betonkernactivering?

    1.1 Principe

    Thermische activering Het principe van betonkernactivering berust op de actieve inzet van de gebouwmassa voor het verwarmen en koelen van ruimten in gebouwen. Om de massa te activeren, wordt een register van watervoerende leidingen (of een kanalenstelsel met lucht) in de constructieve massa van de vloer of de wand opgenomen.

    Door inwendige warmtegeleiding verandert de oppervlaktetemperatuur van de constructie, waardoor warmte aan de ruimte wordt afgegeven of onttrokken. De warmteoverdracht wordt bewerkstelligd door straling en convectie. Het grootste aandeel hiervan betreft stralingsoverdracht, en deze levert een hoge mate van thermisch comfort in de ruimte.

    Figuur 1.1 Thermisch geactiveerde betonconstructie.

    Een belangrijke voorwaarde voor een goede werking van het systeem is dat er een ongestoorde warmteuitwisseling tussen de vloer en de ruimte mogelijk is. De constructie moet daarom zo min mogelijk worden afgedekt (bijvoorbeeld door een verlaagd plafond en akoestische voorzieningen bij toepassing van warmteafgifte via het plafond of door een hoogpolig tapijt bij toepassing van warmte-afgifte via de vloer).

    Temperatuurverschil De constructie wordt slechts enkele graden opgewarmd of afgekoeld ten opzichte van de gewenste ruimtetemperatuur. Dit geringe temperatuurverschil is mogelijk door het grote beschikbare warmteafgifteoppervlak. Hoogtemperatuurkoeling (HTK) en laagtemperatuurverwarming (LTV), zoals betonkernactivering, voldoet aan de randvoorwaarden om energie-efficinte warmte- en koudeopwekking toe te passen. Mogelijkheden zijn bijvoorbeeld betonkernactivering gecombineerd met energieopslag in de bodem, warmtepompen of zonne-energie.

    Zelfregelend effectDe temperatuur van het betonoppervlak is vrijwel constant en slechts enkele graden hoger of lager dan de gewenste ruimtetemperatuur. Fluctuaties in de ruimtetemperatuur veroorzaken een groter of kleiner temperatuurverschil met het betonoppervlak. De automatisch op gang komende warmteuitwisseling (via straling en convectie) vanuit het beton wordt het zogenaamde zelfregelende effect van betonkernactivering genoemd. De invloed van het temperatuurverschil kan gemakkelijk uit de vergelijking voor de warmteafgifte worden afgelezen: P = TA

    Met:

    Overdrachtscofficint in W/mK

    Bij een temperatuurverschil van 5C wordt dus een koelend/verwarmend vermogen van 30 45 W/m bereikt.

    Het daadwerkelijk geleverde vermogen in de ruimte is afhankelijk van:

    het temperatuurverschil tussen het beton en de omgeving, opbouw van de vloer, de manier van luchttoevoer, het aanvullend vermogen uit de ventilatielucht, overige aanvullende maatregelen.

    P = vermogen in watt = overdrachtscofficint in W/mKT = temperatuurverschil tussen ruimte en betonoppervlakte in KA = betonoppervlakte in m

    Verwarmen Koelen

    Plafond 6 8,5

    Vloer 8,5 6

    pagina 4 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Traagheid Via de leidingenregisters wordt de gebouwmassa opgewarmd (of afgekoeld) voordat de warmte aan de ruimten wordt afgegeven. De massa van het gebouw functioneert als warmtebuffer, waardoor de ruimtetemperatuur wordt vereffend. In figuur 1.2 en figuur 1.3 is de invloed van de thermische traagheid weergegeven.

    Figuur 1.2 Zomersituatie/tussenseizoen.

    A. Situatie met verlaagd plafond. De betonmassa werkt nauwelijks mee als warmtebuffer. B. Situatie met betonkernactivering. Koel overdag, gebruik van koele nachtventilatie.

    Figuur 1.3 Wintersituatie.

    A. Situatie met verlaagd plafond: nachtverlaging. B. Situatie met betonkernactivering: gelijkmatige temperatuur, gelijkmatige temperatuurverdeling.

    Een ander gevolg van de thermische buffering is een afname van de piekvraag naar warmte en koude. Hierdoor kan het vermogen van de opgestelde technische installaties worden gereduceerd.

    1.2 Geschiedenis

    Het activeren van gebouwmassa is een bewezen klimaatconcept. In de Romeinse thermen werden vloeren en wanden verwarmd met vuren, rookgas en stoom. Tegenwoordig wordt vloerverwarming en soms wandverwarming in vooral de woningbouw toegepast. Betonkernactivering, waarbij de leidingen voor het verwarmen en koelen van gebouwen in het constructieve beton zijn opgenomen, ontstond rond 1990 in Zwitserland. Via Duitsland werd betonkernactivering (rond 2000) in Nederland gentroduceerd. Het toepassingsgebied betreft hierbij vooral de utiliteitsbouw. Buitenlandse en Nederlandse ervaringen hebben betonkernactivering verder doorontwikkeld.

    Figuur 1.4 Principe van Romeinse thermen.

    1.3 Afbakening van deze publicatie

    Betonkernactivering is de thermische activering van gebouwmassa. Er wordt onderscheid gemaakt tussen de activering van wanden en vloeren en het type medium (bijvoorbeeld lucht of water) dat ervoor zorgt dat de massa wordt geklimatiseerd. Deze publicatie betreft alleen thermische activering van de constructieve vloer. De thermische activering van dekvloeren, die fysisch gezien weliswaar sterke overeenkomsten vertoont met betonkernactivering, wordt gezien als vloerverwarming/vloerkoeling. In figuur 1.5 is het onderscheid tussen de afgiftesystemen aangeven. Voor meer informatie over vloerverwarming wordt verwezen naar ISSO-publicatie 49 'vloerverwarming/wandverwarming', ISSO-publicatie 85 met betrekking tot het thermisch afgiftevermogen van betonkernactivering en de SBR-publicaties over dekvloeren.

    Figuur 1.5 Betonkernactivering versus vloerverwarming. In de linkerafbeelding zijn de leidingen opgenomen in de constructieve vloer. Op de afbeelding in het midden zijn de leidingen opgenomen in de dekvloer. Fysisch gezien komt dit nagenoeg overeen met betonkernactivering. In de rechterafbeelding is de werking van de thermische massa van het beton uitgeschakeld vanwege de isolerende laag. Het is in dit geval ook mogelijk leidingen op te nemen in zowel de dekvloer als de constructieve vloer.

    pagina 5 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • pagina 6 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 2 Overwegingen bij het toepassen van betonkernactivering

    Het eenvoudig realiseren van een hoog thermisch comfort, een gezond binnenklimaat, een grotere vrije hoogte en aanzienlijke energiebesparing zijn aantrekkelijke eigenschappen van betonkernactivering. Het is daarom niet verwonderlijk dat betonkernactivering steeds vaker wordt ingezet voor de klimaatbeheersing in gebouwen. De keuze om betonkernactivering in een (nieuwbouw) project toe te passen, wordt in een vroeg stadium van het ontwerp gemaakt. De keuze voor het systeem moet goed worden onderbouwd omdat wijzigingen in een late fase van het ontwerp vaak vergaande consequenties voor verschillende partijen hebben.

    2.1 Overwegingen

    Dit hoofdstuk bevat de belangrijkste overwegingen om de keuze voor betonkernactivering te maken. Aan het eind van het hoofdstuk zijn deze overwegingen geconcretiseerd voor gebouwfuncties.

    De volgende overwegingen zijn in dit hoofdstuk uitgewerkt:

    Comfort en gezondheid Vrije hoogte Energiebesparing Schaalgrootte Specifiek verwarmingsvermogen Specifiek koelvermogen Warmtelast in het gebouw en regelbaarheid Installatietechniek/esthetica Warmte- en koudeafgifte Boorzones Thermische traagheid Herindeelbaarheid Gebruikersinvloed Duurzaam bouwen Akoestiek Ontwerpproces

    Comfort en gezondheid Verwarmen en koelen met betonkernactivering levert een hoge mate van thermisch comfort. Dit is het gevolg van de warmteoverdracht door straling met een gering temperatuurverschil. Daarnaast benadert de temperatuurgradint (het temperatuurverloop over de hoogte van de ruimte) de optimale vorm.

    De gelijkmatige, licht oplopende temperatuur gedurende de dag levert een hoge comfortwaardering op.

    Figuur 2.1 Thermisch comfort door alzijdige stralingswarmte.

    De toepassing van betonkernactivering draagt bij aan een goed en gezond binnenklimaat, waardoor het ziekteverzuim wordt gereduceerd en de arbeidsproductiviteit wordt verhoogd. Zie verder hoofdstuk 6.

    Vrije hoogte in de ruimte Omdat gedurende het ontwerp nagedacht moet worden over de integratie van leidingen en kanalen in de vloer vanwege het weglaten van het verlaagde plafond, leidt het resultaat in de praktijk tot meer vrije hoogte in de vertrekken. Deze vrije hoogte kan op twee manieren worden benut.

    De vertrekken worden inwendig hoger gemaakt, zonder dat de verdiepingshoogte wijzigt. Er wordt een kostenreductie gerealiseerd door de vertrekken inwendig even hoog te houden als bij een systeemplafond en de

    verdiepingsvloeren te laten zakken.

    Figuur 2.2 Mogelijke hoogtewinst bij de toepassing van betonkernactivering.

    pagina 7 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • De hoofdinfrastructuur voor leidingen en ventilatiekanalen kan veelal niet in een vloer worden gentegreerd en vraagt dus extra ruimte. Laatstgenoemde punt is mede afhankelijk van de gekozen vloer.

    Figuur 2.3 Ventilatiekanalen in de infra+ vloer.

    Energiebesparing Door het toepassen van betonkernactivering wordt energiebesparing op koeling gerealiseerd. Vanwege het grote stralingsaandeel kan de luchttemperatuur 's zomers iets hoger blijven; de lucht hoeft in de zomer minder ver gekoeld te worden. Daarnaast kan vanwege de grote mate van koudebuffering in het beton optimaal gebruik worden gemaakt van koele nachtventilatie. Alleen het toepassen van betonkernactivering levert zo een energiebesparing van circa 5% op.

    Voor het functioneren vraagt betonkernactivering gematigde temperaturen voor verwarming en koeling (HTK en LTV). Hierdoor kan energiezuinige warmte- en koudeopwekking worden ingezet. De combinatie van betonkernactivering met bijvoorbeeld energieopslag in de bodem kan een energiebesparing opleveren van 50%. Zie verder hoofdstuk 7.

    Schaalgrootte De schaalgrootte van een project is geen randvoorwaarde voor het toepassen van betonkernactivering. Energiezuinige warmte- en koudeopwekking (warmtepompen, energieopslag in de bodem), waarmee betonkernactivering vaak wordt gecombineerd, is vanwege economische haalbaarheid wel maatgevend met betrekking tot de schaalgrootte (kantoren vanaf circa 2.000 m bvo).

    Specifiek verwarmingsvermogen Met betonkernactivering kan een verwarmingsvermogen tot circa 45 W/m worden gerealiseerd (afhankelijk van het temperatuurverschil tussen plafond en ruimte). Grotere vermogens zijn wel haalbaar, maar vragen een hoger temperatuurniveau van het plafond. Dit verslechtert het thermisch comfort; een groot temperatuurverschil (T) tussen de ruimte en het betonoppervlak is immers niet gewenst, zie hoofdstuk 7. Ook het zelfregelende effect van betonkernactivering gaat grotendeels verloren, omdat de betontemperatuur continu ver boven de ruimtetemperatuur ligt. In moderne, goed gesoleerde gebouwen moet in een standaardkantoorvertrek ongeveer 25 55 W/m verwarmingsvermogen worden genstalleerd. Ruimten met een ongunstige verhouding tussen het oppervlak van de thermische schil en het vloeroppervlak (atria, hallen en dergelijke) vragen apart aandacht.

    Specifiek koelvermogen In het algemeen is de warmtelast in een ruimte geen beperking voor het toepassen van betonkernactivering. Betonkernactivering kan continu maximaal circa 40 W/m koelvermogen leveren en heeft als groot voordeel dat pieken in de interne warmtelast goed worden opgevangen dankzij de bufferende werking. In feite is er een ontwerp nodig voor de hoeveelheid koelenergie die per etmaal moet worden geleverd. Is er sprake van een continue interne warmtelast van 70 W/m en hoger (callcenters, ICT-ruimten, vergadercentra), dan zijn aanvullende voorzieningen nodig (extra gekoeld luchtdebiet, fancoil-units, klimaatpanelen).

    Warmtelast in het gebouw en regelbaarheid Betonkernactivering is (in deze publicatie) gebonden aan vloeren en gedraagt zich als een thermisch traag systeem. Concrete ontwerpvragen zijn de volgende:

    Welke verschillen in interne warmtelast zijn in een gebouw te verwachten? Dit bepaalt de mate van naregeling die noodzakelijk is. Voor verwarming wordt altijd een vorm van naregeling op vertrekniveau toegepast. Voor koeling is in het algemeen naregeling op zoneniveau voldoende.

    Zijn er vertrekken met een grote zonbelasting? Hier kan het koelvermogen van betonkernactivering tekortschieten. Zijn er vertrekken met grote interne belastingen in de vorm van personen en/of apparatuur? Ook hier kan het nodig zijn aanvullende

    voorzieningen te treffen, bijvoorbeeld de toevoer van meer (gekoelde) ventilatielucht.

    Figuur 2.4 Warmtebelasting in een kantoorvertrek.

    pagina 8 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Installatietechniek/esthetica De toepassing van betonkernactivering is 'onzichtbaar'. De kwaliteit van de ruimten in het gebouw is hoog, doordat zichtbare installatietechniek onbreekt. In het ontwerp moet aan de akoestische voorzieningen en het verlichtingsplan een esthetische invulling worden gegeven. De leidingen voor elektra en data en de ventilatiekanalen moeten worden weggewerkt, omdat alles wat normaal gesproken achter het verlaagd plafond is weggewerkt, in het zicht komt.

    Figuur 2.5 Impressie van een interieur waar betonkernactivering is toegepast.

    Warmte- en koudeafgifte De warmte- en koudeafgifte van de constructie kan worden bewerkstelligd door afgifte aan de vloerzijde, aan de plafondzijde of aan beide zijden. Afhankelijk van de gewenste situatie kunnen de leidingen meer aan de onderkant of meer aan de bovenkant van de constructie worden aangebracht. Koeling wordt effectiever via het plafond afgegeven, verwarming wordt effectiever via de vloer afgegeven.

    Boorzones Door de integratie van watervoerende leidingen in de constructieve betonvloer kan niet zonder meer op elke plaats in de vloer en het plafond worden geboord. Lekkages ten gevolge van het aanboren van leidingen kunnen worden tegengegaan door vooraf zones te markeren (op tekening en in het werk) waar geen leidingen komen of zijn. Voor boorwerk in leidingvoerende zones kunnen in het bestek bepalingen worden opgenomen (o.a. type boormachine, aansprakelijkheid, etc.). Verschillende fabrikanten hebben hiervoor speciale boorapparatuur en protocollen beschikbaar. Ten behoeve van bevestigingen kunnen ook gasbetonblokjes worden opgenomen in de vloer. Alternatieven zijn lijmen of knelverbindingen. Bij toepassing van leidingen met aluminium inlage zijn de leidingen traceerbaar.

    Thermische traagheid Betonkernactivering is een traag afgiftesysteem voor warmte en koude. De 'massiviteit' van de vloer is hierbij uiteraard van belang voor de mate van traagheid waarmee de oppervlaktetemperatuur reageert op verandering in de aanvoertemperatuur van het water in de leidingen. Afhankelijk van de functie van de ruimte is meer of minder traagheid gewenst. Vertrekken die een snelle opwarming/afkoeling vereisen, moeten worden voorzien van een aparte, additionele of andere installatie.

    Herindeelbaarheid Met het ontwerp van de registers kan op herindeelbaarheid geanticipeerd worden. Dit heeft echter alleen zin als ook de overige installaties op deze manier worden ontworpen.

    Figuur 2.6 Wingvloer. Luchttoevoer per stramienmaat verhoogt de indeelbaarheid.

    Aandachtspunten bij de herindeelbaarheid zijn hieronder weergegeven.

    Regeling van de ventilatielucht. De ventilatielucht kan worden nageregeld per moduulmaat van bijvoorbeeld 1800 mm. Bij het verplaatsen van wanden bestaat de kans dat de naregeling van de ventilatielucht vanuit de aangrenzende kamer plaatsvindt (bij grotere moduulmaten).

    Regeling van de verwarming en koeling van vloervelden. De huidige vloersystemen worden standaard voorzien van regelkleppen per leidingenregister.

    Akoestische voorzieningen. De akoestische voorzieningen zijn gerelateerd aan de ruimtegrootte. Als de ruimtegrootte substantieel wijzigt, moet er nagedacht worden over het akoestisch comfort.

    Aansluitpunten elektra en data.

    pagina 9 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Per moduulmaat dient in data- en elektra-aansluitpunten te worden voorzien. Interne warmtebelasting.

    Houd bij wijziging van functie in de ruimte rekening met de interne warmtebelasting.

    Gebruikersinvloed Onder andere vanwege de individuele bedienbaarheid is het sterk aan te raden een naregeling op de temperatuur toe te passen. Afhankelijk van de gekozen vorm van naregeling kan de gebruiker meer of minder invloed uitoefenen op het binnenklimaat. Betonkernactivering zelf is te traag om een snelle respons voor de gebruiker op te leveren. In de meeste gevallen wordt naverwarming van ventilatielucht toegepast als vorm van naregeling die wel snel reageert op een temperatuurverstelling door de gebruiker. Naregelen met radiatoren kan ook, maar doet de voordelen van betonkernactivering weer grotendeels teniet (esthetisch en laagtemperatuursysteem). Voor koeling is naregeling in het algemeen niet nodig.

    Figuur 2.7 Naregeling

    Duurzaam bouwen Betonkernactivering levert een bijdrage aan duurzaam bouwen vanwege energiereductie en door het weglaten van een verlaagd plafond. Daarnaast geeft het uitsparen van radiatoren een gunstiger verhouding tussen nuttig en brutovloeroppervlak. Daartegenover staan de leidingen in het beton, akoestische voorzieningen en een eventuele verhoogde vloer als extra toegepaste materialen. Per saldo is de duurzaamheid hoger dan bij conventionele bouw.

    Figuur 2.8 Infra+ vloer. Ingestorte leidingen.

    De ingestorte leidingen hebben een levensduur van 50 jaar en hebben daarmee een langere levensduur dan conventionele afgiftesystemen. De levensduur van gebouwen moet worden afgestemd op die van het afgiftesysteem, waarbij het gebouw een grote mate van flexibiliteit dient te krijgen ten aanzien van toekomstige indelingen en functiewijzigingen. De warmte- en koudeopwekking kan tussentijds worden vervangen.

    Akoestiek Akoestische voorzieningen die normaal gesproken in het verlaagde plafond worden aangebracht, moeten aan wanden, het interieur en deels aan het plafond worden aangebracht. Voor een goede geluidbeheersing in de ruimte moet, afhankelijk van de functie en de grootte van de ruimte, een aanzienlijk oppervlak akoestisch absorberend worden uitgevoerd. De absorberende oppervlakken (met een grootte tot circa 60% van het vloeroppervlak) hebben grote invloed op de beleving van de ruimte. Een esthetisch optimale integratie wordt verkregen indien de akoestiek als onderdeel van het interieurontwerp wordt meegenomen.

    Bij grotere ruimten neemt de geluidbeheersing als aandachtspunt toe, vanwege het toenemende volume en de ongunstiger oppervlakteverhouding tussen wanden en volume.

    Figuur 2.9 Akoestische wandvoorzieningen.

    Ontwerpproces Het ontwerpproces vergt van de ontwerpende partijen visie op en ervaring met integraal ontwerpen. Meer nog dan met conventionele bouw, zullen de gemaakte keuzes merkbaar zijn bij alle ontwerppartners. Nauwkeurige afstemming is een vereiste.

    2.2 Gebouwfunctie

    In deze paragraaf worden de eerdergenoemde overwegingen geconcretiseerd voor de meest gangbare gebouwfuncties. Niet alle gebouwfuncties zijn zonder meer geschikt voor de toepassing van betonkernactivering.

    Bij gebouwen met meerdere gebruikers (bijvoorbeeld meerlaagse woongebouwen) kan benvloeding van de ruimtetemperatuur door de gebouwconstructie in onder- en bovengelegen woonlagen ongewenst zijn.

    Het beschikbare vermogen voor koude en warmte dat aan de ruimte kan worden afgegeven, is soms maatgevend.

    pagina 10 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • De uiteindelijke verschijningsvorm van het interieur (verlichting en akoestische voorzieningen) vormt soms een belemmering.

    Hieronder zijn de gebouwfuncties weergegeven, inclusief de (technische) reden waarom deze functie goed of minder goed geschikt is voor de toepassing van betonkernactivering.

    Goed toepasbaar

    Standaardkantoorvertrekken. Het vermogen voor warmte- en koudelevering is toereikend, de akoestische voorzieningen worden weggewerkt in het interieur of aan de wanden. Bij grotere vertrekken vragen de benodigde akoestische voorzieningen meer aandacht.

    Scholen. De akoestische voorzieningen voor de spraakverstaanbaarheid vormen een integraal onderdeel van het ontwerp. Vaak wordt een systeem toegepast waarbij de warmte- en koudeafgifte via de vloer verloopt, zodat een groter deel van het plafond kan worden afgedekt. In schoollokalen is de warmtebelasting niet continu.

    Musea. De sterk wisselende warmtebelasting (vanwege personen) en de gewenste bandbreedte van de temperaturen en de luchtvochtigheid vergen, naast het toepassen van betonkernactivering, ook een goede luchtbehandelinginstallatie.

    Bibliotheken. Het binnenklimaat mag geen grote extremen vertonen. Winkelcentra/winkels/supermarkten.

    Figuur 2.10 Trinitas College Heerhugowaard.

    Beperkter toepasbaar

    Gezondheidszorg/ziekenhuizen. De interne warmtebelasting varieert sterk bij ziekenhuizen (in plaats en in tijd), waardoor stringente regeling is vereist. Bij betonkernactivering als basissysteem moet een additioneel klimaatsysteem worden genstalleerd.

    Woningen. Er moet rekening worden gehouden met individuele wensen van bewoners en de beperktere mogelijkheid tot het boren van gaten. In grondgebonden woningen is vloerverwarming op de begane grond gebruikelijker dan betonkernactivering. In slaapkamers zijn lagere temperaturen gewenst en is afzonderlijke regeling gewenst. In gestapelde bouw bestaat het gevaar dat ongewenste warmteafgifte naar boven-en benedenburen plaatsvindt. Ook in dit geval is vloerverwarming in de dekvloer een goed en zeer gebruikelijk alternatief (dit valt buiten de scope van deze publicatie). Een mogelijkheid betreft de combinatie van betonkernactivering met een zwevende dekvloer of een holle vloer, waardoor in een thermische scheiding wordt voorzien. Naast de betonkernactivering kan in de dekvloer ook vloerverwarming aangebracht worden. De regelbaarheid wordt zo vergroot.

    Verpleegtehuizen. Net als bij woningen is de individuele regelbaarheid in verpleegtehuizen een aandachtspunt. De mogelijkheid tot het koelen is een groot voordeel.

    Industrile omgevingen. Afhankelijk van de interne warmtelast, de hoogte van de vertrekken en de gewenste klimaatcondities is het toepassen van betonkernactivering meer of minder geschikt.

    Grote glasoverkapte ruimten/atria. Vanwege de hoge zonbelasting is het koelvermogen van betonkernactivering via de vloer niet toereikend. Er zijn aanvullende voorzieningen nodig voor koeling.

    Hotels/logiesgebouwen. Een hotel vraagt vanwege de bezetting een snel reagerend klimaatsysteem. De gebruikers vragen individuele regelbaarheid op de kamer. Betonkernactivering is een traag reagerend systeem. Er moet een aanvullend systeem worden genstalleerd.

    Horeca en restaurants zijn minder geschikt vanwege de gewenste aankleding/afwerking. Sportzalen. Het realiseren van een goed akoestisch klimaat in de hallen vergt veelal het volledige plafond en een (groot) deel van de wanden

    voor het aanbrengen van akoestische voorzieningen. In de vloer kan betonkernactivering worden toegepast.

    Niet toepasbaar

    Theaters/concertzalen/bioscopen/kerken. De vaak hoge ruimten, de sterk wisselende warmtebelasting en de korte, maar intense gebruiksduur van deze functies vragen een snel reagerend klimaatsysteem.

    Zwembaden. Veelal wordt vanuit constructief oogpunt het toepassen van betonkernactivering uitgesloten (ontbreken van betonplafond). Vanwege de hoge relatieve luchtvochtigheid zal er bij koeling condensatie optreden.

    pagina 11 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 3 Gebouwontwerp bij de toepassing van betonkernactivering

    3.1 Vloerkeuze

    De verschillende belangen van de ontwerppartners bij het kiezen van de vloer vergen een integraal optimalisatieproces. Dit resulteert onder meer in de keuze voor de optimale vloer op basis van specifieke eigenschappen. Zie de hoofdstukken over vloeren (hoofdstuk 9 en verder). Hieronder zijn vanuit verschillende invalshoeken de belangen weergegeven die een rol spelen bij de vloerkeuze.

    Figuur 3.1 Belangen van ontwerpende partijen. Met name de architect dient een cordinerende en communicatieve rol te hebben.

    Afwijkende dakvloer en beganegrondvloer De dakvloer en de beganegrondvloer worden veelal afwijkend uitgevoerd ten opzichte van de verdiepingsvloeren om het constructieve en installatietechnische concept te optimaliseren. De flexibiliteit van bijvoorbeeld de holle vloeren is niet altijd nodig bij een dakvloer. Aandachtspunten:

    De aansluiting tussen de hoofdleidingen en de leidingenregisters moet van binnenuit bereikbaar blijven. Het aanbrengen van isolatie en dakbedekking (dit is bewerkelijk bij ongelijkmatige bovenkant van de vloer). Een andere constructieve belasting op de begane grond en het dak. Plaats van warmte-uitwisseling (via het plafond of via de vloer).

    3.2 Inpassen van de luchtkanalen

    In gebouwen met betonkernactivering is in de praktijk de vloerdikte (constructievloer + verlaagd plafond) geringer. Dit is mogelijk dankzij het integrale ontwerp van onder andere de hoofdluchtkanalen. Deze vragen qua ruimtelijke inpassing aandacht bij de kruisingen met balken. Ook ter plaatse van de verticale schachten, waar de luchtkanalen zijn voorzien van brandkleppen en bochten, is het vroegtijdig visualiseren een must. Hierbij moet de adviseur de werkelijke afmetingen van de kanalen uitgerekend hebben.

    Figuur 3.2 Hoofdluchtkanalen bij de infra+ vloer.

    De afgaande kanalen van de hoofdluchtkanalen zijn kleiner gedimensioneerd, waardoor deze vaak wel kunnen worden ingestort of in het vloerpakket worden weggewerkt; zie verder hoofdstuk 5.1.

    3.3 Flexibiliteit

    De flexibiliteit van gebouwen met betonkernactivering spitst zich toe bij de volgende onderdelen.

    Indeelbaarheid en indelingsvrijheid De indeelbaarheid van het gebouw is gerelateerd aan de functies van de ruimten en de daarmee gepaard gaande warmtebelasting.

    De naregeling kan per stramienmaat worden uitgevoerd, waardoor een grote vrijheid van indeelbaarheid ontstaat (voor eindgebruikers en leegstaande verdiepingen). Tussenwanden kunnen worden verplaatst, waarbij de nieuwe indeling wel de nodige aanpassingen vraagt met betrekking tot de akoestische voorzieningen en de verlichting.

    Aanpasbaarheid van het gebouw Bij een gewenste functieverandering van het gebouw moet eerst worden gekeken naar de veranderende warmte-/koudebehoefte. Op basis hiervan

    pagina 12 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • kan betonkernactivering (eventueel met additionele warmte en koudevoorzieningen) opnieuw worden ingezet.

    Flexibiliteit bij verhoogde vloer De flexibiliteit neemt toe door het toepassen van een verhoogde computervloer. De aansluitpunten voor elektriciteit en de vloerpotten voor de ventilatielucht kunnen naar wens worden verplaatst.

    Figuur 3.3 Verhoogde vloer.

    Figuur 3.4 Aansluiting voor contactdozen.

    Bereikbaarheid van de leidingen De ingestorte leidingen en koppelingen zijn niet meer bereikbaar. De levensduur van de registers is zo groot dat dit ook niet nodig is. De aansluitingen tussen de hoofdleidingen en de registers, de afsluiters en de aansluitingen met de verticale leidingen moeten wel bereikbaar blijven vanwege uitschakeling en inregelbaarheid. De positie van de afsluitingen dient goed gekozen te worden.

    Figuur 3.5 Verdelers bereikbaar houden.

    De luchtkanalen zijn meer of minder bereikbaar, afhankelijk van het ventilatieconcept, zoals weergegeven in hoofdstuk 4.1. Databekabeling en elektra kunnen in de verhoogde vloer, het verlaagde plafond in de gangzone of in een wandgoot worden aangebracht.

    3.4 Gevelkwaliteit

    Figuur 3.6 De kwaliteit van de gevel is bij toepassing van betonkernactivering belangrijk.

    1. Thermische isolatie van de gevel (Rc [m.K/W]). 2. Luchtdichtheid (qv[dm/s]). 3. Koudestraling (Toppervlak[C]). 4. Warmtedoorgang van het raam (U [W/m.K]). 5. Tocht door koudeval (raamhoogte [m], U [W/m.K]).

    pagina 13 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Bij de toepassing van betonkernactivering is er, uit oogpunt van thermisch comfort, een aantal randvoorwaarden met betrekking tot de thermische kwaliteit van de gevel. Compenserende maatregelen, zoals radiatoren, worden namelijk niet toegepast. De volgende ontwerpuitgangspunten moeten worden aangehouden.

    Toepassen van Hr+ of Hr++ glas, maximale raamhoogte per verdieping 4 m bij Hr++ glas, 3,5 m bij Hr+ glas in verband met koudevalverschijnselen. De glashoogte dient in dit geval te worden onderbroken door een dorpel/tussenregel.

    Isolatiewaarde van de dichte geveldelen Rc=3,0 mK/W. Met de huidige bouwpraktijk wordt Rc=3 mK/W tot Rc=4 mK/W eenvoudig gehaald. Aangeraden wordt het glasoppervlak te beperken tot 50%, waarbij (buiten)zonwering dient te worden toegepast op de zonbelaste gevels

    (zuidoost - zuid - zuidwest). Goede luchtdichtheid door: kierdichting tussen kozijnen en bouwmuur; (dubbele) kierdichting in de kozijnen bij te openen ramen en deuren.

    Bij de toepassing van natuurlijke ventilatie is de kans op tochtklachten groot. Het ontwerp moet erop gericht zijn de buitenlucht ter opwarming zo lang mogelijk via het plafond te leiden, alvorens deze in de leefzone wordt gebracht. Numerieke computerberekeningen (CFD-analyse) kunnen bij het ontwerp worden ingezet.

    Figuur 3.7 CFD-analyse voor natuurlijke ventilatie tijdens de winterperiode. De koude buitenlucht wordt opgewarmd door het betonplafond achter de plafondeilanden.

    3.5 Interieur en binnenbeleving

    Betonkernactivering als klimaatsysteem heeft invloed op het interieur van het gebouw, met name op de onderstaande onderdelen van het interieur.

    Het verlichtingsconcept Door het ontbreken van het verlaagde plafond worden geen inbouwarmaturen toegepast. Mogelijkheden voor het verlichtingsconcept zijn staande armaturen, armaturen in plafondeilanden, pendelarmaturen, inbouwspots of opbouwarmaturen aan het plafond. Voor de aansluitpunten van de laatste twee moeten instortvoorzieningen in het plafond worden opgenomen.

    Figuur 3.8 Staande armaturen.

    pagina 14 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 3.9 Hangende armaturen.

    De afwerking van het plafond Voor de afwerking van het plafond geldt in zijn algemeenheid dat er geen belemmering mag zijn met betrekking tot de warmte- en koudeafgifte. Thermisch isolerende materialen die direct tegen het plafond zijn bevestigd en hangende elementen onder het plafond belemmeren de warmteoverdracht en moeten daarom zo veel mogelijk vermeden worden. In gewone kantoorsituaties kan maximaal 30% van het plafondoppervlak worden afgedekt. De akoestiek kan worden verbeterd door plaatselijk delen te voorzien van een verlaagd plafond. Ook kunnen in die delen verlichtingarmaturen en aan-/afzuigpunten voor ventilatie worden opgenomen.

    De afwerking van het plafond kan op meerdere manieren plaatsvinden.

    Spuitwerk: de naden tussen de platen blijven vaak zichtbaar. Dit strookt niet altijd met de gewenste interieurkwaliteit in bijvoorbeeld kantoren. Stucwerk: dit is in prijs te vergelijken met een systeemplafond. Het risico op scheurvorming door onder andere kruip in het beton kan nooit

    helemaal worden uitgesloten. Plaatselijk verlaagde plafonds en overige delen stuc- of spuitwerk (nadeel: stofophoping op plaatselijk verlaagd plafond, op te lossen door

    plafond rondom af te sluiten).

    Akoestische maatregelen Akoestiek en geluidbeheersing van vertrekken met betonkernactivering vragen veel aandacht. Omdat het verlaagde plafond ontbreekt, moeten de akoestisch absorberende materialen elders in de ruimte worden aangebracht. Er dient te worden gezocht naar een combinatie van maatregelen, waarbij de akoestische voorzieningen deel uitmaken van het interieurontwerp. De akoestische voorzieningen bepalen voor een deel de interieurbeleving. Mogelijkheden voor het aanbrengen van akoestisch absorberend materiaal zijn plafondeilanden, baffles, wandvoorzieningen, interieurvoorzieningen (schotten tussen werkplekken, kasten, gordijnen, etc.).

    Figuur 3.10 Plafondarmaturen, gentegreerd in baffles voor akoestische demping.

    Vrije hoogte in de ruimte Een grotere vrije hoogte in de ruimte bevordert het comfort doordat er meer leefruimte in de vertrekken is. Er kunnen bijvoorbeeld hogere ramen worden toegepast, waardoor er meer daglichttoetreding plaatsvindt. Naast het comfortaspect wordt ook energie bespaard op de kunstverlichting.

    pagina 15 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 4 Installatieconcepten voor gebouwen met betonkernactivering

    Technische installaties kunnen worden gesplitst naar opwekking (bijvoorbeeld ketels of warmtepompen) en afgifte (bijvoorbeeld radiatoren of betonkernactivering). Het toepassen van betonkernactivering is in dit hoofdstuk het uitgangspunt bij mogelijke combinaties met ventilatie en voorzieningen voor de regelbaarheid van de temperatuur. De installatieconcepten worden vergeleken voor comfort, koelvermogen en investeringskosten.

    4.1 Afwegingen bij installatieconcepten

    In het ontwerpproces wordt continu gespiegeld aan de functies die in een ruimte mogelijk dienen te zijn. Om tot een keuze voor het installatieconcept te komen, moeten de hiernavolgende afwegingen te worden gemaakt.

    Positie van de leidingenregisters De positionering van de leidingen in de vloerconstructie heeft invloed op de mate van warmte-uitwisseling via de vloer of via het plafond. Het is dus van belang om vroegtijdig in het ontwerp antwoord te geven op de twee volgende vragen:

    Wordt in het gebouw hoofdzakelijk verwarmd of gekoeld? Stelregel is dat koudeafgifte vanuit het plafond het meest effectief is. Daartegenover staat dat warmteafgifte het beste vanuit de vloer kan plaatsvinden.

    Wat voor soort vloer- en plafondbekleding is er gewenst? Een warmteweerstand tussen de ruimte en het afgifteoppervlak verhindert de warmteoverdracht. Op basis van bovenstaande afweging kan een vloertype worden gekozen:

    Tabel 4.1 Vloertypen

    Figuur 4.1 Staalplaatbetonvloer

    Voorbeelden Voor kantoren is veelal koeling maatgevend, qua zowel energiekosten als te leveren vermogen. De registers worden daarom van het midden tot onderin de constructieve vloer aangebracht. Voor scholen ligt de nadruk op verwarmen. De leidingen worden in het bovenste deel van de vloer aangebracht.

    Ventilatieconcepten De twee belangrijkste ventilatieconcepten die worden onderscheiden, zijn:

    natuurlijke toevoer, mechanische afvoer; gebalanceerde ventilatie (mechanische toevoer en afvoer);

    mengventilatie; verdringingsventilatie.

    Betonkernactivering kan met beide ventilatieconcepten worden gecombineerd.

    Natuurlijke ventilatie Bij natuurlijke ventilatie komt de ventilatielucht onbehandeld binnen. Vooral in de winter veroorzaakt dit plaatselijk tochtklachten. De lage oppervlaktetemperatuur van het beton is namelijk niet toereikend om de buitenlucht voldoende te verwarmen.

    Daarom zijn aanvullende voorzieningen, zoals een convectief element of een klimaateiland, nodig om de koudeklachten op te lossen. het voordeel van beide oplossingen is dat er een vorm van naregeling van de ruimtetemperatuur ontstaat. In figuur 4.2 is het principe van natuurlijke ventilatie in

    Afgifte Vloersoort

    Vooral via de plafondzijde Bollenplaatvloer

    Wingvloer

    Kanaalplaatvloer

    Infra+ vloer

    Staalplaatbetonvloer

    Vooral via de vloerzijde Breedplaatvloer

    Plafond en vloer Breedplaatvloer

    Staalplaatbetonvloer

    pagina 16 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • combinatie met betonkernactivering weergegeven.

    Figuur 4.2 Natuurlijke toevoer en mechanische afvoer in combinatie met een klimaateiland. De lucht achter het klimaateiland wordt verwarmd om tochtklachten te voorkomen.

    Gebalanceerde mengventilatie De lucht wordt vanuit een koof of roosters de ruimte ingeblazen en mengt met de ruimtelucht. Afhankelijk van de plaats van het rooster en de karakteristiek van het rooster ontstaat extra convectieve warmteafgifte via het plafond. Tijdens het koelen is deze toename zeer gering, tijdens het verwarmen bedraagt de toename circa 5 W/m.

    In figuur 4.3 is het principe weergegeven van mengventilatie in combinatie met betonkernactivering.

    Figuur 4.3 Mengventilatie. De koudere inblaastemperatuur langs het warme plafond verhoogt de convectieve warmteafgifte.

    De luchttemperatuur is bij goede menging in de gehele ruimte hetzelfde. Bij het toepassen van mengventilatie worden er geen beperkingen opgelegd aan de plaats van de leidingen in de vloeren.

    Gebalanceerde verdringingsventilatie De inblaaslucht verdringt vanuit de vloer de ruimtelucht. De ruimtelucht wordt bovenin afgezogen. Verdringingsventilatie heeft op twee manieren invloed op de warmteafgifte van betonkernactivering.

    De lucht wordt op vloerniveau ingeblazen met een lagere temperatuur dan de ruimte. Dit verhoogt de convectieve afgifte van de vloer tijdens verwarmingsbedrijf (ca. 3-6 W/mK).

    In de ruimte ontstaat een temperatuurgelaagdheid, waardoor de temperatuur bij het plafond hoger is. Het effect hiervan is dat de overdracht toeneemt tijdens het koelen (ca. 7-10 W/mK).

    In figuur 4.4 staat het principe van verdringingsventilatie in combinatie met betonkernactivering.

    Figuur 4.4 Schematische weergave van verdringingsventilatie vanuit een verhoogde vloer met een hoofdluchtkanaal in een uitsparing in de constructieve vloer.

    pagina 17 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Omdat bij verdringingsventilatie de toevoerluchttemperatuur altijd lager dient te zijn dan de ruimtetemperatuur, is het aan te bevelen om de watervoerende slangen van het betonkernactiveringsysteem niet aan de vloerzijde aan te brengen. In de zomer zal namelijk een comfortprobleem ontstaan door de koudeafgifte vanuit de vloer, in combinatie met toevoer van koude lucht uit de vloer.

    In tabel 4.2 staat een overzicht van de eigenschappen van de verschillende ventilatieconcepten in relatie tot betonkernactivering.

    Tabel 4.2 Eigenschappen van verschillende ventilatieconcepten.

    Integratie van ventilatievoorzieningen Bij het toepassen van betonkernactivering is vaak minder ruimte ter beschikking voor de luchtkanalen. Vooral het hoofdluchtkanaal is vaak groot ten opzichte van de beschikbare ruimte.

    Tijdens het ontwerp wordt geoptimaliseerd door bijvoorbeeld het toepassen van meerdere schachten. Hierdoor worden de luchtcapaciteit en de afmeting van het kanaal kleiner. De relatie met de draagstructuur van het gebouw is erg belangrijk. Denk hierbij met name aan het kruisen van luchtkanalen en de balken. Oplossingen om de hoofdluchtkanalen over de verdiepingen te krijgen, zijn in tabel 4.3 te vinden. Naast de genoemde oplossingen kan bij het toepassen van een verlaagd plafond in de gang, de lucht toegevoerd worden vanuit de gangzone of vanuit een koof. Bij diepere vertrekken is de menging hierbij niet toereikend. Er moeten afgaande luchtkanalen in de vloer opgenomen worden of er worden plafondeilanden in de vertrekken gemaakt.

    Tabel 4.3 Oplossingen ten behoeve van het wegwerken van hoofdluchtkanalen over de verdieping.

    Figuur 4.5 Mengventilatie vanuit de gang.

    Oplossingen Voordelen Nadelen

    Achter het verlaagd plafond in de gangzone

    Kanalen worden gemakkelijk weggewerkt Kantoorindeling

    Integratie in de constructie-vloer Geen verlaagd plafond, netto-verdiepings-hoogte hoger

    Bij vloeren zonder holle ruimten moeten de kanalen ingestort worden

    Flexibiliteit

    Onder een verhoogde vloer Geen verlaagd plafond Kosten

    Langs de gevel Geen verlaagd plafond, netto-verdiepings-hoogte hoger

    Ruimtebeslag in het vertrek

    pagina 18 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Soms worden de hoofdluchtkanalen tegen het plafond van de onderliggende verdieping aangebracht. De afgaande luchtkanalen steken hierbij door de vloer die veelal brandscheiding vormt. In de afgaande kanalen dienen brandkleppen te worden opgenomen of de kanalen moeten brandwerend worden uitgevoerd.

    Voorbeeld Voor een kantoorverdieping met een oppervlakte van 800 m, een ventilatievoud van 3 h-1 en een schacht in het midden moet de afmeting van de hoofdluchtkanalen 600 mm*300 mm bedragen (400m vloer per hoofdluchtkanaal).

    Figuur 4.6 Kanalenverloop bij het toepassen van een verhoogde vloer.

    Naregeling Betonkernactivering kan door de grote massatraagheid niet snel reageren op wisselende thermische belastingen. Vooral in verwarmingssituaties is daarom naregeling gewenst. Grofweg zijn er twee manieren om na te regelen, namelijk met ventilatielucht of met aanvullende afgiftesystemen in de ruimte. In het algemeen geldt dat bij naregelen met ventilatielucht het systeem sneller kan reageren dan bij andere afgiftesystemen.

    Figuur 4.7 Naregeling bij infra+ vloer.

    Ventilatielucht Met een VAV-systeem (Variable Air Volume) wordt het luchtdebiet aangepast. De extra ventilatielucht wordt gebruikt om extra koel- of verwarmingsvermogen te creren. Het nadeel van dit systeem is dat het kanaalwerk groter gedimensioneerd moet worden. Met een kanaalverwarmer wordt de inblaastemperatuur met enkele graden gevarieerd.

    In tabel 5.4 zijn indicaties van koelvermogens te vinden. Het exacte koelvermogen dat betonkernactivering afgeeft, is onder andere afhankelijk van de hoogtepositionering en de hart-op-hartafstanden van de leidingen (oppervlaktetemperatuur van het beton) en de vertrektemperatuur. Het maximale koelvermogen wordt begrensd door de dauwpuntstemperatuur van de lucht. De temperatuur van het aangevoerde koelwater moet daar boven blijven. Het verwarmingsvermogen is daarentegen relatief onbeperkt, omdat de aanvoertemperatuur van het water hoger kan worden gekozen.

    Tabel 4.4 Indicatieve koelvermogens bij een vertrektemperatuur van 24C.

    pagina 19 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Aanvullende afgiftesystemen Indien nodig kunnen, naast betonkernactivering, aanvullende afgiftesystemen in de ruimte geplaatst worden, zoals radiatoren, convectoren of klimaateilanden. Radiatoren en convectoren zijn minder gewenst in combinatie met betonkernactivering, onder andere vanwege het benodigde vloeroppervlak en de kosten van een tweede verwarmingsnet.

    Integratie van bekabeling Naast de luchtkanalen dient ook de bekabeling te worden gepositioneerd. Dit kan op verschillende manieren. In tabel 4.5 wordt bij elke manier gekeken naar flexibiliteit, kosten en ruimtebeslag.

    Tabel 4.5 Oplossingen voor het wegwerken van bekabeling.

    4.2 Installatieconcepten

    Toepasbaar Als resultaat van de overwegingen, zoals hiervoor besproken, volgt onderstaande matrix met de mogelijke combinaties.

    Tabel 4.6 Overzicht mate van toepassing van ventilatiesystemen en aanvullende afgiftesystemen in combinatie met betonkernactivering.

    Vergelijking Om een uitspraak te kunnen doen welk concept het beste kan worden toegepast, zijn de installatieconcepten in tabel 4.7 vergeleken op comfort, koelvermogen en investeringskosten.

    Tabel 4.7 Installatieconcepten vergeleken op comfort, op koelvermogen en op investeringskosten (per m bvo).

    Flexibiliteit Ruimtebeslag Kosten

    Instorten in vloer -- ++ +

    Benutten van de aanwezige ruimte (holle kanalen) + ++ +

    Toepassen van verhoogde vloer (computervloer) ++ - --

    Toepassen van kabelgoten - +/- +

    Toepassen van plintgoten - +/- +

    pagina 20 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • De investeringskosten die in de tabel genoemd zijn, gaan uit van een prijspeil van 2006. Deze kosten betreffen de leidingenregisters, naregelingen (inclusief regelkring), ventilatiesysteem (exclusief luchtbehandelingkast) en de distributie van water en lucht. De bouwkundige kosten zijn niet in de prijs inbegrepen.

    Toepassingsgebied In tabel 4.8 staat een overzicht van het toepassingsgebied van de concepten.

    Naast deze concepten wordt betonkernactivering met beide systemen (naverwarmers en VAV) tegelijk toegepast. Dit komt voor bij ruimten die een hoge (wisselende) warmtelast hebben, zoals callcenters en ICT-bedrijven.

    Tabel 4.8 Toepassingsgebied van de concepten.

    Aanvullend afgiftesysteem Geen Naverwarmers VAV

    Ventilatieconcepten Natuurlijke toevoer en mechanische afvoer Kleine kantoren Kleine kantoren

    Scholen Scholen Nvt

    Woningen Woningen

    Gebalanceerde verdringingsventilatie - Kantoren Kantoren

    Gebalanceerde mengventilatie Kantoren Kantoren Kantoren

    Scholen Scholen

    Gezondheidszorg Gezondheidszorg

    Woningen Woningen

    Bibliotheek Bibliotheek

    Museum Museum

    pagina 21 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 5 Ontwerpen en specificeren van betonkernactiveringsystemen

    5.1 Keuze voor betonkernactivering

    Het moment van de definitieve keuze voor betonkernactivering en het type vloer varieert. Hoe eerder de keuze voor betonkernactivering en het daarvoor gewenste vloertype is vastgelegd, hoe efficinter de uitwerking plaatsvindt. Om onnodige kosten te voorkomen, moet het besluit ten minste vr de start van het definitief ontwerp zijn genomen.

    Om tot een optimale integratie van het betonkernactiveringsysteem te komen, is het gewenst dat bij de definitieve formulering van de projectdefinitie inbreng is geleverd door een ontwerper, constructeur en overige adviseurs.

    5.2 Bouwvoorbereiding, bouwproces en bouwvolgorde

    In tabel 6.1 staan de rollen van de ontwerpende partijen gedurende de fase van het ontwerp overeenkomstig 'Projectfasering standaardindeling DNR-STB 2005'. In de uitwerking van de fasen zijn de besluitmomenten, verantwoordelijkheden, realisatiebegeleiding en nazorg bij toepassing van een betonkernactiveringsysteem weergegeven.

    Tabel 5.1 Belangrijke rol van de ontwerpende partijen, afhankelijk van de fase in het ontwerp.

    Initiatieffase In deze fase worden duurzame projectdoelstellingen geformuleerd met betrekking tot het gewenste binnenklimaat. Voor gebouwen waarbij hoge energieambities moeten worden gerealiseerd, worden veelal studies uitgevoerd.

    Verkenning door de opdrachtgever naar toepassing van betonkernactivering in studies naar haalbaarheid, energie-efficintie en duurzaamheid.

    Projectdefinitie In deze fase worden nadere eisen voor de prestatie van het binnenklimaat uitgewerkt.

    Het besluit voor toepassing van betonkernactivering kan worden genomen. De keuze voor betonkernactivering in dit stadium is efficint voor het ontwerpproces.

    Adviserende en ontwerpende partijen worden geselecteerd, waarbij ervaring met toepassing van betonkernactivering een criterium is.

    Figuur 5.1 Breedplaatvloer.

    Structuurontwerp De keuze voor betonkernactivering wordt meegenomen in de structuurplannen, omdat dit onomkeerbare consequenties heeft voor het gebouw.

    De architect maakt in samenwerking met de installatieadviseur schetsen van hoofdverdeelpunten van de luchtkanalen, de verdieping- en gebouwhoogte.

    Voorlopig ontwerp In deze fase worden investeringskosten vastgelegd. De keuze voor betonkernactivering kan na het VO niet eenvoudig meer worden veranderd.

    pagina 22 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • De opdrachtgever en de adviseurs leggen gezamenlijk de keuze voor het toepassen van betonkernactivering vast. De architect doet in samenwerking met constructeur, installatieadviseur en opdrachtgever een principekeuze voor het type vloer en voor de

    vloerafwerking (dekvloer of computervloer). Constructeur, installatieadviseur en architect bepalen de hoofdstructuur van de leidingen, kanalen en schachten versus de hoofdstructuur van

    gebouwconstructies. Keuze voor gewenste flexibiliteit in gebouwindeling en gebruiksfuncties.

    Definitief ontwerp Kritische kruisingen van installaties en constructie, brandscheidingen, gebouwflexibiliteit, etc. zijn opgelost bij het afronden van het definitief ontwerp.

    Vaststellen van vloertype en vloerafwerking. Vastleggen van de positie van de leidingen in de vloer. De hoofdstructuren van de installaties en gebouwconstructies worden definitief gemaakt.

    Figuur 5.2 Balken van de constructie vormen belemmeringen.

    Technisch ontwerp/ bestek Bij de technische uitwerking in bestek en tekeningen worden de systeembeschrijvingen vastgelegd.

    Vastleggen van aanwijzingen voor de werkvolgorde. Vastleggen van eenduidige taken en verantwoordelijkheden van de betrokken uitvoerende partijen.

    Bijvoorbeeld: wie perst wanneer de leidingen af voordat deze worden ingestort, wie draagt zorg voor bescherming van installatiecomponenten in de ruwbouwfase voordat deze zijn weggewerkt, etc.?

    Prijs- en contractvorming In deze fase zijn kennis- en informatieoverdracht van de ontwerpende partijen aan de uitvoerende partijen en toelichting op het systeem van wezenlijk belang voor een goede uitvoering.

    Uitvoering - uitvoeringsgereed ontwerp Bij de werkvoorbereiding dienen de technische aspecten (zie de hoofdstukken met de verschillende vloersystemen) van het betonkernactiveringsysteem en overige installaties met alle uitvoerenden te worden afgestemd.

    Vastleggen welke persoon de kwaliteit en functionaliteit van de installatieonderdelen controleert en hier verslag van doet (rapportage afpersen, visuele controles, etc.).

    Planning vaststellen.

    Uitvoering - directievoering Vanuit de directie wordt toezicht gehouden op zorgvuldige uitvoering.

    Aandacht voor kwetsbare installatieonderdelen. Voorlichting verschaffen aan aannemers waarom bepaalde uitvoeringsaspecten anders zijn dan bij traditionele systemen.

    Nazorg Bij de nazorg zijn goede voorlichting en instructie aan de gebruiker noodzakelijk om het gewenste resultaat te halen.

    Hulpmiddelen hierbij zijn: testrapporten, inregelgegevens, projectevaluatie en monitoring of het resultaat wordt bereikt.

    5.3 Verantwoordelijkheden

    Bij toepassing van betonkernactivering worden (kwetsbare) installatiecomponenten al in de ruwbouw aangebracht. Hierdoor is het noodzakelijk dat (meer dan bij traditionele bouw) de verantwoordelijkheden voor de handhaving en het bewaken van de kwaliteit en functionaliteit worden vastgelegd. Het bestek/het contract is hiervoor het geigende document.

    pagina 23 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 5.3 Kwetsbare installatietechniek tijdens de ruwbouw.

    Bij prefabricage is het van belang dat de leidingenregisters zijn getest (bijvoorbeeld door het afpersen inclusief bijbehorende schriftelijke rapportage) op het juiste functioneren voordat de vloerplaten in het werk worden aangebracht. Afpersen met lucht is niet vorstgevoelig, in tegenstelling tot afpersen met water.

    Figuur 5.4 Staalplaatbetonvloer. Leidingen afgeperst op de bouwplaats.

    Figuur 5.5 Druk op de leidingenregisters.

    5.4 Communicatie

    Bouwen met betonkernactivering vraagt zowel in de voorbereiding als in de uitvoering nauwere samenwerking tussen partijen dan bij conventionele systemen. Het is daarom van belang dat partijen en hun medewerkers goed worden genformeerd over het hoe en waarom van betonkernactivering. Door goede communicatie hierover ontstaat 'gevoel' bij de verregaande integratie van bouwkundig werk en de gebouwinstallaties.

    Figuur 5.6 Goede communicatie en planning van het bouwproces zijn noodzakelijk.

    Figuur 5.7 Goede communicatie en afstemming tussen adviseurs, aannemers en leveranciers zijn noodzakelijk.

    pagina 24 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 5.8 Doorgekoppelde leidingen per vloer aangesloten.

    5.5 Thermisch ontwerp

    Positie van leidingen in de vloer De hoofdzakelijke functie (verwarmen of koelen) van betonkernactivering bepaalt de positie van de leidingenregisters in de betonvloer. Zie hoofdstuk 4 over installaties en de hoofdstukken over vloeren.

    Hart-op-hartafstand De benodigde verwarmings- of koelcapaciteit bepaalt de hart-op-hartafstand van de slangen in de vloer. Voor de hoekvertrekken en randzones langs de gevel wordt een kleinere hart-op-hartafstand gehanteerd.

    Zoneregeling Bij het toepassen van betonkernactivering wordt in de meeste gevallen zoneregeling toegepast. Een aantal leidingenregisters wordt met elkaar doorgekoppeld, zodat zones ontstaan. Deze zones kunnen bijvoorbeeld op basis van orintatie (noord-/zuidgevel) of op warmtebelasting (hoge/lage belasting) worden ingedeeld. Per zone kan dan op aanvoertemperatuur en/of waterdebiet worden geregeld. Bij sommige vloeren (infra+ vloer) kan zelfs op vertrekniveau worden geregeld door de geringe massa van de vloer. Echter bij de vloeren met meer massa (meer buffervermogen) is er weinig verschil tussen zoneregeling of vertrekregeling. De leidingenregisters worden bij voorkeur gekoppeld door perskoppelingen in plaats van schroefkoppelingen.

    Hoofddistributie Het water ten behoeve van betonkernactivering kan op twee manieren over de verdieping verspreid worden, namelijk via verdelers en via ringleidingen. Bij het gebruik van een verdeler moeten de slangen van de diverse leidingenregisters (al dan niet gekoppeld) naar de verdeler gelegd worden. Dit kan veel meer slanglengte tot gevolg hebben dan bij een ringleiding. Bij een ringleiding worden een aanvoer- en een retourleiding over de verdieping gelegd. De leidingenregisters in de vloerplaten worden door middel van T-vormige aansluitstukken aangesloten op de ringleiding.

    Figuur 5.9 Verdeling.

    Leidinglengte beperken Meerdere registers in serie aansluiten vergt een groter debiet door de leidingen, waardoor de snelheid in de leidingen toeneemt. Afhankelijk van de snelheid neemt de weerstand toe. De leidinglengten van de registers moeten daarom beperkt blijven tot circa 125 m.

    5.6 Regeling

    Algemeen De aanvoertemperatuur van betonkernactivering wordt in de meeste gevallen met behulp van de buitentemperatuur (weersafhankelijke regeling) bepaald. De precieze aanvoertemperatuur moet zo gekozen worden dat er in de zomer geen onderkoeling ontstaat in ruimten met een lage warmtebelasting. In de winter moet de aanvoertemperatuur voldoende hoog gekozen worden om een behaaglijk klimaat te creren in ruimten met een lage warmtebelasting.

    Omschakelbaarheid koelen/verwarmen In de praktijk is het omschakelmoment tussen koelen en verwarmen moeilijk te bepalen. Om ervoor te zorgen dat gedurende de dag niet wordt gependeld tussen verwarmen en koelen, wordt een 'dode tijdband' ingevoerd. Dit betekent dat tussen bepaalde ruimtetemperaturen het beton niet verwarmd of gekoeld wordt.

    Zelfregeling Beton heeft door de grote massa een groot accumulerend vermogen. Een gevolg hiervan is dat het beton veel warmte kan opnemen of afgeven, terwijl de temperatuur van de betonvloer nauwelijks verandert. Dit zorgt er, in combinatie met een groot contactoppervlak, voor dat betonkernactivering zelfregelend is.

    Tijdens zomerbedrijf zal bijvoorbeeld bij een hogere warmtebelasting de ruimtetemperatuur wat stijgen, waardoor het beton meer warmte gaat opnemen. Bij lagere warmtebelasting zal het beton minder warmte gaan opnemen en kan het zelfs warmte gaan afgeven.

    Opwarmtijd Afhankelijk van de grootte van de massa van de vloer kost het veel tijd en energie om de constructievloer van een andere temperatuur te voorzien. De opwarmtijd is dus een functie van de massa van de vloer. Het temperatuurniveau wordt daarom vrijwel constant gehouden. Het voordeel hiervan is dat het binnenklimaat niet nagereld hoeft te worden bij verlengde werktijden.

    Naregeling Door de grote massa van de vloer is de regelbaarheid van betonkernactivering vrij traag. Zeker bij wisselende belastingen is het daarom aan te raden om een naregeling in het ontwerp op te nemen; zie hiervoor hoofdstuk 4.

    pagina 25 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 5.10 Verdeling van hoofdkanalen.

    5.7 Praktijkervaringen

    Communicatie Voor alle partijen is intensieve communicatie in het voorontwerp van het grootste belang. De verschillende aandachtspunten vanuit de disciplines (constructie, benodigde hoogte voor kanalen en leidingen, plaats van kernen en schachten, ventilatieconcept, toepassen van een verhoogde vloer, keuze voor de dakvloer, etc.) moeten in deze fase helder worden gecommuniceerd. De architect heeft als ontwerpende partij een leidende rol om de verschillende gegevens te combineren tot een functioneel en bruikbaar ontwerp.

    In het definitief ontwerp vindt verdere verdieping plaats. De knelpunten worden opgelost (bijvoorbeeld lucht uit schachten, kanalen over constructieve balken, naverwarmingsboxen, brandcompartimenten, akoestiek). Op de bouwplaats is planning van belang. De bouwkundige en installatietechnische (onder)aannemers moeten soms gelijktijdig werkzaamheden uitvoeren, terwijl andere processen een strikte opeenvolging vergen.

    pagina 26 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 6 Comfort en gezondheid

    6.1 Comfort

    De verbetering van het thermisch comfort is een van de belangrijkste redenen om te kiezen voor betonkernactivering.

    Temperatuur Betonkernactivering verwarmt en koelt met een groot oppervlak. Zo'n 60% tot 80% van de energie wordt overgedragen door straling, de rest via convectie. Straling wordt als een comfortabele vorm van verwarmen en koelen ervaren. De beperkte convectieve warmteoverdracht zorgt voor aangenaam lage luchtsnelheden.

    Vanwege de lagere stralingstemperatuur (betonkernactivering) in de zomersituatie kan een luchttemperatuur van circa 1C hoger worden gehanteerd. Dit bespaart koelenergie en in de praktijk zal de ruimtetemperatuur vaker worden gecompenseerd door de koele massa dan bij een vergelijkbaar gebouw zonder betonkernactivering. Dit heeft directe invloed op de waardering van het binnenklimaat.

    Oppervlaktetemperaturen De volgende grenswaarden voor asymmetrische straling worden aanbevolen, waarbij 90% tevreden is met het binnenklimaat (ISSO-researchrapport 5):

    Een temperatuurverschil van minder dan 5K ten gevolge van een warm plafond (ten opzichte van de stralingstemperatuur van overige oppervlakken). Strikte hantering van dit temperatuurcriterium levert een beperking van het maximale verwarmingsvermogen.

    In ruimten waar personen met normaal schoeisel verblijven een vloertemperatuur tussen 19C en 28C. Een koud plafond (een temperatuurverschil tot 18K onder de stralingstemperatuur van overige oppervlakken) leidt in de praktijk niet tot

    problemen. Voor betonkernactivering zal vanwege het optreden van condensatie deze temperatuur nooit worden bereikt.

    Temperatuurbeheersing

    Achtergrond De stralingstemperatuur is de geometrisch gewogen gemiddelde temperatuur van de omringende oppervlakken. Samen met de luchttemperatuur vormt de stralingstemperatuur in de ruimte een belangrijke parameter voor het thermisch comfort. De resulterende temperatuur van die beide dient zich in de zomer tussen 23C en 25,5C te bevinden.

    Voorbeeld Indien de luchttemperatuur gelijk is aan de stralingstemperatuur moeten die beide ca 25C zijn voor 10% ontevredenen. Een luchttemperatuur van 26C en een stralingstemperatuur van 22C levert dezelfde waardering voor het binnenklimaat (volgens NEN-EN-7730).

    Individuele benvloeding Betonkernactivering is een traag systeem met een gelijkmatige temperatuur. Verschillende mensen hebben echter verschillende comforttemperaturen. Dit betekent dat er bij de optimale temperatuur altijd ontevredenen over het thermisch binnenklimaat zijn. Bij de toepassing van betonkernactivering wordt uit comfortoogpunt een naregeling op de verwarming aangeraden. Naregeling van koeling is minder essentieel voor een hoogwaardig thermisch comfort (zie hoofdstuk 4 voor mogelijke naregelsystemen).

    Luchtsnelheid Het geringe temperatuurverschil tussen het betonoppervlak en de lucht creert een lage luchtsnelheid. Tocht komt daardoor weinig voor, mits een kwalitatief goede gevel wordt gebruikt. (zie hoofdstuk 3.4).

    Akoestiek Een aaneengesloten verlaagd plafond wordt bij betonkernactivering zelden toegepast omdat dat een goede warmte-uitwisseling tussen het beton en ruimte in de weg staat. Akoestische demping is daardoor niet automatisch aanwezig en moet op een andere manier worden gerealiseerd. Dit kan met behulp van al dan niet creatieve oplossingen (zie hoofdstuk 3). Gedurende het ontwerp moet er gestuurd worden op akoestische oplossingen als integraal onderdeel van de interieurbeleving. Als na de oplevering blijkt dat de akoestiek niet acceptabel is, moeten er vaak esthetisch onaantrekkelijke voorzieningen worden getroffen. Akoestisch comfort in de ruimte is een aandachtspunt van de eerste orde.

    6.2 Gezondheid

    Hygine en luchtkwaliteit De ruimte met betonkernactivering is goed schoon te houden, waardoor stofophoping achter of op het afgiftesysteem niet voorkomt. Stofophoping bij plafondeilanden kan worden voorkomen door het aftimmeren van de eilanden. De luchtkwaliteit is afhankelijk van het ventilatiedebiet en het ventilatieconcept. Ook het ontbreken van een hoogtemperatuur-warmteafgifteoppervlak is gunstig voor de luchtkwaliteit.

    De toepassing van betonkernactivering levert een gemiddeld comfortabeler en gezonder binnenklimaat op. Een verbetering is vooral het thermisch comfort in de zomer en de winter. Daarnaast kunnen er verbeteringen worden behaald voor luchtreinheid, daglichttoetreding en ruimtelijkheid, afhankelijk van gebouw en installatie. Een comfortabel en gezond binnenmilieu heeft een betere arbeidsprestatie en een lager ziekteverzuim tot gevolg. Overeenkomstig het praktijkboek gezonde gebouwen kan in gebouwen met een juiste binnentemperatuur een productiviteitswinst worden behaald van 7%. Als het binnenmilieu in het geheel goed is kan een productiviteitswinst van 10-15% worden behaald en een vermindering op het ziekteverzuim van 2,5 procentpunt.

    In een gebouw met betonkernactivering is de temperatuur over het algemeen goed. Als er daarnaast wordt voorzien in voldoende verse lucht en er geen luchtvervuilingsbron is, levert betonkernactivering een bijdrage aan de toename van de productiviteit.

    Bij het toepassen van individuele benvloeding van de temperatuur en aandacht aan overige binnenklimaataspecten kunnen gebouwen met betonkernactivering in klasse A zeer goed worden ingedeeld.

    pagina 27 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 7 Efficint energiegebruik

    Gebouwen waar betonkernactivering is toegepast, maken veelal efficint gebruik van energie. Enerzijds is dit het gevolg van betonkernactivering op zich, anderzijds voldoet betonkernactivering aan de randvoorwaarden voor het toepassen van energie-efficinte warmteen koudeopwekking. Dit hoofdstuk geeft een overzicht van de relatie tussen het toepassen van betonkernactivering en het energiegebruik, en de invloed op de energieprestatiecofficint (EPC).

    7.1 Invloed op energiegebruik

    Temperatuur in het vertrek Bij betonkernactivering geldt dat de luchttemperatuur in de zomer hoger kan oplopen vanwege de compensatie die wordt verkregen door de stralingstemperatuur (zie hoofdstuk 6.1). Dit is gunstig voor het energiegebruik van de koudeopwekking (minder diep en minder vaak koelen). De energiebesparing van dit effect bedraagt 0% tot 5% op de koelenergie. In de winter kan de stralingstemperatuur hoger worden gekozen dan de luchttemperatuur. Hierdoor is vooral het ventilatieverlies overdag kleiner, maar gedurende de nacht vindt vanwege de traagheid van de massa nauwelijks temperatuurverlaging plaats. Hierdoor is de warmtetransmissie 's nachts door de gevels hoger. Door dit effect vindt in de winter netto geen energiebesparing plaats.

    Bufferende werking De thermisch bufferende werking van betonkernactivering heeft voor verschillende tijdcycli invloed op het energiegebruik.

    Dagcyclus Binnen een dag vinden er fluctuaties plaats in de ruimtetemperatuur. Op bepaalde momenten zal koude gevraagd worden en op andere momenten warmte. Door het zelfregelend effect van de thermische massa zal het beton de schommelingen opnemen, waardoor de vraag naar koude en warmte lager is. Het opgestelde vermogen voor warmte- en koudelevering kan kleiner worden gedimensioneerd, waardoor meer uren op vollast (met een hoger rendement) wordt gedraaid.

    Dag-nachtcyclus Vooral in de zomer onttrekt het beton gedurende de dag warmte aan het vertrek. Deze warmte kan 's nachts worden afgegeven door vrije koeling, transmissie of mechanische koeling. Het gevolg is dat er minder energie nodig is voor koeling. Eventuele koelmachines zullen 's nachts een hoger rendement halen door de lage buitentemperatuur.

    Weekendcyclus Vooral in de winter wordt bij gebouwen weekend- en nachtverlaging toegepast. Door de traagheid van het systeem bedraagt de nachtverlaging slechts enkele graden.

    7.2 Energiebesparing

    Het toepassen van betonkernactivering levert energiebesparing op gedurende het koelbedrijf. Vooral de periode waarbij gebruik kan worden gemaakt van koele nachtventilatie levert een energiebesparing op van circa 10%-15% van de koelenergie (circa 5% tot 7% op het totale energiegebruik).

    Daarnaast geeft betonkernactivering invulling aan de randvoorwaarden die energiezuinige warmte- en koudeopwekking vraagt. Zo kan betonkernactivering zeer goed gecombineerd worden met zonnewarmte en energieopslag in de bodem. De besparing op het gebouwgebonden energiegebruik bedraagt dan tot 15%-20%. Wordt ook koeling gevraagd in het gebouw, dan kan de totale energiebesparing oplopen tot 40%-50% ten opzichte van hetzelfde gebouw met conventionele opwekking door middel van ketels en koelmachines.

    7.3 Invloed op de energieprestatie-cofficint

    De energieprestatienormering geldt bij nieuwbouw. Dit zal in Nederland naar alle waarschijnlijkheid als onderdeel van de EPBD (Energy performance of building directive, Europese norm voor de energieprestatie van gebouwen) ingezet blijven worden. De invloed op de energieprestatiecofficint (EPC) bij het toepassen van alleen betonkernactivering is gering. De EPC-verlaging wordt in dat geval veroorzaakt door verwarmen met laagwatertemperatuur (reductie ca. 0.01) en het ontbreken van het verlaagde plafond (reductie ca. 0.03-0.04). Betonkernactivering levert de randvoorwaarden voor duurzame warmte- en koudeopwekking. De reductie op de energieprestatiecofficint van betonkernactivering in combinatie met energieopslag en warmtepompen bedraagt ca. 0.2 ten opzichte van de toepassing van een hr-ketel.

    pagina 28 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 8 Breedplaatvloer

    8.1 Algemene beschrijving

    De breedplaatvloer of bekistingsplaatvloer, is een vrij dragende geprefabriceerde systeemvloer van gewapend beton. De vloer wordt samengesteld uit relatief dunne geprefabriceerde vloerelementen, waar op de bouwplaats beton op wordt gestort. Hierdoor ontstaat een vloer die vergelijkbaar is met een vrij dragende betonvloer die geheel in het werk is gemaakt.

    In de breedplaten wordt tijdens de fabricage gewone of voorgespannen wapening opgenomen. Voor stijfheid bij transport, hijsen en tijdens de bouw worden er in de plaateinden (bij voorspanwapening) of over de hele plaatlengte (bij gewone wapening) tralieliggers opgenomen. Op de bouwplaats wordt de bovenwapening aangebracht, waarna de vloer wordt afgestort met beton.

    Kenmerkend voor de breedplaatvloer is de ruime mogelijkheid om installaties op de platen aan te brengen als deze in het werk zijn neergelegd. Nadat de vloer is afgestort zijn de installatiedelen niet meer bereikbaar.

    Figuur 8.1 Thermisch geactiveerde breedplaatvloer.

    8.2 Plaats van de watervoerende leidingen in de vloer

    Om de breedplaatvloer geschikt te maken voor BKA kunnen de watervoerende leidingen op meerdere manieren worden opgenomen:

    in de geprefabriceerde schil, in de fabriek aangebracht; op de geprefabriceerde schil, in het werk gevlochten op het beton of vastgeklikt, zie figuur 8.2; op de geprefabriceerde schil, vooraf op wapeningsnetten gevlochten, in het werk gelegd op de schil of op (lage) tralieliggers.

    Figuur 8.2 Kliksysteem voor het vastzetten van de leidingen.

    Bij de eerste twee mogelijkheden liggen de leidingen dicht bij de onderzijde van de vloer. Bij de derde mogelijkheid komen de leidingen midden in de vloer of aan de bovenzijde.

    Figuur 8.3 Posities van de watervoerende leidingen in een breedplaatvloer, op hoge tralieliggers boven in de vloer en op de schil.

    pagina 29 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 8.3 Thermische eigenschappen van de vloer

    De leidingenregisters kunnen op nagenoeg elke plaats in de vloer worden aangebracht. Afhankelijk van de vraag of de vloer vooral voor verwarming of koeling wordt gebruikt, zullen de leidingen meer aan de bovenzijde, in het midden of aan de onderzijde worden aangebracht. De thermische traagheid van de massieve vloer is groot. Afhankelijk van de plaats van de leidingen in het beton werkt de massa geheel of gedeeltelijk effectief mee bij de thermische buffering.

    8.4 Vloeropbouw en integratie met techniek

    De breedplaat wordt in het werk afgestort met beton. In deze laag kunnen verschillende kleinere installatieonderdelen worden opgenomen, bijvoorbeeld ventilatiekanalen, riolering voor sanitaire ruimten en elektraleidingen. Na het afstorten van de vloer zijn de installatieonderdelen niet meer bereikbaar. De onderdelen van de technische installatie met grotere afmetingen kunnen worden aangebracht achter (plaatselijk) verlaagde plafonds of in een verhoogde (computer) vloer. Voor overspanningen en bijbehorende vloerdikten wordt in deze publicatie kortheidshalve verwezen naar de productinformatie van de fabrikanten/leveranciers.

    Figuur 8.4 In het werk aangebrachte leidingenregisters.

    Bij toepassing van een dekvloer op de constructieve vloer vormt de bereikbaarheid van de aansluiting van het slangenregister op de aanvoer- en retourleidingen een extra aandachtspunt. Plaatselijk zijn er sparingen in de dekvloer (en deels in de constructieve vloer) nodig om onder andere regelkleppen en afsluiters bereikbaar te houden. Bij toepassing van gedeelten met systeemplafonds kunnen de aanvoer- en retourleidingen met aansluitingen en regelkleppen daar worden aangebracht. Bij toepassing van een verhoogde afwerkvloer komen deze componenten op de ruwe vloer en zijn ze goed bereikbaar.

    8.5 Aandachtspunten en afwerking

    Bouwveiligheid Bij de bouwveiligheid wordt het gevaar voor struikelen vergroot door de kans op losliggende leidingen. Door de leidingen regelmatig en zorgvuldig vast te zetten, wordt dit risico geminimaliseerd. Bij het toepassen van sleuven voor de bereikbaarheid is afdekken hiervan tijdens de bouwfase noodzakelijk. Dit voorkomt tevens het inlopen van vuil in de sleuven. Verder gelden de normale aandachtspunten voor de veiligheid die ook bij een breedplaatvloer zonder betonkernactivering gelden.

    Figuur 8.5 Aansluiting aan de onderzijde.

    Aansluiting vloeren aan (constructieve) wanden Breedplaten worden volledig afgestort met beton. Daarop worden de wanden van de volgende verdieping geplaatst. Doordat de vloeren helemaal massief zijn, is de positie van (binnen)wanden minder relevant.

    Afwerking onderzijde vloeren De onderzijde van de breedplaten kan worden afgewerkt met (niet thermisch isolerend) spuitwerk of eventueel stucwerk. Afwerking met een verlaagd plafond kan beperkt (zie ook hoofdstuk 3.5).

    8.6 Praktijkvoorbeeld met breedplaatvloer

    Beschrijving van het project Het project betreft een brandweergarage in Enschede met een oppervlakte van 3.500 m voor de verdiepingen en van 2.200 m voor de beganegrondvloer. De leslokalen, spreekkamers en vergaderzalen (zie bouwkundige plattegrond) worden verwarmd en gekoeld door middel van betonkernactivering in een breedplaatvloer.

    Vanwege de gewenste verwarming en koeling via de vloer en via het plafond is ervoor gekozen de leidingen in het midden van de vloer te plaatsen.

    pagina 30 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Het vermogen van de vloeren bedraagt voor koelen 18 W/m naar boven en 34 W/m naar beneden. Het totale vermogen voor koelen bedraagt 52W/m. Voor verwarmen kan een vermogen worden gerealiseerd van 16W/m naar boven en 19W/m naar beneden. Het totale vermogen voor verwarmen bedraagt 35W/m. De beganegrondvloer is voorzien van vloerverwarming.

    Beschrijving van het gebouw Het gebouw bestaat uit een aantal kolommen in de gevel waarop een betonbalk 1200*600 mm is toegepast, zoals aangegeven in figuur 8.6 van de doorsnede van het gebouw.

    Figuur 8.6 Doorsnede van het gebouw.

    Figuur 8.7 Plattegrond

    De betonnen balken zijn, evenals het gebied tussen de balken, voorzien van breedplaatvloeren. In de breedplaat zijn lage tralieliggers voorzien, drie per 2,40 m, waarop in het werk de betonkernactiveringsregisters worden gelegd. Zie hiervoor Legplan registers betonkernactivering, figuur 8.8.

    Figuur 8.8 Legplan registers betonkernactivering.

    pagina 31 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • De uiteinden van de registers worden via van te voren aangebrachte sparingen onder de vloer gevoerd, waar deze worden gekoppeld aan de hoofdverzamelleidingen. Evenwijdig aan de betonkernactiveringsleidingen worden op de lage ingestorte tralieliggers, losse supports geplaatst ter ondersteuning van de bovenwapening. Deze losse supporten steunen dan niet op de registers en kunnen deze niet beschadigen. Het geheel wordt door middel van binddraad met elkaar verbonden. Dit is noodzakelijk in verband met het stortproces en het geheel moet stabiel genoeg zijn om veilig op te kunnen werken. Zie hiervoor figuur 8.9, Betonkernactivering op tralieligger. Als alle werkzaamheden zijn afgerond wordt de vloer afgestort. Ervaringen hebben geleerd, dat een goede afstemming en cordinatie in een vroeg stadium noodzakelijk zijn om bovenstaande constructies te realiseren. Vooral de kosten in de uitvoering worden bepaald door het gehele logistieke proces, dus door de vraag welke partijen op welke tijdstippen over de vloer komen.

    Figuur 8.9 Betonkernactivering op de breedplaat.

    pagina 32 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • 9 Kanaalplaatvloer

    9.1 Algemene beschrijving

    De kanaalplaatvloer of holle plaatvloer is een vrij dragende geprefabriceerde systeemvloer van voorgespannen beton. De vloer bestaat uit een geprefabriceerde betonplaat met daarin in de lengterichting holle ruimten, de kanalen. Door deze kanalen ontstaat een gewichtsbesparing ten opzichte van een massieve betonvloer.

    In de vloer wordt tijdens de fabricage voorgespannen wapening in de onderzijde van de vloer opgenomen. Afhankelijk van de overspanning, uitkragingen en de vloerbelasting kan de kanaalplaat in het werk worden voorzien van een constructieve gewapende druklaag.

    Figuur 9.1 De Twinkeling, Horst.

    Kenmerkend voor de kanaalplaatvloer is de mogelijkheid om in n keer grote overspanningen dicht te leggen. Daarnaast kunnen in de bovenzijde van platen met een meer massieve onderkant in bepaalde zones sleuven worden gespaard voor installaties. Deze sleuven worden bij de vloerafwerking gevuld.

    Figuur 9.2 Klimaatvloer principe leidingen.

    9.2 Plaats(ing) van de watervoerende leidingen in de vloer

    Om de kanaalplaat geschikt te maken voor betonkernactivering worden de watervoerende leidingen in de onderzijde van de plaat opgenomen. De hoofdleidingen kunnen naar wens aan de bovenkant of de onderkant worden aangesloten.

    9.3 Thermische eigenschappen van de vloer

    De leidingenregisters worden onder in de vloer aangebracht. Voor situaties waar hoofdzakelijk koeling is gewenst is dit gunstig. De warmteafgifte aan de bovenkant van de vloer wordt enigszins beperkt door de holle ruimten. De thermisch meewerkende massa van de vloer is ondanks de holle ruimten groot genoeg voor de gewenste bufferende werking (dag-nachtcyclus).

    9.4 Vloeropbouw en integratie met techniek

    Bij verschillende typen kanaalplaatvloeren is het mogelijk om in de plaat sleuven te sparen voor kleinere kanalen en leidingen. In de woningbouw is dit toereikend om de techniek in de vloer op te nemen.

    Figuur 9.3 Integratie met technische installaties.

    Bij utiliteitsprojecten komen de (lucht)kanalen onder de vloer in zones met een plaatselijk verlaagd plafond. Een alternatief is dat de kanalen op de vloer komen bij toepassing van een verhoogde afwerkvloer, of een combinatie van beide. Evenals bij onder andere de breedplaat hangt de uiteindelijke keuze van de positie van de technische installaties sterk af van het gewenste gebruik en de beoogde gebouwflexibiliteit.

    In de sleuven van de platen kunnen de aansluitingen van de leidingenregisters op de aanvoer- en retourleidingen worden gemaakt.

    pagina 33 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 9.4 Leidingen.

    Figuur 9.5 Aansluiten op hoofdleidingen.

    Als de sleuven worden gevuld met beton zijn de leidingen niet meer zichtbaar bereikbaar. Wordt echter gestabiliseerd zand gebruikt, dan kan in ieder geval de verbinding nog worden opgegraven. Het vullen van de sleuven is bij een gladde vloer nodig, bij een verhoogde vloer uiteraard niet. Een andere mogelijkheid is om de leidingenregisters vanaf de onderzijde van de plaat aan te sluiten op de aanvoer- en retourleidingen, die dan in een zone met verlaagd plafond worden opgenomen.

    De leidingenregisters kunnen op meerdere manieren in de kanaalplaat worden opgenomen, bijvoorbeeld afhankelijk van de noord-zuidscheiding. De lengte van de leidingen bedraagt circa 100 m voor een optimale werking.

    9.5 Aandachtspunten en afwerking

    Bouwveiligheid Het gevaar voor struikelen tijdens de bouw wordt vergroot door de sleuven in de kanaalplaten. Door deze (gedeeltelijk) af te dekken, kunnen veilige loopzones worden gemaakt. Verder gelden de normale aandachtspunten voor veiligheid die ook bij een kanaalplaat zonder betonkernactivering gelden.

    Aansluitingen vloeren aan (constructieve) wanden Afgewerkte kanaalplaten zijn direct geschikt om wanden op te plaatsen. De leidingenregisters vormen daarvoor geen belemmering. Wel is tijdige afstemming noodzakelijk over de plaats van eventuele vloer(inspectie)luiken en binnenwanden.

    Afwerking onderzijde vloeren Het heeft de voorkeur om de Klimaatvloeren altijd te monteren op een juk in het midden om een zo hoog mogelijke kwaliteit van het plafond te garanderen. De onderzijde van de kanaalplaten kan worden afgewerkt met (niet thermisch isolerend) spuitwerk of eventueel stucwerk. Afwerking met een verlaagd plafond kan worden beperkt vanwege de thermische werking (zie ook hoofdstuk 3.5).

    9.6 Praktijkvoorbeeld met VBI klimaatvloer

    In de VBI klimaatvloer worden registers aangebracht. De gemiddelde hart-op-hartafstand van de leidingen is 200 mm. De diameter is uitwendig 20 mm en inwendig 15 mm.

    Figuur 9.6 VBI klimaatvloer in 200, 260 en 320 mm dik.

    Het hart van de leidingen ligt op ongeveer 60 mm van de onderzijde van het element. De maximale inboordiepte aan de onderzijde is 35 mm.

    Het is mogelijk een of twee registers in een element aan te brengen.

    De registers worden vanuit een koppeldoos met elkaar gekoppeld, bijvoorbeeld met het Tiggelmanprincipe. De gebruikte koppelingen zijn composiet perskoppelingen. De koppeldozen zijn bereikbaar vanuit een dwarssleuf aan de bovenzijde of aan de onderzijde van het element.

    Figuur 9.7 Doorkoppeling naar beneden in het midden.

    pagina 34 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 9.8 Doorkoppeling bij oplegging (tweezijdig).

    Figuur 9.9 Doorkoppeling bij oplegging (eenzijdig).

    In figuur 9.10 zijn de maximaal toelaatbare overspanningen in combinatie met de benodigde variabele belastingen af te lezen.

    Figuur 9.10 Overspanning afhankelijk van de belasting.

    In alle situaties wordt voor het monteren van de elementen een montagejuk in het midden van de overspanning geplaatst. De hoogte van dit juk is 10 tot 15 mm hoger dan de opleggingen. Dit juk wordt pas verwijderd na het uitharden van de voegvulling en de eventueel aangebrachte druklaag. Hierdoor wordt een vlak plafond gegarandeerd.

    In de elementen kunnen sleuven worden aangebracht, waarin leidingen kunnen worden aangebracht. Het sleuvenpatroon bestaat maximaal uit twee langssleuven van 260 mm en twee dwarssleuven, die afhankelijk van het vloertype 400 tot 650 mm breed kunnen zijn.

    Om te voorkomen dat er registers worden beschadigd zijn er sparingszones bepaald.

    Figuur 9.11 Doorkoppeling bij oplegging (eenzijdig).

    Figuur 9.12 Doorkoppeling bij oplegging (tweezijdig).

    pagina 35 van 52Thermisch actieve vloeren

    5-7-2011http://www.sbr-info.nl.janus.libr.tue.nl/?sid=sbr77r9ja4c8zn8lvv&action=compilebook...

  • Figuur 9.13 Doorkoppelin