Toepassen van Passiefhuisprincipes in Verschillende Klimaten

Naarmate de internationale Passive House-norm zich vanuit Duitsland naar alle hoeken van de wereld heeft verspreid, zijn er onvermijdelijk vragen gerezen over hoe goed deze norm van toepassing is op klimaten die verschillen van het koele, gematigde klimaat van Duitsland. Het Passive House Institute (PHI) heeft aanzienlijke onderzoeksinspanningen aan deze vraag gewijd en waar nodig aanpassingen gedaan, zoals het aanpassen van de klassieke PH-norm om rekening te houden met de extra vraag naar ontvochtiging in vochtige klimaten. Veel andere instellingen en organisaties hebben uitgebreide onderzoeken bijgedragen aan het ontwerp en de constructie van zeer energiezuinige gebouwen voor verschillende klimaattype. In verschillende landen zijn op maat gemaakte Passive House-eisen ontwikkeld als reactie op zorgen over de klimaatspecifiteit van de internationale PH-normen.

Ongeacht deze zorgen is een begrip van de principes van Passive House, die stevig geworteld zijn in de bouwfysica, cruciaal voor de constructie of renovatie van gebouwen met hoge prestaties. Inderdaad, naarmate de PH-aanpak wereldwijd is verspreid, heeft het de discussie over wat mogelijk is met een hoogpresterende schil getransformeerd. De Passive House-gebouwen die zijn geconstrueerd in diverse klimaattype—vooral diegene die zijn gemonitord en waarvan de resultaten zijn gepubliceerd—leveren onweerlegbaar bewijs van het succes van deze aanpak. Dat gezegd hebbende, kan bijna elk PH-project—vooral die ontworpen door novice PH-praktijkers—tot op zekere hoogte worden gezien als een experiment in de bouwfysica, en praktijkmensen met de meeste ervaring in een bepaald klimaat bieden waardevolle inzichten voor nieuwe ontwerpers.

Mediterrane Klimaatoplossingen

Micheel Wassouf, een gecertificeerde PH-ontwerper uit Barcelona, Spanje, presenteerde monitoringresultaten van twee PH-woningen in zijn regio op de 2015 International PH Conference om twijfels over de geschiktheid van het Passief Huis voor de mediterrane zomer aan te pakken. Een project was een renovatie van een kleine rijwoning die oorspronkelijk in 1918 was gebouwd en gelegen was in het noorden van Barcelona. De renovatie, gepland en geleid door architecten van Calderon Folch Sarsanedas, omvatte het toevoegen van isolatie aan muren, dak en vloeren, en het installeren van nieuwe hoogpresterende, lage-emissiviteit ramen, inclusief een dakraam met een zuidwestelijke oriëntatie om de winterzonwinsten te verhogen. De verwarmingsvraag daalde dramatisch van 171 kWh/m²a naar slechts 17,5 kWh/m²a; opmerkelijk is dat het huis geen airconditioning had en toch comfortabele temperaturen kon handhaven.

Vergelijkbare comfortresultaten werden gerapporteerd door architecten Josep Bunyesc en Silvia Prieto op de 2015 PHI-conferentie, gebaseerd op hun monitoring van vijf PH-woningen in het noordoosten van Spanje—twee in Lleida en drie in de Pyreneeën. Ze concludeerden dat voor zowel nieuwbouw als renovaties, het Passief Huis verplicht zou moeten zijn of op zijn minst de standaard die klanten eisen voor hun comfort, economische voordelen en het welzijn van de aarde. Als architecten die de PH-methode sinds 2009 hebben toegepast en de indrukwekkende resultaten hebben gezien, verklaarden ze dat ze het moreel onmogelijk zouden vinden om terug te keren naar andere ontwerpmethoden.

Aanpassen aan Gemengde Vochtige Klimaten

Adam Cohen, een ervaren PH-ontwerper en bouwer in Virginia, staat aan de voorhoede van het aanpassen van de principes van het Passiefhuis aan gemengde vochtige klimaten. Hij heeft vele eerste prestaties op het gebied van Passiefhuis in de Verenigde Staten behaald, waaronder het ontwerp en de bouw van een groot verzamelgebouw met een commerciële keuken binnen de thermische envelop en, meer recentelijk, een tandartspraktijk.

Volgens Cohen is de belangrijkste overweging in deze klimaten het beperken van directe zonne-energie, vooral tijdens de overgangsseizoenen wanneer oververhitting een aanzienlijk probleem kan worden. Een energieherstelventilator (ERV) om de vochtinvoer in het gebouw te verminderen is essentieel, net als het installeren van een voorkoel- en voorontvochtigingslus op de ERV om de binnenkomende latente en gevoelige belasting te verlagen. Ten slotte hebben de bewoners van het gebouw educatie nodig over het beheren van interne warmtewinsten tijdens de heetste maanden door niet-geautomatiseerde zonweringssystemen te activeren en mogelijk langdurig koken of plugbelastingen te beperken, aangezien Passiefhuisgebouwen warmte vasthouden en nachtkoeling in vochtige klimaten vaak niet praktisch is.

Overwegingen voor een Gematigd Klimaat

In gematigde klimaten, waar de belasting voor ruimteconditionering kan worden geminimaliseerd door een Passive House-omhulling, ontstaan er verschillende uitdagingen. Het combineren van ventilatie- en ruimteconditioneringsdistributiesystemen kan ruimtebesparende voordelen opleveren. Echter, aangezien ruimteconditionering doorgaans hogere luchtstromen vereist dan ventilatie, brengt deze strategie inherente uitdagingen met zich mee.

One Sky Homes, een ontwerp-/bouwbedrijf uit Californië, heeft geëxperimenteerd met innovatieve oplossingen. In hun retrofit van een huis in Sunnyvale hebben ze zowel een warmteterugwinningsventilator (HRV) als een mini-split warmtepomp geïnstalleerd die samen frisse lucht en geconditioneerde lucht naar gemeenschappelijke ruimtes leveren. In plaats van een van de apparaten te kanaliseren, fungeren de gangen als toevoerplenum om lucht naar de slaapkamers te transporteren. Continu draaiende afzuigventilatoren met een laag volume en efficiënte elektronisch commutated motors (ECMs) helpen de frisse, geconditioneerde lucht naar de slaapkamers te trekken. Monitoring van de binnenluchtkwaliteit en het energieverbruik heeft de effectiviteit van deze strategie bevestigd.

Vochtbeheer in Regenachtige Regio's

In regenachtige gebieden, zoals de Pacific Northwest regio van de Verenigde Staten, wordt bulkwaterbeheer een kritisch probleem voor alle gebouwen, inclusief Passieve Huizen. Een geventileerde regenscherm, dat een kanaal biedt waar bulkvocht kan afvoeren of verdampen, gepositioneerd net binnen de buitenbekleding, dient als een belangrijk detail in deze gebieden. Praktijkmensen van Passieve Huizen zijn bedreven geraakt in het combineren van deze functie met de vereiste buitenisolatie.

Een veelvoorkomende buitenwandconstructie in deze regio's omvat, van buiten naar binnen, buitenbekleding, een geventileerde regenschermruimte gecreëerd door latten die een weersbestendige barrière boven de buitenisolatie op zijn plaats houden, en tenslotte de staande wand. Sommige bouwers hebben was geïmpregneerde buitenbekleding gebruikt, omdat het zowel kan functioneren als een weersbestendige barrière als een luchtbarrière wanneer de voegen grondig zijn afgedicht.

Klimaatspecifieke Mechanische Ventilatie

Het mechanische ventilatiesysteem moet worden ontworpen met het lokale klimaat in gedachten. In koudere klimaten moet de warmterecuperatie-efficiëntie van een HRV minstens 80 procent zijn, terwijl in koele gematigde klimaten de minimale efficiëntie kan dalen tot 75 procent. Bovendien kan het nodig zijn om een ERV te gebruiken in koudere klimaten om acceptabele binnenshuisvochtigheidsniveaus tijdens de winter te handhaven, aangezien de frisse buitenlucht doorgaans een zeer lage luchtvochtigheid heeft.

In zeer milde klimaten, waar ramen bijna het hele jaar door open kunnen blijven, rijzen soms vragen over de noodzaak van mechanische ventilatie. Een recente studie in gebieden van Nieuw-Zeeland met milde klimaten onderzocht deze vraag in 15 huizen verspreid over drie klimaatzones. Deze gebouwen werden getest op luchtdichtheid en niveaus van binnenluchtverontreiniging. De bevindingen toonden aan dat zelfs zeer lekkende huizen geen garantie boden voor een goede binnenluchtkwaliteit, aangezien de niveaus van verontreinigingen aanzienlijk afhankelijk waren van de dagelijkse windomstandigheden. Deze studie bevestigt wat veel anderen hebben waargenomen: willekeurige lekken in een gebouwschil bieden geen garantie voor een gezonde binnenluchtkwaliteit.

Overwegingen voor Binnenluchtkwaliteit

In alle klimaten moet de binnenluchtkwaliteit actief worden aangepakt. Zelfs met constante mechanische ventilatie die frisse lucht in een Passiefhuis-structuur brengt, kunnen niet alle zorgen over de binnenluchtkwaliteit worden opgelost. In luchtdichte woningen wordt het steeds belangrijker om minder giftige bouwmaterialen te gebruiken, vooral voor materialen met de grootste binnenoppervlakte, zoals vloeren in een woning.

Bij het gebruik van engineered wood, overweeg producten die laag in formaldehyde of formaldehyde-vrij zijn voor zowel vloeren als kasten. De California Air Resources Board (CARB) houdt een lijst bij van conforme houtproducten; onderzoek heeft aangetoond dat het kiezen van deze producten de binnenluchtformaledehyde-niveaus met meer dan 40 procent kan verlagen.

Keukenventilatie vormt bijzondere uitdagingen in Passiefhuis-woningen. Terwijl de PH-aanpak veronderstelt dat lucht uit het keukengebied wordt afgevoerd, specificeert het niet noodzakelijk een afzuigkap. Onderzoek geeft echter aan dat deze aanpak kan leiden tot een slechte binnenluchtkwaliteit, afhankelijk van het ontwerp van het mechanische systeem en of de kookplaat op gas, elektrisch of inductie werkt.

Voor optimale afzuiging van kookgerelateerde verontreinigende stoffen—zowel verbrandingsbijproducten als deeltjes en chemicaliën die tijdens elk kookproces worden gegenereerd—is een afzuigkap die gecentreerd boven het fornuis is geplaatst, alle branders bedekt en 100 tot 200 kubieke voet (2.83–5.66 m³) per minuut gerichte ventilatie biedt, aan te raden. Platte afzuigkappen zijn minder effectief in het vangen van verontreinigingspluimen in vergelijking met meer conisch gevormde ontwerpen. Het in gebruik nemen van ventilatiesystemen na installatie en het uitvoeren van regelmatig onderhoud zijn cruciaal voor het waarborgen van een goede werking, en bewoners hebben vaak educatie nodig over de werking van het systeem.

Ongeacht het type klimaat, zijn er nu wereldwijd voorbeelden die de succesvolle implementatie van Passiefhuisprincipes aantonen. De wereldwijde adoptie van deze principes blijft groeien, wat bewijst dat met de juiste aanpassing en begrip van lokale omstandigheden, het ontwerp van een Passiefhuis uitzonderlijk comfort, gezondheidsvoordelen en energie-efficiëntie kan bieden in vrijwel elk klimaat op aarde.