'De wereld een zinnige visie en iets tastbaars nalaten'

Het wil nog niet zo vlotten met de energietransitie. Vooral de verduurzaming van de bestaande woningvoorraad blijft achter. Het ombouwen naar energiezuinige woningen is kostbaar en het woongenot in de gerenoveerde woningen valt soms tegen. Emeritus professor Jón Kristinsson kent de oorzaken. 'Het ontbreekt aan samenhang bij de energietransitie en er wordt gestuurd op onderdelen. Bij de energietransitie moet je gezonde lucht, behaaglijke temperaturen, energiegebruik en opslag van duurzame energie als één geheel beschouwen.' In dit artikel rolt hij zijn visie op doelmatig en betaalbaar renoveren uit.

Coherente visie op renoveren

Gebouwen moeten worden aangepakt met een zo gering mogelijke milieubelasting, tegen zo laag mogelijke kosten. Liefst moet er ook sprake zijn van enige woningverbetering. Harde randvoorwaarden zijn een prettige leefomgeving binnenshuis en maximale inzet op het zelf opwekken van energie. 'Dat is de essentie van de energietransitie in Nederland', zegt Kristinsson. 'Dat is een giga-operatie, maar zeker niet onmogelijk. De crux is dat er hoogwaardige technologie wordt toegepast, met name binnenshuis.'

---

Prof. Ir. Jón Kristinsson, peetvader duurzaam bouwen

Jón Kristinsson is in 1936 geboren in Reykjavík IJsland. In 1956 stapte hij aan wal in Rotterdam voor een studie bouwkunde in Delft. Hij werkte parttime als wetenschappelijk medewerker bouwfysica op de TUDelft als docent, uitvinder en visionair innovator. Samen met echtgenote ir. Riet Reitsema († 2015), eveneens architect, leidde hij vanaf 1966 hun eigen architecten- en ingenieursbureau in Deventer.

In de periode 1992-2001 was hij hoogleraar Milieutechnisch Ontwerpen aan de Faculteit Bouwkunde van de TU Delft. Hij maakte diverse wetenschappelijke publicaties en schreef twee boeken: Integraal Ontwerpen (ISBN:90-75365-58-0, Æneas) en Integrated Sustainable Design (ISBN: 97-89052694078, Delftdigitalpress).

Na zijn emeritaat werkt hij tot op de dag van vandaag in de luwte aan technische innovaties op het gebied van duurzaamheid. Jón Kristinsson heeft vele onderscheidingen en prijzen gekregen voor zijn werk. In 2006 werd zijn werk bekroond met de benoeming tot Ridder in de orde van de Nederlandse Leeuw.

Kristinsson: 'Ik wil de wereld een zinnige visie en iets tastbaars nalaten.'

---

Kleinschalige seizoensopslag
Kristinsson is een groot voorstander van kleinschalige seizoensopslag van energie om woningen te verwarmen en koelen. Grootschalige systemen, zoals stadsverwarming, vindt hij minder interessant. Voor kleinschalige opslag van warmte, koelte en eventueel elektriciteit per gebouw of per groepje gebouwen zijn kleine installaties nodig. Een groep kleine installaties is veel goedkoper dan één hele grote installatie.

Maar er zijn meer voordelen. Een eventuele storing in een kleinschalige seizoensopslag heeft veel minder impact dan een storing in een grote installatie. Bij kleinschalige systemen hoeft er ook niet geïnvesteerd te worden in het beperken van transportverliezen. Daarnaast zijn de wettelijke voorwaarden voor kleinschalige opslag van energie gunstiger dan voor grote systemen. Grote installaties, die voor hele wijken of steden energie opwekken en opslaan, verdienen dus niet de voorkeur.

'De energietransitie is een giga-operatie, maar zeker niet onmogelijk'

De technische mogelijkheden van seizoensopslag zijn veelbelovend. Het is al mogelijk om gebouwen zonder seizoensopslag met grondwater van 11 graden Celsius en de juiste techniek het grootste deel van het jaar te verwarmen. Mét seizoensopslag, eventueel aangevuld met afvalwarmte en warmte uit het rioolwater, is er water beschikbaar met temperaturen van 15 – 20 graden Celsius. Dat is maar een paar graden hoger dan het grondwater, maar dat is voldoende om woningen, zelfs in hartje winter, te verwarmen met behulp van een warmtepomp.

Verwarmen van woningen
In de praktijk is gebleken dat de nieuwe generaties installaties in nul-op-de-meter projecten niet altijd voldoende capaciteit hebben om gebouwen tijdens koude periodes in de winter goed te verwarmen. Daarom wordt de oude cv-verwarming in het renovatieconcept van Kristinsson niet verwijderd. Deze kan ‘slapend’ worden gehouden voor momenten waarop de nieuwe technologie het even niet kan bolwerken. Dit is een simpele praktische oplossing waarmee een aangename leefomgeving wordt gegarandeerd. 'Op den duur zal de capaciteit van de nieuwe systemen door technologische innovaties ongetwijfeld verbeteren. Maar tot die tijd kan er door de oude systemen worden bijverwarmd als dat nodig is. Dat gaat om circa 10-15% van het stookseizoen.'

Voor het verwarmen, koelen en ventileren van gebouwen is energie nodig. Als die energie uit schone bronnen komt is daar niets mis mee. 'Maar dat is helaas niet het geval', zegt Kristinsson. 'Vooral het verbranden van aardgas voor het verwarmen van een woning is ontzettend inefficiënt. Daarom moeten we fundamenteel anders gaan nadenken over de grondstoffen die worden gebruikt voor het verwarmen, koelen en het creëren van een goed binnenklimaat in onze woningen.'

De aanpak bij nul-op-de-meter renoveren
Veel woningcorporaties in het land zijn bezig met renovatie van de bestaande woningvoorraad. Dat gebeurt op basis van nul-op-de-meter concepten. De woningen worden volledig ingepakt. Verwarmen gebeurt met een warmtepomp, aangevuld met elektrische stralingsverwarming. De elektrische energie die nodig is voor verwarming, koeling en mechanische ventilatie, wordt opgewekt met zonnepanelen. Deze nul-op-de-meter concepten vragen hoge investeringen. De volledige energetische renovatie van een woning kost al gauw tegen de €100.000.

Nul-op-de-meter is bij deze projecten vooral een boekhoudkundige aangelegenheid. De energie, die wordt opgewekt met zonnepanelen, wordt ‘s-zomers voor het grootste deel geleverd aan het elektriciteitsnet. In de winter, als de opbrengst van de zon een stuk lager is, moet er juist energie van het net afgenomen worden. Aan het einde van het jaar staat de meter dan inderdaad op nul. Maar bij het opwekken van elektriciteit in de winter wordt nog steeds (deels) fossiele brandstof gebruikt. Het achterliggende doel van de energietransitie – terugdringen van de CO2-uitstoot – wordt daarbij uit het oog verloren.

'De zand- en kleilagen in Nederland zijn heel geschikt voor seizoensopslag van energie'

Kristinsson heeft een andere oplossing: 'Ik beschouw een gebouw en de grond waarop het staat als één geheel. Het prettige van de bodemgesteldheid van Nederland met zijn zand- en kleilagen is, dat je die meestal goed als seizoensenergieopslag kunt gebruiken. Je kunt er in de zomer warmte in opslaan en in de winter koelte. Die warme en koude energie kun je gebruiken om gebouwen in de winter voordelig te verwarmen en in de zomer zonder airco te koelen.'

Bodem als warmte- en koudebuffer
Kleinschalige opslag van seizoenswarmte is een reële oplossing om gebouwen met groene energie te verwarmen en koelen. Het principe is vrij eenvoudig. Met behulp van hybride zonnepanelen (PVT) kan in de zomermaanden warm water worden 'geoogst'. Dat wordt opgeslagen in een ondergrondse opslag door het water met een lus van kunststof buizen diep in de grond te spuiten. Tegelijk wekken dezelfde PVT-panelen elektriciteit op. Die is beschikbaar voor direct gebruik, voor de warmtepomp, het huishouden en het opladen van elektrische fietsen en auto’s. Een eventueel overschot kan worden opgeslagen in accu’s of terug worden geleverd aan het net.

Ondergrondse opslag in kunststof buizen is niet overal nodig. Op gunstige locaties kan een hogere temperatuur seizoensopslag van warmte en koude in een zandlaag gemaakt worden. Dat principe wordt ondiepe geothermie genoemd. Behalve door warm water uit PVT-panelen is ook industriële afvalwarmte dan een goed bruikbare warmtebron. Kassen hebben bijvoorbeeld een groot overschot aan warmte. En ook het gewone straatriool heeft een bruikbare temperatuur van rond 18 graden.

Villa Flora zelfvoorzienend gebouw

Seizoensopslag lijkt misschien futuristisch, maar de opslag van warmte en koelte in de bodem is een techniek die door Kristinsson is bedacht en waar hij al sinds de jaren zeventig aan heeft gewerkt. Het principe werkt uitstekend. Dat bewijst Villa Flora, dat Kristinsson ontwikkelde en bouwde ter gelegenheid van de Floriade 2012 in Venlo. Het gebouw wekt alle benodigde warmte, koelte en elektrische energie zelf op. Tegenwoordig is het een inspirerende groene kantooromgeving, die tevens dient als ‘donorgebouw’. Dat wil zeggen dat het ook warmte, koelte en elektriciteit levert aan andere gebouwen in de omgeving.

Villa Flora wekt alle benodigde warmte, koelte en elektrische energie zelf op en is niet afhankelijk van externe energiebronnen

Sinds de bouw van Villa Flora heeft de ontwikkeling van warmtepompen – mede onder invloed van de energietransitie – een flinke impuls gekregen. Kristinsson: 'Tegenwoordig is water met een temperatuur van 10 graden al voldoende om een gebouw te koelen. Een temperatuur van 30 graden is voldoende om het te verwarmen. Een voorwaarde is dat je efficiënte warmteafgiftesystemen gebruikt. Daar zit nog wel een technisch euvel, want de capaciteit van de meeste radiatoren die worden gebruikt is niet toereikend om een gebouw adequaat te verwarmen en te koelen. Bij Villa Flora hebben wij dit opgelost door prefab dubbele beton Holcon-vloeren als vloerverwarming en plafondkoeling te gebruiken.'

Villa Flora

Villa Flora is een gebouw dat voor zijn energievoorziening geheel onafhankelijk is van externe bronnen. Hoewel het buiten het kader van dit artikel valt, is het vermeldenswaardig dat het gebouw volledig circulair is. Tijdens de bouw was er geen bouwafval en er zijn maar weinig verschillende, dus vooral pure bouwmaterialen gebruikt. Het is het eerste gebouw in Nederland met 25% statiegeld. De constructie kan met schroevendraaiers en sleutels gedemonteerd worden en elders weer in elkaar worden gezet.

De Kristinsson Convector
Bij het verwarmen van gebouwen met methoden zoals wij die kennen gaat veel energie verloren. Een gasketel heeft een vlam van 1.200 graden, waarmee water wordt verwarmd tot 70 á 90 graden. Dat stroomt door de radiatoren en daardoor wordt het warm in huis. 'Je verbruikt enorm veel energie om het water gloeiend heet te maken, met als resultaat dat de kamer slechts enkele graden warmer wordt dan de buitenlucht. Maar goed, dat was nodig omdat ouderwetse radiatoren bij lagere watertemperaturen niet werken. Moderne radiatoren zijn een stuk efficiënter, maar zelfs bij vloerverwarming er is nog steeds water nodig van 50 – 60 graden. Zo’n hoge watertemperatuur is met een elektrische warmtepomp nauwelijks te maken. Dat kan alleen door twee of drie warmtepompen in cascade naast elkaar te plaatsen.'

Getriggerd door de ervaringen bij Villa Flora heeft Jón Kristinsson samen met zijn ‘sparring-partner’ Koos Slootweg de afgelopen jaren gewerkt aan de ontwikkeling van een bijzonder praktisch en efficiënt warmteafgifte principe, een radiator. Het resultaat is een innovatief systeem, op basis van een bundeling van dunne-draad-warmtewisselaars van het Nederlandse bedrijf Spirotech, en vijf uiterst stille ventilatoren. Deze ‘Kristinsson Convector’ kan op een zeer doelmatige manier warmte met de lucht uitwisselen. Kristinsson is er erg trots op. 'Ik heb mijn naam aan deze HCCV-convector gegeven, omdat het apparaat enorm goed is gelukt. Ik beschouw het daarom als de 'zwanenzang' van een oude uitvinder.'

De Kristinsson convector: onopvallend, simpel, technisch onverwoestbaar warmte-afgiftetoestel

De Kristinsson convector is een onopvallend, simpel, technisch onverwoestbaar warmte-afgiftetoestel, dat gekoppeld is aan het internet. Hij is geschikt voor oude en nieuwe gebouwen, maar in een miniatuuruitvoering ook voor allerlei voertuigen. Dankzij een verfijnd besturingssysteem is er water nodig van slechts 30 á 35 graden. De convector kan de lucht niet alleen verwarmen, maar ook koelen. In de zomers is het dus een goedkope airconditioner.

'Ik beschouw de Kristinsson Convector als de ‘zwanenzang’ van een oude uitvinder'

Dunne-draad-warmtewisselaars worden al met succes toegepast in de zogenaamde Fresh-r (voorheen ademend raam). Dat is een innovatief en prijswinnend gebalanceerd ventilatiesysteem, dat 20 jaar geleden door Kristinsson is bedacht. Dit systeem bespaart energie doordat 90% van de warmte in de lucht wordt hergebruikt. Het zorgt niet alleen voor frisse lucht, maar haalt ook pollen en fijnstof uit de lucht. Vorig jaar kreeg De Fresh-r het predicaat ‘World Champion Ventilation’ in Duitsland.

Technische doorbraak in lage temperatuur verwarming
De Kristinsson Convector wordt gevoed met water uit een warmtepomp. Die kan grondwater van circa 15 graden verwarmen tot 35 graden. Daarmee produceert de convector 1,5 kilowatt, voldoende om één grote kamer in een woning of een slaapverdieping te verwarmen. Hij presteert daarmee naar schatting tien keer beter dan een gewone lage temperatuur radiator. 'Als een gewone radiator 35 graden is, voel je de warmte nauwelijks. Het is dus aannemelijk dat die 100 á 150 Watt produceert, vergelijkbaar met een flinke gloeilamp.'

Ook uit berekeningen van het Zweedse bedrijf Nibe, leverancier van innovatieve warmtepompen, blijkt hoe excellent de Kristinsson convector presteert. Een warmtepomp in combinatie met een gewone radiator heeft bij water uit een seizoensopslag van 11 á 15 graden een Coëfficiënt of Performance (COP) van 3,5. Met de Kristinsson convector stijgt die COP naar bijna 8. Dat betekent dat het rendement van een warmtepomp door toepassing van de convector meer dan verdubbelt. Er kan dus echt gesproken worden van een technische doorbraak.

Onderdeel van renovatie-pilot
De Kristinsson Convector en de Fresh-r ventilatie-units worden nu voor het tweede jaar in de praktijk getest als onderdeel van een renovatie-pilot in Deventer. De beloftes worden na wat opstartproblemen met de warmtepompen meer dan waargemaakt. De bewoners zijn tevreden over het leefcomfort, de energierekening is bijna 80% lager dan die van een referentiewoning, maar de kosten van de renovatie waren nog wel vrij hoog. Van de kosten is 30% besteed aan isolatie en tochtdichting, 10% aan woningverbetering en de overige 60% aan zonnepanelen en installaties. Kristinsson denkt dat die kosten zullen dalen in vervolgprojecten als de gebruikte technieken vaker worden toegepast.

Dat renovatieprojecten op basis van deze visie beter betaalbaar zijn komt met name doordat er op een andere manier wordt omgegaan met isolatie. Kristinsson is er geen voorstander van om woningen helemaal in te pakken met voorzetwanden en een nieuw geïsoleerd dak. Dat zijn kostbare en arbeidsintensieve klussen. Hij kiest liever voor het van binnenuit aanpakken van tocht in woningen, met een groot aantal simpele maar effectieve middelen. Uiteindelijk verliest een woning door tocht meer energie dan dat dwars door de muren verdwijnt. 'Een huis dat niet tochtdicht is voelt alsof je buiten met je winterjas open rondloopt.' Het van binnenuit aanpakken van tocht heeft twee voordelen ten opzichte van het volledig inpakken van woningen. Ten eerste is het veel goedkoper. Ten tweede wordt voorkomen dat er vochtproblemen ontstaan in de constructie van woningen.

Tastbare nalatenschap
Kristinsson heeft tijdens zijn lange carrière vele oplossingen bedacht om woningen doelmatig en betaalbaar te renoveren. De woningen gebruiken nauwelijks externe energie en worden effectief geventileerd, verwarmd en gekoeld. Er heerst een gezond leefklimaat met aangename temperaturen, een juiste vochtbalans en een goede luchtkwaliteit.

'Het is mijn droom om de Kristinsson Convector vóór het eind van mijn leven in vier fabrieken in productie te nemen. Daarmee kan ik iets wezenlijk tastbaars achterlaten.'

Hoewel hij zijn hele leven al bezig is met duurzaamheid, is dit de eerste keer dat hij een integraal concept presenteert. Want nu de Kristinsson Convector gereed is voor productie, zijn alle ingrediënten voorhanden om de renovatie van woningen, kantoren en bedrijven in Nederland op basis van een integrale en samenhangende visie uit te voeren. Er resteert nog één uitdaging. “Het is mijn droom om de Kristinsson Convector als het beste warmteafgifte toestel vóór het eind van mijn leven in vier fabrieken in Ierland, Nederland, Duitsland en in Scandinavië in productie te nemen. Daarmee kan ik iets wezenlijk tastbaars achterlaten.”

     

---

Doelmatig en betaalbaar renoveren

Concrete maatregelen
Een overzicht van de maatregelen die genomen worden in het renovatieconcept van Kristinsson om het energieverbruik van de woning omlaag te brengen.

- Werk waar mogelijk met daglicht en gebruik elders zuinige
LED-verlichting.

- Laat de bestaande verwarming intact als backupvoorziening, aangevuld met enkele lage temperatuur convectoren.

- Zorg voor goede kierdichting, waaronder een sluitende voordeurdorpel, brievenbus, keuken en schoorsteen.

- Breng eenvoudige schil-isolatie aan (isoleerchips in de kruipruimte, isolatie in het plafond onder de zoldervloer of een warmtedeken op de vlieringvloer, etc).

- Plaats dubbel glas in de ramen en monteer doelmatige buitenzonwering.

- Gebruik PVT-collectoren en oogst zowel elektriciteit als warmteoverschot voor seizoensopslag (warm/koud water) in de bodem.

- Pas Fresh-r ventilatie-units met 90% warmteterugwinning toe.

- Gebruik voor de warmte-afgifte lage temperatuur verwarming en koeling (Kristinsson Convector) in combinatie met een warmtepomp aangesloten op seizoenopslag.

- Als warmtebron kan ook gebruik worden gemaakt van lage temperatuur stadsverwarming, die gevoed wordt door enkele donorgebouwen.

Dak- en muurisolatie wordt achterwege gelaten. De renovatie kost afhankelijk van de situatie 35.000 á 40.000 euro per woning (zonder seizoensopslag). Het gasverbruik voor verwarming daalt met 80% (dat kan nog lager) én het leefklimaat in de woning is sterk verbeterd.

---

Door: Piet Scheerhoorn, zelfstandig tekstschrijver