University College London (UCL) heeft onlangs onderzoek gedaan naar de efficiëntie van verschillende methoden om de temperatuur in de stad te verlagen. Zij kwamen tot de conclusie dat het schilderen van daken van gebouwen met witte of reflecterende coatings de meest efficiënte maatregel was om de temperatuur in de binnenstad te verlagen.
Dan zijn er nog airconditioners. Deze verbruiken niet alleen veel energie, maar dragen ook bij aan de stijging van de buitentemperatuur in de binnenstad. Het is een vicieuze cirkel: hoe meer airconditioners er worden gebruikt, hoe hoger de omgevingstemperatuur, waardoor dezelfde airconditioners harder moeten werken om de binnentemperatuur op peil te houden.
Gezien het feit dat 2023 de twijfelachtige eer had het warmste jaar ooit te zijn, is dit een goed moment om na te denken over architectonische kenmerken die warmte verminderen zonder energie te verbruiken.
Traditioneel architectonisch ontwerp voor passieve koeling Ventilatie
Mensen gebruiken al duizenden jaren architectonisch ontwerp om hun huizen te koelen. Hier zijn een paar voorbeelden uit de hele wereld.
- Een windvanger (in Iran en Egypte bekend als bãdgir of malqaf) is een treffende omschrijving voor de torens met verticale lamellen die in veel Midden-Oosterse landen te vinden zijn. De heersende wind waait door de lamellen, waardoor warme binnenlucht wordt aangezogen en de binnenruimtes worden gekoeld.
- De Romeinen waren dol op kelders, en de San Clemente-basiliek in Rome is een uitstekend voorbeeld van hoe koel een kelder kan zijn, zelfs tijdens hittegolven.
- De Egyptenaren waren bedreven in passieve verdampingstechnieken om hun gebouwen te koelen. Ze ontdekten dat het ophangen van een scherm van natte rietstengels voor de ramen de lucht koelde wanneer deze de kamer binnenkwam.
- Binnenplaatsen waren een ander populair architectonisch kenmerk dat in verschillende delen van de wereld werd gebruikt om met schaduw en groen een koele ruimte te creëren.
- Kleine, verzonken ramen in combinatie met dikke muren zorgden voor een koeler interieur. Deze maatregelen zijn echter niet geschikt voor moderne architectuur, dus laten we eens kijken naar andere passieve koelstrategieën om ons leven comfortabeler te maken zonder energie te verbruiken.
Passieve koelstrategieën voor nieuwbouw
Nu gebouwen steeds energiezuiniger worden ontworpen, zijn er een aantal belangrijke passieve koelingskenmerken die een belangrijke rol spelen bij het warmhouden in de winter en het koelen in de zomer zonder gebruik te maken van energieverslindende apparatuur zoals airconditioners. Een van de belangrijkste passieve koelingsstrategieën is de oriëntatie van het gebouw.
Oriëntatie
De schijnbare beweging van de zon van de winter- naar de zomerzonnewende speelt een belangrijke rol bij de verwarming van een gebouw.
In de winter halen gebouwen op het noordelijk halfrond warmte uit openingen die naar het zuiden zijn gericht, waardoor zonlicht binnenkomt. In de hete zomermaanden moet hetzelfde gebouw echter het interieur beschermen door de hoeveelheid zonlicht die binnenkomt te verminderen.
Om dit effectief te doen, zijn rechthoekige huizen met een oost-westnok efficiënter omdat ze hun blootstelling aan het zuiden maximaliseren. Hoewel moderne computergegenereerde diagrammen nauwkeurige ontwerpparameters bieden, vindt dit concept zijn oorsprong in oude bouwpraktijken, zoals die van de Ming-dynastie in China en de Pueblo-ruïnes in Colorado.
Het gebruik van ruimtes is een belangrijk element om de positieve rol van oriëntatie bij het behouden van een aangename temperatuur in uw huis te versterken. Ruimtes die vaak worden gebruikt, zoals de keuken en de woonkamer, moeten aan de zuidkant van het huis liggen, zodat ze door de winterzon kunnen worden verwarmd. Garages, opslagruimtes en andere ruimtes die niet vaak worden gebruikt, moeten daarentegen aan de noordkant worden geplaatst om het huis tegen de koude winterwind te beschermen.
Isolatie
In de zomer willen we ons interieur koel houden, en de grootste bedreiging voor ons comfort is het dak, dat verantwoordelijk is voor ongeveer dertig procent van de warmte die ons interieur binnendringt. Hoewel het aanbrengen van efficiënte plafondisolatie het binnenklimaat veel aangenamer maakt, is het aanbrengen van een reflecterende coating op het dak een directere oplossing, die wordt besproken in het gedeelte ‘Koele daken’ hieronder.
Hoe dan ook is het altijd een goed idee om te isoleren om te voldoen aan de bouwvoorschriften in uw regio. Het isoleren van uw muren helpt de temperatuur in uw huis in de zomer te verlagen, maar als u slechts één plek wilt isoleren, is het belangrijker om het dak of de zolder te isoleren, omdat het dak meer zonlicht ontvangt dan de muren.
Passieve koelventilatie
Passieve koelarchitectuur leunt sterk op oude ontwerpen. Het basisconcept is het gebruik van de natuurlijke eigenschap van warme lucht om op te stijgen. Gebouwen die lucht op een lager niveau binnenlaten en laten circuleren voordat deze via een hogere opening weer naar buiten gaat, profiteren dan ook van het verkoelende effect dat de mens al sinds de oudheid comfort biedt.
De richting en temperatuur van de heersende wind zijn extra factoren waarmee rekening moet worden gehouden bij het bepalen van de juiste oriëntatie van het gebouw. De oude Egyptenaren gebruikten hun kennis van de heersende winden om de openingen van gebouwen zo te oriënteren dat de verkoelende noordenwind hun gebouwen binnenstroomde.
Hoewel specifieke informatie over winden en hun gemiddelde temperaturen beschikbaar is bij meteorologische diensten van de overheid, is het de norm dat koude winden uit het noorden en westen waaien. Daarentegen komen warmere winden in het noordelijk halfrond uit het zuiden.
Passieve koeltechnieken voor bestaande gebouwen
Als u ooit toeristen over het door de zomerzon verwarmde strand hebt zien rennen, begrijpt u het concept van warmteabsorptie. Voeg daar de conventionele stadsoppervlakken van asfalt en betonnen voetpaden aan toe en het concept van het “stedelijk hitte-eiland” wordt duidelijk.
Koele daken
Verhuizen uit de stad heft het effect van warmteabsorptie niet op. Asfaltwegen en verharde opritten in de buitenwijken zorgen voor een sterke stijging van de temperatuur, net als uw donkere dak. Door uw dak wit of reflecterend te maken, verlaagt u de omgevingstemperatuur en bespaart u geld op uw energierekening.
In een recent onderzoek van UCL bleek dat het aanbrengen van een witte bekleding of reflecterende coating op bestaande daken efficiënter was dan groene daken of begroeiing op grondniveau voor het koelen van gebouwen in het centrum van Londen. In het onderzoek zou het aanbrengen van reflecterende of witte dakbedekking leiden tot een verlaging van de omgevingstemperatuur met 1,5 °C, terwijl groene daken slechts een verlaging van 0,5 °C zouden opleveren. De inefficiëntie van de groene daken werd nog versterkt door de isolerende eigenschappen van het dak, dat ’s nachts de warmte in de gebouwen vasthield.
Volgens The Green Business Lab verlaagt de door Purdue University ontwikkelde beschermende coating de temperatuur op daken met acht graden. Het onderzoeksteam heeft berekend dat het koelvermogen van de coating overeenkomt met ongeveer tien kilowatt, wat dicht in de buurt komt van dat van conventionele airconditioners.
Ramen
Het is moeilijk om de positie van ramen in een bestaand gebouw te veranderen, maar dat betekent niet dat u ze niet efficiënter kunt maken om de temperatuur koel te houden.
Zonlicht dat ’s ochtends vroeg door het raam naar binnen valt, lijkt misschien een uitnodiging om de gordijnen open te laten, maar het onvermijdelijke gevolg is dat de kamer snel onaangenaam warm wordt.
Jaloezieën en gordijnen zijn voor de hand liggende keuzes om het zonlicht dat de kamer opwarmt te verminderen, maar als u het uitzicht niet wilt verliezen, is het aanbrengen van een raamfolie die het zonlicht reflecteert maar toch licht doorlaat wellicht precies wat u nodig heeft. In mijn kantoor schijnt in de zomer ’s ochtends vroeg de zon en moest ik ’s ochtends de gordijnen sluiten om de temperatuur laag te houden, totdat ik raamfolie heb aangebracht. Nu blijven de gordijnen open, omdat de folie het zonlicht uitstekend weerkaatst en ik nog steeds naar de golven kan kijken.
Terwijl dwarsventilatie efficiënt is om de binnentemperatuur te verlagen, is stapelventilatie efficiënt om een weg te creëren waarlangs warmere lucht het gebouw kan verlaten via ramen die hoger in het gebouw of soms in het dak zijn geplaatst.
Passieve koeling met behulp van de tuin
Door enkele veranderingen in de tuin aan te brengen, kunt u de binnentemperatuur van uw huis aangenamer maken. Bomen, vooral loofbomen, zijn uitstekende seizoensgordijnen met een volledige bedekking van bladeren in de zomer, wanneer u ze nodig hebt om het zonlicht dat door de ramen naar binnen valt te verminderen.
Het is om twee redenen belangrijk om bomen op voldoende afstand van het huis te houden. Ten eerste houden bomen de wind goed tegen, terwijl u misschien juist wilt dat de wind door het huis waait. Ten tweede groeien bomen jaar na jaar, dus zorg dat u een goed beeld heeft van hoe een volgroeide boom eruit zal zien voordat u de standplaats bepaalt.
In de winter, wanneer u wat zonlicht wilt om het interieur te verwarmen, laten loofbomen hun bladeren vallen. Maar u moet wel rekening houden met de breedte van de boomstam en de takken. Als deze te breed zijn, zal de schaduw die ze veroorzaken de hoeveelheid zonlicht die het huis binnenkomt beïnvloeden.
Heesters zijn een andere troef in uw arsenaal. Omdat ze korter zijn, zijn ze ideaal om de zon in de vroege ochtend en late namiddag tegen te houden.
Overweeg een latwerkconstructie om een natuurlijke afscherming te creëren die in de zomer voor extra verkoeling zorgt. Als u klimplanten gebruikt die in de winter hun bladeren verliezen, profiteert u van het beste van twee werelden.
Gebouwen die gebruikmaken van passieve koeltechnieken doen veel meer dan alleen zorgen voor een gezonde en comfortabele omgeving. Door oude technieken toe te passen, kunt u mogelijk uw energiekosten verlagen en een positieve bijdrage leveren aan het algehele welzijn van de planeet.
