Blog 1

Kunnen gebouwen zichzelf koelen?

De vraag naar koeling in gebouwen stijgt snel (het aantal aircosystemen is de laatste explosief gestegen), gedreven door klimaatverandering, verstedelijking en toenemende verwachtingen voor thermisch binnen comfort. De bouwsector is goed voor ongeveer 40% van het uiteindelijke energieverbruik, waarbij koeling een groeiend aandeel vertegenwoordigt en naar verwachting aanzienlijk zal toenemen in de komende decennia. Tegelijkertijd brengt oververhitting in gebouwen, vooral in stedelijke gebieden die door het urban heat island effect (hitte‑eilandeffect) worden getroffen, ernstige risico's voor gezondheid, welzijn en productiviteit met zich mee. Vooral ouderen en baby’s overlijden door het aanhouden van langdurige hittegolven.

Een benadering volgens gewoonte, traditioneel of gebaseerd op gevestigde normen en gebruiken om de energievraag in gebouwen te verminderen, hebben zich grotendeels gericht op het verbeteren van het isolatieniveau. Hoewel effectief om warmte in de winter binnen te houden zorgt het ook voor een faseverschuiving om warmte in de zomer vertraagd binnen te laten dringen.

Nu is isolatie vooral gericht op verwarming en negeren deze strategieën vaak een belangrijk aspect van thermische prestaties: het vermogen van gebouwen om warmte op te slaan en af te geven. Dit is vooral van belang in lichtgewicht prefab gebouwen, die steeds vaker worden gebruikt vanwege hun kostenefficiëntie, snelle bouw en lagere milieubelasting, maar ook gevoelig zijn voor oververhitting door de lage thermische massa.
Phase Change Materials (PCM's), ook wel faseovergangsmaterialen genoemd, bieden een veelbelovende oplossing. Door grote hoeveelheden latente warmte op te slaan en vrij te geven tijdens faseovergangen, kunnen PCM's de binnentemperatuur stabiliseren zonder zwaar afhankelijk te zijn van actieve koelsystemen. Wanneer ze worden geïntegreerd in gebouwelementen zoals binnenmuren, vloeren, plafonds of gevels, maken ze passieve of hybride (actief-passieve) koelstrategieën mogelijk maken die de energievraag (elektriciteitsvraag bij gasloze gebouwen) aanzienlijk kunnen verminderen en tegelijkertijd het thermisch comfort verbeteren.

Ondanks hun potentieel blijft de toepassing van PCM-technologieën in de praktijk beperkt. Belangrijke uitdagingen zijn het optimaliseren van hun thermische eigenschappen voor verschillende toepassingen, het verbeteren van hun prestaties onder echte omstandigheden en het bieden van toegankelijke hulpmiddelen en richtlijnen voor architecten en ontwerpers, maar in ook de uitvoering. Het aanpakken van deze hiaten is van belang om het volledige potentieel van PCM's te benutten in de overgang naar energiezuinige en klimaatbestendige gebouwen.

De Europese bouwsector gaat een nieuwe fase in. Energietransitie kan niet langer alleen worden beoordeeld op de winterprestaties: gebouwen moeten ook comfortabel blijven tijdens warmere-, extremere- en langere zomers.
De herziene richtlijn voor de energieprestaties van gebouwen (EPBD IV) betrekt expliciet de koelvraag en de binnenmilieukwaliteit in de discussie over energieprestaties.

Dit biedt voor de Europese bouwsector kansen in de ontwikkelingen in PCM-geïntegreerde bouwelementen, met de nadruk op hun rol bij het verminderen van de koelbehoefte, en het verbeteren van het binnen comfort. PCM’s kunnen ook worden ingezet voor warmtebehoefte met verbeterde binnen comfort.
De nieuwe Bouwproductenverordening benadrukt ook de noodzaak dat bouwproducten binnen een duidelijker prestatie- en duurzaamheidskader worden beschouwd.

De werking van PCM’s is in de basis eenvoudig; het ontwerp is dat niet. In de praktijk betekent dit dat 'kies een PCM dicht bij comforttemperatuur' geen ontwerpmethode is. Het is een gok.

De wetenschappelijke literatuur over PCM's is uitgebreid, maar bouwprofessionals missen nog steeds een duidelijke route van 'veelbelovend materiaal' naar 'gespecificeerde bouwoplossing'. Veel studies richten zich op één gebouwtype of een specifieke ruimte, één klimaat, één PCM-product of één modelleringsworkflow.

Resultaten zijn waardevol, maar ze zijn moeilijk direct over te zetten naar een ander project.

Thermalcon biedt naast ondersteuning ook PCM-halffabricaten voor de ontwikkelingen van PCM-geïntegreerde bouwelementen.

[bron: European Commission Build-up ]