KLIMAATBEWUST BOUWEN
LES 1
BREDERE CONTEXT
• Ontwerpen met het klimaat
o Gebouw zo inplanting in optimale staat
• Ontwerpen voor het klimaat
o Rekening houden welke impact je gebouw heeft op het klimaat
LEVEN IN EEN TIJD VAN 3 VERHALEN
• Verhaal 1: de grote ontrafeling
o Sterkere klimaatcrisis gepaard met meer ongelijkheid en oorlogsdreiging
o Positieve feedback loop => doen problemen steeds meer versterken en uit de hand
lopen
o Het wordt warmer door klimaatopwarming => meer airco => meer energie => klimaat
wordt alleen maar erger
• Verhaal 2: business as usual antwoorden op de problemen
o Economische groei is essentieel voor voorspoed
o Consumptie aanmoedigen is goed voor de economie
o Natuur is een hulpbron voor menselijke doeleinden
o Leven is ongelijk
o Heeft geen zin om je druk te maken over de toekomst want ben dan toch al dood
• Verhaal 3: de grote ommekeer
o Reddingsacties om de schade af te remmen en tegen te houden
o Levens ondersteunende systemen en praktijken
o Bewustzijnsverschuiving
o Positieve of versterkende feedback loops doen een situatie meer uit te hand lopen
o Negatieve of balancerende feedback loops brengen de situatie naar een evenwicht
We leven in deze 3 verhalen, we kunnen zelf kiezen aan welk verhaal we het meeste
willen bijdragen, als individu én als architect
BEKENDE MODELLEN VOOR DUURZAAMHEID
• The Triple bottom line
o People, planet en profit
o Geen goed model
o Excuses om met 1 van de 3 niet bezig te zijn
• Sustainable development goals
o Heeft zijn goede kanten
o Vaak als vakjes voorgesteld met 17 doelen die niks met elkaar te maken hebben
waardoor ook weer dingen verwaarloosd worden
• Donut economie van Kate Raworth
o Geeft beter weer welke dingen samenhangen
o Is meer gedimensioneerd
DE PLANETAIRE GRENZEN VOOR EEN ‘LEEFBARE OMGEVING’
• Net zoals de mens heeft de planeet bepaalde grenzen waar we idealiter binnen blijven
voor een goed klimaat te bewaren
BROEIKASGASSEN VS CONCENTRATIE
• Broeikasgassen is ‘deken’ rond de aarde, wat nu al te dik is
• Elke uitstoot draagt bij aan de concentratie en maakt het deken nog dikker
1
,KLIMAATBEWUST BOUWEN
HOUDINGEN TOV KLIMAATACTIES
1. Niks doen
2. Doen wat financieel opbrengt
3. Eerlijk aandeel
4. Zero impact
Toenemend gevoel van opoffering van plezier en comfort, actie ondernemen vanuit schuldgevoel
en op karakter
Paradigmashift
5. Genereus zijn; actie ondernemen vanuit een positieve keuze als individu en als toekomstig architect
• Dingen die bijdragen als architect
o Materiaalsoorten
o Andere technieken bedenken
o Omkeerbare ingrepen
o Herbestemming vergemakkelijken
o Zonnepanelen
ZSO 1: H1.2 – H1.5 ENERGIE EN WARMTE VERSUS KLIMAATBEWUST BOUWEN
1.1 INLEIDING
• In engels 2 woorden
o Sustainability = comfort en klimaatbewust
o Durability = aantasting schadevorming
• 5 categorieën in bouwfysica
o Lucht (3BA)
o Vocht (3BA)
o Warmte (2BA + 3BA)
o licht
o geluid (2BA)
1.2 DEFINITIES EN SYMBOLEN
1.2.1TEMPERATUUR
• Eigenschap ve. Systeem die bepaalt of het systeem in thermisch evenwicht is met een ander systeem
o Beide systemen zijn in thermisch evenwicht als de temperatuur in beide systemen aan elkaar
gelijk zijn
o In dit geval => geen warmtetransport tussen systemen
• De 2 temperatuurschalen
o Absolute temperatuur T in Kelvin K
o Celsius temperatuur (T-273,15) θ in Celsius °C
1.2.2WARMTE
• Warmte is een vorm van energie. Warmte wordt soms ook thermische energie genoemd, in
tegenstelling tot bv. elektrische energie
• Hoeveelheid warmte In joule J
o Is de hoeveelheid energie die onder de vorm van warmte gedurende een zekere tijdspanne
wordt uitgewisseld tussen twee punten
• Warmtestroom Q In Watt W of J/s
o Is de hoeveelheid warmte per tijdseenheid
o ruimer is Watt de eenheid van vermogen en vermogen geeft aan hoeveel energie per
tijdseenheid geleverd wordt
• warmtestroomdichtheid q In W/m2
o Is de warmtestroom per oppervlakte-eenheid, loodrecht op dat oppervlak
o kWh = 1000Watt x 1 uur = 1000 J/s x 3600s = 3,6.106 J = 3,6 MJ (megajoules) Dit is dus een
eenheid voor hoeveelheid energie
2
,KLIMAATBEWUST BOUWEN
1.3 VORMEN VAN WARMTE-OVERDRACHT (TYPES OF HEAT TRANSFER)
• Overdracht/transport van energie (warmte) of massa tussen 2 punten veronderstelt steeds een
‘potentiaalverschil’ of ‘drijvende kracht’ tussen die punten
o Bv. een bal rolt van een helling door hoogteverschil (=potentiaalverschil) of anders gezegd
oiv. Zwaartekracht (=drijvende kracht)
• 2 punten zijn in thermisch evenwicht wanneer ze zich op eenzelfde temperatuur (potentiaal)
bevinden
o In dit geval => geen warmteoverdracht tussen beide punten
• Is er temperatuurverschil tussen 2 punten en dus geen thermisch evenwicht
o Dan zal tussen de 2 punten zolang energie uitgewisseld worden onder de vorm van warmte,
tot ze zich in volledig thermisch evenwicht bevinden (op dezelfde temperatuur)
• Deze vloeibare warmteoverdracht, steeds van plaatsen met hoge naar lage temperatuur, kan (al dan
niet gelijktijdig) gebeuren op verschillende manieren
1.3.1TRANSPORT VAN VOELBARE WARMTE (SENSIBLE HEAT)
• 3 vormen van vloeibare warmteoverdracht: geleiding, convectie en straling, warmtetransport leidt via
deze vormen tot wijziging in temperatuur
DOOR GELEIDING
• = het doorgeven van mechanische energie van trillende moleculen in een vaste stof, in een fluïdum
(vloeistof of gas), tussen twee vaste stoffen, tussen twee niet mengbare fluïda of tussen een vaste stof
en een fluïdum.
• moleculen op een hogere T bewegen heviger (hogere kinetische energie) en dragen door contact met
moleculen op lagere T een deel van hun energie over
• Voor geleiding is er een medium (materie) nodig
o Hierin treedt echter geen resulterende massaverplaatsing op
• In deze cursus: warmtegeleiding door daken, vloeren, wanden, ramen en bestuderen we bv. de rol van
isolatie hierin
DOOR CONVECTIE
• = warmteoverdracht als gevolg van een resulterende massaverplaatsing van moleculen
o Dit kan in een fluïdum (gas of vloeistof) of tussen een vaste stof en een fluïdum
• Wanneer het fluïdum in beweging komt als gevolg van temperatuurverschillen spreekt men van
natuurlijke convectie.
o Is de resulterende massaverplaatsing een gevolg van uitwendig opgelegde drukverschillen,
bv. door wind of een ventilator, spreekt men van gedwongen convectie
• In deze cursus: convectief warmtetransport a.g.v. luchtverplaatsingen in een ruimte of tussen binnen
en buiten. Dit hebben we bv. nodig om het effect van ventilatie te kunnen beoordelen.
DOOR STRALING
• = warmteoverdracht (emissie en absorptie) onder de vorm van elektromagnetische straling met een
bepaalde golflengte (cfr. licht, Röntgenstralen, radio- en TV golven) tussen de oppervlakken van vaste
stoffen en/of fluïda.
• Bij emissie => warmte in elektromagnetische energie omgezet, bij absorptie gebeurt het omgekeerde
• Bij de afstanden die in de bouwfysica voorkomen zal absorptie door lucht nauwelijks een rol spelen.
• Tussen beide stralende opp is er geen materie vereist: ook in luchtledige is warmtestraling mogelijk
• In deze cursus: stralingstransport tussen verschillende oppervlakten in een ruimte en naar uitwisseling
van warmte via straling tussen een gebouw en de buitenomgeving, bv. onder de vorm van zonstraling
➔ warmtetransport tussen binnen- en buitenomgeving en tussen de omgeving en constructies steeds het
gevolg van de combinatie van geleiding, convectie en straling, aangezien ze altijd samen voorkomen, wordt
verder in detail bekeken hoe dit gebeurt bij gebouwen en hoe we dit kunnen berekenen.
3
, KLIMAATBEWUST BOUWEN
1.3.2TRANSPORT VAN LATENTE WARMTE (LATENT HEAT)
• Naast geleiding, convectie en straling ook overdracht van latente warmte
• Transport van latente warmte treedt op bij vochttransport dat gepaard gaat met toestands-
veranderingen (stollen/smelten (1), condenseren/verdampen (2))
o Komt plaatselijk warmte vrij (1) of warmte onttrokken (2)
• De latente warmtestroomdichtheid = evenredig met de massastroomdichtheid g (in kg/m².s) van het
vocht dat de toestandsverandering ondergaat, en met de latente warmte h (in J/kg) van de
betreffende toestandsverandering
• Kunnen veel invloed hebben op warmteverliezen en temperatuurverloop in een constructie
o Verdamping/condensatie = 2,5 * 106 J/kg
o Smelten/stollen = 0,3 * 106 J/kg
1.4 WET VAN BEHOUD VAN ENERGIE OF ENERGIEBALANS ( ENERGY BALANCE)
• Een gebouw, constructie of materiaal => beschouwen als een gesloten systeem waar warmtestromen
en arbeidsstromen op kunnen inwerken
o Oiv. deze stromen verandert de energie die in het systeem is opgestapeld (= inwendige
energie)
• De wet van behoud van energie stelt dat de totale hoeveelheid energie in een gesloten systeem nooit
verloren gaat => kan enkel worden omgezet van de ene naar de andere vorm
• Door deze wet is het mogelijk om warmtetransport in gebouwen af te leiden
• Wet van behoud van energie/tweede wet van Fourier
o zegt dat in een infinitesimaal (= oneindig) klein volume het verschil tussen alle inkomende
warmtestromen (qin) en alle uitgaande warmtestromen (quit) gelijk moet zijn aan de wijziging
van de warmte- inhoud van dat volume
• in onderstaande foto
o inkomende warmtestromen > uitgaande warmtestromen => T volume neemt
toe
o qin,x + qin,y + qin,z > quit,x + quit,y + quit,z
o hoeveel die stijgt (of daalt) hangt af van soortelijke warmte van materiaal en
van volumemassa van materiaal
▪ symbool c, eenheid J/kgK
▪ symbool ρ1, eenheid kg/m³
1.5RELEVANTIE VOOR KLIMAATBEWUST BOUWEN ( CLIMATE-RESPONSE ARCHITECTURE)
• wanneer huis geen verwarming/koeling => T wordt dan bepaald door buitenklimaat
o buitenklimaat: buitentemperatuur, hoeveelheid zon, wind en neerslag
o buitenklimaat zal richting en grootte van de warmtestromen in en uit de woning bepalen
o de locatie van de woning (warm of koud lang, dag en nacht, winter en zomer) zal dus de
grootste invloed hebben
• De installatie van verwarming en airco verbruiken veel fossiele energie
o Door je ontwerp af te stemmen op het klimaat (interne organisatie, oriëntatie, gevelopbouw,
gebouwschil) kan je het gebruik van energie beperken
o Vaak worden verwarming en airco gebruikt om gebreken in het ontwerp op te lossen
Door heel klimaatbewust te ontwerpen, kan je er ook voor zorgen dat je weinig installaties nodig
hebt
4
LES 1
BREDERE CONTEXT
• Ontwerpen met het klimaat
o Gebouw zo inplanting in optimale staat
• Ontwerpen voor het klimaat
o Rekening houden welke impact je gebouw heeft op het klimaat
LEVEN IN EEN TIJD VAN 3 VERHALEN
• Verhaal 1: de grote ontrafeling
o Sterkere klimaatcrisis gepaard met meer ongelijkheid en oorlogsdreiging
o Positieve feedback loop => doen problemen steeds meer versterken en uit de hand
lopen
o Het wordt warmer door klimaatopwarming => meer airco => meer energie => klimaat
wordt alleen maar erger
• Verhaal 2: business as usual antwoorden op de problemen
o Economische groei is essentieel voor voorspoed
o Consumptie aanmoedigen is goed voor de economie
o Natuur is een hulpbron voor menselijke doeleinden
o Leven is ongelijk
o Heeft geen zin om je druk te maken over de toekomst want ben dan toch al dood
• Verhaal 3: de grote ommekeer
o Reddingsacties om de schade af te remmen en tegen te houden
o Levens ondersteunende systemen en praktijken
o Bewustzijnsverschuiving
o Positieve of versterkende feedback loops doen een situatie meer uit te hand lopen
o Negatieve of balancerende feedback loops brengen de situatie naar een evenwicht
We leven in deze 3 verhalen, we kunnen zelf kiezen aan welk verhaal we het meeste
willen bijdragen, als individu én als architect
BEKENDE MODELLEN VOOR DUURZAAMHEID
• The Triple bottom line
o People, planet en profit
o Geen goed model
o Excuses om met 1 van de 3 niet bezig te zijn
• Sustainable development goals
o Heeft zijn goede kanten
o Vaak als vakjes voorgesteld met 17 doelen die niks met elkaar te maken hebben
waardoor ook weer dingen verwaarloosd worden
• Donut economie van Kate Raworth
o Geeft beter weer welke dingen samenhangen
o Is meer gedimensioneerd
DE PLANETAIRE GRENZEN VOOR EEN ‘LEEFBARE OMGEVING’
• Net zoals de mens heeft de planeet bepaalde grenzen waar we idealiter binnen blijven
voor een goed klimaat te bewaren
BROEIKASGASSEN VS CONCENTRATIE
• Broeikasgassen is ‘deken’ rond de aarde, wat nu al te dik is
• Elke uitstoot draagt bij aan de concentratie en maakt het deken nog dikker
1
,KLIMAATBEWUST BOUWEN
HOUDINGEN TOV KLIMAATACTIES
1. Niks doen
2. Doen wat financieel opbrengt
3. Eerlijk aandeel
4. Zero impact
Toenemend gevoel van opoffering van plezier en comfort, actie ondernemen vanuit schuldgevoel
en op karakter
Paradigmashift
5. Genereus zijn; actie ondernemen vanuit een positieve keuze als individu en als toekomstig architect
• Dingen die bijdragen als architect
o Materiaalsoorten
o Andere technieken bedenken
o Omkeerbare ingrepen
o Herbestemming vergemakkelijken
o Zonnepanelen
ZSO 1: H1.2 – H1.5 ENERGIE EN WARMTE VERSUS KLIMAATBEWUST BOUWEN
1.1 INLEIDING
• In engels 2 woorden
o Sustainability = comfort en klimaatbewust
o Durability = aantasting schadevorming
• 5 categorieën in bouwfysica
o Lucht (3BA)
o Vocht (3BA)
o Warmte (2BA + 3BA)
o licht
o geluid (2BA)
1.2 DEFINITIES EN SYMBOLEN
1.2.1TEMPERATUUR
• Eigenschap ve. Systeem die bepaalt of het systeem in thermisch evenwicht is met een ander systeem
o Beide systemen zijn in thermisch evenwicht als de temperatuur in beide systemen aan elkaar
gelijk zijn
o In dit geval => geen warmtetransport tussen systemen
• De 2 temperatuurschalen
o Absolute temperatuur T in Kelvin K
o Celsius temperatuur (T-273,15) θ in Celsius °C
1.2.2WARMTE
• Warmte is een vorm van energie. Warmte wordt soms ook thermische energie genoemd, in
tegenstelling tot bv. elektrische energie
• Hoeveelheid warmte In joule J
o Is de hoeveelheid energie die onder de vorm van warmte gedurende een zekere tijdspanne
wordt uitgewisseld tussen twee punten
• Warmtestroom Q In Watt W of J/s
o Is de hoeveelheid warmte per tijdseenheid
o ruimer is Watt de eenheid van vermogen en vermogen geeft aan hoeveel energie per
tijdseenheid geleverd wordt
• warmtestroomdichtheid q In W/m2
o Is de warmtestroom per oppervlakte-eenheid, loodrecht op dat oppervlak
o kWh = 1000Watt x 1 uur = 1000 J/s x 3600s = 3,6.106 J = 3,6 MJ (megajoules) Dit is dus een
eenheid voor hoeveelheid energie
2
,KLIMAATBEWUST BOUWEN
1.3 VORMEN VAN WARMTE-OVERDRACHT (TYPES OF HEAT TRANSFER)
• Overdracht/transport van energie (warmte) of massa tussen 2 punten veronderstelt steeds een
‘potentiaalverschil’ of ‘drijvende kracht’ tussen die punten
o Bv. een bal rolt van een helling door hoogteverschil (=potentiaalverschil) of anders gezegd
oiv. Zwaartekracht (=drijvende kracht)
• 2 punten zijn in thermisch evenwicht wanneer ze zich op eenzelfde temperatuur (potentiaal)
bevinden
o In dit geval => geen warmteoverdracht tussen beide punten
• Is er temperatuurverschil tussen 2 punten en dus geen thermisch evenwicht
o Dan zal tussen de 2 punten zolang energie uitgewisseld worden onder de vorm van warmte,
tot ze zich in volledig thermisch evenwicht bevinden (op dezelfde temperatuur)
• Deze vloeibare warmteoverdracht, steeds van plaatsen met hoge naar lage temperatuur, kan (al dan
niet gelijktijdig) gebeuren op verschillende manieren
1.3.1TRANSPORT VAN VOELBARE WARMTE (SENSIBLE HEAT)
• 3 vormen van vloeibare warmteoverdracht: geleiding, convectie en straling, warmtetransport leidt via
deze vormen tot wijziging in temperatuur
DOOR GELEIDING
• = het doorgeven van mechanische energie van trillende moleculen in een vaste stof, in een fluïdum
(vloeistof of gas), tussen twee vaste stoffen, tussen twee niet mengbare fluïda of tussen een vaste stof
en een fluïdum.
• moleculen op een hogere T bewegen heviger (hogere kinetische energie) en dragen door contact met
moleculen op lagere T een deel van hun energie over
• Voor geleiding is er een medium (materie) nodig
o Hierin treedt echter geen resulterende massaverplaatsing op
• In deze cursus: warmtegeleiding door daken, vloeren, wanden, ramen en bestuderen we bv. de rol van
isolatie hierin
DOOR CONVECTIE
• = warmteoverdracht als gevolg van een resulterende massaverplaatsing van moleculen
o Dit kan in een fluïdum (gas of vloeistof) of tussen een vaste stof en een fluïdum
• Wanneer het fluïdum in beweging komt als gevolg van temperatuurverschillen spreekt men van
natuurlijke convectie.
o Is de resulterende massaverplaatsing een gevolg van uitwendig opgelegde drukverschillen,
bv. door wind of een ventilator, spreekt men van gedwongen convectie
• In deze cursus: convectief warmtetransport a.g.v. luchtverplaatsingen in een ruimte of tussen binnen
en buiten. Dit hebben we bv. nodig om het effect van ventilatie te kunnen beoordelen.
DOOR STRALING
• = warmteoverdracht (emissie en absorptie) onder de vorm van elektromagnetische straling met een
bepaalde golflengte (cfr. licht, Röntgenstralen, radio- en TV golven) tussen de oppervlakken van vaste
stoffen en/of fluïda.
• Bij emissie => warmte in elektromagnetische energie omgezet, bij absorptie gebeurt het omgekeerde
• Bij de afstanden die in de bouwfysica voorkomen zal absorptie door lucht nauwelijks een rol spelen.
• Tussen beide stralende opp is er geen materie vereist: ook in luchtledige is warmtestraling mogelijk
• In deze cursus: stralingstransport tussen verschillende oppervlakten in een ruimte en naar uitwisseling
van warmte via straling tussen een gebouw en de buitenomgeving, bv. onder de vorm van zonstraling
➔ warmtetransport tussen binnen- en buitenomgeving en tussen de omgeving en constructies steeds het
gevolg van de combinatie van geleiding, convectie en straling, aangezien ze altijd samen voorkomen, wordt
verder in detail bekeken hoe dit gebeurt bij gebouwen en hoe we dit kunnen berekenen.
3
, KLIMAATBEWUST BOUWEN
1.3.2TRANSPORT VAN LATENTE WARMTE (LATENT HEAT)
• Naast geleiding, convectie en straling ook overdracht van latente warmte
• Transport van latente warmte treedt op bij vochttransport dat gepaard gaat met toestands-
veranderingen (stollen/smelten (1), condenseren/verdampen (2))
o Komt plaatselijk warmte vrij (1) of warmte onttrokken (2)
• De latente warmtestroomdichtheid = evenredig met de massastroomdichtheid g (in kg/m².s) van het
vocht dat de toestandsverandering ondergaat, en met de latente warmte h (in J/kg) van de
betreffende toestandsverandering
• Kunnen veel invloed hebben op warmteverliezen en temperatuurverloop in een constructie
o Verdamping/condensatie = 2,5 * 106 J/kg
o Smelten/stollen = 0,3 * 106 J/kg
1.4 WET VAN BEHOUD VAN ENERGIE OF ENERGIEBALANS ( ENERGY BALANCE)
• Een gebouw, constructie of materiaal => beschouwen als een gesloten systeem waar warmtestromen
en arbeidsstromen op kunnen inwerken
o Oiv. deze stromen verandert de energie die in het systeem is opgestapeld (= inwendige
energie)
• De wet van behoud van energie stelt dat de totale hoeveelheid energie in een gesloten systeem nooit
verloren gaat => kan enkel worden omgezet van de ene naar de andere vorm
• Door deze wet is het mogelijk om warmtetransport in gebouwen af te leiden
• Wet van behoud van energie/tweede wet van Fourier
o zegt dat in een infinitesimaal (= oneindig) klein volume het verschil tussen alle inkomende
warmtestromen (qin) en alle uitgaande warmtestromen (quit) gelijk moet zijn aan de wijziging
van de warmte- inhoud van dat volume
• in onderstaande foto
o inkomende warmtestromen > uitgaande warmtestromen => T volume neemt
toe
o qin,x + qin,y + qin,z > quit,x + quit,y + quit,z
o hoeveel die stijgt (of daalt) hangt af van soortelijke warmte van materiaal en
van volumemassa van materiaal
▪ symbool c, eenheid J/kgK
▪ symbool ρ1, eenheid kg/m³
1.5RELEVANTIE VOOR KLIMAATBEWUST BOUWEN ( CLIMATE-RESPONSE ARCHITECTURE)
• wanneer huis geen verwarming/koeling => T wordt dan bepaald door buitenklimaat
o buitenklimaat: buitentemperatuur, hoeveelheid zon, wind en neerslag
o buitenklimaat zal richting en grootte van de warmtestromen in en uit de woning bepalen
o de locatie van de woning (warm of koud lang, dag en nacht, winter en zomer) zal dus de
grootste invloed hebben
• De installatie van verwarming en airco verbruiken veel fossiele energie
o Door je ontwerp af te stemmen op het klimaat (interne organisatie, oriëntatie, gevelopbouw,
gebouwschil) kan je het gebruik van energie beperken
o Vaak worden verwarming en airco gebruikt om gebreken in het ontwerp op te lossen
Door heel klimaatbewust te ontwerpen, kan je er ook voor zorgen dat je weinig installaties nodig
hebt
4
