Onderzoek: bevat de NTA 8800 belemmeringen voor biobased bouwen?

Het is een vraag die al langer leeft in de branche: worden biobased materialen wel goed gewaardeerd in de huidige rekenmethodieken? Building Balance heeft Arup daarom gevraagd onafhankelijk onderzoek te doen naar de NTA 8800 voor de energieprestatie van gebouwen en de mate waarin biobased materialen daarin eerlijke zijn meegenomen. Uit het onderzoekt blijkt de positieve invloed van faseverschuiving bij biobased materialen nihil. Arup vond in de NTA 8800 wel een belemmering voor het ontwerpen met biobased materialen in de bepaling van de koelbehoefte van een gebouw. Filique Nijenmanting van Arup licht in dit interview de onderzoeksresultaten toe.

Onderzoeksmethode

 “In samenspraak met Building Balance hebben we een onderzoek opgezet”, aldus Filique. “Een combinatie van een literatuurstudie, interviews met experts op het vlak van biobased bouwen en energieprestatie, detailstudie van de norm én toetsing via simulaties.”

“Uit de gesprekken met experts kwamen twee onderzoeksvragen naar voren. Ten eerste een vergelijk tussen de maandmethode NTA 8800 en de uurlijkse methode. Aan de vertaling naar een uurlijkse methode liggen veel parameters ten grondslag voor simplificatie, zijn deze juist gekozen?”

“Ten tweede wezen de experts ons voor nader onderzoek op het begrip ‘faseverschuiving’, en dan vooral de eventuele invloed van vochtopslag- en doorgang in biobased materialen. Dat leidde tot twee hygrisch(vocht)-gerichte studies voor jaarlijks energiegebruik en thermisch comfort.” 

Arup startte een jaar geleden met het onderzoek en kwam eind september met de rapportage. Filique bespreekt eerst de resultaten rond de berekening van warmte- en koelbehoefte, maandelijks versus uurlijks. Daarna gaat ze in op het begrip faseverschuiving.

Maandmethode versus uurlijkse methode

Filique: “Voor het bepalen van zowel de warmte- als de koudebehoefte en het risico op oververhitting van een gebouw, maakt de NTA 8800 gebruik van een maandmethode uit de Europese EPBD. Om tot die maandmethode te komen, vertaalt een ‘benuttingsfactor’ het thermisch dynamische gedrag van een gebouw naar de energiebehoefte op maandniveau en voor woningen ook het risico op oververhitting.”

“Eerder verschenen al artikelen over mogelijke afwijkingen die ontstaan door die vertaling van uur naar maand. Om dat te controleren deden wij simulaties met het maandelijkse model en het uurlijks model. We gebruikten daarbij de standaard rijtjeswoning als uitgangspunt en vergeleken lichte constructies zoals HSB met zware constructies zoals beton.”

“Bij het bepalen van de warmtebehoefte van een woning gaat die vertaling van uur naar maand best goed, bleek uit onze simulaties. Maar als we kijken naar de koelbehoefte – hoeveel koeling er nodig is gedurende het jaar – dan wordt die door de NTA 8800 bij beide typen constructies (licht en zwaar) onderschat. Ook is het onderlinge verschil tussen licht en zwaar kleiner dan nu uit de normberekeningen komt. Dat zet lichte gebouwen – en dus ook houtbouw met biobased isolatiematerialen – op achterstand.”

Faseverschuiving

Dan het onderzoek naar faseverschuiving. “Het begrip ‘faseverschuiving’ wordt veel gehanteerd in relatie tot biobased materialen, in verband met de grotere warmtecapaciteit”, vertelt Filique. “Het is de tijd tussen het piekmoment van zonnewarmte op de gevel aan de buitenzijde en het moment dat de piek optreedt aan de binnenzijde.” De hogere massa (en eventueel de hygrische capaciteit) van biobased materialen worden positief geacht op voornamelijk het thermisch comfort, omdat de grotere faseverschuiving leidt tot een langer tijdsbestek waarin opvallende zonnestraling de binnentemperatuur beïnvloedt. 

“Dat tijdsbestek wordt bepaald door de hele constructie, dus inclusief beplating, afwerking en isolatie”, legt Filique uit. “In de NTA is de warmtecapaciteit voor zowel energie- als comfortbepaling gebaseerd is op een eenvoudige statische methode. Die rekent tot aan de isolatie en tot een beperkte diepte. Eventuele effecten van massa van isolatie in HSB-constructies blijven daarmee buiten beschouwing. Kortom: De NTA 8800 rekent niet met het begrip faseverschuiving.”

Er zijn uitgebreidere methoden voor bepaling van de warmtecapaciteit beschikbaar, maar die zijn niet van toepassing binnen NTA 8800. Filique: “Het effect van de volledige constructiediepte (en dus totale massa van het isolatiemateriaal) komt wél tot uiting in uurlijkse simulaties. De mate van invloed hangt daarbij af van verschillende omgevingsfactoren. Een uitgebreidere methode, zoals de ISO 13786 kan het effect van faseverschuiving beter weergeven. Van belang hierbij is om de beoordelingsperiode (specifiek) te benoemen en een berekening over de gehele constructiediepte uit te voeren.”

“Zowel in de reguliere uurlijkse simulatiemethoden, als in de uitgebreide methode voor de bepaling van faseverschuiving, wordt hygrische capaciteit (opslag- en uitwisseling van vocht in de constructie) niet meegerekend. In twee aanvullende simulaties is daarom gecontroleerd of dit terecht is voor de bepaling van energiebehoefte en thermisch comfort, volgens de uitgangspunten in de NTA 8800. In geval van constructies die vocht kunnen uitwisselen (zoals dampopen, biobased), blijkt er geen invloed te zijn op de jaarlijkse energiebehoefte voor warmte. Voor thermisch comfort is de invloed nihil, al zou er bij beperkte ventilatieconcepten een effect mogelijk kunnen zijn.” 

Adviezen

Uit het onderzoek blijkt de positieve invloed van faseverschuiving bij biobased materialen in de NTA 8800 dus nihil. Filique: “We adviseren leveranciers van (biobased) materialen om duidelijker te zijn over de beoordelingsmethode en -periode van faseverschuiving en een berekening over de gehele constructiediepte uit te voeren. Zodat de informatievertrekking over faseverschuiving beter wordt en de communicatie transparanter.”

Arup nam in het rapport ook adviezen op naar aanleiding van de andere onderzoeksresultaten. “De belemmering in de NTA 8800 met betrekking tot de koelbehoefte is zeer relevant, zeker met het oog op ons veranderende klimaat. We doen aanbevelingen voor de korte, middellange en langere termijn, zowel voor de normcommissie als voor ontwerpers en leveranciers.” 

“Op korte termijn is het relevant om materiaaleigenschappen van biobased materialen in detail beschikbaar te maken. In de NTA 8800 wordt nu gerekend met forfaitaire warmtegeleidingscoëfficiënten, die momenteel te hoog (conservatief) zijn ingeschat. Herijking hiervan is relevant om de markt te representeren.”

“Op de middellange termijn adviseren we om een alternatief te ontwikkelen voor de huidige benuttingsfactor. Dat vergt wel wat extra uitwerking om de verschillende gebouwtypes, energieconcepten en gebruiksfuncties goed te simuleren en gekalibreerd te krijgen. Wij hebben de afwijking nu zichtbaar gemaakt voor één gebouwtype – de standaard rijtjeswoning – en leveren daarmee de basismethode voor die simulaties.”

“Voor de langere termijn is ons advies om in plaats van maandelijks, uurlijks te gaan rekenen, om positieve effecten van houtbouw zo goed mogelijk mee te nemen. Frankrijk rekent al op deze manier, dus die uurlijkse methode is beschikbaar. Dat zou een eerste basis kunnen zijn om een dergelijke methode in lijn met de EPBD4 ook voor Nederland te omschrijven.”