Potentiële energiebesparing van ondergronds bouwen

Energiebesparing is een hot topic in de gebouwde omgeving; de bovengrondse gebouwde omgeving tenminste. Bij ondergrondse constructies wordt het energie-aspect vaak niet meegenomen. De ruimtedruk in steden neemt toe en daarmee ook de aantrekkelijkheid om ondergronds te bouwen. Ivana Pieters deed voor haar afstuderen aan de Universiteit Utrecht onderzoek naar de potentiële energiebesparing van ondergronds bouwen.

In Pieters’ masteropleiding Sustainable Development komen CO2-emissiereductie en energiebesparing uitgebreid aan bod. In haar zoektocht naar nieuwe uitdagingen kwam ze mede dankzij Deltares in aanraking met de ondergrond. Op dit gebied was nog niet veel onderzoek verricht, wat Pieters een mooie kans bood. Haar afstudeeronderzoek om potentiële energiebesparingen van ondergronds bouwen inzichtelijk te maken, draagt bij aan een promotieonderzoek gericht op duurzaam gebruik van de ondergrond in een stedelijke omgeving.

In de bouw- en infrastructuursector staan energy- en resource-efficiency hoog op de agenda. Bodemenergiesystemen krijgen bijvoorbeeld volop aandacht. Hoe zit het echter met energie-efficiëntie van ondergronds ruimtegebruik? Is het mogelijk om de veronderstelde energiebesparing – vanwege de constante heersende bodemtemperatuur – te onderbouwen en kwantificeren? Dit energiecomponent is één van de schakels die meetellen in de duurzaamheidsafweging waartoe het promotieonderzoek moet leiden.

Drie variabelen

De aanleiding voor het onderzoek is het gegeven dat de ondergrond een buffer vormt voor warmte. Bovendien is de temperatuur ondergronds veel constanter dan bovengronds. De ondergrondse temperatuur ligt rond het langjarige bovengrondse gemiddelde, in Nederland is dit zo’n 10°C. Hoe dieper onder het maaiveld, des te stabieler de temperatuur. Dit gegeven leverde dan ook de eerste van de drie meest belangrijke variabelen in het onderzoek, namelijk diepte.

Daarnaast is het de vraag wat voor gebouwen er ondergronds geplaatst kunnen worden. In andere werelddelen zijn er ondergrondse gebouwen met uiteenlopende functies. Verblijfruimtes zoals kantoren of winkels aan de ene kant, maar ook gebouwen die bovengronds veel ruimte innemen en in de regel niet als mooi worden beschouwd, zoals parkeergarages. Vanuit energetische context leidt een verschil in gebouwfunctie tot verschillende binnentemperaturen: de tweede variabele.

Om de potentiële energiebesparing te bepalen, werd de bovengrondse situatie vergeleken met de ondergrondse situatie. Bovengronds moeten gebouwen aan allerlei eisen voldoen die zijn vastgelegd in het Bouwbesluit. Zo kent men de EPC-waarde die de energieprestatie van een gebouw weerspiegeld en deze eis wordt steeds strenger. Daarom is de derde variabele, bouwmaterialen, hierop gebaseerd. Pieters heeft drie verschillende typen bouwschillen gedefinieerd waarmee de ondergrondse constructies werden vergeleken.

Resultaten

Het vergelijkingsproces van alle variabelen werd gesimuleerd over een tijdperiode van vijf jaar. De berekeningen laten namelijk zien dat het instellen van een evenwicht tussen het gebouw en zijn omgeving een aantal jaren vergt en dat de energiebesparing niet simpelweg in een percentage uitgedrukt kan worden zonder de samenhang tussen de variabelen en de tijd daarin mee te nemen.

De resultaten duiden erop dat vanuit een energetisch perspectief bezien het onder specifi eke omstandigheden voordeel kan hebben om ondergronds te bouwen. In gebouwen waar een binnentemperatuur van 11°C gewenst is, kan in alle gevallen substantieel op energie worden bespaard. Energiebesparing is het lastigst in gebouwen met woonkamertemperatuur. Gebouwen met een koelfunctie liggen wat betreft besparingspotentieel tussen deze twee uitersten in. Verschillen in diepte blijken een kleinere invloed te hebben dan verschillen in bouwmateriaal en binnentemperatuur. Dat is een prettige bijkomstigheid, omdat dieper bouwen hogere kosten met zich meebrengt.

De uitkomsten van het onderzoek openen perspectieven voor een nadere afweging van het ondergronds brengen van specifi eke gebruiksfuncties bij bepaalde klimaatomstandigheden. De vraag doet zich dan voor hoe consistent het huidige beleid is ten aanzien van het handhaven van een thermische balans in de ondergrond. Voor WKO is er bijvoorbeeld al regelgeving voor de thermische effecten op de (ondergrondse) omgeving. Voor ondergrondse gebouwen met gebruiksfuncties is deze er nog niet. Hiervoor zal onderzocht moeten worden wat voor effect verschillende gebouwen met verschillende functies (in de toekomst) op de bodemtemperatuur kunnen hebben.