Juni 2022
Woningen verwarmen met onzichtbaar licht
Opvallend werk
Twee Brabantse woningcorporaties beproeven een systeem waarbij de energie uit een zogeheten warmtewingevel wordt gehaald. De gevel heeft een speciale coating die zonlicht absorbeert en omzetten naar warmte die via een warmtepomp geschikt wordt gemaakt om de woning te verwarmen.
Zwarte oppervlakken absorberen warmte en witte oppervlakken weerkaatsen warmte, maar die wijsheid moeten we bijstellen nu TNO samen met Akzo Nobel een coating heeft ontwikkeld die het mogelijk maakt zonnewarmte ook te oogsten uit gekleurde, zelfs witte panelen. Dankzij de coating kan ook het onzichtbare deel van het licht worden benut voor warmteopwekking. Dit ‘near infra red’-licht (NIR) is verantwoordelijk voor 50 procent van de energie in zonlicht. Om die energie te kunnen benutten, zijn pigmenten aan kleuren toegevoegd die NIR absorberen. Gewoon wit absorbeert maar 2 procent van de zonnestraling. Met de toevoeging van het juiste pigment kon dat worden vergroot naar 35 procent. Daardoor is het mogelijk gevels te voorzien van warmtecollectoren in allerlei kleuren en motieven, die tegelijk een hoog rendement halen. Het gevelsysteem waar de coating op toegepast gaat worden, is ontwikkeld samen met Emergo, fabrikant van prefab bouwsystemen in Almelo. De ontwikkeling maakt deel uit van het Europese Envision-programma met meerdere testopstellingen in Frankrijk, Italië en Nederland. De praktijktest met gekleurde collectoren gebeurt in Brabant.
Warmtewingevel
Emergo noemt het concept Warmtewingevel. Het systeem bestaat uit gevelbeplating met leidingen die de warmte transporteren naar een water-waterwarmtepomp. ‘Het systeem kan op jaarbasis 3 GJ aan energie per vierkante meter oogsten van de zoninstraling op een zuidgevel. De maximale opbrengst geldt voor een zwarte kleur en zuidoriëntatie. Bij de kleur rood is dat meteen zo’n 15 procent minder. Een gemiddelde nieuwbouwwoning heeft ongeveer in totaal 14 GJ aan warmte nodig. Afhankelijk van de kleurkeuze is dus voor een label B rijtjeswoning 10 tot 20 m2 per woning nodig,’ zegt TNO-onderzoeker Bart Erich. De collectoren kunnen worden aangesloten op bestaande warmtepomptechnologie. Dus met buffervat en warmtepompunit binnenshuis. De combinatie van gevelpanelen en een warmtepomp kan daarmee een serieuze concurrent worden voor de luchtwarmtepomp en bodemgebonden warmtepompen.
Energiepositieve renovatie
Emergo ontwikkelde de integratie van de nieuwe technologie in de prefab gebouwschil in eerste instantie voor de renovatie, ‘maar’, reageert Erich, ‘waarom ook niet voor nieuwbouw?’ De warmtewingevel is onderdeel van een energiesysteem dat, behalve uit de warmte-oogstende gevelpanelen en een warmtepomp, geïnstalleerd kan worden in combinatie met balansventilatie met wtw en zonnepanelen. ‘Het is goedkoper dan een warmtepomp met een bodemlus in de grond. En door gebruik te maken van de gevel, kan een veel groter oppervlak van woningen worden gebruikt als energieopwekker dan alleen het dak. Gerenoveerde huizen kunnen op deze manier energiepositief worden gemaakt. Bijvoorbeeld door het aan te brengen tegen het binnenblad, als vervanging van een compleet geveldeel of aan de balkons van een galerijflat. In de toekomst zou de warmtewingevel ook kunnen worden gekoppeld aan een warmtenet in de wijk. Of de warmte kan worden opgeslagen in een warmtebatterij.’
Isolatie
De energie-efficiëntie is uiteraard het hoogst in goed geïsoleerde woningen. Maar ook wanneer de isolatie wat minder is, zal het concept nog steeds goed werken, zo blijkt uit de eerste resultaten. Drie woningen van Compaen in Helmond en twee woningen van Trudo in Eindhoven zijn uitgevoerd met de warmtewingevel, zonnepanelen en een warmtepomp. Elke woning heeft een andere warmtepomp.Een derde woning van Trudo kent een bijzondere oplossing. Daar bevindt de warmtewingevel zich op een schuurtje in de achtertuin. De isolatiewaarden van de thermische schil van de proefwoningen waren redelijk en ook het dak was voorzien van een isolatielaag, maar is extra geïsoleerd bij de dakaansluitingen, schoorstenen en dakdoorvoeren om het luchtverlies te beperken. In het geval van de hoekwoningen is besloten de kopgevel te vervangen voor een nieuwe met een betere isolatie.
‘De insteek met de gekozen renovatieaanpak was om de investeringen relatief laag te houden en toch zo energiebesparend mogelijk te zijn’, vertelt Erich. ‘Door bovenstaande ingrepen kan de warmtepomp een kleiner vermogen hebben. De warmtewingevel, de buffer en het warmteafgiftesysteem kunnen zo kleiner zijn en toch de woning het hele jaar door warm houden en van warm tapwater voorzien.’
Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: Emergo