Flexibel en energie-efficiënt renoveren: een belofte voor een duurzame toekomst

Wat als bij het renoveren van het bestaande gebouwenpark energie-efficiëntie en flexibel gebouwgebruik centraal zouden staan? Dit zou een enorme stap in de goede richting zijn om de klimaatcrisis aan te pakken. Afbraak, leegstand, een te hoog energieverbruik en de nood aan veelvuldig renoveren zouden zo uit de wereld geholpen kunnen worden. Dit opent de deur naar een toekomstbestendig, duurzaam gebouwenpark waarbij de impact van de constructiesector op de klimaatopwarming fenomenaal beperkt wordt.

Situering van het onderzoek

De Europese Unie wil tegen 2050 een klimaatneutrale economie en samenleving realiseren om zo het eerste klimaatneutrale continent te worden. Aangezien het huidige gebouwenpatrimonium een groot aandeel heeft in het energieverbruik, is het realiseren van gerenoveerde energie-efficiënte gebouwen een van de belangrijkste ambities.

In het verlengde hiervan heeft de UGent een klimaatplan ontwikkeld, waarin gestreefd wordt naar een klimaatneutraal gebouwenpatrimonium tegen 2050. Het plan focust op twee grote pijlers: ruimte- en energie-efficiëntie en hernieuwbare energie. De ambitie richting een duurzame toekomst is er dus alvast, maar hoe kan het doel bereikt worden? Van groot belang hierbij is een versnelde renovatiebeweging van het omvangrijke, verouderde gebouwenpatrimonium van de UGent. Door toekomstbestendig te renoveren kan leegstand vermeden worden, waarbij het cruciaal is in te zetten op flexibel gebouwgebruik.

De wetenschappencampus Sterre wordt gekozen als casestudy. Deze campus bestaat voornamelijk uit gelijkaardige naoorlogse gebouwen, opgebouwd uit een betonnen structuur. De indeling en vormgeving van deze gebouwen is erg rationeel en laat vele invullingen toe, als het ware een intelligente ruïne, wat een flexibel gebouwgebruik kan faciliteren.

De centrale onderzoeksvraag luidt dan ook: “Hoe kunnen de S-gebouwen op campus Sterre energetisch en toekomstbestendig gerenoveerd worden zodat zij flexibel gebouwgebruik toelaten?​” Om deze complexe vraag te kunnen beantwoorden, werd onderzoek uitgevoerd op verschillende niveaus aan de hand van ontwerpend onderzoek, berekeningen en simulaties. Concreet werd gestreefd naar een BEN-statuut (bijna energie neutraal) na renovatie en een beperkte netto-energiebehoefte voor verwarming van 75 kWh/m².jaar,  waarbij het comfort voor de gebruikers steeds gegarandeerd wordt.

S4 als casestudy

Om de ideale renovatiescenario’s te bepalen ligt de focus op één gebouw van de campus, namelijk S4. Hierbij is voor verschillende herbestemmingsscenario’s onderzocht wat de impact van bepaalde ontwerpbeslissingen is op de warmte- en koelvraag, de oververhitting, de daglichttoetreding en de akoestiek. De ontwerpbeslissingen gaan over de keuze van beglazing en zonnewering, het type en de regeling van de ventilatie, de renovatie van de constructieonderdelen (met een focus op de gevel), de manier van koelen (actief of passief) en de manier van verwarmen.

De scenario’s worden uitgetest op 12 verschillende bezettingsprofielen, gaande van kantoren tot studentenhuisvesting. Zo kan de impact voor een aantal extremen onderzocht worden, zodat het uiteindelijke ontwerp ook zal volstaan voor andere minder extreme herbestemmingsscenario’s.

Door de breedheid van het onderzoek kan de complexiteit van de materie aangetoond worden; de verschillende keuzes die gemaakt worden bij de verschillende deelaspecten beïnvloeden elkaar onderling. Deze wisselwerking wordt aangetoond in vier tabellen, die richtlijnen vormen voor de uiteindelijke ontwerper van de renovatie/herbestemming van de S-gebouwen. Zo kunnen er doordacht keuzes gemaakt worden om tot een energetisch efficiënt en flexibel ontwerp te komen.

Eén ideaal scenario?

De analyse van de bestaande toestand toont aan dat de gebouwen dringend toe zijn aan renovatie. Aangezien elk herbestemmingsscenario andere vereisten heeft, is het niet mogelijk één ideaal renovatiescenario te bedenken voor alle vormen van toekomstig gebruik. Het blijkt echter wel mogelijk te renoveren op een manier waarbij flexibel gebouwgebruik centraal staat. Dit door slim te ontwerpen en met kleine ingrepen een makkelijke omschakeling naar een andere functie mogelijk te maken, bijvoorbeeld een vraaggestuurd ventilatiesysteem waarbij de debieten aangepast worden aan de bezetting in de ruimte.

Uit ontwerpend onderzoek blijkt dat zowel isoleren aan binnen- als buitenzijde mogelijk is. Bij het isoleren aan de binnenzijde wordt de erfgoedwaarde van de gebouwen maximaal gerespecteerd, terwijl isoleren aan de buitenzijde energetisch efficiënter is.

Vanuit financieel perspectief is het opportuun om stapsgewijs te renoveren. Aangezien reeds vroeg in dit proces maatregelen genomen kunnen worden om de huidige energieverliezen aanzienlijk te beperken, is dit energetisch gezien ook een plausibele optie. Daarnaast volgt ook uit het onderzoek dat het minder performant renoveren van de gevel tot een U-waarde van 0,5 à 0,6 W/(m².K) voldoet aan de vooropgestelde eis van de warmtevraag. Dit maakt het mogelijk materiaal uit te sparen bij het isoleren van de gevel.

Natuurlijke fenomenen als drijfkracht

Door het grote aandeel glasoppervlak gaat de gevelrenovatie in quasi alle mogelijke bezettingsprofielen samen met een oververhittingsproblematiek. Dit kan enerzijds aangepakt worden door performantere beglazing en zonnewering. Anderzijds kan er passief gekoeld worden, waarbij intensieve nachtventilatie de voorkeur geniet. Hierbij wordt ingezet op natuurlijk koelen door de thermische massa van het gebouw aan te spreken. Deze strategie volstaat in alle herbestemmingsscenario’s om het gewenste comfort te behalen, waardoor mechanisch koelen overbodig wordt en er dus geen energie verbruikt moet worden.

Een opvallend resultaat uit het onderzoek is dat een volledig mechanisch ventilatiesysteem niet altijd energetisch efficiënter blijkt dan een ventilatiesysteem met natuurlijke luchttoevoer, ondanks de mogelijkheid tot warmterecuperatie in het eerste geval. Bij deze casestudy is dit vooral een gevolg van het efficiënt verwarmen en koelen aan de hand van een BEO-veld (boorgat energie opslagveld) in combinatie met een warmtenet.

Als gevolg van de energie-efficiënte maatregelen wordt het E-peil van een BEN-gebouw voor kantoren, onderwijsfuncties en studentenhuisvesting behaald. Zowel bij een ventilatiesysteem C als D wordt de E-peil eis voor het BEN-statuut niet overschreden. Daarnaast volstaat het ook om in de geanalyseerde scenario’s de gevel minder performant te renoveren tot een U-waarde van 0,5 à 0,6 W/(m².K).

Een duurzame toekomst?

Uit de richtlijnen voor de ontwerper voor campus Sterre blijkt dat het renoveren en herbestemmen van het verouderde gebouwenpatrimonium mogelijk is op een energie-efficiënte wijze die flexibel gebouwgebruik toelaat. Deze strategie kan ingezet worden om de klimaatdoelstellingen tegen 2050 te behalen en zo de klimaatopwarming te bestrijden.