Mei 2024

Natuurlijke materialen zorgen voor aangenamer binnenklimaat

Biogene isolatiematerialen zijn aan een opmars bezig. Hun aandeel in de bouw is nog klein, maar hun voordelen zijn evident: ze kapselen CO₂ in, reguleren vocht en warmte en zorgen voor een aangenamer binnenklimaat. De vakkennis over eigenschappen en toepassingen is echter weggesleten. ‘Voor een biobased ontwerp zullen alle bouwpartijen zo vroeg mogelijk in het proces betrokken moeten worden’, stelt Shai van Vlijmen, architect en oprichter van NarrativA architecten, specialist in ecologische bouw.

Wie dacht dat natuurlijke isolatiematerialen iets nieuws zijn, vergist zich. Vanaf de eerste helft van de Gouden Eeuw werden in veel herenhuizen natuurlijke isolatiematerialen toegepast (in de rest van de huizen moest het volk zich met de haard in de keuken tevredenstellen, met verder in huis vaak bittere kou). Spouwmuren in grachtenpanden, die toen in ontwikkeling kwamen, waren allereerst bedoeld om vocht te weren. Na bijna vier eeuwen verkeren deze biogene materialen, hoewel zeldzaam, vaak nog in uitstekende conditie.
Tot de oudste isolatiematerialen behoren boekweitdoppen, de lichte hul die overblijft na het pellen van boekweit (een pseudograan dat wat lijkt op beukennootjes en vooral door arme boeren verbouwd werd, tegenwoordig bijna uit het landschap verdwenen). Rijke burgers gebruikten die doppen in de deuren van oranjerieën om hun dure planten – sinaasappels! – tegen de vorst te beschermen. Of ze plaatsten zulke doppen als isolatie in de muren voor hun bibliotheken (boeken waren kostbaar). Verder gebruikte men houtkrullen en vlas, later ook zeegras, heide en mos, hennep en riet, hooi en stro, schelpen en schapenwol, alles wat toen lokaal voorradig was. Eerst gebeurde dat ondervloeren en boven plafonds, daarna, vanaf eind 18^e eeuw, ook in de gevels en binnenwanden (tot asbest, minerale isolatie en synthetische verbindingen die rol in de 20^ste eeuw overnamen).

Brandveiligheid

Een tweede misvatting is dat natuurlijke materialen minder brandveilig zijn dan beton of minerale bouwmaterialen (zoals steenwol). Weliswaar zijn beton en steen onbrandbaar, maar bij hoge temperaturen spatten ze plotseling en vaak ongecontroleerd uiteen terwijl de brandsnelheden van verschillende soorten biogene materialen zoals hout – maar ook samengeperst stro en kalkhennep – doorgaans vrij nauwkeurig vallen te berekenen. De regels voor brandveiligheid van een gebouw zijn voor biogene materialen hetzelfde als voor steen en beton: volgens het Bbl (Besluit Bouwwerken Leefomgeving, voorheen het Bouwbesluit) moet de brandwerendheid van een woningscheidende wand, van de ene naar de andere kant, tenminste 60 minuten bedragen.
Dat kan je volgens ing. Larson van Dijk, adviseur brandveiligheid bij Nieman raadgevende ingenieurs, het beste bereiken door plaatlagen ‘die ervoor zorgen dat de achtergelegen houten en/of biobased isolatiematerialen voor een bepaalde tijd bescherming bieden tegen de negatieve effecten van hitte en brand’, vertelde hij eerder aan Duurzaam Gebouwd.
‘Bij een goed ontwerp komt er geen extra vuurlastontwikkeling vrij. We zullen de materiaalkeuzes veel eerder in het proces moeten vaststellen en het hele gebouw qua brandveiligheid in ogenschouw moeten nemen.’ Vuurlast is de maat voor de hoeveelheid energie per m² die vrijkomt als een gebouw volledig in brand staat.
Het meest voor de hand liggend zijn vezelversterkte gipsplaten, stelt de expert brandveiligheid: ‘Gips werkt brandvertragend, komt in minerale vorm ruimschoots in de natuur voor, is tot in het oneindige te recyclen en beschikt, net zoals leem waarmee je de platen kan afwerken, over prima warmte- en vochtregulerende eigenschappen.’

Interieur met leemstuc.

Regulerende eigenschappen

Ing. Ronald Bosma, DGA van BouwGezond, zoomt in op de regulerende eigenschappen van biogene materialen op het binnenklimaat. Al vanaf 1984 onderneemt hij mens- en milieuvriendelijk. Sinds een jaar of zeven levert BouwGezond vanuit Eibergen (Achterhoek) natuurlijke materialen voor zowel nieuwbouw als renovatie. ‘Hennep, leem en kalkgips zorgen voor een betere vochtregulering en minder luchtschommelingen dan minerale en chemische stoffen als steenwol en purschuim’, zegt hij. ‘Het binnenklimaat wordt aangenamer, vaak heb je minder verwarming nodig. Misschien kan je zelfs toe met een kleine, compacte warmtepomp in combinatie met wtw, waardoor er ook geen buitenunit meer nodig is. Wel zal je de isolatie goed moeten afwerken, het gebouw als geheel moet kloppen.’
Volgens Bosma is goede luchtdichting voor natuurlijke isolatiematerialen essentieel. ‘Maar dat is bij glas- of steenwol nog kritischer, anders treedt condensvorming op.’ Shai van Vlijmen, architect en oprichter van bureau NarrativA, beaamt dat. Hij is al vanaf de eeuwwisseling geïnteresseerd in biobased bouwen, toen een nichemarkt.
‘Na mijn studie bouwkunde’, zegt hij, ‘richtte ik me op biobased bouwen. Eerst alleen met particulieren bij nieuwbouw en renovaties, nu geef ik ook trainingen voor bouwprofessionals. Voor een gezond binnenklimaat met natuurlijke materialen zijn ventilatie en een gecontroleerde luchtdichting doorslaggevend. Wij proberen dat zoveel mogelijk zonder dampremmende folies te doen, maar soms – bij renovaties vooral in spouwen – ontkom je er niet aan en zal je de binnenzijde goed moeten afplakken.’
Meer luchtdichting en isolatie bij renovaties en nieuwbouw staan echter op gespannen voet met vocht, weet elke bouwkundige: hoe meer je isoleert, zonder iets te doen aan ventilatie, des te groter het risico op schimmels, gezondheidsproblemen en bouwschade wordt. Dampopen en luchtdicht bouwen is een oude, vertrouwde manier om vocht in hout te voorkomen (de oude spouwmuren waren altijd dampopen waarbij het binnenblad als damprem fungeert en het vocht buffert).

Materiaal centraal

‘In een woning tijdens de winter is de dampspanning binnen hoger dan buiten’, licht Van Vlijmen toe. ‘Tussen warme, vochtige lucht binnen en koude, droge lucht buiten heerst een drukverschil. Bij 20 °C en 50 procent relatieve luchtvochtigheid is er ruim zeven gram water per kg lucht, bij 0 °C en 80 procent relatieve luchtvochtigheid drie gram water per kg lucht. Dat verschil creëert dampdruk. Dampdruk zorgt ervoor dat vocht naar de koude zone wordt gedrukt waar het als condens onder een bepaalde temperatuur neerslaat. Het mooie is dat biogene materialen het vocht bufferen, via hun vezels transporteren en het zowel aan de binnen- als aan buitenkant van de constructie laten verdampen.’
‘Met moderne software kun je bouwfysisch goed berekenen wat de dampdiffusieweerstand van de dampremmer, zoals een OSB3-plaat, in combinatie met het isolatiemateriaal en de dampopen afwerking moet zijn, terwijl je het percentage vocht tussen de 40 en 60 procent in huis houdt. Zo creëer je, met biogene materialen, een hygrisch evenwicht en een veilige, dampopen constructie.’
Biobased bouwen heeft wel gevolgen voor het bouwproces: niet langer staat de techniek, maar het materiaal centraal. Dat betekent een andere benadering. Van Vlijmen verduidelijkt: ‘Als je bijvoorbeeld verkeerd door de dampremmende OSB3-plaat boort, kan je dat niet even met techniek oplossen. Doorvoeren en aansluitingen moeten luchtdicht worden afgeplakt. Ook zal je goed moeten letten op de juiste aansluitingen en het inkapselen van bouwknooppunten. Met name de aansluitingen tussen vloer en HSB-wand, het dak, de kozijnaansluiting en de dakdoorvoeren verdienen extra aandacht tijdens de uitvoering.’

Faseverschuiving

Een groot voordeel van biogene isolatiematerialen is dat ze de warmte reguleren: ’s winters voelen de wanden, vergeleken met steen of beton, aangenamer aan terwijl ze ’s zomers warmte buiten houden. Dit valt terug te voeren op de faseverschuiving die minerale grondstoffen veel minder hebben. Een faseverschuiving geeft aan hoe lang de warmte erover doet om door het isolatiemateriaal te gaan en binnen merkbaar wordt.
Deze faseverschuiving is afhankelijk van de isolatiedikte, de warmteopslagcapaciteit en de dichtheid van het gebruikte materiaal. Zo duurt het bij een wand van drie lagen houtvezelisolatie van 38 cm (Rc=7,0) wel zestien uur voordat de warmte door de HSB (houtskeletbouw) is gegaan terwijl dat bij een HSB-wand met minerale wol van 36 cm (Rc=7,0) al binnen acht uur is bereikt.

Boven: HSB-wand met minerale wol. Onder: HSB-wand met biobased isolatie.

Minder techniek?

Dat pakt gunstig uit voor het binnenklimaat tijdens hittegolven (die door toenemende klimaatverandering steeds meer zullen optreden). Immers, omdat de woning door biogene materialen minder snel opwarmt, blijft het bij hoge temperaturen ook langer koeler en kan je de hete periode tijdens de dag (grotendeels) overbruggen. Door ’s nachts de ramen te openen, laat je meer koelte en lucht binnen.
Hoewel veel erop wijst dat je in een houtskeletwoning met een kleinere warmtepomp kan volstaan, valt dat volgens de architect lastig te meten. ‘Er spelen meer factoren dan alleen de faseverschuiving mee’, verduidelijkt hij. ‘Denk aan zoninstraling door het glas, aan luchtvochtigheid, luchtdichting, isolatiewaarden en – vooral – aan het bouwontwerp. Tenslotte oefent de omgeving invloed uit: zijn er schaduwpartijen, waar en hoe lang komt de zon naar binnen, wordt er zonwering toegepast?’
Wie extra aandacht aan de gebouwschil en de luchtdichtheid besteedt en alle mogelijke naden en gaten goed afplakt, kan ervoor zorgen dat de totale bouwkosten min of meer gelijk blijven. ‘De extra investeringen in arbeid, betere isolatie en biogene materialen’, vervolgt Van Vlijmen, ‘vallen weg tegen minder kosten voor klimaatinstallaties. Met natuurlijke materialen en een goede, dampopen afwerking aan zowel de binnen- als buitenkant voorkom je vochtophoping in de constructie: houten balken geleiden warmte veel malen minder dan steen of beton. Met hout verminder je bovendien koudebruggen. Pas je daarna leemstuc voor de afwerking toe, dan creëer je een extra vochtbuffer en verminder je statische elektriciteit.’
Laurens Taal beaamt dat. Als senior adviseur en projectleider duurzaam, gezond en circulair bouwen begeleidt hij vernieuwende woonconcepten vanuit Aveco de Bondt. ‘Biobased bouwen gaat niet alleen over de techniek. Veel werkprocessen en teams zijn gebaseerd op de traditionele bouw, ga je opeens biobased bouwen, dan vraagt dat best wel veel van de organisatie en de haalbaarheid van het project. Hybride constructies als bij de woontoren ‘Haut’ aan de Amstel zijn een goede oplossing: beton waar noodzakelijk, biobased waar mogelijk. Hoe meer je dat toepast, des te beter je de eigenschappen van natuurlijke materialen leert te beheersen.’

‘Het binnenklimaat wordt aangenamer, vaak heb je minder verwarming nodig’

Geen klimaatinstallaties

Een extreem voorbeeld daarvan staat in het Oostenrijkse Lustenau, vlakbij de grens met Zwitserland. Het veelvuldig onderscheiden kantoorgebouw uit 2010 draagt de veelzeggende naam 2226: ’s winters is het met minimaal 22 °C aangenaam, ’s zomers komt de binnentemperatuur niet boven de 26 °C uit. Het gebouw heeft geen ventilatie- of koelinstallatie, maar alleen een serverkast, wat houten kleppen en ramen die automatisch open en dicht gaan.
Laurens Taal licht toe hoe dat mogelijk is: ‘De 80 cm dikke gevels bestaan uit geperforeerde stenen (dus dampopen) met in de holtes cellulose als isolatiemateriaal. Dit gevelpakket is sterk isolerend, maar kan ook veel warmte en luchtvochtigheid bufferen. Het is een essentieel onderdeel van de klimaatbeheersing in het gebouw. Als je zo’n gebouw zonder klimaatinstallaties ook in Nederland wilt, dan zul je al in de oriëntatiefase moeten nadenken over integraliteit, alle vizieren open moeten zetten en op alle aspecten moeten samenwerken.’
Oostenrijk verschilt qua klimaat en regelgeving van Nederland, weet ook Taal. ‘Onze regelgeving kan niet goed omgaan met de regulerende eigenschappen van biobased materialen: in de Beng-berekening dient vrijwel altijd een klimaatinstallatie aanwezig te zijn wegens de TOjuli oververhittingseis bij goed geïsoleerde HSB-woningen. Bouwfysici zullen dus samen met installatiedeskundigen via computersimulaties moeten aantonen dat het gebouw op de lange termijn geen koeling of verwarming nodig heeft. Dat kan binnen het Bbl op grond van gelijkwaardigheid, artikel 1.3, waarmee je de vergunningverlener kunt overtuigen.’

Van techniek naar advies

Om met minder tot geen klimaatinstallaties toe te kunnen, zullen zowel installatiedeskundigen en bouwecologen als andere partijen veel eerder moeten samenwerken, stellen Taal, Van Vlijmen en Bosma unisono. ‘Wat op dit moment mist’, zegt de architect, ‘is één partij die advies kan geven over toepassing van biobased materialen in relatie tot het energieconcept en de uitvoering. Heb je zo’n aanspreekpunt in een vroeg stadium niet, dan verlies je informatie. Het kennisniveau over biobased materialen zal omhoog moeten, zowel in het belang van de gezondheid en het milieu, als van de CO₂-reductie en de biodiversiteit.’
Taal voegt daar tot besluit aan toe: ‘Als je ze goed toepast en afwerkt, kleven aan biobased isolatiematerialen weinig nadelen, ze hebben gewoon andere eigenschappen dan minerale en synthetische soorten. De grootste vraag is hoe je dat georganiseerd krijgt? Techniek is volgend op de sociale transitie. Installatiedeskundigen kunnen daarop inspringen door een deel van hun verdienmodel te halen uit adviezen over biobased materialen. In het luxe segment zie je dat nu al.’

Biobased producten

Over de eigenschappen van biobased producten komt gelukkig steeds meer informatie los, zowel bouwfysisch en mechanisch als chemisch en esthetisch (denk aan Rc-waarden, buigzaamheid, vochtbestendigheid, brandwerendheid, geluiddemping en akoestiek). Een goede instap is de website ‘biobased bouwen’ (www.biobasedbouwen.nl). Daarop kan je uiteenlopende materialen voor het interieur selecteren. Houtwol, mits goed geïsoleerd, slaat pakweg 8 kg CO₂ op terwijl de productie van steenwol juist 8 kg CO₂ kost. De prijs voor steenwol per m² ligt echter lager.

Let wel: niet alle producten zijn 100 procent zuiver en van natuurlijke oorsprong. Kalkhennep kan bijvoorbeeld voor een deel uit kalk bestaan dat onder zeer hoge temperaturen wordt geproduceerd en waarbij veel CO₂ vrijkomt. Soms voegen producenten ook additieven en/of lijm toe die hoogwaardig hergebruik verhinderen.

Tekst: Tseard Zoethout
Fotografie: iStock, NarrativA, Erik Spakman

Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.