Ventilatie, zonwering en airco: wanneer gebruik je wat?

Opeens is het zomer. Na (gevoelsmatig zeker) de maandenlange regenperiode is het eindelijk droog geworden, en daarbij ook meteen warm. Huize Geldsnor staat op één van de warmste plekjes van Nederland, in het zuidoosten. We wonen in een klein dorpje nabij de Duitse grens. Letterlijk kan ik Duitsland zien liggen vanuit mijn kantoor (op zolder).

Maar goed, het is dus warm. En hoewel ik érg hou van hitte, kou, regen, sneeuw en storm, heb ik ons huis volledig voorzien van airconditioning. Die gebruiken we sporadisch, althans om te koelen. Er zijn immers meer manieren om je huis af te koelen. Zo is er zonwering, ventilatie en dus de airco. Wanneer gebruik je nu wat?

Comforttemperatuur (en vochtigheid)

De eerste parameter is feitelijk de comforttemperatuur. Wat vind jij prettig? Als je 28C prima te doen vind (als binnentemperatuur, inclusief om in te slapen), dan hoef je niet veel meer te doen dan een raampje open. Als je 22C wilt handhaven, dan is het al een stukje lastiger.

Wij vinden 25C in de zomer beneden acceptabel. Op de bovenverdieping is 22C acceptabel om in te slapen. Op kantoor koel ik tot 23C, maar mag het sporadisch warmer zijn.

Onderstaand is een schematische weergave van onze woning. Alle temperaturen zijn gemeten op 3 juni 2021, om 08:45. Op zolder was het 24.2C, op onze slaapkamer 22.5C, woonkamer 21.5C en de keuken 23.7C. De buitentemperatuur was 21.0C. Door de relatief hoge luchtvochtigheid voelt het al vrij snel klam aan.

Hoe komt warmte het huis in en wat kun je er tegen doen?

Warmte komt op verschillende manier naar binnen. Zo is er conductie, convectie en radiatie (straling).
Conductie wil zeggen dat er géén directe warmte-uitwisseling is: de muur wordt warm, en door het opwarmen van de muur gaat op een gegeven moment ook de binnenmuur warm worden: de warmte “slaat door” naar binnen. Dit kun je beperken door te isoleren: het werkt exact hetzelfde als bij kou. Door een barrierelaag van bijvoorbeeld steenwol of glaswol wordt de warmte veel minder goed doorgegeven en breek je de conductie.
Convectie is de warmteoverdracht door een “fluidum”. Dit is een gas of vloeistof. In het geval van het opwarmen van je huis gaat het om gassen: lucht. De koude lucht uit je huis stroomt weg (aan de onderkant) en wordt vervangen door warmere lucht van buiten. Tenzij de buitentemperatuur lager is: dan stroomt de warme lucht weg uit het huis en zuig je koelere lucht aan. Dit bereik je door te ventileren. Dit kan zowel gedwongen convectie zijn als vrije convectie: gedwongen met bijvoorbeeld een ventilator of mechanische afzuiging. Of vrij door ramen en deuren (tegen elkaar) open te zetten.
Straling/radiatie: de warmteoverdracht door straling. De meeste mensen denken dat dit beperkt is tot infrarood. Echter, dat is een misvatting. Ongeveer 44% van de energie in zonlicht bevindt zich in het zichtbare spectrum, 53% in IR en 3% in UV. Nu is de “grap” dat ieder object straalt in het infrarood-spectrum.
En hoe warmer het wordt, des te meer straling er vanaf komt. Denk aan warme radiatoren (70C), of een bepaalde oppervlakte van materiaal. Hoe warmer het wordt, des te sterker de straling: daarmee koelt het object ook weer af. De kleur doet er niet toe: infrarood wordt geabsorbeerd door het materiaal en niet door de kleur. Dat een zwart oppervlak warmer wordt komt omdat al het zichtbare licht wordt geabsorbeerd; niet omdat er meer IR wordt geabsorbeerd.
Dit object zal wel meer IR uitstralen. En daar komen we in moderne huizen met een uitdaging: ze zijn voorzien van HR++ glas. In de winter een groot voordeel, in de zomer een groot nadeel. HR++ glas reflecteert gedeeltelijk de IR-straling. En daar zit een deel van het probleem: dit geldt beide kanten op. De warmte die in je huis zit, gaat er daardoor ook niet zo makkelijk meer uit zo lang als dat het HR++ glas er voor zit. Straling beperk je door te voorkomen dat er licht naar binnen komt.

Radiatie: zonwering

Zoals gezegd hierboven voorkom je opwarming door straling door te voorkomen dat het binnenkomt. En dat kan op verschillende manieren. De meeste mensen denken meteen aan oplossingen als schaduwdoeken, rolluiken (zorgen wel voor hitte-doorslag) en andere “mechanische” zonwering. Dit werkt, maar is natuurlijk wat vatbaar voor weersinvloeden. Er zijn ook passieve methodes mogelijk: bomen of bij het ontwerp van de woning hier al rekening mee houden. Je ziet hier een voorbeeld van de zonnehoek op de 21e van iedere maand voor mijn locatie (bij benadering), op het hoogtepunt van de dag:

Als de overstek groter is, dan voorkom je tijdens de zomer dat er (teveel) direct zonlicht op de ramen valt. In de winter geniet je nog altijd van de zon die wel naar binnen valt, omdat de hoek kleiner is. Feitelijk is een zonwering van doek niets anders dan een grotere overstek.

Het belangrijkste aan zonwering is dat deze extern moet zijn. Het dichtdoen van gordijnen heeft geen enkele zin voor de warmteoverdracht. De warmte is immers al binnen in het huis en zal zich daar verspreiden: in dit geval middels convectie. De lucht rondom de gordijnen warmt op en verspreidt zich. Het dichtdoen van gordijnen voorkomt wél dat je wordt blootgesteld aan de directe straling (“direct heat exposure”) en draagt dus wel bij aan het gevoel van comfort.

Conductie: beperking van de warmte-doorslag

Conductie is eigenlijk op dezelfde manier op te lossen als het voorkomen van straling. Behalve dat je geen mechanische zonwering voor je huis zult plaatsen. Maar een muur die in de schaduw ligt zal geen warmte opnemen, of toch in ieder geval veel minder. Een muur in de schaduw wordt zo warm als zijn omgeving: bij 30C dus 30C. In de volle zon kan deze wel 60C warm worden. Een boom op een strategische plaats kan dus voor aardig wat verkoeling zorgen, simpelweg omdat de muur niet zo heet wordt. Maar ik geef toe: dit vereist nogal wat planning…Een goede methode is ook klimop te gebruiken, maar daar moet je van houden. Op mijn huis komt geen klimop (of welke andere klimplant dan ook…).

Convectie: ventileren

Ah, nu komen we ergens: ventileren. Algemeen kun je stellen: als de buitentemperatuur lager is dan de binnentemperatuur is het nuttig en zinvol om de ramen open te zetten. Immers, als de buitentemperatuur hoger is, zal het niet afkoelen in huis. Dat is dan ook het moment waarop je het raam dicht moet doen. Als het een raam is welke gelegen is op de zon, dan is het nuttig om eerder het raam dicht te doen. De muur rondom het raam zal namelijk aanzienlijk warmer zijn dan de buitenlucht en op die manier krijg je de warmte alsnog eerder in huis.

Zo gaan we aardig richting nachtventilatie. Veel moderne ventilatie-installaties zijn voorzien van een nachtventilatie stand. Niet allemaal, helaas. Het systeem weet dat het buiten kouder is dan binnen, en zal op dat moment meer (relatief) koele lucht van buiten aanzuigen en de warme lucht afvoeren. Als je niet zo’n installatie hebt, zoals ik, dan moet je het doen met het openen van ramen en/of het handmatig aanzetten van de ventilatie (afzuigkap & badkamer). Eventueel met ondersteuning van een ventilator.

Als ventileren niet meer helpt: airco

Airconditioning werkt als een omgekeerde warmtepomp. Er wordt warmte (en vocht, indien gewenst) onttrokken aan de lucht en deze wordt gekoeld in de warmte-wisselaar buiten. Dit werkt dankzij het uitzetten en comprimeren van gassen. Des te groter het temperatuurverschil, des te effectiever het proces is. Een woning die reeds 30C warm is proberen te koelen met een buitentemperatuur van 35C is uiteraard mogelijk, maar minder efficiënt. Het zal wellicht net zo snel gaan, maar veel meer vermogen kosten. Dit komt door 2 redenen: ten eerste is de warmteuitwisseling minder efficiënt. In de buitenunit moet het gas namelijk weer gecomprimeerd worden, zodat het als vloeistof in de binnenunit terecht komt. Hier neemt het warmte op en wordt daarbij weer een gas. Dit pomp je naar buiten, en daar begint de cyclus opnieuw. Als je het omdraait heb je verwarming. Maar je snapt dat een lagere buitentemperatuur gunstiger is voor de efficiëntie van je airco.

Het meest effectief is dus voorkomen dat het huis opwarmt en te zorgen dat je vanaf het moment dat de gewenste binnentemperatuur gelijk of hoger is dan de buitentemperatuur je de airco aan zet. Dit is efficiënter dan wachten tot in de avond om bijvoorbeeld de slaapkamer te koelen. Zo blijft de slaapkamer koel, en ook de muren, vloeren en plafonds. Door te voorkomen dat dit opwarmt kun je ook in de avond de airco uitzetten.
Maar stel je voor dat je dit niet doet. Je zet de airco in de avond aan: het is 30C op de slaapkamer en je wilt terugkoelen naar 22C. Dit bereik je, afhankelijk van je vermogen en grootte van de slaapkamer, wellicht in een uurtje. Misschien al wel eerder. Je hebt een groot vermogen gebruikt (want aan het begin van de avond is het warmste moment van de dag), en héél koude lucht moeten blazen om uberhaupt te kunnen koelen. Dit is oncomfortabel om in te slapen en maakt misschien nog wat geluid ook. Je zet de airco uit…En binnen een mum van tijd is de kamer weer aan het opwarmen richting de 30C. Ondanks dat de buitentemperatuur op dit moment lager is: de muren, vloeren en plafonds zitten vol met de warmte en hebben een grote massa. Deze zijn in dat uurtje NIET noemenswaardig afgekoeld. Ik kan het uitrekenen, maar ik neem aan dat de logica te volgen is: 1 kuub lucht weegt ongeveer 1.3kg. Mijn slaapkamer is 24m2 groot en 2.5 meter hoog en heeft als gevolg een inhoud van 60m3: 78kg. De vloer is van beton, met een dekvloer. 10cm dik, in totaal. Op een oppervlakte van 24m2 is dat 2.4 kuub beton, met een soortelijk gewicht van 2.3 ton per kuub: 5552kg. De muren hoef ik niet eens mee te rekenen, maar doe ik toch. Er staat 22 meter muur, van 2,5 meter hoog en 10cm dik. Dat is nog een keertje 5,5 kuub aan zware materialen (al is 1 muurtje slechts een stapel Ytong blokken).
Je snapt dat de 78kg lucht niet in verhouding staat tot de 10.000kg overige materialen in de slaapkamer. Die 10.000kg heeft een hoop warmte opgenomen en geeft die af aan zijn omgeving.

Je moet dus voorkomen dat het warm wordt in huis, en niet het symptoom gaan bestrijden. Dus: hou het zonlicht buiten, zorg voor goede isolatie en ventileer in de nacht en ochtend. Ook hiervoor geldt dat je lang moet ventileren, want de materialen van je huis geven heel veel warmte af (ons hele huis weegt > 100.000kg, alleen de vloer van de woonkamer al 23 ton). Deze thermische massa werkt natuurlijk ook in je voordeel: het duurt bij een zwaar huis ook een stuk langer voordat het opwarmt (in de zomer) of afkoelt (winter).

Welke airco is dan goed?

Het best werkt een split-unit airco. Deze heeft geen luchtafvoer, maar werkt met compressie. Losse airco’s, die met zo’n slang, ook wel een “mobiele airco” genoemd, hebben wel een luchtafvoer en pompen die lucht naar buiten via veelal ongeïsoleerde luchtkanalen. Daarmee komt een deel van de warmte weer terug naar binnen. Ook worden die slangen vaak plompverloren door een raam gehangen, wat het hele effect teniet doet. En als laatste: door het afzuigen van die lucht, zuig je ook warme lucht naar binnen. Het heeft daarmee een zeer klein netto effect.

Een split-unit airco is duurder, maar ook veel effectiever en efficiënter, met een veel hoger vermogen. Dit wordt gemeten in BTU’s (British Thermal Units). Een beetje losse airco heeft een vermogen van 9.000BTU. Mijn split-units hebben bij elkaar meer dan 30.000BTU vermogen. Wat kost dat dan? In mijn geval kostte het 4200 EUR, inclusief installatie, leidingwerk, buitenunits etc. Ongeveer het dubbele van mobiele airco’s, maar wel met een stuk grotere efficiëntie en comfort (meer functies).