Renovatie van de Koninklijke Militaire Academie (KMA) in Breda

Hoe verduurzaam je een monumentaal pand optimaal? Aan de huidige renovatie van de Koninklijke Militaire Academie (KMA) in Breda ging een wetenschappelijk onderzoek met 3D-simulaties vooraf. 'Wat gebeurt er bijvoorbeeld met de temperatuurontwikkeling in de zomer als je de zoldervloer thermisch isoleert?'

Beeld: Beeld: Bas Kijzers

Bouwfysicus Edgar Neuhaus (TU Eindhoven) is gespecialiseerd in klimaatbeheersing van monumentale panden. De juiste man dus voor het onderzoek naar energiebesparing bij de KMA in Breda. Een traject van onderzoeken, advies uitbrengen en vervolgens uitvoeren in de praktijk is er een van jaren, dus we moeten terug naar 2012.

Neuhaus keek zo’n acht jaar geleden onder meer of de installaties te verbeteren waren, zoals verwarming en ventilatie. En hij onderzocht bouwkundige verbeteringen met zonwering en isolatie. Daarbij mocht het monumentale gebouw op termijn niet lijden onder de goedbedoelde aanpassingen. 'Bijvoorbeeld door het toepassen van een isolatietechniek waarbij overmatige condensvorming op kan treden. Houten balken die door de isolatie steken, kunnen dan aangetast raken door schimmels en houtrot.'

Om te onderzoeken wat de optimale verbeteringen zouden zijn voor zowel het pand als de energiehuishouding, moest Neuhaus eerst de omstandigheden meten. 'Met behulp van infraroodthermografie heb ik gevisualiseerd wat het warmteverlies naar buiten is.' Deze techniek gebruik je in de winter, bij een minimaal temperatuurverschil van 15 graden tussen binnen en buiten. Verder is een tijd lang en onder verschillende weersomstandigheden het binnenklimaat gemeten in een representatief deel van het Kasteel. 'Mooie plaatjes maken met simulatieprogramma’s is niet zo moeilijk. Betrouwbare resultaten verkrijgen is een ander verhaal', zegt Neuhaus.

KMA in 3D

Voor het simulatieonderzoek heeft Neuhaus twee verschillende programma’s gebruikt. Ten eerste het Hambase-model van de Technische Universiteit Eindhoven, een multi-zone warmte- en vochtmodel. Met dit model kun je effecten van verschillende verbeteropties op het binnenklimaat onderzoeken, zoals het plaatsen van dubbelglas of verschillende typen isolatiemateriaal.

'Voor dit model heb ik het gebouw op de tweede verdieping aan de westzijde en de zolder daarboven ingevoerd in 3D', legt Neuhaus uit. Hij stopte de vaste gegevens erin, zoals het volume van de vertrekken, installatietechnische gegevens, de bouwkundige eigenschappen van de vloeren, gevels en het glas. Vervolgens liet hij een representatief buitenklimaat los op het model, en werd berekend hoe het binnenklimaat tot stand komt.

Neuhaus: 'Nadat het basismodel gekalibreerd was aan de hand van meetdata, was het gereed om verschillende varianten te onderzoeken. Wat gebeurt er bijvoorbeeld met de temperatuurontwikkeling in de zomer als je de zoldervloer thermisch isoleert?' Het tweede simulatieprogramma berekende en visualiseerde het warmte- en vochttransport in de gevel bij verschillende soorten isolatiemateriaal en verschillen in windrichting. 'Het doel van dit onderdeel was met name het onderzoeken van de mogelijke opeenhoping van water in de gevel en het risico op vorstschade, zoals afbrokkelende bakstenen', vertelt Neuhaus.

Isoleren slecht idee

Na het onderzoek volgde het advies over de verduurzaming van het pand, zonder dat het RVB daarbij de monumentale waarde van het gebouw zou aantasten. De buitenzijde na-isoleren was bijvoorbeeld geen optie, in verband met het monumentale aangezicht van het Kasteel. De grootste winst viel te behalen bij de ramen, aangezien Neuhaus daar het grootste warmteverlies waarnam. 'Het isoleren van de beglazing kan 40 procent reductie van het energiegebruik opleveren. Met het isoleren van de gevel aan de binnenzijde komt daar nog eens 10 procent bovenop.'

Toch ontraadde Neuhaus het isoleren van de kasteelmuren, die dik zijn en zo werken als een thermische buffer. 'In de zomer blijft het daardoor lekker koel binnen. Isoleer je de gevel, dan verlies je dat effect.' Bovendien zou aanleg van airconditioning dan weer noodzakelijk zijn, wat de 10 procent energiereductie weer teniet zou doen. 'Binnenisolatie heeft vaak een groot effect op de vochthuishouding in de muur', legt Neuhaus uit.

In de praktijk

Loes van Rijnsbergen, architect bij het Rijksvastgoedbedrijf, ontwierp en begeleidt nog steeds de renovatie van het Kasteel. Zij was ook betrokken bij het onderzoek. 'Nadat Edgar Neuhaus zijn 3D-model had gebouwd, hebben we in een gezamenlijke werksessie alle mogelijke opties om na te isoleren bedacht. En die variabelen heeft Edgar in zijn model verwerkt.'

Nadat de vele raampartijen van enkel glas als grootste energieverliespost uit de bus waren gekomen, gingen ze op zoek naar de optimale isolatiebeglazing. Bij maximale isolatiebeglazing bleek het pand in de zomer zijn hitteoverschot niet kwijt te kunnen. Omdat het isoleren van de gevel risicovol was, besloten ze om enkel isolerend monumentenglas te plaatsen en dit te combineren met zogenaamd schemergestuurde gevelhoge en gevelbrede gordijnen. Deze gordijnen gaan automatisch dicht als het donker wordt. Hierdoor gaat de gevoelstemperatuur omhoog en is er minder verwarming nodig.

Het ontwerpteam heeft verder gekozen voor stucwerk-stralingsplafonds, die automatisch terugschakelen wanneer niemand aanwezig is. Zo wordt de ruimte niet voor niets verwarmd. Van Rijnsbergen: 'Uiteraard hebben de gebruikers per ruimte ook zelf invloed, ze kunnen zelf de temperatuur beïnvloeden en de gordijnen bedienen.'