Keramische bouwproducten zijn de beste keuze voor gebouwen en hun bewoners.

Zowel uit ecologisch, economisch als uit maatschappelijk oogpunt vormen keramische bouwproducten een duurzame optie en heen ze gunstige indicaties voor de levensduur met een relatief laag effect op het milieu. Ze worden vaak gefabriceerd in moderne, gedecentraliseerde fabrieken met een lage primaire energietoevoer, die zijn uitgerust met apparatuur voor verlaging van emissies. Door hun uitstekende energetische karaktereigenschappen kunnen keramische bouwproducten gebouwen nog minder schadelijk maken voor het milieu.

Keramische bouwproducten heen een zeer lange levensduur, vereisen weinig tot geen onderhoud en helpen de kosten van verwarming en koeling beperkt te houden. Ze zorgen zodoende voor optimale economische resultaten. Door deze voordelen hebben gebouwen die van keramische bouwproducten zijn gemaakt, een zeer positieve CO2-balans voor de gehele levensduur. Tenslotte zijn deze gebouwen flexibel in het gebruik en bieden ze een uitstekend wooncomfort en binnenklimaat dankzij de poreuze structuur, de massa en de hoge resistentie tegen brand en vocht.

Kosten van de gehele levenscyclus

Bij de economische evaluatie van een gebouw moet rekening worden gehouden met de gehele levenscyclus. Hiermee worden de kosten bedoeld voor investering, onderhoud en verwarming, evenals voor demontage/sloop en verwijdering respectievelijk hergebruik van materialen.

Uit analyses van de kosten van de levenscyclus voor bakstenen gebouwen ontstaat een zeer positief beeld (zie bijvoorbeeld D-A-CH Ökobilanz Ziegel, Dr. Manfred Bruck, 1996). Volle (monolithische) bakstenen muren en spouwmuren (geïsoleerd met minerale wol) hebben lage kosten over de gehele levenscyclus beschouwd, vanwege de zeer lage onderhoudskosten en de mogelijkheid van demontage en hergebruik. Voor muren met uitwendige isolatie, die tijdens de levensduur van het gebouw een aantal keren moet worden vernieuwd, gelden vaak hogere kosten over de gehele levenscyclus beschouwd.

De kosten van de levenscyclus zijn nauw verbonden met de energiekosten voor verwarming die door een gebouw wordt gebruikt. Deze kosten worden dan ook beïnvloed door de gebruikte energiebron, of het nu gaat om elektriciteit, olie, aardgas, duurzame energie of stadsverwarming.

Investeringskosten

Het is wenselijk de levenscycluskosten te optimaliseren, maar niet om alleen rekening te houden met de specifieke kosten. Wat betreft de investeringskosten kan de bouw van het ene gebouw duurder zijn dan van het andere, maar wanneer de kosten worden geanalyseerd in termen van de respectievelijke levenscyclus – en dus rekening wordt gehouden met onderhoud en reparaties – ontstaat een heel ander beeld.

Een goed voorbeeld hiervan is de bakstenen spouwmuur die – in ieder geval in sommige landen – in eerste instantie duurder is dan bijvoorbeeld een volle muur met uitwendige isolatie van polystyreen. De spouwmuur heeft echter een zeer lange levensduur (minimaal 100 jaar) zonder dat er hoge reparatiekosten hoeven te worden gemaakt. Daarentegen heeft uitwendige isolatie van polystyreen slechts een beperkte levensduur (ongeveer 30 jaar), met extra kosten voor de keren dat de isolatie moet worden vernieuwd. De totale levenscycluskosten zijn voor de bakstenen spouwmuur dan ook lager.

De investering in keramische dakpannen moet worden afgeschreven over een termijn van honderd jaar.

Onderhoudskosten

De onderhoudskosten van gebouwen met bakstenen muren zijn meestal zeer laag, omdat ze tijdens hun zeer lange levensduur erg weinig onderhoud behoeven.

In het geval van gepleisterde muren is het enige reguliere onderhoud schilderen, dat na dertig jaar nodig kan zijn, afhankelijk van de locatie van het gebouw. Na 50 tot 60 jaar moet de muur helemaal opnieuw worden gepleisterd. Aan bakstenen spouwmuren hoeft tijdens hun zeer lange levensduur meestal geen onderhoud of reparatie te worden uitgevoerd. Deze muren zijn zeer duurzaam en bestand tegen milieuverontreiniging. Zelfs als bakstenen muren met extra uitwendige isolatie worden gebruikt, is onderhoud of reparatie niet nodig. De enige kosten zijn die voor de regelmatige vernieuwing van de uitwendige isolatie. Deze isolatie gaat meestal minder lang mee dan de bakstenen muur en moet regelmatig worden vervangen, afhankelijk van de locatie van het gebouw en het gebruikte type isolatie.

Onderhoud van dakpannen is eenvoudig en kan worden gepland. Dit onderhoud bestaat op een goed bereikbaar dak uit het verwijderen van begroeiing en vervanging van defecte dakpannen.

Kosten van verwarming en koeling

De kosten voor verwarming en koeling die tijdens de levensduur van een gebouw worden gemaakt, zijn aanzienlijk. Niet alleen als gevolg van financiële overwegingen, maar ook vanwege de noodzaak om CO2-emissies door huishoudelijke verwarmingssystemen te verminderen. Dit laatste wordt door EU-lidstaten gezien als een belangrijke voorwaarde voor het voldoen aan de Kyoto-richtlijn.

Verwarmingskosten zijn rechtstreeks gekoppeld aan het energiegebruik van een gebouw, dat door allerlei factoren wordt beïnvloed. Hiertoe behoren:

• Bouwlocatie/klimaat
• Geometrie van het gebouw (grootte, vorm, verhouding inhoud/oppervlakte)
• Thermisch rendement van de schil van het gebouw (K-waarden)
• Thermische massa (thermische capaciteit om energiewinst uit te buiten)
• Ventilatie
• Rendement verwarmingssysteem
• Aantal bewoners en hun levensstijl

In werkelijkheid kan de keuze voor een bepaalde energiebron (elektriciteit, stookolie, aardgas, hernieuwbare energie zoals hout of zonne-energie of stadsverwarming) die voor verwarming of koeling wordt gebruikt, een veel grotere rol spelen bij de kosten voor verwarming en koeling dan het type muurconstructie. Elektriciteit is vaak de duurste energiebron voor verwarming. Andere opties zijn olie, aardgas, hernieuwbare energie (hout of andere biomassa, zonne-energie) en stadsverwarming. De twee laatste mogelijkheden zijn meestal goedkoop, maar de toepasbaarheid is afhankelijk van de locatie en van toekomstige trends.

Nieuwe ontwikkelingen in dakpantechnologie verlagen de verwarmingskosten voor een woning. De cellulaire structuur van de nieuwe keramische dakplaten kunnen het huis in de zomer tegen de warmte en in de winter tegen de kou isoleren. Er worden nieuwe dakpancollectoren ontworpen als zonnecollectoren om transportvloeistoffen te verwarmen en duurzame energie te genereren, die in een woning kan worden gebruikt.

Milieuaspecten

De keuze voor bepaalde bouwmaterialen werd vaak beïnvloed door één ecologisch aspect van een product. Tegenwoordig geeft men bij de evaluatie van een product de voorkeur aan een holistischer benadering.

Energiegebruik voor verwarming

In de volgende afbeelding wordt de gemiddelde bijdrage aan energieverlies weergegeven van de verschillende elementen van een goed geïsoleerde vrijstaande woning:

De hoeveelheid energie die door een gebouw wordt gebruikt voor verwarmings- en koelingsdoeleinden, is afhankelijk van verschillende factoren:

Locatie van het gebouw/klimaat:
Hoe kouder het klimaat, hoe meer energie er nodig is voor verwarming, hoewel dit gebruik kan worden verlaagd door de intensiteit van de zoninstraling in de loop van het jaar.

Geometrie van het gebouw (grootte, vorm, verhouding inhoud/oppervlakte):
Hoe kleiner het gebouw, hoe hoger het specifieke energiegebruik voor verwarming. Een eenvoudige vorm (ideaal gezien een kubus) en een goede verhouding tussen inhoud en oppervlak (een grote inhoud met een klein oppervlak) zorgen echter voor een lager energiegebruik voor verwarming.

Energetische prestatie van de schil van een gebouw (K-waarden van muren, vensters, dak, kelder)
K-waarden zijn afhankelijk van het type muurconstructie. Bouwvoorschriften variëren van land tot land. De vereiste waarden zijn afhankelijk van het plaatselijke klimaat. Hoe lager de K-waarden van de externe bouwelementen, hoe minder energie er nodig is voor verwarming. Recent is aangetoond dat volle bakstenen muren K-waarden tot wel 0,20 W/m²K kunnen bereiken. Bakstenen spouwmuren en bakstenen muren met extra isolatie kunnen in principe elke vereiste K waarde bereiken door de dikte van de isolatie te variëren. In veel landen neigt de trend naar energiearme huizen (energiebehoefte voor verwarming ongeveer 40-60 kWh/m²a) of zelfs passieve huizen (energiebehoefte voor verwarming < 15kWh/m²a).
Voor deze energievereisten zijn de volgende K-waarden noodzakelijk:

Vooral in huizen met een zeer laag energiegebruik is het van belang rekening te houden met thermische bruggen (koudebruggen).

Thermische massa voor gebruik energiewinst
Bij het plannen van de binnenomgeving van een gebouw is het van belang – vooral in de zomer – dat er voldoende thermische massa is om de zonne-energie die door het gebouw wordt geabsorbeerd, op te slaan (zie ook Wooncomfort en Binnenomgeving). Thermische massa is rechtstreeks van invloed op de energie die nodig is voor verwarming. Volle bakstenen muren kunnen de warmte van zoninstraling opslaan en de energie uitstralen wanneer deze nodig is. Lichte constructies kunnen deze energie niet of nauwelijks benutten.

Ventilatie van het gebouw
Hoe lager het energiegebruik voor verwarming van een gebouw, hoe hoger het effect zal zijn van warmteverlies via ventilatie. Bij energie-arme woningen of zogenaamde energiepassieve huizen is dit een aanzienlijk gedeelte van het totale warmteverlies (namelijk meer dan 50%). In verschillende landen vormen geavanceerde mechanische ventilatiesystemen met warmteterugwinning tegenwoordig de standaard. Deze ventilatiesystemen verlagen de behoefte aan verwarmingsenergie met een gemiddelde van 20 kWu/m²a en kunnen in combinatie met monolithische externe bakstenen muren ervoor zorgen dat normen voor passieve woningen worden bereikt.

Rendement van het verwarmingssysteem
Het totale energiegebruik van een gebouw is ook afhankelijk van het rendement van het verwarmingssysteem. Normale elektrische verwarmingssystemen heen het laagste rendement. Moderne gasboilers of warmtepompen heen een hoog rendement.

Levensstijl van de bewoners
De levensstijl van de bewoners heeft een groot effect op het totale thermische rendement. Uit onderzoek is gebleken dat onzorgvuldige handelingen en gewoontes het energiegebruik dat nodig is om een gebouw te verwarmen, kunnen verdrievoudigen. Buitensporige ventilatie, zoals ramen die de hele dag open zijn, zelfs in de winter, kan de voordelen die anders met energiebesparingsmaatregelen in het gebouw worden bereikt, ongedaan maken. Daarom is het van belang dat bewoners zich terdege bewust zijn van een zuinig gebruik van energie.

In de volgende tabel wordt een overzicht gegeven van het energiegebruik dat nodig is voor verwarming van verschillende typen bakstenen muren in een standaardhuizenblok van 18 woningen (zie afbeelding hierboven). De muurconstructies zijn gekozen op basis van de hoge mate van thermische isolatie van deze muren. Het energiegebruik is berekend met verschillende sets K waarden voor de andere bouwelementen (dak, vensters, deuren, kelder enzovoort) – op de eerste twee regels staan de uitkomsten van de berekening met K-waarden voor een verantwoord energiegebruik (eerste regel zonder, tweede regel met mechanisch ventilatiesysteem), de laatste regel (“minimum”) geeft de uitkomsten weer met de laagste beschikbare K-waarden op de markt.

Milieueffect van bouwmaterialen

De baksteen- en dakpanindustrie was de eerste in de bouwmaterialensector die een ecobalans van haar producten ter beschikking stelde. Op basis van de levenscyclusanalyse van verschillende fabrieken in verschillende landen werd het gemiddelde milieueffect van 1 kg bakstenen vastgesteld. Er werd onder meer rekening gehouden met de volgende factoren:

• Vraag naar duurzame energiebronnen (MJ)
• Vraag naar niet-duurzame energiebronnen (MJ)
• Broeikaseffect (kg CO2-equivalent)
• Afbraak van de ozonlaag (kg R11-equivalent)
• Fotochemische smog (kg ethyleen-equivalent)
• Verzuring (kg SOx-equivalent)
• Nitrificatie (kg PO43-equivalent)

Uit de resultaten blijkt dat keramische producten een lage impact op het milieu heen vergeleken met andere bouwmaterialen. (Zie ook GBC - the green building challenge handbook -> "Building materials")

Het is ook mogelijk de milieueffecten vast te stellen per vierkante meter. Op basis van de levenscyclusanalyses van verschillende fabrieken is de ecobalans van keramische producten (gevelstenen, dakpannen, keramische elementen) vastgesteld en is de gemiddelde ecologische impact van een vierkante meter keramische constructie per jaar vastgesteld. Uit de resultaten results (zie Démarche HQE) blijkt dat keramische producten een lage impact op het milieu heen.

Levenscyclusanalyse van het gebouw

Eén aspect van het ecobalansproject voor bakstenen, op basis van de levenscyclusanalyse van baksteenfabrieken in verschillende landen, was de “van de wieg tot het graf”-analyse van bakstenen constructies. Deze analyse vormt een essentieel onderdeel van de totale levenscyclusanalyse van een compleet gebouw.

De resultaten van de evaluatie van verschillende bakstenen constructies waren:

Bij de ecologische analyse van gebouwen moet rekening worden gehouden met de volledige levenscyclus van het gebouw. Hiertoe behoren:

• Winning van grondstoffen
• Productie van bouwmaterialen
• Constructie van het gebouw
• Gebruiksfase
• Onderhoud en reparatie
• Sloop
• Scheiding en hergebruik
• Verwijdering van bouwafval

De keuze van verwarmingssysteem en het type brandstof hebben een veel grotere invloed op de levenscyclusanalyse dan de muurconstructie en het thermische rendement van het gebouw.

Stadsverwarming op basis van verbranding van afval heeft het minste effect op het broeikaseffect. Elektrische verwarming heeft het grootste effect (maar dit is ook afhankelijk van de methode van energieopwekking). Verwarming met aardgas of stookolie zitten tussen deze twee uitersten in.

In situaties waar verwarmingssystemen al zeer efficiënt zijn, wordt het potentieel voor hergebruik van de materialen van het gebouw belangrijk bij de totale berekening.

Rekening houdend met deze punten behalen monolithische bakstenen muren en bakstenen spouwmuren met voldoende thermische capaciteit uitstekende resultaten.

De resultaten zijn min of meer onafhankelijk van het vastgestelde evaluatiemodel.

Ecologische levenscyclusanalyse

In de bovenstaande grafiek worden de resultaten van een ecologische levenscyclusanalyse weergegeven voor constructies met bakstenen muren in termen van het broeikaseffectpotentieel en de primaire energietoevoer voor verschillende brandstoffen en verwarmingssystemen over een periode van 90 jaar.

In werkelijkheid kan de keuze van de energiebron (elektriciteit, stookolie, aardgas, duurzame energie zoals hout of zonne-energie en stadsverwarming) die voor verwarming of koeling wordt gebruikt, een veel grotere rol spelen bij de ecologische analyse van een gebouw dan het type muurconstructie.

Opmerking: deze uitkomsten kunnen van land tot land sterk verschillen en zijn afhankelijk van het gangbare type elektriciteitscentrale en de beschikbaarheid van stadsverwarming op basis van verbranding van afval.

Binnen het Green Building Challenge Project zijn evaluatiesystemen ontwikkeld om de totale ecologische levenscyclusanalyse van een gebouw vast te stellen. Deze modellen zijn in diverse landen ingevoerd
(bijvoorbeeld "Total Quality" certificaat in Oostenrijk). In Frankrijk wordt de Démarche HQE gebruikt (zie Démarche HQE).

De uitkomsten van de evaluatie voor bakstenen gebouwen zijn erg positief.

CO2-balans van het gebouw

In de onderstaande tabel wordt het milieueffect weergegeven van 1 kWh verwarmingsenergie (afhankelijk van de gebruikte grondstof/energie) (Zie voor meer informatie GBC - the green building challenge handbook):

Wanneer de bovenstaande gegevens met de gebruikswaarden voor verwarmingsenergie worden gecombineerd, kan een eenvoudige berekening van de CO2-balans van een gebouw voor een periode van één jaar worden gemaakt. Wanneer het gebruik van verwarmingsenergie bijvoorbeeld 50 kWh/m²a is en het huis een oppervlakte heeft van 150 m² en een verwarmingssysteem op aardgas, is de totale emissie van CO2 (GWP) 0,263 x 50 x 150 = 1972,50 kg CO2-equivalent.

Vergeleken met de hoeveelheid CO2 die door een verwarmingssysteem van een gebouw wordt geproduceerd zijn de CO2-emissies van het productieproces van bakstenen en keramische elementen zeer laag. Het GBC-onderzoek naar de baksteenindustrie in Duitsland, Oostenrijk en Zwitserland (zie GBC GBC - the green building challenge handbook -> "Building materials")
geeft voor het broeikaseffectpotentieel een waarde aan van 0,194 kg in CO2–equivalent per kilogram keramische bakstenen. Voor een eengezinswoning van 150 m² is gemiddeld 40 ton bakstenen of keramische elementen nodig. Deze genereren tijdens de productie 7760 kg CO2. Met andere woorden: de CO2-uitstoot van vier jaar verwarming is hoger dan de 2–uitstoot die wordt veroorzaakt door de productie van de bakstenen.

Bakstenen gebouwen hebben gewoonlijk een gemiddelde levensduur van minimaal 90 jaar. Wanneer de CO2-uitstoot bij de productie van de bakstenen over 90 jaar wordt verdeeld, is de gemiddelde jaarlijkse CO2-belasting slechts 86 kg CO2, of 4,4% van de CO2 die door het verwarmingssysteem wordt geproduceerd.

Maatschappelijke aspecten

Bakstenen gebouwen hebben een positief effect op de gezondheid en het welzijn van de bewoners.

Wooncomfort

Bakstenen gebouwen heen een hoog wooncomfort, hoewel we allemaal onze eigen ideeën heen over wat een comfortabele omgeving inhoudt. Hoewel sommige van deze ideeën moeilijk meetbaar zijn, kunnen andere goed worden gemeten of getest. Hiertoe behoren:

• Akoestische prestaties/geluidisolatie
• Thermisch comfort (oppervlaktetemperatuur van muren, verschil tussen oppervlakte- en kamertemperatuur, luchtstromen in de ruimte)
• Eigenschap van de muur om vocht te absorberen en dit in de binnenatmosfeer af te geven
• Thermische massa/opslag van warmte
• Geen toxische emissies die uit het bouwmateriaal worden afgegeven in het binnenmilieu
• Hoge veiligheidsniveaus in geval van een brand, overstroming of inbraak
• Hoge flexibiliteitsniveaus inherent aan het ontwerp van het gebouw.

Binnenklimaat

Het binnenklimaat kan een belangrijk effect hebben op het gevoel van welzijn van een bewoner. Bakstenen muren presteren op dit gebied zeer goed. Vanwege de zeer hoge energetische prestatie van volle muren, spouwmuren en muren met uitwendige isolatie is de oppervlaktetemperatuur van de binnenkant van de muren hoog, zelfs wanneer het buiten koud is. Het is belangrijk voor het comfort dat het verschil tussen de temperatuur van het binnenoppervlak van de muren en de luchttemperatuur binnen minimaal is. Luchtstromingen als gevolg van temperatuurverschillen of van onregelmatigheden in de uitwendige constructie moeten ook minimaal zijn.

Door de porositeit kunnen keramische bakstenen vocht uit de lucht absorberen wanneer de relatieve vochtigheid hoog is, en dit vocht geleidelijk weer afgeven als de binnenlucht droger wordt. Naast vocht kunnen bakstenen muren ook warmtebelasting door zoninstraling absorberen en opslaan, een eigenschap die in de zomer tot een uitgebalanceerd binnenklimaat kan leiden. Dit is niet het geval bij lichte constructies, die in de zomer vaak oververhit raken.
Er moet speciale aandacht worden besteed aan thermische bruggen (koudebruggen) die kunnen ontstaan bij hoeken en raamkozijnen, waar de oppervlaktetemperaturen veel lager liggen. De baksteenindustrie kan aangepaste oplossingen ontwerpen om het effect hiervan te minimaliseren. Zie voor meer informatie over constructies VOZ Baudetails.

Keramische dakpannen dragen bij aan:

• Hydrothermaal comfort door het gebouw te beschermen tegen oververhitting door de zon en tegen regen en sneeuw;
• Akoestisch comfort door het contactgeluid van neerslag op het dak te verminderen.

Veiligheid (water, brand, inbraak, aardbevingen)

Bakstenen zijn niet brandbaar en zijn uitstekend bestand tegen vuur. Bovendien geven ze tijdens een brand geen gevaarlijke stoffen of gassen af. Ook lijden ze gewoonlijk geen structurele schade tijdens een brand en kunnen ze hun dragende functie dan ook nog steeds uitvoeren nadat het gebouw is gerenoveerd.

Bakstenen muren zijn ook bestand tegen verzadiging door water van overstromingen en gesprongen leidingen zonder een negatief effect op de constructie. Ze zijn bestand tegen horizontale belasting, zoals van aardschokken, maar moeten wel worden verstevigd in regio’s met een hoge seismische activiteit. Ze bieden ook een grote mate van bescherming tegen indringers.

Keramische dakpannen zijn inerte materialen. Ze zijn dan ook niet brandbaar en stoten bij brand geen toxische gassen uit. Regenwater dat van het dak afloopt, kan worden opgevangen en voor gebruik worden opgeslagen.

Akoestische bescherming/geluidsisolatie

In principe is de geluidisolatie van een muur of vloer afhankelijk van de massa. Daarom hebben massieve gebouwen, bijvoorbeeld bakstenen gebouwen, een veel betere geluidisolatie dan lichte constructies.

Flexibiliteit in gebruik

Gebouwen van bakstenen zijn zeer flexibel. Ze kunnen tijdens het bouwproces en tijdens de levensduur van het gebouw worden aangepast, wanneer als gevolg van maatschappelijke ontwikkelingen de indeling van het gebouw moet veranderen.