Naar hoofdinhoud

De paradox van het ‘koele dak’

Er bestaat geen twijfel over, de gevolgen van de opwarming van de aarde zijn maar al te voelbaar, met langere en intensere hittegolven die de norm worden in de zomer. Het Europese rapport over de toestand van het klimaat laat zien dat Europa de afgelopen decennia sneller is opgewarmd dan eender welk ander continent, met temperaturen die tot twee keer zo snel stijgen als het wereldwijde gemiddelde.

Het is dus niet verbazingwekkend dat gebouwen er moeite mee hebben de temperatuur comfortabel te houden voor de bewoners en de inboedel. Steeds meer mensen maken gebruik van airconditioning, wat op zijn beurt nog meer warmte genereert en waardoor nog meer CO2 wordt afgegeven aan de atmosfeer. Volgens een schatting in 2021 van het Franse Bureau voor Milieu- en Energiebeheer (ADEME) heeft 25% van de Franse huishoudens en 40% van de bedrijven inmiddels enige vorm van airconditioning, met uiteenlopend energierendement.

In dit kader is het concept van het ‘koele dak’ wereldwijd in opmars als de oplossing om de oververhitting van gebouwen tegen te gaan. Het is een soort 'heilige graal' geworden voor wat betreft energieprestaties en duurzaamheid. Met de strenger wordende energieprestatiemandaten van de EU en de toenemende frequentie van "urban heat island" (UHI) gebeurtenissen in grote steden zoals Parijs, Berlijn of Londen, is het essentieel om de fysica achter deze fenomenen te begrijpen.

Wat is een koel dak?

Een koel dak is ontworpen om meer zonlicht te reflecteren en minder zonne-energie te absorberen dan een standaard dak. In technische termen is het een oppervlak dat een lagere temperatuur behoudt onder de zon door twee specifieke materiaaleigenschappen te maximaliseren: zonnereflectie (SRI) of "albedo" (het vermogen om zonlicht terug te reflecteren in de atmosfeer) en thermische emittantie (het vermogen van het materiaal om zichzelf af te koelen zodra het warm is geworden).

Een koel dak is bedoeld om het zonlicht te weerkaatsen, waardoor de hoeveelheid warmte die doordringt in het gebouw wordt verminderd, zodat het in de zomer koeler blijft en daardoor de energierekeningen van de airconditioning omlaaggaan.

De keuze voor een koel dak, met name in warme gebieden, lijkt dus vanzelfsprekend. Maar veel van de beschikbare informatie schept verwarring over de effectieve voordelen. Is het echt de beste oplossing voor de bewoners van het gebouw? Levert het aanzienlijke energiebesparing op? Gaat het doeltreffend het stedelijke hitte-eilandeffect tegen? Is het een duurzame oplossing op lange termijn? Regelmatig worden deze concepten door elkaar gehaald, alsof ze allemaal hetzelfde zijn.

Niet alleen een kwestie van kleur

In de sector heeft een gevaarlijke oversimplificatie postgevat: de overtuiging dat elk wit of lichtgekleurd dak een 'koel dak' is, ongeacht of het membraan zelf wit of lichtgekleurd is of geverfd met een lichtreflecterende coating. In werkelijkheid suggereert de bouwfysica een complexere paradox.

Om te beginnen is een onderwerp waar niet vaak over wordt gesproken wat er op de lange termijn gebeurt, aangezien de reflecterende kwaliteit van de dakbaan of coating niet voor altijd hetzelfde blijft. Alle lichtgekleurde, blootliggende membranen zullen vuil worden en verliezen in de loop der tijd onherroepelijk hun weerkaatsingsvermogen. Alleen al in de eerste drie jaar kan het hierbij gaan om 30 tot 50%.

Laagwaardige dakbedekkingsmembranen die niet goed gestabiliseerd zijn voor de UV-niveaus die we nu ervaren, zullen geel worden. Zodra een membraan geel of ivoorkleurig wordt, is het geen "koel dak" meer en verliest het al zijn veronderstelde thermische voordelen.

Vuil speelt ook een grote rol. Al tijdens de installatie zelf wordt het membraan vuil wanneer de dakdekkers er overheen lopen. Op daken met een zonnepaneelinstallatie is het voetverkeer nog intenser en wordt het membraan nog sneller vuil. Daarna, tijdens de levensduur van het dak, worden membranen vuil door normaal voorkomende natuurverschijnselen zoals opstuivend stof of stof meegevoerd door de wind, vervuiling, vogels... 

Het regelmatig reinigen van het dak lijkt misschien de oplossing, maar de ervaring leert dat er eigenlijk heel weinig wordt schoongemaakt. De reden hiervoor is voornamelijk gebaseerd op de kosten: om een lichtgekleurd membraan schoon te houden en het weerkaatsingsvermogen hetzelfde als op de dag dat het dak werd aangelegd te houden, zouden de kosten oneindig veel hoger zijn dan de energiebesparing die zou worden behaald door de kleurkeuze.

Bij het specificeren voor toekomstige projecten is het daarom belangrijk om rekening te houden met de "oude" SRI-waarde van een dakbedekkingsmembraan of coating. Door een materiaal te kiezen dat gemakkelijk schoon te maken is of antimicrobiële eigenschappen heeft, blijven de prestaties beter.

Het belang van het totale dakbedekkingssysteem

Op een warme zomerdag ligt de oppervlaktetemperatuur op een lichtgekleurd dak rond de 40 tot 45 °C, terwijl dit op een donker oppervlak kan oplopen tot 70 à 75 °C. Betekent dit dat we door het aanbrengen van een lichtgekleurd dakbedekkingsmembraan automatisch 30 °C aan comfort winnen binnen in het gebouw? Niet echt.

Alles hangt af van het ontwerp van het dak. Een dak is eigenlijk een geheel van bouwelementen: Het bestaat uit verschillende lagen, elk met een specifieke functie. Voor een goede werking van elk dak en om de beste thermische prestaties te behalen, moet elk onderdeel zinvol zijn en in synergie met alle andere onderdelen werken. Kortom: we kunnen niet alleen naar de toplaag van het dak kijken en geen aandacht besteden aan de overige onderdelen.

Om werkelijk energierendement te behalen met een dak, is een goede thermische-isolatielaag essentieel, ongeacht de kleur van het dakbedekkingsmembraan. Als er bijvoorbeeld een reflecterend membraan of een reflecterende coating wordt gebruikt op een ongeïsoleerd stalen golfplaten dek, zullen we inderdaad een daling van de binnentemperatuur waarnemen. Als het dak minimaal geïsoleerd is, is de temperatuurdaling binnen in het gebouw veel lager. Als het dak dus efficiënt geïsoleerd is, is de winst in binnencomfort door alleen een reflecterend membraan of een reflecterende coating aan te brengen vrijwel verwaarloosbaar.

Is een koel dak duurzaam?

De duurzaamheid van een dakbedekkingsmembraan hangt af van verschillende factoren. Een daarvan is het energieverbruik dat vereist is om het te produceren (zijn CO2-voetafdruk). De productie van eenlaagse dakbedekkingsmembranen zoals UltraPly TPO kost minder energie vanwege de lage massa. Bovendien bevat het materiaal geen chloor of halogenen en het allerbelangrijkste: het heeft een lange levensduur.

Er bestaat een verband tussen de levensduur en de gebruiksprestaties. Een EPDM-dakbedekkingsmembraan heeft een veel langere levensduur dan een lichtgekleurd membraan van dezelfde dikte. Dat betekent dat het minder vaak zal moeten worden vervangen. Als we er rekening mee houden dat dakvernieuwingswerkzaamheden meer CO2-uitstoot met zich meebrengen, meer afval en meer kosten, wat is dan het duurzaamste membraan? Het meest weerkaatsende of het membraan dat het langst meegaat?

Voor wat betreft de impact op het stedelijke hitte-eilandeffect: lichte oppervlakken dragen bij tot een lagere omgevingstemperatuur buiten het gebouw, en binnen het gebouw in mindere mate. Ten aanzien van het onderwerp van het hitte-eilandeffect blijkt uit onderzoek uitgevoerd door de Universiteit van Stanford* dat weerkaatsende daken het hitteprobleem niet zozeer oplossen, maar het in feite doorgeven aan oppervlakken in de omgeving. In een stedelijke omgeving zijn de grootste oppervlakken niet de daken, maar de straten en de gevels van gebouwen. Reflecterende daken kunnen de energie weerkaatsen naar grote naburige oppervlakken van glazen vliesgevels of betonnen gevels. Deze oppervlakken accumuleren veel warmte en zijn niet in staat om deze efficiënt af te geven tijdens de nachtelijke uren, waardoor de situatie zelfs verergert.

Daarbovenop weerkaatsen hoge gebouwen de energie op zo'n manier naar de atmosfeer dat de regencycli erdoor kunnen worden verstoord. Witte oppervlakken verminderen de verticale beweging van vocht naar de atmosfeer. Dat verkleint op zijn beurt het wolkendek, met minder regen en drogere omstandigheden tot gevolg. Dat is het tegenovergestelde van het gewenste effect.

Kortom: om echt duurzaam te zijn, moet een dakbedekkingsmembraan een lange levensduur hebben, uitstekende prestaties bieden en geschikt zijn voor oplossingen zoals groendaken. Groendaken houden in de zomer het dak koeler dan een wit oppervlak en in de winter zorgen ze voor een extra isolatielaag, ze bieden ook oxygenatie, evapotranspiratie en andere voordelen die zeer nuttig zijn om het stedelijke hitte-eilandeffect daadwerkelijk en op duurzame wijze tegen te gaan.

Één oplossing voor elke situatie bestaat niet

Het nut van een koel dak moet worden berekend op basis van het klimaat, de geografische locatie, het soort gebouw en de thermische isolatie op het dak. Ook speelt het budget uiteraard een belangrijke rol. Een koel dak is gewoonlijk een betaalbare oplossing voor renovaties, maar er moet ook naar de kosten op lange termijn en naar de milieukosten worden gekeken.

“De keuze voor een koel dak voor de renovatie van een slecht geïsoleerd gebouw in een warme regio zoals Zuid-Frankrijk kan zeker aantrekkelijk zijn,” aldus Jean-Luc Roudaut, Regional Prescription Manager voor Frankrijk van Holcim Solutions & Products EMEA. “Maar in Noord-Frankrijk, waar het klimaat koeler is, dienen zich vragen aan: hoeveel energie moet ik besteden aan airconditioning van het gebouw 's zomers in vergelijking met de verwarming van het gebouw in de winter? 's Winters beperken weerkaatsende membranen of verf de zonnetoetreding, waardoor meer verwarming nodig kan zijn, dus moet er naar het hele jaar worden gekeken, niet alleen naar de zomer,” voegt hij daaraan toe.

Voordat u zonder nadenken voor een traditioneel koel dak kiest, adviseren wij als u het comfort in een gebouw bij warm weer wilt verbeteren, de behoefte aan koelingssystemen wilt beperken en zo energierekeningen wilt verlagen, om rekening te houden met de volgende punten:

  • Beschouw lichtgekleurde dakbedekkingsmembranen of weerkaatsende verf niet als de enige oplossing. Kies een bredere benadering, waarbij u kijkt naar het ontwerp van het gebouw als geheel (gevels, de omgeving van het gebouw, isolatie, het beschikbare budget enz.).
  • Neem de geografische locatie en het soort gebouw in overweging. Residentiële en industriële gebouwen hebben zeer specifieke behoeften.
  • Hoe goed geïsoleerd is het dak? Is het een renovatie- of een nieuwbouwproject?
  • Weerkaatsende daken verliezen hun reflectiviteit in de loop der jaren. Kijk naar de 'aged SRI' waarde van het materiaal, geleverd door een derde partij. Zorg er ook voor dat het dak een goede helling heeft om plasvorming te voorkomen, want dan wordt het dak sneller vuil. Regelmatig reinigen kan helpen om de SRI te herstellen, maar daar zijn kosten aan verbonden en het kan ook de prestaties van het materiaal beïnvloeden, omdat het membraan sneller kan verslijten.
  • Als je reflecterende coatings gebruikt, vermijd dan goedkope coatings die poreus zijn en gemakkelijk vuil vasthouden. Zorg ervoor dat ze geen verontreinigende stoffen afgeven aan de lucht of het regenwater.
  • De duurzaamheid van het dakbedekkingssysteem is een van de belangrijkste factoren om rekening mee te houden.

Onze eenlaagse dakbedekkingen bieden diverse oplossingen die het thermische comfort in gebouwen kunnen verbeteren. Een koel dak is daar slechts één van. Aarzel niet om contact op te nemen met een van onze plaatselijke vertegenwoordigers. Zij bespreken graag met u welke optie het beste past bij de vereisten van uw project.

 

*”Effects of Urban Surfaces and White Roofs on Global and Regional Climate”, Mark Z. Jacobson en John E. Ten Hoeve, Department of Civil and Environmental Engineering, Universiteit van Stanford, Stanford, Californië