Installaties

Het binnenklimaat van kerkgebouwen moet aan verschillende eisen voldoen. Zo voelen bezoekers zich behaaglijk vanaf 18°C en een relatieve vochtigheid (RV) van 40-60%. Voor kerkorgels is een temperatuur onder 10°C beter bij een relatieve vochtigheid van 35-65%. Kerkgebouwen worden vaak incidenteel gebruikt dus de binnenklimaatcondities wisselen sterk. De aanbevolen maximale verandering van de relatieve vochtigheid is 10% per dag en 30% per jaar.

Tevens wordt de klimaatregeling extra bemoeilijkt vanwege de grote en hoge ruimte. Bij iedere poging om het binnenklimaat te verbeteren is het belangrijk eerst te bekijken of binnen het bestaande installatietechnisch ontwerp nog mogelijkheden zijn voor optimalisatie. De keuze voor een ander type verwarmingssysteem is vaak niet aan de orde. Het is een kostbare ingreep en een nieuwe verwarmingsinstallatie brengt meestal hak- en breekwerk met zich mee. Hierdoor komen de cultuurhistorische waarden van het gebouw en interieur vaak in het geding.

Centrale verwarming

KOSTEN	€ 10.000 - 100.000
BESPARING	20 - 60%
TVT	afhankelijk afschrijving huidige installatie

Moderniseren van de cv-installatie in een kerk is aan de orde als het systeem is verouderd of de warmtevraag dusdanig hoog dat een nieuw zuiniger systeem significante voordelen biedt. De mogelijkheden voor een nieuw of aanvullend verwarmingssysteem is sterk afhankelijk van de
mogelijkheden die de monumentale waarden bieden. De omvang van een kerk is eveneens bepalend voor de keuze van het verwarmingssysteem. Een groter volume vraagt om een grotere capaciteit en sommige systemen zijn alleen geschikt voor kleinere kerken. Het onderzoek naar de geschiktheid van een nieuw verwarmingssysteem moet door een gespecialiseerd installatietechnisch adviseur gebeuren. Op basis van metingen beneden op gebruiksniveau en bij orgels bovenin de kerk, het gebouwgebruik en de bouwtechnische en bouwfysische condities kan worden bepaald welke systemen in aanmerking komen voor de specifieke situatie.

Niet zelden wordt de bouwkundige impact van de aanleg van installaties onderschat. Vooral de leidingloop blijkt vaak kritisch en installateurs maken daarbij niet altijd gelukkige keuzes voor het monument. Ook laat een monument niet altijd de berekende kanaalmaat voor luchtbehandelingskanalen toe. Goed overleg met installatie-adviseurs, gemeente en architect en toezicht zijn daarom essentieel. Het is belangrijk om tijdig de beschikking te hebben over gedetailleerde installatietekeningen ter beoordeling van de impact van de installaties op de monumentale waarden. Zo nodig kan er dan tijdig worden bijgestuurd of kunnen er alternatieve oplossingen worden bedacht die zich beter verenigen met de monumentale waarden.

Warmtebronnen

CV-ketel

Het vervangen van een cv-ketel ouder dan 15 jaar is vaak rendabel. Doordat het rendement van de huidige HR-ketels aanmerkelijk hoger is dan van de oudere keteltypen, zal een nieuwe ketel zich meestal binnen 5 tot 10 jaar terugverdienen.

Warmtepomp

Toepassing van een warmtepomp is over het algemeen alleen interessant bij een ingrijpende verbouwing van een kerkgebouw. De warmteafgifte wordt namelijk vaak door middel van een vloerverwarmingssysteem gedaan en de aanleg hiervan is zeker voor monumentale kerkgebouwen zeer ingrijpend. Voor kerken die vanwege een flexibeler en intensiever gebruik ook koelbehoefte hebben, biedt een warmtepomp extra voordelen omdat met een warmtepomp ook koeling mogelijk is. Een warmtepomp bespaart 100% op de gaskosten, echter het stroomverbruik gaat flink omhoog. Warmtepompen worden daarom vaak toegepast in combinatie met duurzame stroomopwekking. Als warmtebron kan de bodem, het grondwater of de omgevingslucht worden benut. Grondwater en bodembronnen leveren het hoogste warmtepomprendement op, echter de aanleg van de
bronnen is kostbaar. In combinatie met luchtverwarming bestaan er alleen warmtepompen die lucht als bron benutten.

Biomassaketel

Een biomassaketel is te overwegen wanneer een gasgestookte ketel aan vervanging toe is en lokale biobrandstof voorhanden is. Biomassa is ecologisch verantwoord indien het afkomstig is uit de nabije omgeving en bestaat uit afvalhout. De investering is hoog maar de kostprijs van biomassa (pellets of houtsnippers) is beduidend lager dan van aardgas. Biomassaketels hebben wat meer ruimte nodig dan gasgestookte ketels, vereisen een aanpassing van het rookgaskanaal en een opslagruimte voor de biobrandstof. Enkele nadelen van biomassaketels zijn: frequent onderhoud, langere opwarmtijd en fijnstofuitstoot. Wanneer men het kerkgebouw gedurende langere periode verwarmt, is het nodig de installatie uit te breiden met flinke buffervaten om de fluctuerende warmtevraag en het ketelvermogen goed op elkaar af te stemmen.

Restwarmte

Benutting van restwarmte in de vorm van stadsverwarming kan een goed alternatief zijn voor de verwarming van een kerkgebouw. Ook de restwarmte van een naburig gebouw kan een geschikte optie zijn. In deze situatie kan de kerk dan eventueel koelenergie terug leveren. Stadsverwarming kan goed concurreren met aardgas. Voor het gebruik van restwarmte van een naburig gebouw is een leidingnet nodig. De kosten hiervan en de beschikbaarheid van warmte op de gewenste momenten zijn bepalend of dit een geschikt alternatief is. Benutting van restwarmte is in milieuopzicht te verkiezen boven gasgebruik.

Warmteafgiftesystemen

Luchtverwarming

Bij luchtverwarming wordt lucht uit de kerkruimte gezogen en door een warmtewisselaar verwarmd. Een ventilator blaast de lucht via één of meer roosters de kerkruimte in. Het meest toegepast is centrale luchtverwarming met één of enkele inblaasroosters in wand of vloer en vaak één afzuigrooster. Luchtverwarming zorgt relatief snel voor de gewenste luchttemperatuur in de kerk en is geschikt voor grote ruimten. Toepassing van luchtverwarming vanuit vloerroosters bij de vensters kan een goede voorziening zijn als aanvulling op vloerverwarming tijdens extra koude gebruiksdagen (piekdagen). De uit de vloerroosters opstijgende warme lucht zorgt voor extra warmte en neutraliseert bovendien de koudeval bij de vensters. Hier wordt geen energie mee bespaard maar het komt het gebruikscomfort ten goede.

Vloerverwarming

Doordat vloerverwarming op een laag niveau - direct bij de gebruiker - warmte en comfort brengt, levert dit altijd energetische winst op. Bij de vaak grote hoogten van de kerkruimten is laag bij de grond houden van warmte extra belangrijk en besparend. De verwarmde vloer zorgt voor stralingswarmte waardoor de luchttemperatuur lager kan blijven bij gelijkblijvend comfort voor de gebruikers. Vloerverwarming wordt vaak als basisverwarming toegepast – meestal onder de bankblokken in combinatie met houten vlonders - en is een relatief traag systeem. Goed aangelegde vloerverwarming heeft aan de onderzijde een hoogwaardig isolatiepakket, zodat energieverlies naar de bodem of kelder wordt vermeden. Dit deel van de gebouwschil wordt zodoende tegelijkertijd mee verbeterd. Voorwaarde is dat het geen monumentale vloer betreft die in het zicht moet blijven.

Radiatoren

Vanuit een cv-ketel gaat verwarmd water via leidingen naar radiatoren in de kerk. Radiatoren geven zowel convectiewarmte als stralingswarmte af. Vanwege de stralingswarmte is het in de buurt van de radiatoren behaaglijk ook bij lagere luchttemperatuur. Radiatorverwarming is relatief traag en bij incidenteel gebruik - zoals in kerken - alleen geschikt voor kleinere ruimten.

Convectoren

Convectoren worden evenals radiatoren gevoed vanuit een cv-ketel. Convectoren geven alleen convectiewarmte af en daarom is alleen bij de gewenste luchttemperatuur de comfortbeleving voldoende. Ook convectorverwarming is relatief traag en alleen geschikt voor kleinere kerken.

Infrarood

Infrarood werkt volledig op basis van stralingswarmte volgens hetzelfde principe als zonnestraling. In plaats van lucht worden direct de objecten verwarmd, wat zeker in volumineuze gebouwen zoals kerken energetisch voordelen biedt. Het heeft een zeer korte opwarmtijd waardoor het voor de bezoekers - binnen het bereik van de panelen - direct comfortabel is. Ook op grotere hoogte werkt infrarood goed. Infraroodverwarming is verkrijgbaar in de vorm van elektrische stralingspanelen en elektrische of gasstralers (die licht uitstralen). Als regel moeten directe gasgestookte stralers in kerken worden vermeden. Bij deze stralers lekt namelijk veel warmte weg via de achterzijde en de verbrandingsgassen zijn nadelig voor de binnenluchtkwaliteit.

	VOORDELEN	NADELEN
Luchtverwarming	Directe en snelle opwarming	Hele ruimte verwarmd
	Regeling heeft snel effect	Hogere luchttemperatuur noodzakelijk (geen stralingswarmte)
	Combinatie met ventilatiesysteem en luchtbevochtiging mogelijk	Hoge temperaturen en veel warmteverlies bovenin kerk
	Geschikt voor grote ruimtes	Grote schommelingen temperatuur en RV
	Redelijk uniforme temperatuur in hele ruimte (op gebruiksniveau)	Kwetsbaar voor orgels vaak additionele bevochtiger in orgel nodig
		Ruimtebeslag luchtkanalen
		Omvangrijke ingreep in het gebouw
		Tocht bij inblaasroosters
		Koudeval onder niet-geïsoleerde ramen
		Ongewenste lucht- en stofcirculatie
Vloerverwarming	Lagere luchttemperatuur door direct verwarmen en aanstralen bezoekers	Systeem reageert traag en lange opwarmtijd (sneller bij dunnere afwerklaag)
	Snel behaaglijk binnenklimaat	Kostbaar en ingrijpend
	Energiebesparing door lage temperatuurverwarming	Niet bij monumentale vloeren
	Combinatie warmtepomp	Ongewenste luchtstromen bij te hoge vloertemperatuur of gedeeltelijke vloerverwarming
	Zeer geschikt als basisverwarming	Stof- en vuilafzetting op wanden en gewelven
	Visueel niet waarneembaar	Risico vocht- en zoutschade (waar geen vloerverwarming ligt)
	Lage condensatie op constructie
Radiatoren	Beperking koudeval bij plaatsing onder ramen	Voor kleinere kerken (tot 4000 m³)
	Lagere luchttemperatuur vanwege stralingswarmte dichtbij radiatoren	Lange opwarmtijd (afhankelijk van grootte ruimte)
	Beperkte aanschaf/installatiekosten	Visuele afbreuk
Convectoren	Beperking koudeval bij plaatsing onder ramen	Voor kleinere kerken (tot 4000 m³)
	Beperkte aanschaf/installatiekosten	Lange opwarmtijd (afhankelijk van grootte ruimte)
		Convertorputten niet bij monumentale vloeren
		Hogere luchttemperatuur (geen stralingswarmte)
		Visuele afbreuk (wandconvectoren)
Infrarood	Lagere luchttemperatuur door direct verwarmen en aanstralen bezoekers	Aanpassing elektrische installatie bij omvangrijker systeem
	Korte opwarmtijd	Duur bij grotere kerkzalen (meer dan 200 zitplaatsen)
	Energie-efficiënt	Niet hele lichaam verwarmd
	Weinig invloed op luchttemperatuur en RV	Ongewenste luchtstromen
	Zeer geschikt als lokale verwarming	Bij lage buitentemperatuur binnen fris
	In delen in te schakelen	Schaderisico aangestraalde interieurdelen
	Hoog comfort	Visuele impact
	Eenvoudig te installeren
	Lage aanschaf/installatiekosten

Lokale verwarming

KOSTEN	€ 4.000 - 10.000
BESPARING	30 - 50%
TVT	3 - 6 jaar

In kerken kan veel energie worden bespaard door alleen daar te verwarmen waar de bezoekers zich bevinden. Lokale verwarming is energie-efficiënt omdat de warmte direct wordt afgegeven op de plaats waar deze nodig is. Ook is lokaal verwarmen gunstig voor het
binnenklimaat, vanwege het uitblijven van grote wisselingen in temperatuur en relatieve vochtigheid. Lokale verwarming in kerken bestaat meestal uit bankverwarming, voetverwarming, stralingselementen of een combinatie hiervan. Soms worden ook losse stoelen verwarmd door middel van elektrische kussens. Bij al deze maatregelen worden de bezoekers rechtstreeks verwarmd waardoor zij zich al bij een lagere luchttemperatuur behaaglijk voelen. Nadelen zijn dat niet het hele lichaam warm wordt en eventuele krimpscheuren in het hout van de banken. Afhankelijk van de gekozen optie zijn er bepaalde nadelen zoals gaten in vloeren of kolommen, verzwaring van de elektrische installatie en stroomkabels over de vloer.

Bankverwarming

Met elektrische infraroodstralers onder de banken of via verwarmde kussens kunnen gericht de zitplaatsen van de bezoekers worden verwarmd. Bankverwarming kan leiden tot tocht aan benen en voeten en werkt daarom het best als de banken met deurtjes zijn afgesloten. Indien het om meerdere rijen banken gaat is het beter om lokaal infraroodpanelen te plaatsen.

Voetverwarming

Voetverwarming kan elektrisch met verwarmde platen en matten of via buizen en balken die op de cv-installatie zijn aangesloten. Alleen in combinatie met andere systemen biedt voetverwarming voldoende comfort.

Infrarood

Infraroodpanelen kunnen zowel centraal als lokaal worden toegepast. Meerdere rijen banken kunnen lokaal worden verwarmd met infraroodpanelen of -stralers. Deze kunnen bijvoorbeeld tegen de kolommen, muen of onder het plafond van de kerk worden gemonteerd. Nadeel hiervan is dat er gaten geboord moeten worden. Een andere optie is infraroodpanelen op losse standaards plaatsen. Het voordeel is dat dit meer flexibiliteit geeft en gericht op de bezoekers kan worden ingezet. Nadelen zijn stroomkabels over de vloer (struikelrisico) en de behoefte aan stopcontacten.

	VOORDELEN	NADELEN
Bankverwarming	Directe lokale warmteafgifte	Alleen bij enkele rijen
	Energie-efficiënt	Tocht bij benen en voeten
	Compenseert lage stralingstemperatuur van vensters/wanden en lage luchttemperatuur	Temperatuur banken is hoger en RV lager waardoor schaderisico hout
	Weinig invloed op luchttemperatuur en RV
Voetverwarming	Directe lokale warmteafgifte	Biedt alleen in combinatie met andere systemen voldoende comfort
	Energie-efficiënt	CV-leidingen vereist indien CV-gevoed
	Weinig invloed op luchttemperatuur en RV	Temperatuur banken is hoger en RV lager waardoor schaderisico hout
Infrarood	Directe lokale warmteafgifte	Aanpassing elektrische installatie bij omvangrijker systeem
	Energie-efficiënt	Niet hele lichaam verwarmd
	Weinig invloed op luchttemperatuur en RV	Ongewenste luchtstromen
		Bij lage buitentemperatuur binnen fris
		Schaderisico aangestraalde interieurdelen
		Visuele impact

Combinatie verwarming

Voor veel kerken biedt een combinatie van systemen de meeste voordelen. Voor voldoende capaciteit en een juiste verdeling van de warmte worden dan ook doorgaans twee of meer systemen gebruikt om een kerkgebouw te verwarmen. Een veel voorkomende combinatie is vloerverwarming met luchtverwarming. Ook combinaties van centrale en lokale verwarming - zoals vloerverwarming en infrarood - worden regelmatig toegepast. Het trage systeem (vloerverwarming of radiatoren) wordt ingezet voor de basistemperatuur en het snelle systeem (luchtverwarming of lokale verwarming) voor de verhoging tot de gewenste gebruikstemperatuur. De optimale combinatie van systemen hangt af van onder meer de afmetingen, bouwfysische eigenschappen en gebruik van de kerk.

Mechanische ventilatie

KOSTEN	€ 6.000 - 12.000
BESPARING	15 - 20%
TVT	8 - 15 jaar

Ventilatie is noodzakelijk maar leidt ook tot energieverlies, omdat verwarmde binnenlucht wordt vervangen door koude buitenlucht. Gecontroleerde ventilatie en betere afstemming op de
ventilatiebehoefte levert veel energiebesparing op. Bij
mechanische ventilatie wordt lucht ingeblazen of afgezogen. De gebouwschil mag dan niet te open zijn en de kerk moet een zekere mate van kierdichting hebben. Ongewenste infiltratie via bijvoorbeeld kieren vermindert namelijk het effect van mechanische ventilatie. Tevens moeten de ventilatieopeningen afgestemd zijn op het ventilatievoud. Het is aan te bevelen om de mechanische ventilatie automatisch aan te sturen door vocht- en luchtkwaliteitmeters. Mechanische ventilatie is geschikt voor kleinere kerken. Bij grote kerken (>9000 m3) is een grote ventilatiecapaciteit vereist. Hiervoor is gebalanceerde ventilatie beter geschikt, waarbij de lucht zowel mechanisch wordt aangevoerd als afgevoerd.

Mechanische aanvoer

Bij mechanisch inblazen van ventilatielucht ontstaat overdruk in de kerk en wordt binnenlucht afgevoerd via ventilatiesparingen en kieren en naden. Inblazen via de gewelven heeft als voordeel dat koude en warme lucht zich bovenin de kerk mengt, zodat thermische stratificatie wordt verminderd. Groot nadeel is het ontstaan van sterke luchtstromen vanwege dalende koude lucht en opstijgende warme lucht. Bij luchtverwarming kan bekeken worden of het mogelijk is de ventilatie aan het luchtverwarmingssysteem te koppelen, waarmee automatisch voor mechanische aanvoer wordt gekozen.

Mechanische afvoer

Bij mechanische afzuiging ontstaat onderdruk in de kerk en wordt verse lucht aangevoerd via ventilatiesparingen en kieren en naden. Afzuigen via de gewelven heeft als voordeel dat er minder sterke luchtstromen in de kerk ontstaan, hetgeen voor ze bezoekers een beter comfort oplevert. Nadeel is wel dat juist de warmste lucht - die zich bovenin de kerk bevindt - afgevoerd wordt. Door een juiste afstemming op de ventilatiebehoefte kan dit effect beperkt blijven.

Klimaatinstallatie

KOSTEN	€ 10.000 - 80.000
BESPARING	20 - 40%
TVT	13 - 50 jaar

Grotere kerkgebouwen met een hogere gebruiksintensiteit hebben voordeel bij een klimaatinstallatie. Het energieverbruik kan daarmee worden verlaagd en het binnenklimaat wordt verbeterd. Door balansventilatie in combinatie met
warmteterugwinning wordt de ventilatiebehoefte optimaal geregeld en wordt het energieverlies beperkt. Centrale aansturing door middel van vocht- en luchtkwaliteitmeters of een gebouwbeheerssysteem - waarmee ook de verwarmingsinstallatie centraal wordt aangestuurd - zorgt voor een nog efficiëntere klimaatregeling. In kerkgebouwen waar de relatieve vochtigheid onvoldoende beheerst kan worden, kan er nog een bevochtigingsinstallatie aan worden toegevoegd. In een kerk is er meestal meer behoefte aan bevochtigen dan ontvochtigen. Het laatste kan het geval zijn in nauwelijks in gebruik zijnde onverwarmde kerken. Een nadeel van klimaatinstallaties is dat er omvangrijke leidingen, kanalen en ventilatieroosters nodig zijn. In het algemeen zijn klimaatinstallaties in financieel opzicht pas interessant voor kerken groter dan 7000 m3, die meer dan 20 uur per week in gebruik zijn en met een gebruikstemperatuur vanaf 18°C. Voor kleinere kerken die in hun geheel worden herbestemd en een nieuwe functie krijgen - zoals kantoor, horeca/hotel, (zorg)woningen, appartementen – kan dit ook een financieel haalbare en rendabele optie zijn.