Loevestein kan leven van de wind

December 1998. Wie belegt er nu een bijeenkomst in een kasteel midden in de winter? Achter de houten luiken van Loevestein is jaren geleden al glas aangebracht, maar desondanks blijft een kasteel een kille bedoening. Een open haard of een vuurtje in de stookplaats onder de immense schoorsteen is romantisch, maar verre van voldoende om de grote en hoge Ridderzaal te verwarmen. Geen wonder dat het slot in de wintermaanden grotendeels op slot gaat.

„We probeerden er van alles aan te doen, met butagaskachels, heaters en de open haarden. Maar als je een tijdje stilstond, kreeg je het toch koud”, vertelt mevrouw drs. C. E. A. Sligting, directeur van Slot Loevestein. Als het aan haar ligt, is het voortaan ook in de winter druk in 'haar' kasteel; ze heeft al een stapel plannen klaarliggen. Sinds afgelopen zomer beschikt het slot daarom over een bijna onzichtbare centrale verwarming. Een hypermoderne installatie in een historisch pand, die warmte onttrekt aan het grondwater en tegelijkertijd de gracht op peil houdt.

Boekenkist
Inmiddels is het behaaglijk in de slotkapel, op de eerste verdieping van Loevestein. In een hoek staat, onder de collectezakken, een houten boekenkist. Het is niet het exemplaar waarmee ooit Hugo de Groot uit het slot ontsnapte, maar een goedkope variant ervan. Met gepaste trots houdt mevrouw Sligting het deksel omhoog. De achterwand van de kist is eruit gesloopt en de vulling blijkt te bestaan uit metertjes en verwarmingsbuizen, die onder de kist overgaan in vloerverwarming. Het is een van de fraaie staaltjes waarmee de moderne techniek is verstopt in een eeuwenoud jasje.

Dat jasje is ook nodig, want een kasteel is geen rijtjeshuis. Mag je wel sleutelen aan zo'n monumentaal pand? Verdwijnt met de hogere temperatuur niet juist de sfeer van het slot? „Voor een vorige-generatie-monumentenzorger is zo'n gebouw heilig. Als je die met een stijfkoppige energieadviseur rond de tafel zet, krijg je geheid problemen”, zegt drs. C. J. van der Peet, adviseur monumenten van de Rijksgebouwendienst, eigenaar van het uit 1360 daterende kasteel. „Bij monumenten moet je vaak zoeken naar een pragmatische oplossing. Je kunt zeggen dat de verwarming een aantasting is van de monumentenstatus, maar daarmee bemoeilijk je de exploitatie van zo'n gebouw”.

Warmtepomp
Begin 1996 schakelt de Rijksgebouwendienst diverse adviesbureaus in om de mogelijkheden voor verwarming van het kasteel te onderzoeken. Een aansluiting op het aardgasnet blijkt niet haalbaar. Loevestein ligt afgelegen, op het punt waar Maas en Waal tezamen komen; de 5 kilometer lange gasleiding vanaf Poederoijen moet 8 ton kosten.

Ook cv-ketels die werken op propaangas –vanuit een aparte tank op de parkeerplaats bij het kasteel– zijn niet aantrekkelijk. De fraaie puntdakjes boven op elke schoorsteen zijn niet bestand tegen de condensvorming die een hr-ketel veroorzaakt. Bovendien is voor het stoken van de ketels jaarlijks zo'n 35.000 kubieke meter gas nodig, evenveel als voor twintig eengezinswoningen.

De onderzoekers komen uiteindelijk terecht bij de warmtepomp als energiebron. Een warmtepomp is een ingenieus apparaat, dat werkt als een omgekeerde koelkast: de pomp onttrekt haar warmte aan relatief koud water –bijvoorbeeld grondwater of water uit de Waal– door dat verder af te koelen, en met de vrijkomende warmte ander water juist op te warmen.

Bij slot Loevestein is gekozen voor grondwater, afkomstig uit een bestaande bron in de kapschuur, vlak bij het kasteel. De temperatuur van het grondwater is constant, tussen de 11 en 12 graden Celsius. In de warmtepomp zit een vluchtige vloeistof die verdampt. Daarbij onttrekt de vloeistof warmte aan het omringende grondwater, zodat dit afkoelt tot 6 graden. De verdampte vloeistof wordt verderop in de warmtepomp samengeperst, waardoor het inmiddels ontstane gas weer condenseert. Daarbij komt warmte vrij, die benut wordt om de watertemperatuur in het verwarmingssysteem van het kasteel te verhogen, tot maximaal 55 graden.

„Je moet het zien alsof je warmte uit water van een lage temperatuur nuttig afgeeft bij een hogere temperatuur”, zegt ir. Haveman van adviesbureau Dijkoraad uit Deventer, die het verpompen van warmte uitlegt. Voor het samenpersen van de verdampte vloeistof gebruikt de warmtepomp weliswaar elektriciteit, maar één eenheid elektriciteit levert vier eenheden nuttige warmte op. Haveman rekent voor dat z'n systeem per saldo een besparing van 40 procent oplevert ten opzichte van een hr-ketel. In totaal hebben de twee warmtepompen in de kelder van het slot een vermogen van 86 kilowatt, voldoende om het gebouw op een wintertemperatuur van 19 graden te houden.

Vloerverwarming
„In plaats van grondwater kunnen we ook water uit de Waal gebruiken”, zegt ir. R. H. Kistelijn van het Enschedese ingenieursbureau Aquarius. „Maar juist in de winter heb je de verwarming nodig en dan is de watertemperatuur in de rivier laag. Na tien dagen vorst is de temperatuur gezakt tot 2,6 graden. Daardoor werkt de warmtepomp niet zo efficiënt meer. Bovendien verliezen we energie omdat we het water over een 4 meter hoge dijk moeten verpompen”.

Het gebruik van grondwater levert geen problemen op, want de warmtepomp heeft maar 13 kubieke meter water per uur nodig. Dat is nog niet de helft van de capaciteit van de al aanwezige bron. Toch verbruikt de 'kachel' van het kasteel zodoende per jaar 60 miljoen liter grondwater; Loevestein benut dat meteen om het peil in de slotgracht op niveau te houden.

De volgende uitdaging voor de ingenieurs is de verdeling van de opgewekte warmte door het kolossale kasteel. Dat moet zodanig gebeuren dat het de bezoekers nauwelijks opvalt. Om die reden valt de optie van heteluchtverwarming af: wegwerken in de vloer is vrijwel onmogelijk en buizen langs de muur zijn lelijk. Ook paneelradiatoren zijn dus geen oplossing.

„Vloerverwarming is juist heel prettig in combinatie met een warmtepomp”, zegt Haveman. „Voor vloerverwarming heb je niet zulk warm water nodig. Bovendien is de temperatuur bij het plafond een stuk lager dan bij gebruik van paneelradiatoren”. Dat laatste is nuttig in de hoge zalen van een kasteel, want anders droogt het hout te veel uit en splijten de plafondbalken. Vloerverwarming betekent daarnaast minder temperatuurschommelingen, zodat er weinig krimp en uitzetting is. De capaciteit is voldoende, mits de kachel ook 's nachts blijft branden.

”Droog verlegd”
De Rijksgebouwendienst eist echter dat de vloerverwarming reversibel is: het systeem moet met een relatief kleine ingreep weer weg te halen zijn. Haveman loste dat op met een zogenaamd “droog verlegde” verwarming: de leidingen liggen niet in een laag specie onder de plavuizen, maar op een isolerende laag van polystyreenplaten. Om de warmte toch af te geven in de goede richting, is de bovenkant van de polystyreen afgewerkt met metalen strippen, die onder de verwarmingsbuizen door gebogen zijn. Daarop ligt een dunne laag specie en de afwerklaag. Voor de Ridderzaal heeft Loevestein historische plavuizen uit een tweehonderd jaar oud Frans kasteel opgekocht; in de meeste andere zalen ligt er een dikke eiken vloer boven de verwarmingsbuizen.

Projectleider ing. J. J. D. van Vuurde benadrukt dat de vloerverwarming maar een onderdeel is van de complete aanpak. „Er is daarnaast een aantal isolerende maatregelen bij de ramen, de schoorstenen zijn voorzien van kleppen en er komen leren gordijnen in de deuren. De vele bijgebouwen krijgen een nieuwe verwarming, gebaseerd op propaangas. De Kruittoren –vlak naast het kasteelgebouw– heeft een aparte warmtepomp, die haar warmte onttrekt aan een bodemcollector in plaats van aan het grondwater. De collector bestaat uit drie leidinglussen in de bodem, tot een diepte van 50 meter, die door de aardwarmte worden verwarmd. Verder is er een brandpreventiesysteem aangebracht en een noodstroomvoorziening”.

Directeur Sligting gaat nu de Kruittoren inrichten om ook kinderen een prettig verblijf in het kasteel te geven, „een alternatief voor het ballenbad van Ikea”. Multimedia moeten de aantrekkelijkheid verhogen, want tijdens de verbouwing is meteen een glasvezelnet aangelegd, „voor een eigen Intranetje”.

Windmolen
Na een klus van bijna drie jaar en een investering van 1,3 miljoen gulden –voor het overgrote deel betaald door de overheid– heeft Loevestein naast een jasje van 2 meter dik ook een warm vloerkleedje. Wat nog rest is een voorziening om de benodigde elektriciteit op te wekken. De onderzoekers bekeken de mogelijkheid om een waterturbine in de Waal te plaatsen, maar de capaciteit daarvan bleek veel te klein. De stroomsnelheid van de rivier wisselt sterk door de getijde-invloed vanuit de zee, zodat het effectieve vermogen maar 2 kilowatt per vierkante meter turbine is.

Nu staat een windmolen op het verlanglijstje, er zit nog een half miljoen gulden in de projectpot. Ideale plaats is aan de westkant, aan de oever van de Waal. Om veiligheidsredenen –kruiend ijs, overloop van de rivier– is dat ongeschikt, dus moet de molen iets oostelijk van het kasteel terechtkomen, in de luwte van het kasteel. De onderzoekers becijferden dat een 30 meter hoge molen met een rotordiameter van 24 meter een vermogen krijgt van 150 kilowatt. Zo'n windturbine levert jaarlijks 250.000 kilowattuur, iets meer dan het totale elektriciteitsverbruik van het slot, de warmtepomp inbegrepen. Zo moet de hele investering in dertien jaar zijn terugverdiend. Door de molen te plaatsen op een 'ouderwetse' vakwerkconstructie in plaats van op een rechte paal, blijft de horizonvervuiling bovendien beperkt. Loevestein kan nu leven van de wind.