Hoe zien de binnenklimaatinstallaties van de toekomst eruit?
De coronapandemie, zomerhitte, hoge gasprijzen… in de afgelopen jaren was er om uiteenlopende redenen veel te doen over het binnenklimaat van gebouwen. De beheersing daarvan met behulp van techniek is het vakgebied van Atze Boerstra, hoogleraar Building Services Innovation aan de TU Delft. Op 11 november spreekt hij zijn intreerede uit met de titel Indoor Climate Systems Design in Times of Uncertainty.
Werd in het kader van coronapreventie in de afgelopen tijd nadrukkelijker gewezen op het belang van voldoende ventilatie en schone lucht in gebouwen en baarden afgelopen zomer oververhitte woningen wederom zorgen omtrent barre leefomstandigheden, inmiddels viert de isolatiedrift hoogtij. Wat is wijsheid? Boerstra: “Dat een school eerst de ramen de hele dag openzet vanwege een nieuw virus en twee winters later alles dichthoudt om stookkosten te beperken, geeft wel aan dat bezinning op zijn plaats is.” Daar komt bij dat er een nijpend tekort is aan hoogwaardige grondstoffen voor werktuigbouwkundige en elektrotechnische installaties en dat de schaarste aan personeel in de installatiebranche alleen maar verder oploopt. “Het is nodig te heroverwegen hoe met onze binnenklimaatsystemen een gerieflijk en gezond binnenklimaat het best tot stand wordt gebracht.”
Utiliteitsbouw
In sommige behoeften, zoals die aan koeling tijdens een zomer, kan volgens Boerstra deels op een ‘passieve’ manier worden voorzien: met doordachte bouwfysische maatregelen, een slim gevelontwerp en een zorgvuldig ontworpen binnenmilieu. “Kleinere ramen, goede zonwering en loofbomen met een flinke kruin voor de deur kunnen voorkomen dat het binnen al te zeer opwarmt. Mechanisch koelen doe je dan alleen indien nodig.”
Atze Boerstra
Het is nodig te heroverwegen hoe een gerieflijk en gezond binnenklimaat het best tot stand wordt gebracht.
Idem dito kan naar een lage energiebehoefte worden toegewerkt, maar helemaal zonder gebouwtechniek komen tot gezonde, comfortabele, energiezuinige gebouwen lijkt Boerstra niet haalbaar. “Specifieke behoeften hangen natuurlijk sterk samen met de functie van een gebouw.” In een ziekenhuis zijn gezonde lucht en thermisch comfort nu eenmaal van groter belang dan in bijvoorbeeld de kantine van een sportclub. “In de utiliteitsbouw is het beheersen van fysische omstandigheden doorgaans wat ingewikkelder dan in de woningbouw. Daar tref je dus vaker geavanceerde voorzieningen aan voor ventilatie, luchtbehandeling en het regelen van de temperatuur. Mijn kennis en ervaring hebben vooral betrekking op utiliteitsbouw, maar in de woningbouw wordt tegenwoordig ook geavanceerde installatietechniek toegepast.”
Lager pitje
Het ontwerpen van klimaatinstallaties is als een evenwichtsoefening. Enerzijds zijn er de ambities van de opdrachtgever en prestatie-eisen voor comfort en welzijn vanuit bijvoorbeeld Arboregelgeving. Anderzijds zijn er de kosten en het energieverbruik van de installaties. Hoe brengt de ontwerper van systemen beide in balans? “We worden gelukkig steeds beter in het bedenken van duurzame oplossingen”, aldus Boerstra. “Denk bijvoorbeeld aan het ’s winters terugwinnen van warmte uit retourlucht. Door hiermee toe te voeren lucht voor te verwarmen, kan tachtig tot negentig procent op de energie voor verwarming van lucht worden bespaard, terwijl er toch ruimschoots wordt geventileerd.”
Zo liggen er volgens Boerstra meer kansen voor het grijpen. “We zijn in de afgelopen decennia gewend geraakt aan relatief goedkope energie en houden allerlei ruimten warm of koel, vaak tot aan het plafond, terwijl ze niet of slechts ten dele wordt gebruikt.” Dat kan slimmer. Betrekkelijk eenvoudige technologie maakt het mogelijk comfort op individueel niveau te creëren op plekken daar waar mensen zitten of liggen. “In twee projecten waarbij ik betrokken ben, koelen en verwarmen we werkplekken door middel van techniek die geïntegreerd is in een bureaustoel of tafelblad.” Sensoren geven aan of een werkplek bezet is. Zo niet, dan worden systemen automatisch uitgezet. “Het mooie van dit soort oplossingen voor microklimaatbeheer is dat de omliggende ruimte op een lager pitje kan worden verwarmd of gekoeld.”
Oplopende prijzen en levertijden van materialen nopen wat Boerstra betreft ook tot heroverweging van de staande praktijk. “Kunnen componenten anders en slimmer worden ontworpen, zodat ze langer meegaan of zodat onderdelen makkelijker opnieuw kunnen worden gebruikt? Met een student kijk ik nu bijvoorbeeld naar mogelijkheden om het plaatstaal van luchtverversingskanalen te vervangen door een bio-based materiaal.” Circulariteit, zegt Boerstra, staat in zijn vakgebied nog in de kinderschoenen. “Dat wil ik graag veranderen in samenwerking met collega’s -zoals professor Tillmann Klein- die actief zijn binnen de Circular Built Environment Hub van de faculteit Bouwkunde.”
Belevingswereld
Boerstra’s aanstelling bij Bouwkunde betreft anderhalve dag per week. Als hoogleraar Building Services Innovation houdt hij zich bezig met zowel onderzoek als onderwijs. Studenten bouwtechniek wil hij vooral uitdagen om duurzame gebouw- en installatie-ontwerpen te maken en deze te laten aansluiten op de belevingswereld van beoogde gebruikers. “Je kunt een intelligent systeem samenstellen, maar het moet mogelijk blijven om omstandigheden af te stemmen op individuele behoeften. Met name daar waar mensen langere tijd verblijven.” Dit betekent dat het bedieningspaneel op de muur in een woning, school of kantoor en de app op een telefoon functioneel moet zijn en eenvoudig in gebruik. “Hiervoor zijn inzichten van bijvoorbeeld industrieel ontwerpers en omgevingspsychologen ook relevant.”
Boerstra is ook directeur van een adviesbureau en als zodanig stevig geworteld in de praktijk. Het liefst laat hij studenten hun tanden zetten in actuele en aansprekende ontwerpopgaven. Door de coronacrisis aangewakkerde onderzoeken maken duidelijk hoe door praten, meezingen en hoesten aerosolen – minuscule druppeltjes in uitgeademde lucht – virussen overdragen in binnenruimtes. “Dan vraag ik bijvoorbeeld aan studenten: kun je festivaltenten of uitgaansgelegenheden zo herontwerpen dat wanneer ze tjokvol zitten, ze een minder groot (corona)gezondheidsrisico vormen?”
Klimaatverandering en de toegenomen onzekerheid over de beschikbaarheid van energie betekenen voor Boerstra dat het roer in zijn branche om moet. “Te beginnen met beantwoording van de vraag: als we meer crisisbestendige klimaatinstallaties voor de maatschappelijke problemen van morgen willen, hoe zien ze er dan uit?”
Meer informatie
Professor Atze Boerstra (afdeling AE&T) houdt zijn intreerede op vrijdag 11 november. De intreerede wordt voorafgegaan door het symposium Klimaatinstallatie innovatie.
Kijk op de hooglerarenpagina van Atze Boerstra voor meer informatie.