ECN publicatie: facebook
Titel:
Intelligente gevels in de utiliteitsbouw: een gezonde geest in een gezond gebouw
 
Auteur(s):
Koene, F.G.H.; Bakker, E.J.; Kaan, H.F.; Zondag, H.A.; Haartsen, J.; Brouwer, J.
 
Gepubliceerd door: Publicatie datum:
ECN Energie in de Gebouwde Omgeving en Netten 1-1-2003
 
ECN publicatienummer: Publicatie type:
ECN-C--02-092 ECN rapport
 
Aantal pagina's: Volledige tekst:
64 Download PDF  (1862kB)

Samenvatting:
Met deze studie willen ECN en XX-architecten nagaan, welke mogelijkhedende gebouwschil biedt om het energiegebruik in de utiliteitsbouw terug te dringen, uitgaande van een dynamisch gevelsysteem. Daarmee wordt bedoeld een gevelsysteem, dat kan reageren op veranderende binnen- en buitencondities om het binnenklimaat binnen een breed aanbod aan weersomstandigheden optimaal te houden. Uit een marktverkenning komt naar voren dat de meest aantrekkelijke markt voor een intelligent gevelsysteem de utiliteitsbouw is, zowel voor renovatie als voor nieuwbouw.

Doelstelling
De doelstelling van dit project is ?het voorbereiden van de ontwikkeling van een ?intelligent? gevelsysteem in de utiliteitsbouw, dat optimaal tegemoet komt aan de behoeften van de gebruikers van het gebouw?. Daarbij wordt met name aan een gezond binnenklimaat gedacht. Het systeem moet energiebesparend zijn, het moet modulair zijn opgebouwd, eenvoudig te monteren, financieel haalbaar zijn en architecten maximale ontwerpvrijheid bieden.

Aanpak
Het gevelsysteem is opgezet rond een basisvariant, die is uit te breiden met diverse ?adaptables?, dat wil zeggen bouwkundige en installatietechnische componenten die een grote mate aan verfijning van het comfort en regelbaarheid bieden.

Om het ontwikkelde concept voor de intelligente gevel te kunnen beoordelen is een ?standaard? kantoorcel opgesteld, met aan de gevelzijde de ontwikkelde ?intelligente gevel?. De kantoorcel vormt dus als het ware een ?kapstok? voor de gevel.

De kenmerken van de kantoorcel en van de gevel zijn vervolgens in een aantal computer-modellen ingevoerd. De volgende mathematische modellen zijn gebruikt:

  • Adeline voor de berekening van de lichtverdeling in de kantoorcel,
  • het gebouwsimulatieprogramma TRNSYS voor het berekenen van de warmtevraag en de temperatuuroverschrijding in de zomer,
  • een CFD (Computational Fluid Dynamics) -rekenprogramma voor de berekening van luchtstromingen,
  • NEN 2916 voor berekening van de EPC-U (Energie Prestatie Coëfficient voor Utiliteitsbouw).
Naast de basisvariant zijn enkele varianten doorgerekend. In bouwkundige zin is gevarieerd in een overstek op de zuidgevel, in regeltechnische zin een verhoogde ventilatie gedurende de nacht (zomernachtventilatie) en een beheerste opwarming in de ochtend (?slow heating?).

De belangrijkste conclusies uit het onderzoek zijn:

  1. In de basisvariant komt de verwarmingsvraag van de kantoorcel met de XX-ECN-gevel overeen met die van andere energiezuinige gebouwen, zoals ECN-gebouw 40 en het kantoor van XX-architecten (5,8 m 3 a.e./m 2 a).
  2. Met de ideale zonwering, zoals met Adeline berekend, treedt oververhitting in slechts beperkte mate op.
  3. Met een minder dan ideale zonwering blijkt oververhitting wel degelijk op te treden. De regeling van de zonwering blijkt daarmee cruciaal in het voorkomen van oververhitting.
  4. De CFD-berekeningen laten zien dat een ideaal, leeg vertrek voldoende wordt ververst en dat er nauwelijks sprake is van koude tocht bij instroomopening op 80 cm hoogte. Wel is de temperatuur op lagere hoogten 1 tot 2°C lager dan boven in het vertrek. Het is de vraag in hoeverre dat comfortproblemen geeft.
  5. Zomernachtventilatie blijkt een effectief middel om oververhitting tegen te gaan.
  6. Overstekken (op het zuiden) blijken wat minder geschikt om oververhitting tegen te gaan. Bovendien heeft een overstek nogal invloed op het uiterlijk van de gevel, en lijkt daardoor ook geen algemeen toepasbare ?adaptable?.
  7. Toepassing van een strategie van ?slow heating? heeft een beperkte vermindering van de oververhitting tot gevolg, maar kan tot 9% besparen op verwarmingskosten. Wel is het de vraag of de gebruikers van het kantoor deze maatregel zullen accepteren. Indien de gebruikers echter de mogelijkheid wordt geboden deze regeling te overbruggen hoeft het niet te leiden tot ontevredenheid.
  8. ?Renovatie? van een tweetal gebouwen met de XX-ECN-gevel laat zien dat de ontwikkelde gevel een prima toepasbaar systeem is, waarmee minimaal aan de huidige eisen t.a.v. de EPC kan worden voldaan. Echter, toepassing van de XX-ECN-gevel ligt minder voor de hand indien het gevelsysteem te veel afwijkt van die van een ?standaard? kantoorgebouw.

    Verder kan een aantal algemene conclusies uit het onderzoek worden getrokken:

  9. Gezien de vele mogelijkheden van de XX-ECN gevel, lijkt het een kansrijk concept om op een energiezuinige wijze tegemoet te komen aan de hoge comforteisen van gebruikers.
  10. Vanwege het grote aantal varianten zijn niet alle bouwkundige maatregelen die in de vorm van 'adaptables' naar voren zijn gebracht, doorgerekend.
  11. In deze verkennende studie blijken de gebruikte rekenmethoden niet in alle gevallen toereikend om het gevelsysteem op al zijn merites te kunnen beoordelen. Met name Adeline blijkt niet in staat om een aantal van de voorgestelde bouwkundige maatregelen (?adaptables?) door te rekenen. Aanbevolen wordt dan ook om in een eventuele vervolgstudie geavanceerdere rekenmethodes te gebruiken en dit ? waar mogelijk ? aan te vullen met metingen in testopstellingen.


Terug naar overzicht.