Slimme technologie: Op weg naar duurzame gebouwen
Willen we evolueren naar een klimaatneutrale wereld dan moet het gebouwenpark fors verduurzamen, want dat is verantwoordelijk voor maar liefst 37% van de CO2-uitstoot en 34% van het energieverbruik. De overheid wil de uitstoot van haar gebouwenpark daarom met minstens 85% verminderen tegen 2050. Naarmate de temperatuur stijgt, kijkt Europa steeds meer in de richting van slimme technologie als accelerator in de groene transitie. (Wendy Thijs)
Die versnelling is nodig. De tijd dringt en de wereld zit niet op koers. De VN becijferde dat het totale energieverbruik en de CO2-uitstoot van de bouwsector in 2021 zijn gestegen tot boven het niveau van voor de pandemie. De uitstoot door de exploitatie van gebouwen bereikte zelfs een recordhoogte. Slimme technologie kan die uitstoot helpen terugdringen, want het maakt gebouwen gedurende hun hele levenscyclus efficiënter, gezonder én comfortabeler.
Maar wat maakt een gebouw slim? Technologie is geen must. Door te spelen met de grootte en de oriëntatie van ramen kan je het energieverbruik optimaliseren, maar wie grote winsten wil boeken, kan nog moeilijk om technologische intelligentie heen. Smart Buildings in Use, een cluster van innovatiecentrum Buildwise, volgt de ontwikkelingen op de voet. Clustermanager Ruben Delvaeye: “Voor ons is een smart building een duurzaam en energie-efficiënt gebouw dat dankzij een slim ontwerp, de nodige installaties en geconnecteerde systemen op een efficiënte manier gebruikt en beheerd kan worden. Ook aan het comfort van gebruikers wordt gedacht: een slim gebouw zorgt voor een optimale gebruikerservaring.”
Optimaliseren van de ruimte
Een relatief eenvoudige ingreep om de energie-efficiëntie van een gebouw te verhogen, is slimme werkplektechnologie. Minder ruimte betekent minder energieverspilling. Een voorbeeld daarvan vinden we bij AXA Belgium. Het bedrijf liet zijn kantoor in hartje Brussel uitrusten met ruim 2.000 draadloze sensoren die voortdurend de bezetting in kaart brengen. Sven Toelen van technologiebedrijf Spacewell: “Daardoor weet AXA dat het aan vijf werkplekken per tien medewerkers voldoende heeft. Het zorgde voor een vloeroppervlaktebesparing van meer dan 6.000 m², leverde een besparing van ongeveer 2,4 miljoen euro per jaar en hielp AXA om het BREEAM-certificaat te behalen.”
“Ook voor de medewerkers was het interessant, al stonden de vakbonden er initieel weigerachtig tegenover. Die waren bezorgd over de privacy en vroegen zich af of het bedrijf van plan was om een kantoor te sluiten en medewerkers te laten gaan. Maar de data-inzameling is anoniem en liet AXA net toe om over te schakelen op ‘activity-based working’. Daarbij richt het de ruimtes in volgens de manier waarop ze effectief worden gebruikt. Naast grote zijn er nu ook voldoende kleine vergaderzalen. Er zijn ruimtes voor werk dat opperste concentratie vereist, plaatsen voor informele bijeenkomsten en phone boots.”
‘Smart’ renoveren
Hoe vroeger je tijdens een bouw- of verbouwproject intelligentie introduceert, hoe hoger de energiewinst zal zijn. Dat demonstreert Buildwise met zijn nieuwe hoofdzetel. Het koos bewust voor een renovatie en bewijst zo dat ook een bestaand gebouw smart kan worden. Niet onbelangrijk, wetende dat 85 à 95% van de huidige gebouwen er ook in 2050 nog zal staan en dat het merendeel daarvan niet energie-efficiënt is.
Buildwise paste al in de ontwerpfase intelligentie toe door gebruik te maken van BIM (Building Information Modeling). Ruben Delvaeye legt uit: “Zo ontstond een digitaal en dynamisch model waarin verschillende scenario’s getest werden. Zo konden we nagaan wat de impact was van dubbele versus drievoudige beglazing of wat er te winnen viel met nachtkoeling. Op basis daarvan namen we beslissingen met betrekking tot de bouwschil en het HVAC-concept. Het gebouw werd uitgerust met honderden sensoren, actoren en controllers die onder andere de werking van de installaties, de temperatuur en de luchtkwaliteit monitoren. Er werd een gebouwbeheersysteem ontwikkeld om de werking en efficiëntie van de installaties voortdurend te bewaken en te optimaliseren. Ook het energie- en het waterverbruik kunnen via dat systeem opgevolgd en bijgestuurd worden.”
Slim van ontwerp tot exploitatie
Dat opvolgen en bijsturen gebeurt vandaag nog deels manueel, maar net omdat er al een digitaal model was, kon het gedeeltelijk geautomatiseerd worden. Dat gebeurt met een digital twin, een virtuele kopie, gevoed met data uit het gebouw, die op zijn beurt de systemen en actoren in het gebouw kan aansturen. De digital twin ontvangt informatie over onder andere de temperatuur, de luchtkwaliteit, de bezettingsgraad en het gebruikerscomfort en analyseert die. Ingebouwde algoritmes houden niet alleen rekening met die real time data, maar ook met historische data en externe factoren zoals het weer. Na een tijd herkent het systeem patronen, wat een vergaande energie-efficiëntie mogelijk maakt zonder dat het comfort in het gedrang komt. Het komt dat zelfs ten goede, want de algoritmen voorspellen wat gebruikers willen of nodig hebben en spelen daarop in. De digital twin doet dat volledig automatisch, zonder menselijke tussenkomst.
Het kantoorgebouw van Fluvius in Dilbeek geeft een idee van de mogelijke energiebesparing. Het HVAC-systeem verbruikt er sindsdien gemiddeld 38% minder energie. Hier werd met een modelgebaseerde voorspellende regeling (MPC) gewerkt, een technologie ontwikkeld door Builtwins, een bedrijf ontstaan vanuit de KU Leuven. CEO dr. Damien Picard: “Gebouwinstallaties worden steeds complexer, met verschillende technieken en meerdere energieproductiesystemen. Zonder aangepast regelsysteem halen die vaak niet het vooropgestelde rendement. MPC doet alle systemen samenwerken en kan bijvoorbeeld anticiperen op weersvoorspellingen. Wordt het een zonnige dag dan zal er ’s ochtends minder verwarmd worden. Het kan inspelen op variabele energieprijzen en energie afnemen wanneer dat het voordeligst is, of restwarmte van één zone inzetten om een andere te verwarmen.”
Klaar voor de toekomst
Ook de gloednieuwe Living Tomorrow Innovatiecampus in Vilvoorde, een vervolg op Het Huis van de Toekomst, zit vol slimme technologie. Medevoorzitter Joachim De Vos: “De ramen hebben een digitale aansturing via sensoren. Ze openen automatisch als het CO2-niveau in een ruimte te hoog wordt en ze sluiten wanneer het hard begint te waaien. Eigenlijk kan je al spreken van een zelflerend gebouw dat niet alleen weet wat er in het gebouw gebeurt, maar dat ook kan interageren met de omgeving. Verlichting, zonwering, verwarming en koeling: alles heeft een automatische aansturing en kan voortdurend optimaliseren. Vanaf januari tonen we bezoekers met AR-brillen hoe het precies in zijn werk gaat.”
“Echt interessant wordt het wanneer individuele gebouwen met elkaar gaan communiceren, zodat je alle gebouwen in een stad gelijktijdig een upgrade kunt geven. Maar dat vraagt een mate van standaardisering en schaalbaarheid die er vandaag nog niet is. Net als bij de smartphones en elektrische wagens moet er ook hier een merk komen dat de standaard zet en een groot deel van de markt naar zich toe trekt. De strenger wordende regelgeving verplicht ons om steeds meer circulair te gaan denken. Het zal de doorbraak van smart buildings stimuleren, want een slim gebouw is vanzelf een goed onderhouden gebouw. En een goed onderhouden gebouw gaat langer mee. Bovendien zal het onderhoud een stuk efficiënter en goedkoper worden, wat het voor gebouweigenaren ook aantrekkelijker maakt.”
Smart Readiness Indicator
Dat Europa in het potentieel van slimme technologie gelooft, blijkt uit de ontwikkeling van de Smart Readiness Indicator: een methodiek om te beoordelen in hoeverre gebouwen klaar zijn om te interageren met hun gebruikers en met verbonden energienetten. Voor negen technische domeinen (verwarming, ventilatie, verlichting, …) gaat de SRI na welke technologieën een gebouw heeft of zou kunnen gebruiken en hoe slim die zijn. Op die manier wil de SRI mensen meer bewust maken van de voordelen die slimme gebouwtechnologieën bieden. Het Belgische VITO/EnergyVille werkte mee aan deze methodiek die intussen al in meer dan 100 gebouwen getest werd. Het vormt een nuttige – zij het voorlopig vrijblijvende – aanvulling op de richtlijn energieprestatie gebouwen (EPBD).