De Haagse Hogeschool werkt in Delft aan slimme gebouwen die big data gebruiken om het energiegebruik te verlagen en het comfort voor de gebruikers te vergroten. Hun eigen gebouw is het beste voorbeeld.
Tegenover de monumentale fabriek van de Porceleyne Fles, waar bussen vol toeristen handgeverfd Delfts blauw komen kopen, staat de Delftse vestiging van de Haagse Hogeschool, geopend in 2009. Het is een modern pand, met veel glas en hoge doorkijkjes. Aan de binnenkant zitten studenten die studies als technische natuurkunde, werktuigbouwkunde, en technische informatica volgen.
Terwijl je rondloopt door de gangen en de studenten geconcentreerd naar hun laptops staren, is het gebouw ook druk bezig: verspreid over het hele gebouw zitten maar liefst 1200 sensoren, legt docent en onderzoeker Baldiri Salcedo Rahola uit. Hoeveel mensen zijn er, en waar zitten ze? Hoe warm is het? Hoe verlopen de luchten warmtestromen? Wat is de concentratie CO2 in de ruimtes? Salcedo – opgegroeid in Spanje – was manager van het project Installaties 2020, dat gebouwen zuiniger en comfortabeler moet maken, door de data van zulke sensoren te gebruiken.
Amsterdamse elektronenmicroscoop maakt onderzoek naar zonnecelmaterialen mogelijk
Met een nieuwe elektronenmicroscoop die ook gewoon licht gebruikt, kunnen Amsterdamse natuurkundigen zien wat er met lichtgevoelige atomen gebeurt.
We beheren gebouwen op dezelfde manier als toen we nog in een grot woonden
In een gebouw zitten niet alleen sensoren om problemen te meten, maar ook allerlei manieren om die problemen op te lossen. Alleen: we doen dat meestal nog op dezelfde manier als toen we nog in een grot woonden met enkele tientallen mensen. ‘Als we iets doen, dan doen we dat op basis van een klacht. Die lossen we lokaal op, met directe maatregelen. Het is koud in deze kamer, dus ik zet hier de verwarming aan, zodat er meer heet water door de radiator stroomt. Dat zorgt er alleen ook voor dat er ergens anders in het gebouw minder heet water is. Niemand kijkt of dit de slimste aanpak is.’
Een systeem dat aangestuurd wordt door sensoren kan rekening houden met het ontwerp van het gebouw, en in het ideale geval klachten voorkomen. Als de koolstofdioxide-concentratie in de lucht te hoog wordt, gaat de ventilatie automatisch aan, bijvoorbeeld. Het HHS-gebouw gaat nog een stapje verder, legt Salcedo uit: ‘Als een sensor een hoge CO2-waarde meet, controleert het systeem eerst of er mensen in het gebouw zijn, en of de ventilatie niet al aanstaat. Klopt het plaatje niet? Dan is waarschijnlijk de sensor stuk, en kan die waarde genegeerd worden.’
Serieus spel
Zo’n hightech gebouw heeft ook een ander soort beheerder nodig. Salcedo: ‘Iemand die het hele systeem kan overzien. Als je praat met ontwerpers, installateurs en onderhoudsmensen, zeggen ze allemaal dat zij begrijpen hoe gebouwen werken, en de anderen niet. En elke fout is de schuld van een ander. Hoe meer onderdelen er in je gebouw zitten, hoe moeilijker het te begrijpen is. Wat is precies de relatie tussen je warmte- en koudeopslag en de luchtstroming? Wij willen onze studenten zulk systeembegrip meegeven.’
Daarom is een van de onderdelen van Installaties 2020 een serious game, dat een gebouw laat zien met alle techniek, en alle informatie. Salcedo klapt zijn laptop open, en laat wat screenshots van het spel zien dat Installation Insights heet. Het zijn dwarsdoorsnedes en bovenaanzichten van een gebouw. Alle leidingen, luchtkanalen en pompen die normaal een beetje zijn weggewerkt, zijn duidelijk te zien. Studenten krijgen de rol van gebouwen-expert toegewezen. ‘Het systeem neemt heel veel beslissingen automatisch, maar zij moeten wel begrijpen waarom, en waar de sensoren zouden moeten zitten. Plaatsen ze die verkeerd, dan krijgen ze strafpunten’, legt Salcedo uit.
Als de studenten na de nodige trial and error wat begrip hebben van die onoverzichtelijke brei van leidingen, draden, pompen en cijfertjes in het spel, moeten ze problemen oplossen, vertelt Salcedo. ‘De virtuele conciërge zegt bijvoorbeeld dat het te warm is. Zij moeten dan naar de gegevens in de computer kijken om te begrijpen wat er aan de hand is, en bepalen wat er moet gebeuren.’
‘Er is allemaal data waar we te weinig mee doen’
Slimmere gebouwen die gebruik maken van big data moeten gebruikersgemak en energiebesparing opleveren, als het aan bouwkundig ingenieur Baldiri Salcedo ligt.
Hebt u de film Gremlins 2 ooit gezien?
‘Help me even?’
Het gaat over een groot, geautomatiseerd gebouw waar alles stuk gaat. Aan het eind concludeert de eigenaar dat de menselijke maat ontbrak, en dat ‘t gesloopt moet worden.
‘Wij werken ook aan geautomatiseerde gebouwen, maar zelf denken doen ze niet. Het is eerder zo dat er allemaal data beschikbaar is, waar we maar weinig mee doen.’
Waarom zou dat moeten?
‘Volgens schattingen van collega’s zou je 30 procent minder energie kunnen gebruiken, terwijl je gebouw even comfortabel is. Je weet als eigenaar van een gebouw vaak simpelweg niet wat de optimale manier is om het te gebruiken. Je energiegebruik zou twee keer hoger kunnen zijn dan wat eigenlijk nodig is, en je komt er niet achter. Je kan ook niet leren hoe je het slimmer kan aanpakken door dingen uit te proberen, want dan gaan je gebruikers klagen. Op deze manier leer je hoe je hele systeem werkt.’
Besparen jullie hier nu inderdaad zo veel?
‘Het is een nieuw pand, en het was al behoorlijk zuinig. Toch konden we verbeterpunten vinden. ’s Winters geeft de warmteopslag van het gebouw warmte af via een wisselaar in het dak, dat ook de parkeerplaats is. We willen namelijk niet dat er ijs op komt te liggen. Die warmteafgifte was er ook als het buiten zeven graden was, bleek, en het dus helemaal niet nodig is. Daar gaat dus nooit iemand over klagen, want niemand merkt het.’
En in andere gebouwen?
‘Je apparatuur kan uit balans zijn. Bijvoorbeeld: je warmtepomp gaat steeds minder efficiënt werken, omdat je er niet altijd goed gebruik van maakt. Ook dat is weer zoiets waar niemand over klaagt, maar het is wel laaghangend fruit dat je met zo’n systeembenadering eenvoudig kan plukken. De data is er vaak al, maar hoe je het verwerkt, en hoe je er iets nuttigs mee doet, dat is een ander verhaal. Zelfs hier, in dit gebouw. We gebruiken de data uit alle sensoren hier ook in het onderwijs: dit zijn de gegevens – wat zou er beter kunnen? Ik laat de grafieken zien die mijn studenten en ik maken, maar daar betekent lang niet altijd dat er iets verandert. Dat is de volgende stap, en die stap zijn we nu aan het zetten.’
Deze rubriek is tot stand gekomen in samenwerking met Nationaal Regieorgaan Praktijkgericht Onderzoek SIA