Rekenmodel voor achter de schermen

Hij neemt vaak zijn eigen werkplek als voorbeeld, en iedereen snapt meteen waarom zijn onderzoek zo belangrijk is, lacht bouwkundepromovendus Samuel de Vries. “Een kantoortuin met zo’n dertig, veertig man in de zomer, dat betekent bij ons verblinding. En komt iemand dan uiteindelijk achter zijn of haar bureau vandaan om aan de andere kant van de ruimte de knop in te drukken, dan schrikt iedereen op omdat de zonwering met zoveel kabaal naar beneden gaat. Weg concentratie, maar ook: weg daglicht.”

Veel kantoormedewerkers gaan ’s zomers met hoofpijn naar huis door verblinding of juist gebrek aan daglicht, vertelt de Vries. “Daglicht is veel belangrijker dan we misschien in eerste instantie denken. Het heeft invloed op allerlei gezondheidsaspecten, zoals je slaapritme. Een goed binnenklimaat op kantoor is daarom heel belangrijk en voor ons een van de hoofdredenen om aan de slag te gaan met een model voor betere zonwering. De huidige systemen zijn merendeels ontworpen om overhitting op kantoor te voorkomen en de warmte buiten te houden. Deze geautomatiseerde systemen staan ofwel helemaal open, of helemaal dicht.”

Buiten of binnen

Maar zonwering is veel complexer dan even de schermen naar beneden doen, blijkt uit het onderzoek van de Vries. Waar de modellen die bouwfysici en architecten nu gebruiken vaak slechts een enkel aspect belichten, bracht de Vries al deze modellen bij elkaar tot een nieuw instrument. Met aandacht voor alle denkbare systemen en onderlinge interacties; de Vries somt op: “De sensoren - staan deze bijvoorbeeld op het dak of op de gevel, welk deel van het lichtspectrum meten ze? De besturing - wanneer gaat de zonwering omhoog of omlaag, en hoe ver? Welke materialen en stoffen worden er gebruikt? Hoe ziet de zonwering er zelf uit, welke breedte en kromming hebben de lamellen? En het gevelontwerp, welk glas wordt gebruikt, wordt er gekozen voor zonwering buiten of binnen?”

Over dat laatste punt leverde het rekenmodel van de Vries verrassende inzichten op. Buitenzonwering wordt in de bouwpraktijk beschouwd als de beste optie, maar de Vries laat zien dat binnenzonwering met een slimme aansturing veel effectiever kan zijn. Zijn model keek hierbij zowel naar het comfort van de kantoormedewerker, maar ook naar het energieverbruik. “Buitenzonwering kan inderdaad beter de warmte buiten houden en dat scheelt verkoelingskosten. Maar omdat het blootgesteld wordt aan weer en wind, moet buitenzonwering heel robuust zijn. Dat geeft meer lawaai en is lastiger om heel fijn aan te sturen. Wanneer je lange tijd met de luiken dicht zit, kost dat ook meer energie door de verlichting die aan moet. Met binnenzonwering kan je beter finetunen, waardoor je zelfs de hele dag met daglicht kan werken. We zien dat een combinatie van bijvoorbeeld zonwerend glas en een binnendoek met een metaalcoating en goede aansturing op zowel comfort als energieverbruik beter kan scoren.”

Energiebesparing

De Vries pleit voor meer aandacht voor de regeling van zonwering in een vroeg stadium van het gebouwontwerp. Aan de hand van zijn methode kan dit per gebouw geoptimaliseerd worden in samenspraak met het gevelontwerp. “Er is veel aandacht voor de gevels, daar zijn allerlei normen voor. Wat er daarna aan zonwering komt te hangen is de verantwoordelijkheid van de eindgebruiker. Terwijl een kleine statische luifel boven het raam en dynamische wering binnen veel meer daglicht kan betekenen. Of dat met een bepaalde combinatie regeling en doekmateriaal wél grotere ramen mogelijk zijn, zelfs met meer energiebesparing als het gekoppeld wordt aan verlichting met daglichtschakeling. Door slim te ontwerpen en gebruik te maken van nieuwe mogelijkheden, kan er verschil op de werkvloer gemaakt worden. Want uiteindelijk wil je toch het liefst daglicht, de buitenwereld én je beeldscherm blijven zien.”

Titel van PhD-thesis: A computational framework for analysis and optimisation of automated solar shading systems: Within high performance building facades. Promotors: Jan L.M. Hensen and Roel C.G.M. Loonen. Sponsors: TKI Urban Energy.

Bron: Cursor.