Slimme gebouwen: besparen ze energie?

Het klinkt zo goed: slimme gebouwen besparen energie, want ze ‘weten’ waar de mensen zijn, en wanneer. Je verwarmt, koelt en ventileert alleen daar waar de mensen zijn, en precies afgepast op het aantal personen. Wouter Truffino vertelt er vaak aanstekelijk over in interviews, een bedrijf als LoneRooftop biedt er oplossingen voor. Maar werkt het écht zo?

In deze blog deel ik mijn ervaringen die ik opdeed met een casus. Extra uitdagingen in deze casus: het betrof een bestaand gebouw waar mijn collega’s al reguliere monitoring hadden toegepast. Dus helaas, geen laaghangend fruit om mee te scoren. Verder moest ik dealen met de bestaande gebouwinstallaties en grote stromen reizigers die zorgen voor een stevige (piek)belasting van de installaties.

Tien tot twintig procent minder CO2-uitstoot

Energie besparen met slimme gebouwen, werkt het? Het eerste antwoord is: ja, het kan 10% CO2-besparing opleveren als je het relateert aan de totale energierekening van het gebouw en 20% CO2-besparing gerelateerd aan de energie voor klimatisering van het gebouw (verwarming, koeling en ventilatie). Het antwoord op het tweede deel van de vraag – werkt het? –  is ook ja. Mits…

Besparingspotentieel: slim ventileren

Om deze ‘mits’ goed te begrijpen is de eerste vraag: hoe behaal je die 20% besparing nu eigenlijk? Het antwoord voor deze casus was: slim ventileren. Het op aanwezigheid verwarmen en koelen bleek op het totaalplaatje gerommel in de marge. De oorzaak? Als er maar één persoon in een ruimte is, moet het in de hele ruimte comfortabel zijn en als er 100 personen zijn ook. Als er slechts één persoon aanwezig is, heb je ook maar voor één persoon frisse lucht van buiten nodig, en als er 100 personen zijn dan heb je voor 100 mensen frisse lucht nodig. En elke kuub verse lucht is gerelateerd aan de ventilatorenergie en aan de koel- en verwarmingsvraag. Per saldo bleek het voor déze casus de meeste energiebesparing op te leveren door de ventilatie slim te regelen op het aantal aanwezige personen.

Heel flexibele installaties nodig

Dat slim regelen leverde overigens de nodige hoofdbrekens op. Waarom, zo zou je denken, de lucht breng je daar waar mensen zijn, moeilijker is het toch niet? Met al die slimme software zou je de mechanische hardware bijna vergeten, terwijl daar toch echt de grootste uitdaging zit. Dat bleek ook uit de casus. Bestaande luchtbehandelingskasten en achterliggend kanaalwerk zijn niet zo flexibel als je zou wensen. Prima als je voor  één persoon wilt ventileren in plaats van voor 100 personen, maar een luchtbehandelingskast denkt daar anders over. Die begint gelijk bij een minimale hoeveelheid voor – bijvoorbeeld- tien personen, voor minder ‘doet-ie het niet’. En dan nog de achterliggende kanalen: prima als jij de lucht linksaf wilt sturen, maar dan moeten daar wel kleppen zitten die dat voor elkaar kunnen krijgen. Daarnaast bepalen luchtweerstanden in kanaalstelsels sterk de resulterende volumestromen. Het beïnvloeden van de werkelijke volumestromen wordt daardoor gehinderd. In het geval van de casus hebben we daarom ook experimenten gedaan om te bepalen in hoeverre we de luchtstromen naar onze zin konden sturen.

Ruimtebezetting voorspellen?

Bij smart buildings is ook al snel de gedachte: laten we met kunstmatige intelligentie voorspellen wat het aantal aanwezige personen wordt, dan kunnen we daarop regelen. In het geval van onze casus bleek dat nog een brug te ver. Er was sprake van grote stromen van reizigers en die lieten zich in de praktijk niet zo goed voorspellen. Einde verhaal? Nee zeker niet. Regelen op de CO2-concentratie bleek een goede oude bekende. Mensen produceren CO2, dus waarom maak je daar geen gebruik van? De vraag is dan vervolgens: ben je dan niet elke keer te laat? Een grote piek in het aantal reizigers en 1-2-3 de CO2-concentratie schiet ‘sky high’ de lucht in. Ben je dan niet veel te laat met het bijregelen van de luchtbehandelingskast? Nee, dat bleek niet zo te zijn. Door het grote volume van de ruimte worden pieken in de CO2-concentratie afgevlakt en heeft de installatie tijd genoeg om bij te regelen.

Meer dan 100% bezet: nog steeds besparing?

Mooi dat slimme gebouwen 20% energiebesparing opleveren en minder CO2 uitstoten, maar gaat deze vlieger dan altijd op? Nee, zo simpel is het nu ook weer niet. Inmiddels heb ik ook ervaring met de analyse van datasets van andere slimme gebouwen. En wat blijkt? Sommige gebouwen besparen helemaal niet zo veel energie ten opzichte van andere vergelijkbare, minder ‘slimme’ panden. Het lukte mij ook om het energiegebruik te voorspellen met getrainde algoritmes, zonder de algoritmes ook maar iets te vertellen over de bezettingsgraad. Kortom, het energiegebruik lijkt zich niet zo veel aan te trekken van het aantal aanwezige personen. Dat kan deels verklaard worden vanuit het genoemde aspect van flexibele installaties. Maar het kan ook zijn dat het gebruikspatroon akelig constant is. Hoe kan dat? Sommige panden zijn zo populair door hun ‘branding’ als smart building dat ze eigenlijk steeds meer dan honderd procent bezet zijn. Als het stuursignaal steeds op ‘volledig bezet’ staat gaan de installaties ook steeds naar capaciteit voor ‘100% bezet’ en wordt er weinig energie bespaard ten opzichte van een klassieke klimaatregeling.

Extra uitdaging voor ontwerpers

Slimme gebouwen vragen dus om flexibele werktuigkundige installaties, anders leveren ze geen energiebesparing op. Dit aspect is nog vaak onderbelicht in publicaties over smart buildings. Concepten zoals gepresenteerd door LoneRooftop kunnen werken, Truffino’s enthousiasme over smart buildings is terecht. Maar installatieontwerpers hebben daarmee wel een extra uitdaging: flexibele installaties ontwerpen die kunnen inspelen op de daadwerkelijke vraag van het gebouw.

Ervaringen delen?

Voor het op waarde schatten van de potentie van smart buildings is het belangrijk dat ervaringskennis boven tafel komt. Heeft u ook ervaring met de kansen en knelpunten van smart buildings? Ik hoor ze graag!