opinie

Een ontwerprevolutie voor klimaatinstallaties

22 juni 2017

Een spiksplinternieuw kantoorgebouw, hartje stad. Buiten loopt de temperatuur op tot tropische waarden, binnen is het dankzij het bodemenergiesysteem aangenaam koel. Om die koeling te kunnen leveren heeft het bodemenergiesysteem slechts 50 procent van het opgestelde vermogen nodig, zo blijkt uit het gebouwbeheersysteem. Deze bevinding staat niet op zichzelf: veruit de meeste bodemenergiesystemen hebben in de praktijk veel minder vermogen nodig om aan de eisen van het gebouw te voldoen dan in het ontwerp voorzien.

Bodemenergie heeft zijn waarde als techniek in de praktijk duidelijk bewezen: het systeem is energiezuinig, betrouwbaar en functioneert onafhankelijk van buitentemperatuur. Maar de door ons gemeten waarden blijven wél ver achter bij de ontwerpprognoses: de installaties leveren minder energie dan voorzien. Niet omdat de installatie het niet kan, maar omdat het niet hoeft.Wij beschikken over heel veel data van klimaatinstallaties waarbij de warmte- en koudeopwekking is voorzien met bodemenergie. Wij beoordelen deze data in opdracht van gebouweigenaren. Dat gebeurt volledig geautomatiseerd, via ons systeem Lift (www.liftmonitoring.nl). De informatie uit Lift vormt de basis voor veel verantwoordingsrapportages richting provincie, bevoegd gezag in deze. Tegelijkertijd geeft deze informatie een helder en betrouwbaar inzicht in het functioneren van ruim 300 klimaatinstallaties. Wat blijkt: de meeste installaties kunnen veel méér vermogen leveren dan er gevraagd wordt. Zelf vaak zo veel meer dat het ten koste gaat van de doelmatigheid.

Dit biedt allerlei kansen om klimaatinstallaties nog beter en efficiënter te maken

 

 

De verklaring ligt in het ontwerp. Ontwerpers houden nadrukkelijk vast aan de standaardnormen. Specifieke gebruiksfuncties, ervaringen uit de praktijk (o.a meetdata) en technologische ontwikkelingen worden nog onvoldoende meegenomen. Gevolg: grootschalige overdimensionering

Voor veilig gaan

Een ontwerp is in de basis niet meer en niet minder dan de best mogelijke uitwerking op basis van de best mogelijke aannames rond benodigd vermogen en jaarlijkse energiehoeveelheden. En omdat niemand het risico wil nemen een te klein systeem te ontwerpen, gaat elke ontwerper voor veilig. De geldende norm in combinatie met de BRL 6000-21 eis zorgt ervoor dat bodemenergiesystemen massaal overgedimensioneerd worden. Overdimensionering betekent onnodig hoge initiële investeringen, extra beheerskosten, teruggang in efficiëntie en snellere slijtage van onderdelen die niet optimaal gebruikt worden.

Let wel: gebruikers kunnen een goede reden hebben om ruim te dimensioneren. Denk aan ziekenhuizen en datacentra waar ook bij uitval van een component voldoende restvermogen moet overblijven om de operatiekamers of serverruimtes te koelen. En aan bedrijven met concrete uitbreidingsplannen op korte of middellange termijn. Voor die partijen kan overdimensionering een bewuste keuze zijn. Voor veel andere eigenaren is het een uitvloeisel van negatief uitwerkende standaardisatie en te extreme risicobeheersing.

Van standaardontwerprichtlijnen naar exploitatiegericht ontwerpen

In een duurzame wereld zonder fossiele brandstoffen is een grote rol weggelegd voor bodemenergie. Maar als we dat potentieel optimaler willen benutten, dan moet er nú iets veranderen. In onze installaties én in onze werkwijze. Ontwerpen moeten veel meer flexibel en modulair zijn. Immers, het is op voorhand niet precies vast te stellen welke vermogens- en energiebehoefte een gebouw heeft en mogelijk krijgt. Een bodemenergiesysteem gaat pakweg 30 jaar mee, maar de gebruiksfunctie van het gebouw kan zomaar elke 5 à 10 jaar veranderen. Technologische ontwikkelingen kunnen de interne warmtelast beïnvloeden, nieuwe (bouwkundige) materialen hebben impact op het binnenklimaat en daarmee op de energiebehoefte en de inzet van de installatie.

Nu vallen we voor elk ontwerp vrijwel automatisch terug op standaardontwerprichtlijnen. Daar moeten we vanaf. Veel beter is een aanpak waarbij de inmiddels ruim voorhanden ervaringen uit de praktijk worden meegenomen in het ontwerpproces. Exploitatiegegevens van ruim 300 grotere bodemenergiesystemen maken duidelijk dat er veel winst te behalen is. Dat er meer kan met minder. Wat automatisch weer resulteert in nog beter werkende systemen met lagere investeringskosten en lagere exploitatiekosten. Kortom een fors lagere TCO (total cost of ownership).

Een nieuwe werkwijze: stappenplan

Uit welke stappen bestaat een nieuwe werkwijze?

De eerste stap is een dialoog met de eigenaar/eindgebruiker aangaande redundantie en risicoprofielen. Risicoprofielen die horen bij de primaire gebruiksfunctie van het gebouw in relatie tot eventuele uitval van de warmte- en/of koude voorziening. Stap 2 is het vaststellen van de verwachte vermogens- en energiebehoefte op basis van de reguliere systematiek. Hiermee stellen we een basisontwerp op conform de geldende normen en richtlijnen (stap 3). Dit basisontwerp wordt aangevuld met een schaduwontwerp, dat uitgaat van de geprognosticeerde vermogens- en energievraag op basis van praktijkgegevens van vergelijkbare gebouwen en gebruiksfuncties (stap 4).

De uitkomst hiervan is vrijwel altijd een significant lagere vermogens- en energievraag. En omdat gebouwen met een in balans zijnde vraag aan warmte en koude niet bestaan wordt in dit ontwerp een voorziening opgenomen waarmee flexibel extra warmte en/of koude kan worden ingevangen.

 Stap 5 is de dialoog: betrokken partijen gaan met de opdrachtgever in gesprek over de overdimensionering in het traditionele ontwerp en de technische (koude overschot) en financiële (hoge initiële investeringen) consequenties hiervan. Op basis hiervan kan de opdrachtgever een gerichte keuze maken voor een traditionele of een nieuwe insteek. Op het moment dat wordt gekozen voor een traditioneel ontwerp, is het raadzaam om af te spreken na twee jaar te kijken naar de beschikbare restcapaciteit en naar mogelijkheden om hiermee extra bouwdelen, extra processen of een tweede gebouw van warmte en koude te voorzien. Op die manier wordt de beschikbare energie optimaal benut en zijn zelfs extra inkomsten te genereren.

Onconventionele oplossing

Kiest een opdrachtgever bewust niet voor de traditionele aanpak, dan is het belangrijk om dit vast te leggen. Dit om wel te blijven voldoen aan de BRL-eisen. Daarvoor is het nodig dat vastligt dat er onderbouwd en met ieders medeweten wordt afgeweken van de geldende normen en eisen.

Waaraan moet een modern ontwerp voldoen?

Basisuitgangspunt is een ontwerp dat is geënt op inmiddels ruim beschikbare en betrouwbare praktijkgegevens van vergelijkbare gebouwen met vergelijkbare gebouwfunctie. Basisvoorwaarde is flexibiliteit, in die zin dat energieopwekkers gefaseerd geplaatst kunnen worden om te kunnen anticiperen op wijzigingen in gebruiksfuncties of behoeftes van het gebouw. En met name ook een installatie die voldoende in capaciteit terug kan om pendelen (constant aan en uit schakelen) van de installatie bij de, in tijd bezien, erg veel voorkomende beperkte energievraag te voorkomen.

Ook bij deze aanpak is het raadzaam om na twee jaar een evaluatie uit te voeren: wat is de werkelijke vraag geweest, is bijplaatsen van capaciteit nodig? Het antwoord op die tweede vraag is, zoals wij inmiddels weten, in veruit de meeste gevallen ‘nee’.

Lef gevraagd

Adviseurs en uitvoerders kunnen door een andere manier van werken en ontwerpen het overdimensioneren van klimaatinstallaties vergaand terugdringen. Dat vraagt om lef: het lef om los van geldende standaarden, sociale conventies en mogelijk tegenstrijdige belangen met elkaar op zoek te gaan naar de beste oplossing. En hierover in gesprek te treden met onze opdrachtgevers. Op het moment dat we samen leren uit gaan van flexibiliteit in gebruiksfuncties en vermogens- en energiebehoefte, kunnen we installaties beter en efficiënter inrichten op de (actuele) vraag. Zonder dat er onnodige risico’s worden genomen. Een dergelijke aanpak doet werkelijk recht aan de potentie van bodemenergiesystemen in onze toekomstige energievoorziening.