Tech-WK levert slim, energieleverend woningconcept op

Tech-WK levert slim, energieleverend woningconcept op

  • Lees ook: Verduurzamen vastgoed wordt makkelijker met de CSR-manager

Studenten van de TU Delft bouwden een energieleverende woning die als modulair pakket kan worden ingebouwd in gedateerde, leegstaande kantoren. Met hun prototype behaalden ze deze zomer de 2e plaats tijdens de Solar Decathlon Europe 2019. Dit wereldkampioenschap in het bouwen van de meest grondstof- en energiezuinige woning vond plaats in Szentendre, Hongarije.

Het 46 studenten tellende MOR (Modular Office Renovation) team van de TU Delft ontwierp, bouwde en testte voor het wereldkampioenschap in Hongarije een prototype woning in een demontabele betonnen casco waarvoor de drie Europoint-kantoortorens aan het Rotterdamse Marconiplein model stonden.

De studenten noemen het een netto positief concept. Dit betekent dat de woningen meer energie opleveren dan ze gebruiken, maar ook dat ze meer lucht en water zuiveren dan ze verbruiken. Ook in het materiaalgebruik wordt naar een circulaire kring gestreefd. De maatschappelijke noodzaak is er. Tot 2023 moeten een miljoen woningen worden bijgebouwd, terwijl 55 % van alle kantoren vanwege hun energielabel (dat lager is dan C) na 2030 de deuren moet sluiten.

MOR-fundering

Kennispartners

Okan Türkcan nam 2 jaar geleden de rol op zich van project engineer van het MOR-team. Hij was toen student bouwtechnologie. Türkcan: ‘Het concept hadden we redelijk rond, maar voor de realisatie deden we een beroep op verschillende externe partijen waaronder de TBI-ondernemingen J.P. van Eesteren (bouw), WTH (vloerverwarming) en Croonwolter&dros (werktuigbouwkunde en elektrotechniek). Wij waren weliswaar allemaal technische studenten, maar hadden zelf nog nooit iets ontworpen, gedimensioneerd, gebouwd en getest.’

Dennis van der Beijl is Conceptueel Ontwerper bij Croonwolter&dros en was nauw betrokken bij het laatste half jaar van de wedstrijd. Van der Beijl: ‘Aanvankelijk waren wij benaderd als kennispartner, maar gaandeweg werd onze betrokkenheid groter en hielpen we ook bij de bouw en installatie. Zo moest er een betonconstructie worden gebouwd met zware, elektrisch bedienbare ramen. Daar heb je een hijskraan voor nodig, dus dat laat je de studenten niet zelf doen.’

Daarvoor zorgde zusteronderneming J.P. van Eesteren. Van der Beijl vervolgt: ‘De studenten zorgden zelf voor alle elektrotechnische aansluitingen en wij controleerden het geheel. Ook namen wij het waterzijdige deel voor onze rekening. Zo werd het prototype helemaal in Delft opgebouwd en geopend voor de pers. Daarna werd het interieur ontmanteld, de betonconstructie bleef daar staan. Omdat we alles in skidvorm hadden gebouwd, konden we het hele frame zo op een vrachtwagen zetten en naar Hongarije vervoeren. Daar hebben we een week meegeholpen met de opbouw en het inbedrijfstellen.’

Bijzondere vloer

Omdat de Modular Office Renovation een realistisch renovatiepakket is voor kantoren, werd in Hongarije ook weer een betonnen casco opgebouwd. De vloeren van de Europoint-kantoortorens zijn dun. Daarom hadden de studenten een droge en demontabele vloerconstructie bedacht die wel voldeed aan alle akoestische eisen.

Maquette-MOR-TU-Delft-groepsfoto

Deze bestaat uit een onderlaag van steenwol, een dunne Fermacell-gipsvezelplaat, een houtvezelplaat waarin de vloerleidingen zijn gefreesd voor verwarming en koeling, en daaroverheen een dubbele Fermacell-gipsvezelplaat. Türkcan: ‘Die droge opbouw is niet eerder zo toegepast en was dus ook nieuw voor Croonwolter&dros en WTH, maar wij vonden het belangrijk genoeg om hen van het nut ervan te overtuigen.’

Zonnepanelen en accu’s

De complete distributie van water, afvoer, elektra en de klimaatbeheersing werd bovenlangs doorgevoerd, omdat het geen optie is om in de echte situatie door de bestaande vloeren/plafonds heen te boren. Daarbij wilde het team het gebouw op deze manier zo flexibel mogelijk houden voor toekomstige indelingen. Voor energieopwekking kreeg de woning het maximale aantal zonnepanelen dat de wedstrijd toestond en accu’s voor energieopslag.

Een primeur is de toepassing van verticale PVT-panelen (fotovoltaïsche-thermische) die door TU Delft zijn ontwikkeld in samenwerking met gevelleverancier De Groot en Visser. Deze elementen wekken stroom op en verzamelen warmte in de achterliggende waterleidingen. Niet eerder werd dit systeem verticaal toegepast in een elementengevel. Het interne netwerk kreeg zowel gelijkstroom als wisselstroom.

Maquette-MOR

Van der Beijl: ‘Aanvankelijk wilden we alleen gelijkstroom toepassen, maar dat leverde problemen op met de beschikbaarheid aan apparatuur die in je een reguliere woning wilt hebben. Dat is een concessie aan de realiteit van nu.’

Een binnentuin en PCM-wand als voorverwarming

Voor de verwarming van de woning werd gekozen voor luchtwarmtepompen, mechanische ventilatie en klimaatplafonds. Van der Beijl: ‘Het nadeel van luchtwarmtepompen is dat het rendement laag wordt bij een lage buitentemperatuur. Om dit te ondervangen hadden de studenten een binnentuin van 25 m2 bedacht als tussenklimaat die de instromende lucht alvast voorverwarmt of koelt.’

‘Daar hadden ze bovendien een wand van PCM’s (phase change materials) aan toegevoegd. Deze materialen veranderen van vast naar vloeibaar en andersom, bij een temperatuur die je zelf kunt kiezen. Tijdens die faseovergang kan veel energie in het materiaal worden opgeslagen. Die warmte of koude kun je laden en ontladen naar gelang je behoefte, dit kost alleen een beetje transportenergie (van het pompje of de ventilator).’

Samen-aan-de-slag-MOR

‘Zo heb je een ‘accu’ en warmtewisselaar ineen. De studenten ontwierpen hiervoor de thermische tabellen. Wij, als Croonwolter&dros, vertaalden het idee in een installatieconcept en ontwikkelde de regelstrategieën voor de inpassing van PCM’s. Het PCM zelf werd geleverd door Orange Climate.’

‘Dat is het boeiende aan samenwerken met studenten,’ zegt Van der Beijl, ‘zij komen op ideeën waar de markt niet bewust om vraagt.’ Türkcan: ‘Het project kende een heel mooie wisselwerking tussen de studenten en de bedrijven. Ik heb vooral veel geleerd van de samenwerking met adviesbureau DGMR voor het bouwfysische ontwerp en met Croonwolter&dros voor het vertalen van onze innovatieve ideeën naar stabiel en efficiënt werkende installaties. De praktijk van het doorrekenen van zaken, het selecteren van componenten en het bouwen, legde precies de gaten in het onderwijs bloot.’

Een concept dat er wel eens een echt zou kunnen komen

Dat de Nederlandse inzending niet de eerste plaats behaalde was voor iedereen, ook voor de Franse winnaars, een verrassing. Het MOR-team behaalde namelijk 8 podiumplaatsen voor de 10 onderdelen – een wereldrecord! – maar werd na 2 weken koploper te zijn geweest op de laatste dag toch nog ingehaald. Daar werd echter niet al te lang bij stilgestaan. De module is teruggehaald naar Delft waar hij op The Green Village voor de 3e keer wordt opgebouwd om te bekijken hoe het systeem zich houdt tijdens een Hollandse winter.

Van der Beijl: ‘Je moet bedenken dat dit concept werd ontwikkeld voor de ombouw van kantoorflats in het Nederlandse klimaat. Maar het prototype voor de wedstrijd betrof een enkele woning die zich moest bewijzen tijdens de warme Hongaarse zomer. Als we dit voor een complete toren zouden doen, gaat schaalgrootte in je voordeel werken. Je zou dan waarschijnlijk kiezen voor een wko-installatie, maar in Hongarije mocht je de grond niet in en dat zou voor één woning ook veel te duur zijn.’

‘De luchtwarmtepompen waren dus een concessie aan de wedstrijd. De overige zaken niet. Die kwamen direct voort uit de kantoorsituatie waarvoor dit concept is bedoeld. Ik zou dit dan ook heel graag realiseren op het Marconiplein.’ Türkcan: ‘Dat het er echt van gaat komen is niet onmogelijk. We zijn in gesprek met de gemeente en de eigenaar en bezig om ons concept tot een bedrijf te laten doorgroeien.’

Croonwolter&dros
Croonwolter&dros
Adres: Marten Meesweg 25, 3068 AV Rotterdam
Website: https://www.croonwolterendros.nl/nl
Social media: