De Reactieve Gevel 11 Artikel Waar in het verleden de innovatie werd gezocht vanuit het aanbod op het niveau van bijvoorbeeld verbeterd hang- en sluitwerk of thermisch isoleren- de profielen, wordt de laatste jaren steeds meer leidend wat de gebouwge- bruiker nu eigenlijk van een gevel verwacht. Dat leidt in het kader van dit project tot prikkelende vragen. Zomaar enkele eye-openers met een uitda- gende boodschap, die de aanleiding vormden voor het traject dat volgde. Hoe kan het zo zijn dat ? waar omstandigheden zowel binnen als buiten een gebouw dynamisch zijn ? de gevel die binnen en buiten van elkaar moet scheiden, zo statisch is? Waarom moeten we lucht van het dak halen om deze dwars door een gebouw via een ingewikkeld netwerk van vervuilende kanalen uiteindelijk te verdelen over de gebruiksruimtes, en dat terwijl diezelfde frisse lucht aanwezig is direct achter het dunne schilletje dat gevel heet? Waarom willen we in pauzes altijd naar buiten? Welke kwaliteit heeft buiten die we kennelijk binnen moeilijk weten te realiseren? Vanuit de vraag kijken gaat niet vanzelf. De meeste in de gevelbranche opererende bedrijven werken normaal als onderaannemer en zijn gewend om op prijs te concurreren. Maar in een innovatietraject gaat het niet pri- mair om kosten en juist om de creatie van waarde. Waar je in de hectische bouwpraktijk altijd projectgericht bezig bent, gaat het hier om een concep- tuele oplossing voor een bredere doelmarkt, niet voor een specifiek ge- bouw. Bedrijven kunnen dus niet op hun routines varen. Voor hen eigenlijk de wereld op zijn kop. Technische Universiteiten Destijds mobiliseerde de koepelorganisatie VMRG de gevelbedrijven om binnen een IPC in deelprojecten gezamenlijk op te trekken. Om de routines te doorbreken en om onder andere op basis van het soort vragen als hier- boven tot een frisse kijk op gevels te komen, werd samenwerking gezocht met de Technische Universiteiten. Die formuleerden in door de branche georganiseerde discussies met de bedrijven potenti?le uitdagingen, en vervolgens kon er gekozen worden. Zo ontstonden samenwerkingen, in IPC-termen collectieven. De Reactieve Gevel, zoals het project werd ge- noemd, is ook zo ontstaan. De groep bedrijven die hier de schouders on- der zette, werd begeleid door de TU/e, leerstoel Productontwikkeling. Het is een gevel die zich volautomatisch, maar wel te overrulen aanpast aan de continu veranderende binnen- en buitenomstandigheden, zodat bij een laag energieverbruik een hoogwaardig comfort wordt bereikt. Een gevel die derhalve leeft. De Reactieve Gevel Ruim drie jaar geleden nam de gevelbranche onder aanvoering van de VMRG het initiatief om de achterban een innovatie-impuls te geven. Gebruikmakend van de zogenoemde IPC-regeling1 werd contact gezocht met de Technische Universiteiten van Delft en Eindhoven, en werd een veranderingstraject ingezet dat zich de afgelopen jaren heeft afgespeeld. Eind januari zijn tijdens Gevel 2012 twee concepten gepresenteerd, de eerste concrete vruchten van het innovatietraject. In dit artikel wordt ingegaan op ??n van de concepten, de Reactieve Gevel. Het is een apparaat waar alle technologie in is ge?ntegreerd. De Reactieve Gevel op Gevel 2012 Jos Lichtenberg 1 IPC: Innovatie Prestatie Contract, een programma van Agentschap NL VMRG De Reactieve Gevel 12 Artikel gezamenlijke marktpartijen te vinden die de meerwaarde van de gevel zien en bereid zijn de eerste gebouwen te realiseren. De vernieuwing zit vooral in de op de gebruiker afgestemde verrassende combinatie van technologie, en de wijze waarop de gevel in gebouwen kan worden toe- gepast. Geen optelling van `dingetjes', maar een samenhangend con- cept waardoor er geen risico's zijn voor de klant. Alles is in te stellen, ook achteraf. Waar het nu om gaat, is praktijkervaring opdoen. Met de wijze van leveren, de engineering en de specifieke uitwerking van de klantvraag, maar ook met gebruikservaringen en de mate van waardering van de gebruiker. Denkend in life cycle costs en gekwantificeerde waarden voor de eindge- bruiker, zal het effect in alle gevallen groot zijn. Kunstmatige intelligentie De Reactieve Gevel gaat primair over het besparen van energie, en het cre?ren van een comfortabel binnenklimaat door gebruik te maken van kunstmatige intelligentie en automatisering. Onderdelen van de gevel worden in een bepaalde configuratie aangestuurd en geactiveerd door het meten van onder andere windsnelheid, buiten- en binnentempera- tuur, luchtvochtigheid binnen, zoninstraling, lichtinval in het gebouw en CO2-concentratie, en op basis van wensen van gebruikers in de vorm van instellingen, commando's, aanwezigheidsregistratie of interventies. Dat leidt tot een instelling die zowel energetisch als voor het binnenkli- maat is geoptimaliseerd. De gevel is te beschouwen als een apparaat waar alle technologie in is ge?ntegreerd, inclusief een PV-energievoorziening. Daarmee wordt het niet aan de afstemming van onderdelen op de bouwplaats overgelaten of de gevel werkt of niet. Na plaatsing is het een kwestie van aansluiten op het in het gebouw voorbereide bussysteem en energienet, en de gevel werkt afgestemd op de specifieke gebruiker. Frisse school Het concept van de Reactieve Gevel kan voor meerdere gebouwsoorten en per project worden uitgewerkt, zowel qua vorm als voor wat betreft de aan- sturingscenario's en de te automatiseren variabelen. Om het principe goed duidelijk te kunnen maken is de gevel als eerste voor een schoolgebouw uit- gewerkt. De frisse school is een actueel item en biedt een heuse uitdaging. De ontwikkeling wordt in andere branches gevolgd, zoals de automo- bielindustrie waar embedded intelligence al heel normaal is. Denk maar aan brandstof effectief en zuinig doseren en verbranden, automatisch remmen of zelfstandig inparkeren. Ook in gebouwen is automatisering interessant. Zowel voor dag- en kunstlicht, luchtkwaliteit (CO2, lucht- vochtigheid, aanwezigheid pollen en andere agentia), temperatuur, energiestromen, et cetera. Ontwikkelingsproces Hoewel de academische wereld wordt geassocieerd met rapporten en theorie, blijkt dat het bijeenbrengen van kennis en praktijk tot verrassende resultaten leidt die reageren op actuele behoeften en trends. Het ontwik- kelingsproces voor de Reactieve Gevel ging van start met de opbouw van kennis over domotica en klimatisering van gebouwen en ruimten. Tijdens periodieke projectbijeenkomsten werden beslissingen genomen en werd huiswerk verdeeld, waarbij er ? steeds verder inzoomend ? na ruim een jaar een eerste schets op tafel lag die in het proces daarna leidend is ge- bleven. Dat geldt ook voor een morfologisch schema waarin alle mogelijke eventueel te automatiseren functies in kaart werden gebracht. Onderweg haakten extra partijen aan zoals twee leveranciers die additionele kennis inbrachten. Eigenlijk een heel ordelijk verlopen en goed gedoseerd ontwik- kelingsproces waarbij iedereen zijn inbreng had en er voortdurend vorde- ringen werden gemaakt. De tijdens Gevel 2012 voor het eerst getoonde mock-up was eigenlijk een tussenstand, maar was wel functioneel op basis van proven tech- nology. Door een kijkje in de keuken te geven is het de bedoeling om De gevel leeft Het is 's morgens 7.30 uur op een winterochtend. Terwijl verspreid over de vele huizen in de wijk de kinderen met enige moeite wakker worden, ontwaakt ook het nieuwe schoolgebouw. In de zomer zou de gevel waarschijnlijk 's nachts hebben gespuid om het gebouw af te koelen, maar met deze gevel is het gebouw sinds de vorige avond tot rust gekomen. Het wordt nu geactiveerd. De Reactieve Gevel con- stateert dat het buiten 10?C is en, wetende dat over een uur de klas zal vollopen, besluit voorverwarmde lucht te gaan inblazen. De kinderen druppelen om 8.30 uur binnen en kunnen comfortabel in de klas plaats- nemen. Het daglicht is nog niet op niveau, dus de gangzone wordt nog met wat kunstlicht ondersteund. De leerlingen genereren nu zelf warmte. De sensor regis- treert dat de temperatuur oploopt en de aanvullende verwarmingsbron wordt uitge- schakeld. Onder andere een onzichtbare CO2-meter bepaalt de ventilatiebehoefte. Heel rustig, maar wel gestaag bewegen de delen, zoals de valramen bovenin. Alleen als je blijft kijken zie je dat ze zich geleidelijk openen en sluiten. De gevel zoekt voort- durend naar precies die gezonde ventilatie zonder dat daarbij tochtverschijnselen worden veroorzaakt en onnodig energie verloren gaat. Zodra het raam te veel moet knijpen en de luchtkwaliteit in het geding komt, neemt een mechanische ventilatie met voorverwarming het over. Dat gebeurt ook als de docent, bijvoorbeeld gestoord door buitengeluid, besluit het systeem te overrulen en het bovenlicht handmatig sluit, of wanneer in het voorjaar een sensor registreert dat er te veel pollen in de lucht zitten waardoor de hooikoortsklanten het moeilijk zouden krijgen. De mechani- sche ventilatie is namelijk ook voorzien van een pollenfilter. De Reactieve Gevel 13 Artikel Toegevoegde waarde Primair stond bij de ontwikkeling van de Reactieve Gevel het comfort met respect voor energie. Veel lucht, licht en zicht en met dat als gegeven een beperking van het energieverbruik, te realiseren met technologie die werkt maar tegelijk onzichtbaar is. Door deze aanpak en de integratie van instal- latietechniek kan de gevel volledig voorbereid c.q. geprefabriceerd worden en op de bouwplaats ge?nstalleerd. De concentratie van installatiefuncties in de gevel voorkomt veel installatiedelen in het gebouw en leidt daarmee tot een hoge mate van flexibiliteit. Niet alleen omdat de gevel zich voortdu- rend aanpast, maar ook omdat na een interne herindeling wat aanpassin- gen in de software ? door middel van een andere gebruikersmodule te in- stalleren ? voldoende is om de gevel weer afgestemd te laten werken op mogelijk een andere ruimte en bijbehorende gebruiker. Naast de te berei- ken energiebesparing levert dit in termen van levensduurkosten een hoge toegevoegde waarde. Veiligheid Inbraak- protectie Lucht- kwaliteit Gevel Licht Commu- nicatie Buiten omstandig- heden Brand Magneet- contacten CO2-meting Luxmeter Energie- verbruik Geluid Rook Bewegings- sensor Vochtmeter Zonlicht- detectie Posities Regen Paniek Glasbreuk- sensor Tempera- tuur Ir-sensoren Wind Tempera- tuur Fijnstof Pollen Vervuiling Toxische stoffen Halverwege het proces werden een schets en een zogenoemd morfologisch schema leidend voor de verdere ontwikkeling. Het schema is een vereenvoudigde bewerking van het morfologisch schema. De ontwikkeling sluit tevens aan op een industrieel bouwproces en op een veranderend gebruik. Met name de keuze om de regeling en voorzienin- gen voor het binnenklimaat in de gevel op te lossen, maakt dat er minder eisen aan de gebouwinfrastructuur gesteld hoeven te worden. Door deze installatieontkoppeling past het concept in de moderne manier van bou- wen, gerepresenteerd door Slimbouwen. In dat kader kreeg de Reactieve Gevel tijdens Gevel 2012 dan ook als eerste het kersverse Slimbouwen- keur voor concepten uitgereikt. De Reactieve Gevel is ontwikkeld door Alkondor (Hengelo) Vorsselmans (Loenhout), SKG (Wageningen), De Gevelbouw Groep (Drachten), Somfy (Hoofddorp), Trox/ Merford (Gorinchem) en TU/e, faculteit Bouwkunde, leerstoel Productontwikkeling.