Raam op 13e etage veilig open
Hoe verduurzaam ik mijn studie? P+ start in samenwerking met Het Groene Brein een nieuwe serie Breinbrekers, die bewijst hoe studenten bijdragen aan de duurzame transitie van het hoger onderwijs. Dankzij student Krijn Hombrink kan nu zelfs op de 13e etage van het gerenoveerde hoofdgebouw van de TU Eindhoven frisse lucht naar binnen.
BREINBREKER VOOR STUDENTEN: Hoe renoveer ik mijn verouderde universiteitsgebouw zo duurzaam mogelijk?
STUDENT: Krijn Hombrink (1985) van de TU Eindhoven, inmiddels werkzaam voor de Schiphol Group, ook weer betrokken bij de renovatie en nieuwbouw van gebouwen op de nationale luchthaven.
Een bekend probleem van hoge gebouwen: op grote hoogte waait het te hard. Je kunt daarom niet even lekker een raam openzetten. Je waait weg. Het kan ook gevaarlijk zijn. Je zult maar naar beneden vallen. Om die reden blijven de raampartijen van hoge gebouwen altijd gesloten. Bewoners van woontorens en medewerkers van hoge kantoren moeten zich tevreden stellen met een luchtroostertje en mechanische ventilatie.
Student Krijn Hombrink inventariseerde deze klacht toen hij zich boog over de vraag hoe het hoofdgebouw van de TU Eindhoven optimaal verduurzaamd kon worden. Had hij deze vraag op de traditionele wijze aangepakt, dan was hij niet eens op zoek gegaan naar een systeem om ramen open te zetten, zonder persoonlijk gevaar of kans op beschadigingen aan het gebouw.
Hombrink studeerde in Eindhoven Bouwkunde, met als masterspecialisatie Architectuur. Hij keerde terug naar de universiteit voor een PDEng (Professional Doctorate in Engineering), een twee jaar durend post master programma waarbij de focus ligt op praktisch technologisch ontwerpen. De opleiding koppelt onderwijs aan vragen uit het bedrijfsleven.
Hombrink: “In dit geval kwam de vraag van de universiteit zelf. Eigenlijk was de vraag heel open. We gaan het oude hoofdgebouw renoveren, maar eigenlijk is het bijna nieuwbouw. Er bleef alleen het betonnen geraamte over. Daar moest een nieuwe gevel bij. Onze opdracht: door middel van onderzoek aantonen dat natuurlijke ventilatie geschikt zou zijn. Mijn bijdrage was om dit breed te onderzoeken, dus niet direct vanuit een technische oplossing te denken. Je kijkt dus naar de functie en vraagt ook naar de wensen van de gebruikers. Dan duikt er een psychologisch aspect op, waar een techneut niet zo snel aan zal denken. Mensen vinden het prettig om een raam open te kunnen zetten. Maar ja, dit is wel een gebouw van wel 13 verdiepingen. Dat vangt dus veel wind en levert wegwaaiend papier op bureaus op. Kortsluiting. Daarom wordt het nooit gedaan. Toch hebben we in een leergroep geprobeerd simulaties uit te voeren, met warmte en met mindere mate van wind. De resultaten waren zodanig dat we zeiden: we gaan een gevel maken die geschikt is voor dit verhaal.”
De speurtocht bracht Hombrink bij het bedrijf Oskomera in Deurne. Daar bleek een bestaande techniek leverbaar te zijn, die echter nooit eerder voor hoogbouw was toegepast. De aannemer kon een raam leveren dat geen scharnieren had, maar schuiven. Daardoor draait het glas niet opzij en kantelt het ook niet naar boven, maar wordt het horizontaal vooruit uitgeschoven. De 20 centimeter is te klein om doorheen te vallen, er kan net geen schoen van een student doorheen.
Hombrink: “We hebben alle mogelijkheden onderzocht en vergeleken, alle voor hoogbouw ontwikkelde types. De milieuprestaties, de bevestigingskosten, de onderhoudskosten. Daar kwam een Total Value Ownership-benadering uit. Toen zijn we verder gaan detailleren en nog eens het hele plaatje bekeken. Ook al waren ze nooit gebruikt voor hoogbouw, toch kwamen de parallelramen er het beste uit voor dit gebouw en deze situatie. De aanpassing van de gevel voor dit type ramen bleek minimaal te zijn. De krachten die op het gebouw inwerken zijn veel beperkter, omdat de wind niet direct naar binnen waait. Geen wegwaaiend papier. Je kan geen grote dingen naar beneden gooien. Ook kunnen er geen vogels naar binnen komen. Het heeft ook esthetische kwaliteiten, het levert een mooi vlak op, ook als sommige ramen in het gebouw dicht zijn en andere open. Het levert architectonisch gezien een vlaggenschip op.”
Heeft hij het gevoel dat hij met deze speurtocht heeft meegewerkt aan de transitie naar een duurzamere universiteit? Hombrink vindt van wel. “Ouderwetse ingenieurs steken meteen door naar de techniek en de kostenaspecten. Door het als een integraal probleem te zien, benader je het anders en kun je ook integraal een groot aantal aspecten meewegen. Ook sociale, ook die van stakeholders. Wanneer je dit als een ouderwets bouwkundig vraagstuk had opgelost, had je daar eerst een promotietraject van 4 jaar voor nodig gehad. Dat traject is vrij langzaam. Dan kan niet, de transitie van verduurzaming van gebouwen moet sneller. Wij hebben in 2 jaar tijd het concept ontwikkeld en toen stond het eindresultaat gereed om aanbesteed te worden.”
Naschrift: de Technische Universiteit profiteert nu al van de toepassing van de parallelramen. Ze worden ’s zomers bij zonsopkomst open te gezet om zo frisse lucht binnen te halen. Dat bespaart kosten in de mechanische luchtbehandeling. De ramen zijn bovendien het onderwerp van vervolgonderzoek. Met een nieuw ontwikkelde windtunnel worden testen gedaan. Wat gebeurt er op verschillende etages wanneer de ramen van west naar oost worden opengezet? Wat is de windbelasting op de gevel? Omdat de toepassing zo uniek op de wereld is, worden ook alle vervolgonderzoeken interessant.
De TU overweegt de ramen ook in te zetten in andere gebouwen die aan renovatie toe zijn. Mogelijk past de TU dan ook een andere eigen vinding toe: ramen die ’s winters alle zonlicht doorlaten, maar ’s zomers dienen als zonwering omdat onzichtbaar infrarood licht wordt geblokt (een vinding van promovendus Hitesh Khandewal). Dit raam kan het energiegebruik voor koeling en verwarming van gebouwen met 20 procent verminderen.