Onderzoek: Airconditioning powered by Nature

Afgelopen week waren we ten kantore van Peutz Adviseurs in Molenhoek te gast bij de tussenrapportage van een uiterst innovatief onderzoek. Het betreft het promotieonderzoek ‘Earth, wind and fire’ van Ben Bronsema, docent en onderzoeker aan de TU Delft en in een vorig leven directeur van Ketel Raadgevende Ingenieurs. Hij is op zoek naar een methode om in gebouwen – met gebruikmaking van zo min mogelijk apparatuur en met behulp van de kracht van natuurlijke middelen – een innovatieve methode van luchtbehandeling totstand te brengen. Althans nieuwe modellen te genereren met behulp waarvan architecten een dergelijke, meer natuurlijke luchtbehandeling in hun gebouwen kunnen toepassen.
Bronsema’s onderzoeksproject bestaat uit drie onderdelen waarvan de gecombineerde werking kan leiden tot een door de natuur aangestuurde airconditioning: de zonneschoorsteen of zonnegevel, het venturi- of ventecdak en de klimaatcascade. We laten ze hier achtereenvolgens zien; ze worden modelmatig [door de unit Building Physics and Systems van de TU/e] en inmiddels fysiek bij Peutz getest.



Allereerst het ventec-dak [zie foto’s van het in de windtunnel geteste model]. Het blijkt mogelijk om via een speciaal vormgegeven dak – met toevoeging van een soort omgekeerde pet – een dusdanig hoge onderdruk op te bouwen [via de wind op het gebouw] dat op natuurlijke wijze lucht in het gebouw binnen kan worden gebracht. Dit Bronsema-idee is eerst door de TU/e modelmatig gesimuleerd en vervolgens in de windtunnel van Peutz getest. Het blijkt goed te werken; in ieder geval voor gebouwen vanaf ongeveer vier verdiepingen.



Het tweede onderdeel van Bronsema’s concept, de zonneschoorsteen voert die binnengevoerde lucht aan de leizijde van het gebouw na gebruik weer af [zie foto van de 11 meter hoge proefopstelling op het buitenterrein van Peutz]. 



Het binnenvallende zonlicht valt op een sterk absorberende plaat zodat de lucht in de schoorsteen wordt verwarmd en zo via de schoorsteentrek naar boven kan worden afgevoerd. De geoogste warmte kan binnen het gebouw worden gebruikt of in de bodem worden opgeslagen voor later gebruik. Ook dit systeem blijkt inmiddels goed te werken. 



Tenslotte Bronsema’s derde onderdeel, de zogenaamde klimaatcascade: de via de onderdruk langs het dak toegevoerde lucht wordt in een verticale schacht geleid en aan die lucht wordt bovenin de schacht via sproeiers water toegevoegd [zie foto’s hieronder van de zojuist gereedgekomen proefopstelling bij Peutz]. In de zomer wordt koud water gebruikt uit de bodem en wordt de lucht dus tijdens zijn val gekoeld via de waterdruppels. In de winter wordt warm water uit de bodemopslag gebruikt.



De ‘waterval’ in de cascade zorgt voor het transport van de lucht, zonder dat er ook maar een ventilator aan te pas komt… Of dit principe in de praktijk goed werkt zal in de komende weken via de proefopstelling blijken, maar analytische en computermodellen toonden de werking van dit concept al eerder aan. 



Bronsema zal eind dit jaar zijn promotie afronden met ontwerptools waarmee architecten direct aan de slag kunnen. Op dit ogenblik werkt hij samen met een van zijn promotoren, architect Fons Verheijen, aan de ontwerpaanpassingen van een bestaand gebouw, maar hij is vanzelfsprekend ook zeer geinteresseerd in samenwerking met andere architecten die duurzaamheid hoog in hun vaandel hebben staan. U kunt hem daartoe via email bereiken op: bronconsult[at]planet.nl.



[Het onderzoek wordt financieel gesteund door het ministerie van Economische Zaken en wordt door Bronsema samen met Peutz en de TU’s van Delft en Eindhoven uitgevoerd. Tenslotte een foto met de aanwezige leden van de onderzoeksgroep: van links naar rechts onderzoeker Ben Bronsema – TU Delft, Kees van der Linden – TU Delft, Harry Bruggema en Lourens Aanen – Peutz, Regina Bokel – TU Delft, Dennis van Goch en Jeroen Houben van de TU Eindhoven. ] – 22 maart 2011 – BOX 1.554