Maart 2021
Gaat zonthermische gevel de markt veroveren?
SunRise-systeem zit vol installatietechniek
Onderzoekers van het internationaal energieagentschap IEA hebben de Building Integrated Solar Product Gallery gepresenteerd; een overzicht van in het gebouw geïntegreerde zonne-energieproducten. Van zo’n -dertig systemen is een sterkte-zwakteanalyse gemaakt. In de categorie Solar Energy Harvesting Systems krijgt de Sunrise-gevel veel waardering.
In de gebouwschil geïntegreerde, actieve en passieve zonne-energiesystemen kunnen volgens het IEA een belangrijke rol spelen in de strijd tegen klimaatverandering. Het mogelijke potentieel van dit soort systemen wordt volgens het energieagentschap op dit moment echter nog niet op waarde geschat, omdat architecten en projectontwikkelaars vaak niet bekend zijn met de veelzijdigheid van de multifunctionele oplossingen die beschikbaar zijn. De Building Integrated Solar Product Gallery moet daar verandering in brengen (zie kader).
SunRise-gevel
De focus in de Gallery ligt op producten die in massa kunnen worden geproduceerd, maar bevat ook enkele op maat gemaakte producten die nog in de laboratoriumfase zitten. Zo zijn er meerdere geprefabriceerde, multifunctionele oplossingen die verwarming, koeling en ventilatie zoveel mogelijk naar de gebouwschil verplaatsen. Het voordeel daarvan is dat het bouwproces beduidend kan worden bekort. Een opvallend systeem is de SunRise-gevel, een modulair gebouw-geïntegreerd zonthermisch systeem, bedacht door het Italiaanse Eurac Research. Het is een metalen en glazen vliesgevelmodule voor kantoorgebouwen waarin zonnecollectoren, een kleine wateropslag en een warmtepaneel zijn opgenomen. In de borstwering zijn tevens de hydraulische componenten zoals pompen en kleppen, een speciale regelkast en sensoren voor meting van temperatuur, luchtvochtigheid en (optioneel) luchtkwaliteit opgenomen.
Modulair systeem
De zonnecollectoren in de gevel hebben niet in alle gevallen voldoende capaciteit om te voorzien in de warmtevraag voor ruimteverwarming en warmtapwaterbereiding. Het hydronische (waterzijdige) gedeelte van de SunRise-gevel is daarom ook verbonden met de centrale verwarming/koellus van het gebouw. De zonnecollector, thermische opslag en het warmtepaneel zijn geïnstalleerd in het onderste gedeelte van de gevelmodule. Alle hydronische componenten in de borstwering zijn samengebracht in een luchtdichte, robuuste metalen omkasting. De luchtdichtheid van de module draagt bij aan de optimale prestatie van de zonnecollector. Eurac Research heeft gekozen voor een modulair op te bouwen systeem. Hierdoor kan de hydraulische unit in de gevel worden gedeeld met meerdere onderling verbonden gevelmodules. Omdat het onderhoud van dergelijke zonne-actieve gevels voor praktische problemen kan zorgen, met name bij toepassing in hoogbouw, kan het onderhoud van binnenuit plaatsvinden. Door het stralingspaneel in de binnenruimte te verwijderen, zijn alle geïntegreerde componenten eenvoudig van binnenuit bereikbaar.
Building Integrated Solar Product Gallery
Dit platform van het internationaal energieagentschap IEA bevat foto’s, technische omschrijvingen en uitgebreide SWOT-analyses van dertig innovatieve zonne-energiesystemen uit elf verschillende landen. De systemen zijn verdeeld over 3 categorieën:
- Solar Energy Harvesting Systems: In deze categorie staat onder meer het Zwitserse Kromatix, dat zonnepanelen maakt met gekleurd glas in zes verschillende tinten. Het maakt de zonnecellen onzichtbaar en biedt architecten veel mogelijkheden.
- Solar Gains Control Systems: deze categorie bevat de Ierse vinding Liquid Crystal Windows, ramen met zonnecellen die kunnen veranderen van transparant naar ondoorzichtig.
- Hybrid Solar Energy Systems: Een mooi voorbeeld in deze categorie is het door Physee SmartSkin ontwikkelde slimme gevelsysteem dat elektriciteit kan genereren en data kan verzamelen van de omgeving.
Voor alle innovaties zie: bit.ly/EW-gallery
Integratie in het gebouw
De SunRise-gevel is gekoppeld aan het centrale energieopwekkings- en distributiesysteem van het gebouw met een 2- of 4-pijps aansluiting voor alle thermische belastingen, waaronder warmtapwaterbereiding en ruimteverwarming/-koeling. Het in de gevel opgenomen stralingspaneel kan dus zowel verwarming als koeling leveren. Om grote en diepe vertrekken in het gebouw van de vereiste warmte of koude te voorzien, kunnen extra voorzieningen noodzakelijk zijn. Om de benutting van zonnestraling te maximaliseren en het thermische comfort in elke ruimte te optimaliseren, is het beheer van de warmtestromen van de collector naar de geïntegreerde thermische opslag en het centrale systeem van het gebouw van cruciaal belang.
Het in de gevel opgenomen stralingspaneel levert zowel verwarming als koeling
Sterke punten
In de Solar Product Gallery wordt het feit dat de verwarmings- en koeldistributie is geïntegreerd in de gevel en daarom geen ruimte opeist, als een van de sterkste punten van deze innovatie aangemerkt. Positief wordt ook de hydraulische module genoemd. Deze module functioneert als hydronische, regel- en bewakingseenheid om de warmtetoevoer te beheren en de warmtestromen te meten. Een ander belangrijk voordeel van de SunRise-gevel is de modulaire opbouw van het systeem die aangepast kan worden aan de gewenste hoogte en breedte van het gebouw. Een laatste sterk punt is dat de gevel kan worden samengesteld met gestandaardiseerde componenten die al in de markt verkrijgbaar zijn.
De SunRise gevelmodule opgesteld in de testkamer van Eura Research, met het warmtepaneel zoals dat van binnenuit zichtbaar.
Zwakke punten
Tot de zwakke punten wordt onder andere ook de esthetische kwaliteit genoemd. Hoewel de opstellers van de Solar Product Gallery lovend spreken over het ontwerp van Eura Research, benadrukken de opstellers van de lijst dat zonnecollectoren zeer bepalend zijn voor het uiterlijk van de gevelmodules. Voor velen kan een modern ontwerp grote aantrekkingskracht hebben, maar evenmin is uit te sluiten dat het uiterlijk van de gevelmodules opdrachtgevers juist zal afschrikken. Een andere zwakte is de prijs. De investeringskosten zijn hoger in vergelijking met conventionele toepassingen van passieve geveloplossingen. Nog een minpuntje is het gewicht. De integratie van componenten in de gevel resulteert in extra dikte en gewicht, wat het allemaal wat minder eenvoudig maakt om de gevelmodules te installeren. Dat ruimtekoeling, ventilatie en verwarming van ruimtes die dieper in het gebouw zijn gesitueerd - dus verder van gevel - nog steeds moeten worden verzorgd door traditionele systemen, wordt ook als een zwakte aangemerkt.
Kansen
Al met al worden de SunRise-gevel redelijk wat kansen toegedicht. Het nadeel dat de gevel nogal opvalt, biedt opdrachtgevers aan de andere kant wel de kans om zich daarmee nadrukkelijk als duurzaam beheerder te profileren. Ook het feit dat het systeem is aan te passen aan de gevelindeling van het appartementsgebouw vergroot de kansen.
Bedreiging
Een bedreiging voor een succesvolle introductie van de gevelmodule op de (internationale) markt zou wel eens de acceptatie kunnen zijn door architecten. Een gevel met geïntegreerde installatietechniek beperkt hen immers in hun ontwerpvrijheid. Wat een gemakkelijke introductie ook niet helpt zijn de noodzakelijke goedkeuringen en certificeringen. Certificering van de veiligheid en energieprestaties van de gevelmodule is tijdrovend en duur door het brede scala van nationale of internationale normen.
Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: Eurac Research