Waarom het nieuwe onderwijsgebouw GO Zuid toch geen natuurlijke airco krijgt

Het is eind januari 2024 als dr.ing. Ben Bronsema (89) achter zijn computer kruipt om zijn ongenoegen wereldkundig te maken. Twee maanden eerder had hij een elf pagina’s tellende argumentatie naar de TU Delft gestuurd om de superioriteit van zijn natuurlijke aircosysteem ‘EWF’ aan te tonen, ondanks een kritisch expertiserapport. EWF zou volgens hem perfect passen in het nieuwe generieke onderwijsgebouw Zuid, genaamd GO Zuid. Dat moet het centrale gebouw worden op de zuidelijke uitbreiding van de campus.

Een antwoord van de opdrachtgever, Campus Real Estate (CREFM) van de TU Delft, was uitgebleven. En dus tikte Bronsema op 26 januari 2024 een herinnering: ‘Helaas kreeg ik geen respons en ik vraag me af wat dit betekent. Broeden jullie nog op een reactie of is mijn pleidooi domweg genegeerd?’.

Earth, Wind & Fire

Na een werkend leven in de klimaatinstallatietechniek had Bronsema in 2005 contact opgenomen met de TU Delft om zijn vernieuwende idee voor een natuurlijke klimaatinstallatie te pitchen. Bronsema is geen onbekende op de TU. In 2013 promoveerde hij bij duurzaamheidshoogleraar prof.ir. Peter Luscuere en Naturalis-architect prof.ir. Fons Verheijen (beiden van de faculteit Bouwkunde, BK) op een klimaatinstallatie die z’n energie ontleent aan zon en wind. ‘Earth, Wind & Fire’ had Bronsema zijn concept genoemd. Kortweg EWF.

Het systeem werd de eerste keuze voor GO Zuid, maar in de loop van 2023 waren er twijfels gerezen na een expertiserapport van Nelissen Ingenieursbureau bv.

Natuurlijke airconditioning

Wat is er zo aantrekkelijk aan Bronsema’s natuurlijke airco? Voor zijn proefschrift maakte hij een schematische doorsnede en een toegankelijke uitleg. Zelf heeft hij het graag over ‘Airconditioning Powered by Nature’. Dat begint met het ‘Venturidak’ dat buitenlucht invangt en in een schacht duwt waar het door douchekoppen, de klimaatcascade, gewassen wordt en naar beneden geduwd. Er zijn ventilatoren voor als het niet voldoende waait voor een natuurlijke circulatie.

Vanuit de kelder gaat de lucht door warmtewisselaars om op temperatuur te komen en stijgt dan door een tweede schacht naar de verblijfsruimten. Aan de zuidkant van het gebouw is een derde schacht gemaakt die zonnewarmte invangt: de zonneschoorsteen. De opgewarmde lucht stijgt omhoog en zuigt de gebruikte lucht aan uit het gebouw. Als het waait ontstaat onderdruk onder het venturidak die de afzuiging versterkt.

Het EWF-systeem van Bronsema is twee keer eerder toegepast

Door de afwezigheid van filters is er weinig druk nodig om het gebouw van frisse lucht te voorzien. Meestal volstaan zon en/of wind als drijvende krachten en zijn ventilatoren niet of zeer beperkt nodig. Dat zorgt voor een laag energieverbruik. Het EWF-systeem produceert zelfs energie door de warmtewinning van de zonneschoorsteen en de elektriciteitsproductie van zonnepanelen op het Venturidak. Theoretisch zou het EWF-klimaatsysteem gedurende een jaar gemiddeld energieneutraal kunnen zijn. In de praktijk gaan ventilatiedeskundigen ervan uit dat 50 procent minder energiegebruik ten opzichte van een klassiek aircosysteem haalbaar moet zijn.

Het EWF-systeem van Bronsema is twee keer eerder toegepast. In 2019 had het ecologische Four Elements Hotel in Amsterdam de primeur. Drie jaar later opende de Erasmus Universiteit het Langeveldgebouw, een multifunctioneel onderwijsgebouw. Universiteitsblad Erasmus Magazine noteerde klachten over de toegankelijkheid maar nooit over het binnenklimaat. GO Zuid had de derde toepassing kunnen worden, maar de opdrachtgever besliste anders.

Risico’s

Communicatieadviseur Ella Dongstra van opdrachtgever Campus Real Estate (CREFM) bevestigt desgevraagd dat ‘de TU Delft’ ervoor heeft gekozen om het Earth Wind & Fire principe niet toe te passen. Daaraan ging onderzoek vooraf door de TU Delft zelf en door een ‘externe installatieadviseur’, het eerdergenoemde Nelissen. De conclusie was ‘dat het EWF-principe niet kan voldoen aan belangrijke veiligheids- en gezondheidscriteria in het Programma van Eisen (PvE).’

Discussie

Negen maanden later stuurt Bronsema zijn repliek, de elf pagina’s met argumenten, waarin hij de belangrijkste risico’s op de korrel neemt: de veronderstelde tegenvallende energiebesparing en de twijfels over de luchtfiltering. Over de energiebesparing schrijft Bronsema dat Nelissen is vergeten om in zijn berekeningen de luchtbevochtiging mee te nemen. In reguliere luchtbehandelingssystemen is dat een energie-intensief onderdeel. Bij EWF is dat volgens Bronsema niet zo, omdat luchtbevochtiging daar een integraal onderdeel van is.

Over luchtfilters in reguliere systemen zegt Bronsema dat die vooral zijn bedoeld om de vervuiling van diverse componenten van installatie te voorkomen. Luchtzuivering zou nodig zijn om onderdelen van de installatie gedurende de levensduur optimaal te laten functioneren. Bronsema stelt in zijn reactie op Nelissen: ‘aangezien veel van deze componenten bij het EWF-concept ontbreken, zijn luchtfilters overbodig.’

Wat volgens Bronsema niet betekent dat zijn klimaatcascade geen stof invangt. Omdat het systeem nooit helemaal uitstaat, doet het dat juist altijd, stelt hij. Mocht het nodig zijn, dan kan zijn systeem ook nog gecombineerd worden met elektrostatische stoffilters die een lage luchtweerstand hebben, voegt hij toe.

Frisse lucht

Delta hield Bronsema’s argumenten voor aan binnenmilieuexpert prof.dr.ir. Philo Bluysen (Bouwkunde). Zij is niet overtuigd. Ze kent de opvatting dat luchtfilters vooral de apparatuur moeten beschermen, maar vindt dat idee achterhaald. “Inmiddels weten we dat we buitenlucht eerst schoon moeten maken. Je zult niet geloven hoe de aanzuigfilters van mijn lab er na enkele maanden uitzien.” Haar opvatting vind je ook terug in het Programma van Eisen Frisse Scholen 2021, waarin het gebruik van fijnstoffilters als minimumeis staat voorgeschreven.

Hij noemt de eisen van Frisse Scholen ‘een killer’ voor innovatieve ventilatiesystemen

Kan Bronsema’s filterloze concept na 2021 nog wel toegepast worden voor onderwijsgebouwen? Zelf lijkt hij te denken van niet. Hij noemt het programma van eisen van Frisse Scholen ‘een killer’ voor innovatieve ventilatiesystemen. ‘Zelfs de maatschappelijk breed gewaardeerde natuurlijke ventilatie wordt onmogelijk gemaakt’, schrijft hij in een e-mail naar Delta (26 januari 2024).

Zo zwart-wit ziet prof.dr.ir. Andy van de Dobbelsteen (Bouwkunde) het niet. Hij is als TU-duurzaamheidscoördinator betrokken bij het ontwerp van GO Zuid en was ook copromotor van Bronsema. “Ik denk niet dat luchtfiltering het probleem is”, zegt Van den Dobbelsteen. “Dat kan technisch opgelost worden met inzet van filters en extra ventilatoren. Dat kost meer energie, maar dat nadeel weegt niet op tegen de winst aan gezondheid. Beide zijn belangrijk en aan de bouwnormen moet worden vastgehouden.”

Ongeschikt gebouw

Het echte probleem met het EWF-systeem is iets anders, vertelt Van den Dobbelsteen. EWF is als duurzaam klimaatconcept volgens hem vooral geschikt voor relatief hoge gebouwen. Alleen dan krijg je in zijn ogen voldoende trek via de zonneschoorsteen en kan de klimaatcascade goed functioneren. Ook het Venturidak zou beter werken bij een hoog gebouw.

Maar het GO Zuid-onderwijsgebouw wordt relatief laag en breed. Verschillende adviseurs verzekeren Van den Dobbelsteen dat het EWF-systeem daar onvoldoende zal werken, zegt hij. “Dan moet er een aanvullend systeem komen om voldoende lucht te verversen. Daarmee vervallen de voordelen van EWF, zoals de natuurlijke luchtcirculatie en het lage energiegebruik.”

Van den Dobbelsteen wil nog steeds een gebouw met EWF-ventilatie op de campus

Ziet Van den Dobbelsteen nog toekomst voor het EWF-concept op de campus? Als duurzaamheidscoördinator hanteert hij een indrukwekkend eisenlijstje voor gebouwen op de campus: gezond, energie- en CO₂-neutraal, circulair en natuur-inclusief. “Voldoen aan die eisen is niet eenvoudig, maar dit is een nieuwe tijd waarin dit allemaal gewoon moet.”

Van den Dobbelsteen wil als Bronsema’s copromotor nog steeds een gebouw met EWF-ventilatie op de campus, zegt hij. Als statement én als living lab. Hij vestigt zijn hoop nu op de komende renovatie van panden van Civiele Techniek en Geowetenschappen of de toren van Elektrotechniek, Wiskunde en Informatica. “Die hebben meer hoogte, wat voor EWF gunstig is.”

Zowel Bluysen als Dobbelsteen hebben het dan over hybride ventilatiesystemen waarin elementen van EWF gecombineerd worden met fijnstoffilters, ventilatoren en luchtreinigers. “Daar moeten we naartoe”, zegt Bluysen. “Het is nooit verstandig om op één paard te wedden.”

Toch is het ook bij Go Zuid nog niet helemaal einde oefening voor EWF. Van den Dobbelsteen zegt aan te sturen op een duurzamer klimaatsysteem (dan conventionele airco, red.) dat elementen van EWF combineert met conventionele componenten. “Er zijn naast EWF ook andere duurzame klimaatsystemen, en dat weet Ben ook.”

Bronsema heeft inmiddels zijn vizier op volgende projecten gericht. Een onderzoeksvoorstel voor EWF is deze maand gehonoreerd door kennisplatform TKI Urban Energy. Bronsema’s EWF-lab werkt daarin samen met Hogeschool Windesheim en bedrijven als bouwbedrijf BAM en glasconstructiebedrijf Saint-Gobain aan een EWF-systeem voor de renovatie van het Paleis van Justitie.

Door deelname in het TKI Urban Energy, schrijft Bronsema, ‘kunnen debacles zoals met het Generiek Onderwijsgebouw Zuid in de toekomst worden voorkomen. Een schrale troost, maar toch.