‘Toekomstige Nobelprijswinnaars als eindgebruikers’. De TU Delft stelde hoge eisen voor de nieuwbouw van de faculteit Technische Natuurwetenschappen, TNW Delft. Voor de bollebozen zijn laboratoria vereist met zeer geavanceerde technische functies. Logisch dat gebouwautomatisering werd ingezet in de zoektocht naar zo perfect mogelijke labruimtes. Welke lessen zijn daarvan te leren, wellicht ook voor gebouwen met minder specifieke technische eisen?
Complexe automatisering bij nieuwbouw TNW Delft. Nieuwe labs voor de wetenschap
De onderzoeker – die toekomstig Nobelprijswinnaar dus – ziet het gebouw als verlengde van zijn proefopstelling”, zo vertelt Janneke Kamstra, projectmanager namens de TU. Dit legt gelijk bloot hoe belangrijk de technische details van de gebouwautomatisering zijn. Neem het bionano onderzoek dat in het nieuwe gebouw plaats gaat vinden. Onderzoek op de kleinst mogelijke schaal, extreem gevoelig voor trillingen in, en zelfs rondom het gebouw. Dat gaat zo ver dat de autoweg die oorspronkelijk langs het gebouw liep, is veranderd in een park, omdat de trillingen van de auto’s het onderzoek in de soep kunnen laten lopen.
Tegenstrijdige eisen
“Ieder gebouw is zijn eigen prototype, maar hier was dat wel extreem het geval”, aldus Janneke Kamstra. Naast het tegengaan van trillingen werden er hoge eisen gesteld op het gebied van ventilatie en klimaatbeheersing. Uiteindelijk is een 30-voudige ventilatie gerealiseerd en is de temperatuur in de labs tot achter de komma te controleren (zie kadertekst). Daarvoor was echter een berg aan installaties nodig, die weer een bron zijn van trillingen, extreme systeemcomplexiteit dus.
“Dat was de grootste uitdaging, en direct ook het meest geavanceerde aan dit gebouw. Er is niet zozeer gebruik gemaakt van nieuwe technieken, maar de tegenstrijdigheid van de eisen maken het project uniek. Enerzijds wil je trillingen verminderen en anderzijds heb je allerlei installaties nodig die deze trillingen veroorzaken. We hebben nergens een gebouw kunnen ontdekken waar deze eisen in zulke mate zijn gesteld.”
Er kwam een boel meet- en regeltechniek bij kijken om deze uitdagingen aan te kunnen. Daartoe werd in zee gegaan met de installatiecombinatie Kuijpers/ULC, voor de elektrotechnische en werktuigbouwkundige installaties. Volgens Kamstra was de verhouding tussen de investering in installaties en die investering in de bouw bijna fifty fifty. “We hebben wel gegrapt dat het tijd werd voor de installateurs om hoofdaannemer te worden.”
Wie neemt verantwoordelijkheid?
Nog belangrijker dan de klassieke rol van installateur, wordt langzamerhand de rol van system integrator. Degene die de verantwoordelijkheid op zich neemt om al de installaties op juiste wijze, in onderlinge samenhang, te ontwerpen, te begrijpen wat er mogelijk is en wat de eindgebruiker daarvan nodig heeft en wat niet. Zoals blijkt uit eerdere bouwprojecten waar automatisering een belangrijke rol speelt, was ook hier de crux om specifieke eisen van eindgebruikers te vertalen in gewenste functionaliteit, en deze daarna te vertalen naar een technische installatie, inclusief automatisering, die aan deze eisen voldoet. In dit geval dus: waaraan moeten de labs voldoen en hoe valt dit te automatiseren? Sleutel tot succes bij een dergelijke unieke opgave is dat vanaf de beginfase de juiste organisatie en instelling aanwezig is. Kamstra: “We hebben snel geleerd om van achter naar voren te denken. Wat heb je aan het eind, ten tijde van de exploitatie, nodig en wat moet daar aan het begin voor gedaan worden. Dat is een logische gedachte, maar voor ons redelijk nieuw, omdat we merkten dat het heel lastig was binnen de eigen organisaties specificaties helder te krijgen.” Ook voor adviseurs bleek het ingewikkeld om daarin verantwoordelijkheid te nemen. “Er was er niet één die zei: geef mij nu maar de lead, want ik heb dat eerder ook gedaan, wij kunnen de juiste organisatie neerzetten en juiste vragen stellen om tot goede beslissingen te komen.”
“Heel belangrijk dat je zo intensief kunt samenwerken, dat geeft dynamiek en plezier in het werk.”
Samenwerken in de ontwerpfase
En zo kreeg de nieuwbouw voor de TNW Delft zelf het karakter van een technisch onderzoek. Er werd besloten om in de beginfase direct zo veel mogelijk partijen, inclusief de installatiecombinatie, bij het proces te betrekken, en feitelijk ontwerpend onderzoek te doen. Daar werden ook al direct onderzoekers en gebouwbeheerders van de TU Delft, als eindgebruikers, bij betrokken. Zodoende werd de driehoek die vaak het succes van gebouwautomatisering bepaalt, al vroeg gesloten; tussen de beheerder van de business case,
de technische partijen, en deskundige eindgebruikers.
“Zo’n intensief contact met de gebruiker had ik nog niet eerder meegemaakt”, aldus William Duinkerken, projectleider meet- en regeltechniek namens Kuijpers. De installatiecombinatie werd al in de ontwerpfase betrokken en tijdens het hele project bleven er evaluatiesessies plaatsvinden.”
“Die korte lijntjes hebben enorm geholpen. Heel belangrijk dat je zo intensief kunt samenwerken, dat geeft dynamiek en plezier in het werk.” Ook Roy Eugelink, projectmanager namens Honeywell Building Solutions, erkent het belang om als automatiseerder al in de ontwerpfase betrokken te worden. Honeywell leverde diverse apparatuur voor de installaties, maar dacht vooral na over de juiste integratie van de installaties, een efficiënte inbedrijfstelling en het toegankelijk maken van de functionaliteit voor de gebruiker.
Foto: erik musters
Het belang van systeem architectuur
Met een hoeveelheid aan technische installaties en de wens om deze te automatiseren, is zoals ook in dit project is gebleken, de vraag welke partij hierin de leiding neemt wat betreft de ‘systeem architectuur’. In dit geval bepaalde Kuijpers in de ontwerpfase welke installaties er nodig waren en integreerde deze in het ontwerp van het gebouw. Daarna verzorgde Honeywell de detailengineering. Het is veelzeggend dat Roy Eugelink aangeeft ook het liefst al in de ontwerpfase betrokken te worden, met oog op de efficiëntie. “Nu werden achteraf enkele keuzes uit de ontwerpfase bijgesteld. Omdat wij er toch meer op detailniveau naar kijken en er dan altijd dingen anders en efficiënter blijken te kunnen. Door direct bij het ontwerp betrokken te worden, worden aanpassingen in het ontwerp achteraf voorkomen.”
Duinkerken geeft dit grif toe, ook voor de installatiecombinatie zou dit efficiënter zijn. Daarbij maakt hij wel het praktische bezwaar dat vaak eerst een ontwerp wordt gemaakt en daarna pas een partij wordt gezocht die dit zou kunnen uitvoeren. In de ontwerp- en uitwerkingsfase ontstond dus een organische samenwerking tussen opdrachtgever, bouwer, ontwerper, installatiecombinatie en eindgebruiker. Geheel in de stijl van technisch onderzoek werd er eerst een mock-up, een testopstelling, ingericht. Een proeflab, waarbij alle gewenste toepassingen op het gebied van klimaat- en luchtbeheersing en trillingen in de praktijk konden worden getest.
Monitoring op hoog niveau
De argumentatie voor een proeflab was dezelfde als voor het vroegtijdig betrekken van de automatiseerders: voorkomen is beter dan genezen. Kamstra: “Zo’n proeflab is een investering. Maar nu kon er in één keer van alles getest worden dat voor alle labs toepasbaar is. Wanneer na oplevering van het gebouw blijkt dat er iets niet werkt zoals gewenst, zijn de kosten om verbeteringen aan te brengen veel hoger.”
Zo kon bijvoorbeeld van tevoren in de praktijk uitgevogeld worden of het wel mogelijk was om het klimaat in een lab tot de tiende graad te beheersen en welke labinrichting daar het meest gunstig voor was. De controle op het functioneren van het gebouw is van zeer hoog niveau. Daarbij wordt niet alleen gekeken of het geïntegreerde systeem werkt, maar ook of het wordt begrepen. Of de gebruiker meester is over de aangebrachte techniek. Vandaar dat na oplevering een extra dag wordt ingepland, waarbij Duinkerken de eindgebruiker bij de hand neemt en de verschillende labs met ze doorloopt. Feitelijk een korte cursus gebouwautomatisering. Omdat de ruimteconditie zo nauw luistert, zijn er regelkringen aangelegd die afwijkingen en storingen in een ruimte binnen tien minuten herstellen. Na inbedrijfstelling wordt dit proces de eerste periode van gebruik 24/7 gemonitord, om aan de gebruiker te kunnen aantonen dat storingen inderdaad binnen die tien minuten opgelost zijn.
Automatiseren met BIM
Op de drempel van ingebruikname noemt Janneke Kamstra het belang van samenwerking vanaf de beginfase een cruciale factor. “Continu afstemmen door alle lagen heen. Communicatie en elkaar veel zien is erg belangrijk geweest.” Er is veel gebruik gemaakt van BIM. Daarin werd ook de integratie van de installatietechniek in het gebouw op hoog niveau uitgewerkt. De informatiemodellen bleken zo groot, dat het BIM-systeem het nauwelijks aan kon. Het feit dat een volledig gebouw in 3D bekeken kan worden, biedt mooie mogelijkheden om in BIM met gebouwautomatisering aan de slag te gaan. Maar in de praktijk heeft dit nog wat voeten in aarde, vanwege de hoeveelheid informatie die aan de automatisering is gekoppeld. “Neem onderhoud, hoe meer informatie je in BIM toevoegt, hoe makkelijker het voor beheer en onderhoud is om te begrijpen.” Daar ligt wat William Duinkerken betreft dan ook de koppeling met gebouwautomatisering. “Het zou ideaal zijn wanneer in BIM meldingen binnenkomen over storingen, zodat je precies kunt zien waar iets vervangen moet worden. In dit project wordt het al wel ingezet voor het beheer, met name om te zien hoe datgene wat vervangen moet worden eruit ziet en waar het zit. Voor ons was het een heel groot project in BIM. Het heeft ons wat leergeld gekost, maar voor de volgende projecten die we doen, gebruiken we het in negen van de tien gevallen.”
De bouwcombinatie verwierf inmiddels ook het beheer en onderhoud voor de komende dertig jaar. Dertig jaar om een Nobelprijswinnaar af te leveren. Hoe toekomstbestendig is het gebouw eigenlijk? “Als je kijkt naar de ontwikkelingen van deze vakgroepen van de TU, de laatste drie jaar, dan is het lastig om te kijken hoe toekomstbestendig je gebouw is ten aanzien van de vooruitstrevende onderzoeken. Maar als ik zie wat ze nu allemaal doen in het oude gebouw, dan denk ik, de wetenschap is ook wel weer creatief in zichzelf en kan met dit gebouw wel weer een paar jaar vooruit”, veronderstelt Kamstra.
Om de temperatuur tot op de tiende graad nauwkeurig te kunnen regelen, werden speciale temperatuuropname sensoren ontwikkeld die via het plafond in de buurt van de labtafels hangen. Honeywell ontwikkelde feitelijk een prefab automatiseringssysteem, waarbij vooraf iedere regelaar werd geëngineerd en de software werd ontwikkeld voor onder andere de user interface. De regelaars werden voorzien van een label, zodat de installateur direct kon zien waar en hoe deze moet worden aangesloten. Het vooraf zoveel mogelijk techniek integreren in één montageplaat heeft volgens Roy Eugelink verschillende voordelen. “Op het moment van inbedrijfstellen is het plug and play. Het werk dat op de bouwplaats gebeurt, wordt daardoor geminimaliseerd, wat voordeel oplevert voor de veiligheid en de efficiëntie. Daarnaast kan de techniek op deze manier zo laat mogelijk in het proces worden aangebracht. Het is beter high tech apparatuur zo laat mogelijk aan te brengen, vanwege het stof en zaagsel dat altijd op een bouwplaats aanwezig is.” De inbedrijfstellingswerkzaamheden werden op deze manier met 35 procent gereduceerd. Dankzij de automatisering kan de temperatuur, luchthoeveelheden, luchtvochtigheid en -stabiliteit en luchtinlaatsnelheid per lab eenvoudig geregeld worden middels de eenduidige user interface, die ook wordt gebruikt voor de andere gebouwen van de TU Delft.
