Pijler voor gebouwautomatisering groeiende onderwijsfaciliteit HAS

‘Niet reageren, maar anticiperen’

HAS Hogeschool in Den Bosch implementeerde onlangs een nieuw gebouwbeheersysteem. Daarin speelt de toepassing van een geavanceerd, database-gebaseerd klimaatvoorspellingssysteem een innovatieve en onderscheidende rol. Waarom doet een school zoiets? Hoe krijg je het werkend? En wat levert het op? Intrigerende vragen die om antwoorden roepen van betrokkenen.

Verwarming, koeling, ventilatie, zonnepanelen en een WKO-installatie geïntegreerd in één klimaatsysteem. Het is het ultieme doel van HAS-duo Joost Veltman en Tonny Nijholt. En eigenlijk willen ze nog veel verder gaan, richting complete aansturing vanuit het Facility Management systeem. Joost is manager Facilitaire Dienst en Huisvesting en initiator van een ambitieus en ingrijpend migratietraject. Tonny werkt al langer dan Joost bij de HAS, is medewerker Facilitaire Dienst, dolblij met de komst van Joost met zijn visionaire aanpak, en vanaf het begin betrokken bij het project. De heren waarschuwen direct al dat het doel nog niet bereikt is. Joost: ‘Het energievraagstuk is inmiddels aardig op de rit en ook de zonnepanelen zijn door aannemende partij Rensen Regeltechniek gekoppeld aan het nieuwe gebouwbeheersysteem. Onlangs zijn er gaten in de betonvloeren geboord voor de aanleg van de schachten ten behoeve van een ventilatie- en klimaatsysteem. De aanleg ervan staat voor de komende twee jaar op het programma. Volgend jaar zomer wordt een start gemaakt met het boren van twee bronnen in de achtertuin voor de aanleg van een WKO-installatie. We hebben al flinke stappen gezet, maar het einde van onze reis naar een beter klimaat en duurzaamheid is nog niet in zicht.’ En dan hebben ze het nog niet over de eerder genoemde aansturing via het facility management systeem. Dat ligt nog verder achter de horizon.

Gedateerd

Drie jaar geleden kwam Joost Veltman als interim-manager binnen bij de HAS. Vrijwel direct constateerde hij achterstand op een aantal gebieden, waaronder het gebouwbeheersysteem. In het gebouw zelf was het muf en benauwd. Het was maar deels warm te krijgen, en voor een ander deel helemaal niet. Om van de torenhoge energierekeningen nog maar te zwijgen.

Het complex bestaat uit twee delen. Het eerste deel met de A,B en C gebouwen dateert uit 1996, het nieuwste D deel werd in 2002 opgeleverd. Dientengevolge zaten er twee verwarmingssystemen in, twee verschillende brandmeldsystemen, twee ventilatiesystemen enzovoorts. Alles dubbel en autonoom, behalve op het niveau van het gebouwbeheersysteem. Dat was een systeem van Staefa Control Systems, intussen bijna twintig jaar oud. Tonny: ‘Het was compleet verouderd, totaal niet functioneel. Eerlijk gezegd was het op het moment van implementatie al aan de oude kant. We hebben het over het einde van het tijdperk van Staefa Control Systems, vlak voordat het bedrijf samengevoegd zou worden tot Landis & Staefa en uiteindelijk Siemens zou worden. Destijds heeft men waarschijnlijk gedacht een goede deal te hebben gesloten, maar wij hebben gemerkt dat er veel is wegbezuinigd of goedkoper is uitgevoerd om de kosten te drukken.’ Joost vult aan: ‘We hebben kunnen herleiden dat destijds 40.000 gulden is bespaard op bekabeling, met als gevolg dat we later voor 125.000 euro de boel hebben moeten laten aanpassen. Vanuit die ervaring hebben we met elkaar afgesproken dat áls we iets zouden gaan veranderen, het meteen goed moest zijn.’

Fit for use

Samen met Royal HaskoningDHV schreef Joost Veltman het programma Fit for Use, een visiedocument over hoe het gebouw er in de toekomst uit zou moeten zien om het onderwijs te kunnen faciliteren. Niet alleen installatietechnisch, maar ook in termen van exploitatie, gebruik, benutting, beheer en beheersbaarheid. Joost verklaart: ‘In 2011 telde HAS Hogeschool ongeveer 340 docenten en ongeveer 2100 studenten. Nu zijn dat er respectievelijk ruim 400 en bijna 3000. Allemaal nog steeds in hetzelfde gebouw. Om die groei aan te kunnen, heb je een visie en een plan nodig.’

Fit for Use bestaat uit vier pijlers. De eerste pijler is ‘voldoende vierkante meters’. Om dit te realiseren, is de naastgelegen kantoorvleugel van de Westertoren aangeschaft. Pijler twee staat of valt met een ‘aangenaam gebouwklimaat in de hele school’. Pijler drie staat nog in de planning: de transformatie van het atrium. Dit is nu nog een buitenruimte met een glazen dak. Het is de verbindingshal tussen de oudere A, B en C delen en het nieuwere D gebouw. Deze moet getransformeerd worden tot binnenruimte, voorzien van een klimaat­systeem, isolatie, brandvoorziening enzovoorts. Pijler vier die de HAS wil realiseren, is ‘Het Nieuwe Werken’. Er zijn zones, vlekken gedefinieerd binnen het gebouw waar de verschillende sectoren van het onderwijs gehuisvest zijn. Die mogen dan aangeven hoe ze, binnen grenzen, flexibel willen werken. Deze fase gaat uiteraard pas in na oplevering van het totale klimaatsysteem. Hiervoor zal te zijner tijd opnieuw een plan geschreven worden.

Kwaliteit

Er werd besloten om het volledige klimaatsysteem gefaseerd te vervangen. Joost legt uit: ‘In de basis wil je je gebouw kunnen beheersen. Je wilt kunnen meten, monitoren en kunnen sturen. Dit hebben we ook als zodanig omschreven in de verplichte Europese aanbesteding, waarvoor een aantal partijen werden uitgenodigd. Kwaliteit was in die procedure voor ons heel belangrijk. We wilden niet per definitie voor de goedkoopste aanbieder gaan. Sterker nog, waar meestal voor honderd procent op prijs wordt geselecteerd, woog bij ons de prijs voor niet meer dan een derde mee, tegen kwaliteit voor twee derde. Verder is in de aanbesteding meegenomen dat de HAS openstond voor ondernemers met een innovatief idee om tot energiebesparing te komen. Als enige partij heeft Rensen Regeltechniek die uitdaging aangenomen door het zogenaamde Weather Forecast Control systeem voor te stellen, wat nu MeteoViva Climate heet.’

Johan Verheijen is accountmanager bij Rensen Regeltechniek en vanaf het begin betrokken bij de migratie als vaste contactpersoon tussen de HAS en de uitvoerende partijen. ‘Toen wij instapten, lag er een bestek. Daarin was een aantal disciplines specifiek beschreven. Er stond bijvoorbeeld in dat alleen de regelaars vervangen zouden worden. De kasten waren op dat moment al vijftien jaar oud. Normaal gesproken ga je na ongeveer vijftien jaar overwegen of je alleen de regelaar vervangt of ook de complete kast. Daarom hebben we ons grondig voorbereid, waarbij we ons hebben laten leiden door het bestek.’

Business development

Op de vraag wie het overzicht had over de investering en het rendement daarop, antwoordt Joost: ‘Ik heb de voornaamste berekeningen gemaakt; als we dit investeren, winnen we dat op de exploitatiekosten. De complete kapitaallast is gedekt uit de onderhoudsvoorziening. Die was ruim. Ons uitgangspunt was dat de nieuwe situatie aantoonbaar beter moest zijn. In het geval van het klimaatvoorspellingssysteem bijvoorbeeld, heb ik gevraagd naar de marges. Die lagen tussen de acht en veertien procent. Na een jaar kwamen we er al achter dat we negen procent bespaard hadden. Dat zijn harde cijfers waar je echt iets mee kunt.’

Tot dusver zijn de ratio’s gehaald. Maar de echte besparing wordt pas duidelijk zodra het totale klimaatsysteem op orde is. De combinatie van alle disciplines moet de grootste winst opleveren. Het feit dat de HAS overgaat op WKO en dat dus ook gekoeld zal worden via de WKO, moet zorgen voor een effect dat je nu nog alleen maar kunt berekenen. Die verantwoordelijkheid neemt de HAS helemaal zelf. Er is in dit geval geen sprake van een prestatiecontract.

Klimaatvoorspellingssysteem

De innovatie, die is nu een aantal keren genoemd. Tijd om in te zoomen op de technologie er achter. Harry Crijns van Crijns Energy Controlling legt uit: ‘Wij zijn als onderaannemer van Rensen Regeltechniek verantwoordelijk voor het klimaatvoorspellingssysteem als applicatie op het gebouwbeheersysteem. Het is een nieuwe vinding op het gebied van klimaatregeling. De trend is dat gebouwen steeds meer gaan lijken op thermosflessen. Ze hebben een zware, geïsoleerde schil, zijn kierdicht en de interne last wordt steeds groter. De norm voor de interne belasting per werkplek is nog steeds 100 Watt. In dit systeem gaan we uit van 250 Watt, omdat dit realistischer is. Er gaat bijna geen energie, geen warmte meer uit. Nieuwe technieken om warmte op te wekken, zoals WKO, warmtepompen en dergelijke, vragen om laag-thermische systemen. Hiervoor heb je een grote capaciteit, een groot oppervlak nodig. Echter, die laag-thermische systemen hebben één groot nadeel; ze zijn traag. Traditionele klimaatregelsystemen werken reactief. Ze krijgen een signaal, zonder verdere omgevingsomstandigheden over gebruik, capaciteit, aanwezigheid, en gaan dan pas verwarmen of koelen. Wanneer je gebouwen steeds meer gaat isoleren en steeds minder energie nodig hebt, dan merk je dat het opwekken van die energie leidt tot een klimaatverslechtering. Je moet dus niet reageren op een temperatuur- of koelingsvraag, maar juist anticiperen. Dat doet dit systeem.’

Simulatie

De basis van het klimaatvoorspellingssysteem is een simulatieprogramma waarin alle lokale parameters van het gebouw worden meegenomen. Om een optimaal binnenklimaat te realiseren, wordt gebruikgemaakt van de lokale weersvoorspelling, thermodynamische eigenschappen van het gebouw, de te verwachten bezettingsgraad, de interne warmtelasten van de gebruikte apparaten en analyse van de meetgegevens ten opzichte van de stuurgegevens. Op basis van deze gegevens berekent het systeem als eerste de behoefte aan verwarming, koeling en ventilatie in het gebouw als functie van de tijd. Daarna rekent het alle mogelijke besturingsscenario´s van de bestaande W-installatie door om aan deze vraag te voldoen. Het besturingsscenario waarbij de minste energie wordt verbruikt, dient vervolgens voor de besturing. Iedere dag wordt deze simulatie gemaakt, voor een weekprognose, een driedaagse prognose en voor de prognose voor morgen. Daarnaast wordt ieder uur gecheckt of er in de uitgangsgegevens een verandering is gekomen waardoor een nieuwe simulatie met bijbehorend besturingsscenario noodzakelijk is. Denk aan het weer dat plotseling omslaat of een grote ontvangst in de entree van het gebouw. Deze berekeningen worden in een rekencentrum uitgevoerd. Het resultaat: de set-points en vrijgaven worden samen met hun tijdvensters naar het gebouw gezonden. Daar bevindt zich een box die enerzijds de communicatie met het rekencentrum verzorgt en anderzijds, via het gebouwbeheersysteem, de verschillende machines in de W-installatie aanstuurt. Deze box haalt ook de benodigde meetgegevens uit het gebouwbeheersysteem en geeft die door om te vergelijken met de prognose uit de simulatie.

Mocht het zo zijn dat de uitkomsten van de simulatie en de verkregen meetgegevens te ver uit elkaar liggen, dan slaat het systeem alarm en worden de inputgegevens van het rekenmodel zo aangepast dat de simulatie de meetgegevens zeer dicht benadert. De uitkomst van deze simulatieroutine wordt weer naar de box in het gebouw gestuurd. Als de simulatie en de meetgegevens langzaam uit elkaar gaan lopen, is dit meestal een reden voor onderhoud, bijvoorbeeld het uitwisselen van de filters of het bijregelen van ventielen en kleppen.

MeteoConsult

Het klimaatvoorspellingssysteem doet meer dan het verwerken van de gemeten buitentemperatuur. Op basis van de weersverwachting wordt bepaald hoeveel energie nodig is. De data worden gekocht van MeteoConsult, het gaat dan specifiek om de door MeteoConsult berekende computermodellen. In Nederland gebruikt Meteo­Consult de meteorologische data van zo’n driehonderd meetstations. Harry Crijns: ‘Wij krijgen voor dit gebouw elk uur 72 weersgegevens binnen. Daarmee wordt gerekend. Dus: die machine moet worden vrijgegeven, die installatie moet naar die temperatuur toe en eventueel met die snelheid. Zijn er significante afwijkingen? Dan wordt er opnieuw gerekend. De setpoints en vrijgaves worden opnieuw doorgestuurd en het gebouwbeheer­systeem past zich daarop aan. Volautomatisch.’

En dan, wat levert het op? Is daar al concreet iets over te zeggen? Harry Crijns: ‘Het systeem draait nu twee jaar bij de HAS. In 2013 bedroeg de besparing op gas 12,3%, en op elektriciteit 17,8%. Dat gaat nog veel meer worden als straks de WKO is aangelegd en het ventilatiesysteem draait.’ Joost Veltman is benieuwd of dat inderdaad gaat lukken.

Innovatief

Crijns Energy Controlling en Rensen Regeltechniek hebben een geschiedenis samen op het gebied van energiebemetering. Johan verklaart waarom Rensen juist dit systeem heeft voorgesteld aan de HAS: ‘De HAS vroeg ons om een innovatief idee om energie te besparen. Wat je dan in het ideale geval wil, is ruimtelijk regelen. Hoe kleiner de zones om te regelen, des te meer je kunt optimaliseren. Dit gebouw leent zich daar gewoon niet voor, omdat het vanuit een ouderwetse bouwfilosofie is gebouwd. Alles zit achter één verwarmingsgroep. Dan moet je werktuigbouwkundig wel heel veel doen om het gebouw daarvoor geschikt te maken. Dit klimaatvoorspellingssysteem is een heel geschikt alternatief. Hiermee bereken je van tevoren de energievraag. De toekomstige situatie wordt gesimuleerd, en dat is wel uniek. Tegelijkertijd is het voor ons een goed leerproject, omdat er natuurlijk veel meer gebouwen zijn die niet geschikt zijn om ruimtelijk te regelen en die wellicht ook baat zouden hebben bij een dergelijke aanpak. Zeker met het oog op de trend van hergebruik van gebouwen, kan het uitkomst bieden.’

Systeemarchitect

De rol van systeemarchitect werd bij de implementatie van het nieuwe gebouwbeheersysteem van de HAS ingevuld door Rensen Regeltechniek. Johan Verheijen: ‘Wij hebben de coördinatie verzorgd tussen alle partijen. We hebben de regelaars vervangen van het gebouwbeheersysteem. Op verzoek van de HAS is gekozen voor Priva.’ Joost Veltman verklaart: ‘Vanwege de positieve ervaringen in de kas, omdat Priva met onderdelen universeel is, en omdat ik een positieve indruk door een presentatie die Priva verzorgde bij de Vereniging van Vastgoed Management Experts.’
Johan vervolgt: ‘Verder hebben wij de koppelingen verzorgd tussen het gebouwbeheersysteem en de al eerder geïnstalleerde zonnepanelen. Die waren vanwege subsidie aangeschaft. Maar omdat er geen goed gebouwbeheersysteem was, konden gegevens niet uitgelezen worden. Het waren verschillende typen zonnepanelen, dus die hebben we afzonderlijk inzichtelijk gemaakt. Verder zijn alle energiemeters inleesbaar geworden. In feite is het de configuratie van het gebouwbeheersysteem die wij voor onze rekening hebben genomen.’

WKO

Volgens planning wordt in de zomer van 2015 een start gemaakt met de aanleg van een WKO-installatie. In eerste instantie alleen voor de HAS, maar ook het naastgelegen Avans heeft plannen om te zijner tijd over te stappen op WKO. Daar komt bij dat de gemeente een oplossing moet zien te vinden voor een bodemverontreiniging een eindje verderop. Die moet gestopt worden, omdat de verontreiniging de bronnen van Heineken bedreigt. Hiertoe wordt een pompsysteem geïnstalleerd om het water aan de bodem te onttrekken. Dat water wordt via een ringleiding elders weer in de bodem geïnjecteerd. Daarbij worden bacteriën ingebracht die het water moeten zuiveren. Joost: ‘Als je dan toch het water oppompt, kun je het ook meteen gebruiken in een systeem voor WKO. Dus het kan zo zijn dat we op den duur gekoppeld worden. De derde mogelijkheid ligt aan de overkant. Daar ligt het WKO-systeem van Eles (Essent), dat inmiddels is verkocht. Daar zouden we ook nog op aan kunnen sluiten, maar er moet nog veel onderhandeld worden om dat mogelijk te maken. Er zijn mogelijkheden genoeg in ieder geval.’

Het WKO-traject vult de HAS in samen met Brabant Water. Deze laatste partij is door de gemeente aangewezen om de grondwaterverontreiniging aan te pakken. Brabant Water heeft een eigen werkmaatschappij Hydreco. Dat is de aannemende partij voor de aanleg van het WKO-systeem van de HAS hogeschool. Joost: ‘Daarvoor hoeft de HAS geen investeringen te doen. We zijn bezig met een DBFMO contract en betalen hiervoor gedurende dertig jaar een vast bedrag per jaar.’

Geld en groei

De rek is er nog niet uit bij de HAS. Joost: ‘We groeien nog altijd door. Vorig jaar zijn we met 76 studenten gestart op een nieuwe locatie in Venlo. Daar zijn aan het begin van het nieuwe schooljaar zo’n 125 studenten gestart, en aantal kan nog doorgroeien tot maximaal duizend. In Den Bosch hebben we tijdelijk twee verdiepingen van het oude hoofdgebouw van Laurus gehuurd. Daar hebben we de theorielokalen gehuisvest. Verder ben ik samen met Avans aan het bekijken of we een ademgebouw kunnen creëren. Met op de begane grond een meet&greet ruimte voor studenten, met daarboven theorielokalen die je voor bijvoorbeeld vijf of tien jaar kunt huren, en daarboven kantoorruimtes die te huur kunnen worden aangeboden aan startende ondernemers, zijnde voormalig studenten van de HAS of Avans.’

Prognose

Het is misschien een beetje op de zaken vooruitlopen, maar toch vragen we Joost naar een prognose ten aanzien van de toekomstige situatie. ‘We zijn met nul begonnen en we hebben in drie jaar tijd behoorlijk wat bereikt. Maar er kan nog veel meer, zowel qua systemen als in het gebruik van het gebouw. Ik schat dat de Return on Investment voor de migratie ongeveer vijf jaar zal zijn. Voor het klimaatvoorspellingssysteem zijn we uitgegaan van drie jaar, maar ik denk dat twee jaar realistischer is. Als alles straks klaar is, ga ik een meerjaren onderhoudsplan schrijven met een planning. Dat moet dan de basis worden voor de aanbesteding van het onderhoud en voor het bewaken van het financiële overzicht op onderhoudsgebied.’

Voorbeeldplicht

Met de introductie van systemen als het hier toegepaste MeteoViva Climate doen modelgebaseerde regelingen hun intrede in de gebouwautomatisering. Het kan bijna niet anders of dergelijke geavanceerde technologieën worden vaker ingezet om een beter binnenklimaat te realiseren met beheersing van het energieverbruik. Joost: ‘Natuurlijk willen wij besparen, maar daar zit ook een maximum aan. Het doel is niet de meest duurzame school te zijn, het doel is wel zo duurzaam mogelijk te zijn. Duurzaam in het proces, duurzaam in het onderwijs en duurzaam in de exploitatie. Wij leiden jongeren op voor de toekomst. Die moeten doordrongen zijn van het feit dat we duurzaam bezig moeten zijn en dan moet je zelf wel het goede voorbeeld geven. Ik geloof dat het wat dat betreft met de HAS hogeschool wel goed komt!’