Parametrisch ontwerpen laat je de prestaties van duizenden ontwerpmogelijkheden met behulp van software automatisch doorrekenen en vergelijken om tot het meest optimale gebouwontwerp te komen. Het gebouw presteert dan op alle prestatieassen, denk aan milieueisen, duurzaamheid, comfort en budget. Daarmee is het een slimme manier om netbewust te ontwerpen.
Tijdens de DigiC Marktinnovatiedag, die op 30 juni in Amersfoort werd gehouden, toonde Stefan van Loon van Climetric hoe je met behulp van software een gebouw zo slim ontwerpt dat je piekbelastingen zoveel mogelijk beperkt en handig gebruikmaakt van de speelruimte binnen de bestaande netcapaciteit. Daardoor draag je bij aan de vermindering van netcongestie en zorg je er ook nog voor dat bouwprojecten alsnog kunnen doorgaan. De software laat bijvoorbeeld zien hoe je het pand zo efficiënt en energiezuinig mogelijk kunt verwarmen en koelen. Daar is veel winst te behalen.
Parametrisch ontwerpen
Van Loon richtte zich in zijn presentatie vooral op twee aspecten van netbewust ontwerpen. De eerste is het verlagen van de piekbelasting. Dat gaat over de thermische schil, over isolatie, zonwering en dergelijke. Want hoe minder energie een gebouw nodig heeft voor verwarming en koeling, hoe beter. De tweede is het verschuiven van de energiepiek, zodat die niet meer samenvalt met de piekbelasting van het net.
Maar het is belangrijk om niet puur en alleen naar het verminderen van de netbelasting te kijken, maar altijd alle prestatie-assen te betrekken bij het zoeken naar oplossingen. Want als je alleen de ene prestatie-as verbetert, is de kans groot dat je nieuw probleem creëert op een andere prestatie-as. Bepaalde ontwerpen voldoen bijvoorbeeld wel aan de comforteisen, maar overschrijden het budget. Terwijl andere ontwerpen effectief de netbelasting verlagen, maar niet aan de BENG-vereisten voldoen.
Bij parametrisch ontwerpen gebruik je software, 3D-modellen en simulaties om te komen tot hét ontwerp dat zo goed mogelijk bij alle vereisten past. Hierbij weeg je alle eisen van alle prestatie-assen gelijktijdig, waardoor je het optimum kunt vinden voor het geheel. Kortom, uit een enorme hoeveelheid oplossingsvarianten rolt altijd precies dat ene meest optimale ontwerp.
3D-model
Stefan van Loon nam het ontwerp van een kantoorgebouw als voorbeeld. Van dat gebouw is een 3D-model gemaakt, waarmee een slordige 10.000 ontwerpvarianten werden gesimuleerd door bepaalde parameters te veranderen. Denk aan bouwtechnische karakteristieken, installatiekarakteristieken en ruimteprofielen waarin je onder andere specificeert hoeveel mensen er naar verwachting aanwezig zijn, op welke momenten van de dag en welke apparatuur er staat. Ook zaken als schaduwval door de omgeving worden meegenomen.
Voor elk uur, van elke dag in het jaar, wordt zo per ruimte in elke variant precies inzichtelijk wat de binnentemperatuur zal zijn, welke energie er nodig is om te verwarmen of te koelen en welke kosten hiermee gemoeid zijn. In deze casus zijn maar liefst meer dan 17.000 verschillende combinaties gesimuleerd, vertelde Van Loon.
Energie-efficiënt verwarmen en koelen
Bij het gebouw dat Van Loon als voorbeeld gebruikte had de architect bepaald dat het een volledig houtbouwproject moet worden (CLT en HSB). De gevel van het kantoorgebouw bestaat uit enorm veel glas en polycarbonaat. Dat ziet er heel mooi uit, maar is energetisch best onhandig. Glas en hout verliezen heel snel warmte en warmen ook heel snel weer op. Uit het model bleek dus snel dat er in het ontwerp goed rekening moet worden gehouden met de extra energie die nodig is voor verwarming en koeling.
Om tot de beste oplossing te komen werd gekeken naar de effecten van een groot aantal aanpassingen aan het ontwerp om de netbelasting te verlagen. Zoals het toevoegen van thermische massa in de vorm van PCM-panelen om de temperatuur te stabiliseren. PCM-panelen bevatten een zoutoplossing waarmee je warmte of koude opslaat. Ze verbruiken zelf geen elektriciteit. Met deze panelen is de piekbelasting inderdaad significant te verlagen.
Maar dan is het wel essentieel om goed te bepalen welke (thermische) capaciteit nodig is, en ook hoe en wanneer de panelen weer kunnen worden opgeladen. Anders geven PCM-panelen niet het gewenste resultaat. In deze specifieke casus bleek uit het model dat nachtventilatie voldoende was om de panelen zeer energiezuinig op te laden. Het energieverbruik van de ventilatoren is vele malen lager dan het verbruik van een warmtepomp. Zo voldoe je zowel aan de netpiekeisen als de comforteisen en nemen het energieverbruik en de energiekosten zo min mogelijk toe.
Warmtepomp uitschakelen tijdens netpieken
Uitschakelen van de warmtepomp tijdens netpieken helpt om de piekbelasting nog verder terug te dringen. Vandaar dat in het model ook nog is gekeken naar de effecten op het binnenklimaat als de warmtepomp op gezette tijden wordt uitgeschakeld. Haal je dan je comforteisen nog wel?
Voorwaarde hiervoor is dat de binnentemperatuur van een gebouw voldoende stabiel blijft. In dit specifieke voorbeeld, een houten gebouw met heel veel glas, is dat een stuk lastiger, omdat de thermische schil niet optimaal is. Uiteindelijk kan de warmtepomp daardoor alleen in de winter precies tijdens netpiekuren worden uitgeschakeld. In de zomer zou al na één uur oververhitting ontstaan.
Zonder netverzwaring
Op basis van het 3D-model is uiteindelijk zelfs de buitenschil verder verbeterd, zodat het gebouw optimaal op alle prestatie-assen zou presteren. Om het comfort te verhogen en het energieverbruik ook tijdens de zomer te verminderen is binnen-zonwering aangebracht. Daarnaast zijn een verbeterde isolatie, polycarbonaat en glas toegepast, waardoor aanzienlijk minder warmte- en koudeverlies optreden.
Bij het luchtsysteem dat de zoutpanelen oplaadt stuurt regeltechniek nu specifiek op koeling met ventilatoren in de nacht via gratis buitenlucht. Zodat de warmtepomp in de winter tijdens piekuren daadwerkelijk kan worden uitgeschakeld. Alles bij elkaar wordt, dankzij de software, in het totaalplaatje aan alle eisen van alle prestatie-assen voldaan en volstaat een significant lagere netaansluiting. En dat heeft er weer toe geleid dat het gebouw er inmiddels staat, wat anders niet mogelijk was geweest.
DigiC op Digibouw
Geïnspireerd door het verhaal van Climetric? Ontdek tijdens DigiBouw 2026 meer innovatieve digitale oplossingen vanuit DigiC. Schrijf je nu in en profiteer van de zomeractie met 30% korting via www.digibouw.nl/registratie. Je ticket is inclusief dagarrangement: koffie, thee, lunch en een middagsnack.
