Diverse nieuwe concepten en benamingen strijden om voorrang in een innovatief, energieneutraal Amsterdams hotel.

Het concept heet Earth, Wind & Fire (EWF), maar ook namen als Ventecdak, Klimaatcascade en Zonneschacht of Zonneschoorsteen passeren de revue. Zie daar de innovaties die dit jaar tot een opmerkelijk, energieneutraal gebouw leidden: Hotel Breeze (inmiddels Four Elements Hotel Amsterdam).

De verrassende klimaattechnieken zijn vooral geschikt voor kantoren, maar zijn als eerste gerealiseerd in een pand met 195 hotelkamers. Wie het concept zelf wil ervaren boekt simpelweg een kamer aan de Amsterdamse Bert Haanstrakade op IJburg. Of laat zich overtuigen door de bedenker ervan, de Delftse ingenieur Ben Bronsema.

De inmiddels 84-jarige ontwerper (foto rechts) hield zich in zijn actieve loopbaan altijd bezig met airconditioninginstallaties. Zo is Bronsema onder meer verantwoordelijk voor de airconditioning in het voormalige VROM-gebouw in Den Haag en een Schiphol-terminal. Veel mensen zijn echter niet altijd even enthousiast over de airco in hun gebouw en dus bleef Bronsema op latere leeftijd zoeken naar alternatieve installaties. Daarbij kwam ook de nodige inspiratie van de TU Delft-studenten, die hij als gastdocent begeleidde.

Termietenheuvel

De ideeën van Bronsema over een natuurlijke airconditioning zijn geïnspireerd door de natuurlijke klimaatbeheersing in een termietenheuvel. Met een overheidssubsidie van ongeveer 1 miljoen euro begon Bronsema in 2007 aan de ontwikkeling en al snel had hij een theoretisch concept. Dat valideerde hij met computer- en fysieke modellen, en legde hij vast in een proefschrift over natuurlijke airconditioning (2013).

Door de crisis, zo stelt Bronsema, duurde het nog zes jaar voordat zijn theorieën in de praktijk konden worden gebracht. “Ik ben als een ware handelsreiziger de hele bouwwereld langsgegaan, maar iedereen kijkt liever eerst de kat uit de boom. De bedrijven nemen liever geen risico’s. Eerst zien dan geloven. Uiteindelijk was het Maarten Quist, toen werkzaam voor de ontwikkelaar Dutch Green Company, die voor de stroomversnelling zorgde en een financier en exploitant vond.”

Cascade

Het oorspronkelijke concept van Bronsema bestaat uit een installatie op het dak die wind opvangt en het gebouw in stuurt, maar ook wind opvangt om turbines te laten draaien. Dat laatste bleek echter niet haalbaar op de locatie van het relatief lage Hotel Breeze. Wel wordt er nu wind (=lucht) naar een verticale constructie in het midden van het gebouw gestuurd, de Klimaatcascade. Hier worden bovenin druppels water van 13 graden Celsius het kanaal in gesproeid (foto onder).

Door deze waterval wordt in de zomer de buitenlucht afgekoeld tot een temperatuur van ongeveer 18 graden. In de winter springen warmtepompen bij om de lucht op kamertemperatuur te brengen. De waterdruk die de cascade door de neervallende druppels oplevert, zorgt verder voor de toevoer van de lucht via luchtverdeelkanalen naar de hotelkamers. Ventilatorconvectoren zorgen uiteindelijk per kamer of ruimte voor de individueel gewenste temperatuur. Ondertussen worden de waterdruppels in de kelder opgevangen, gewassen, gefilterd, gekoeld en weer teruggepompt naar de sproeiers.

In de hotelkamers wordt de lucht via de badkamers afgezogen en naar de bodem van twee zonneschachten gestuurd. Deze worden met behulp van zonlicht opgewarmd, waarna de lucht vanzelf omhoogstijgt. Door gebruik te maken van thermische trek werkt dit systeem ook zonder zonlicht, zolang het buiten maar kouder is dan de lucht in de zonneschoorsteen. Bovenin deze schacht zorgt een warmtewisselaar ervoor dat de warme lucht wordt gebruikt om water op te warmen (voor tapwater en opslag in de bodem). Daarna gaat de afgekoelde lucht het gebouw weer uit.

Enthousiasme

“Dit concept kan de duurzaamheid in Nederland een enorme stoot geven,” vertelt Bronsema. “Vorige week ben ik nog met een groot gezelschap van ontwikkelaars, bouwbedrijven, ingenieurs en architecten in het gebouw geweest en ik proefde daarbij heel veel enthousiasme. Grote partijen willen er nu wel een project mee gaan doen. En woningbouwcorporatie IJmere is al begonnen met een haalbaarheidsstudie voor een appartementengebouw in Amsterdam. Als de haalbaarheid is aangetoond, hebben ze toegezegd Earth, Wind & Fire verder te gaan toepassen.”

“Het is vrij frustrerend dat mensen tot nu toe het verhaal wel heel interessant vinden, maar eerst willen zien of en hoe het werkt. Er zijn partijen die nog een jaartje willen wachten om te zien hoe het hotel draait. Dat is een lastige hobbel om te nemen. Architecten vinden het over het algemeen wel een mooi concept, maar hun adviseurs doen liever wat ze al gewend zijn te doen voor hun honorarium. Het kost ze anders meer tijd en geld. Dit verhaal, een heel energiezuinig concept, moet daarom nog veel beter in beeld van de bouwwereld komen.”

In deze video zie je in het kort de specifieke toepassing van het concept Earth, Wind  Fire in Hotel Breeze:

Dat de ideeën van Bronsema in een ingewikkeld gebouw als een hotel zijn toegepast, is helemaal bijzonder. Oorspronkelijk was het concept bedoeld voor bestaande kantoorgebouwen. “Om die met een nieuw klimaatconcept een nieuw leven te geven. Op zich is het makkelijker om dit bij nieuwbouw te realiseren, maar toen ik rond 2010 het systeem bedacht, was er nauwelijks nieuwbouw. Nu is het eindelijk zover.”

Het EWF-concept werkt beter naarmate een pand hoger is. Vijftien meter is ongeveer het minimum. Bronsema: “In een heel hoog gebouw wordt de cascade onderverdeeld in kleinere eenheden. Anders leveren de systemen zelfs te hoge druk- en trekkrachten op. Dat heb je helemaal niet nodig. De toe- en afvoer van lucht binnen het gebouw, en de daarbij benodigde druk, is overigens niet haalbaar zonder hulpventilatoren. Je blijft afhankelijk van wind en zon en zo’n hotel moet 24 uur per dag kunnen blijven draaien.”

Noodingang

Vanaf de stadsverwarming is er ook nog een ‘noodingang’, maar Bronsema denkt dat dat een nutteloze investering zal blijken. Zelfs bij een buitentemperatuur van ongeveer 30 graden blijkt het hotel slechts zeven van de negen sproeiers nodig te hebben om lucht af te koelen en die met de juiste, lagere temperatuur naar de hotelkamers te sturen. Is er onvoldoende warme lucht aanwezig, zoals in de winter, dan wordt de lucht voorverwarmd met dank aan het ’s zomers in de bodem opgeslagen warme water (warmte-koudeopslag).

Verdere benodigde energie komt uit de zonnepanelen op het dak en in een groot deel van de gevel. De extra investering die de hele installatie met zich meebrengt, zal op de lange termijn naar alle waarschijnlijkheid opwegen tegen de besparingen aan energiekosten. Een hotel is, ook wat dat betreft, veel ongunstiger dan een kantoorgebouw. Bovendien zou de energiebalans er nog gunstiger uitzien, als er wel windturbines waren toegepast.

Vuurproef

Als het concept van Bronsema ook de komende winter bij stevige vorst goed blijkt te werken, zal EWF ongetwijfeld een warme belangstelling gaan krijgen. Half juni ging het hotel halsoverkop open, toen een partnerhotel 140 bedden tekortkwam. Een ware vuurproef. De koeling in het gebouw bleek echter naar behoren te werken, ook al was de lucht nog wat droog, aldus Aart Meester, de chief engineer (foto rechts).

Ook tijdens de recordwarme dagen in juli deed de airco wat hij vooral moet doen, aldus Meester. Bij een buitentemperatuur van veertig graden Celsius bleek de lucht echter veel vochtiger dan verwacht. Ook werd er meer gedoucht dan normaal. Het overtollige vocht had lekkages tot gevolg, die werden verholpen met een bypass. Meester: “Je hebt eerst tijd nodig om alles goed in te regelen. Ook de komende zomers en winters zullen we er nog wel wat aan bijschaven. Het hele hotel kent echter al vanaf het begin een aangename temperatuur.”

Tekst Ysbrand Visser

Foto hotel onder: Hotel Breeze

Concept natural airconditioning in Hotel Breeze (afbeelding Van Delft Groep)

Bronsema legt het concept Earth, Wind & Fire uit (video 2011)