Onderzoek Stijn Verbeke

Abstract

Stadsbewoners lopen een groter risico op oververhitting binnenshuis door de gecombineerde effecten van de opwarming van de aarde en het stedelijk warmte-eiland effect. Klimaatbestendige gebouwen helpen om bewoners te beschermen tegen stijgende temperaturen. Stedelijke energiemodellen voor gebouwen (EN: Urban building energy models; UBEMs) bieden inzicht in stedelijke energiesystemen, en ondersteunen lokale energieplannen en beleidsinterventies. De huidige UBEM-modellen zijn echter onvoldoende geschikt voor het beoordelen van de omstandigheden binnenshuis onder extreme klimaatomstandigheden. Dit onderzoek ontwikkeld een nieuwe een proof-of-concept toolchain voor het genereren van UBEM modellen uit GIS-gegevens (geografische infomatiesystemen), specifiek gericht op de evaluatie van het risico op oververhitting. Door middel van gebouwsimulaties en gevoeligheidsanalyses worden de voornaamste factoren die het thermisch comfort beïnvloeden geïdentificeerd. Er wordt onderzocht in welke mate de granulariteit van thermische zones een invloed heeft op de resultaten, van gebouwniveau tot stad. Ook wordt de impact vanexterne elementen, zoals bomen en langgolvige straling, op oververhitting gekwantificeerd. De ontwikkelde toolchain voor UBEMs zal op basis van parameteranalyses de voornaamste factoren voor simulatie van het binnenklimaat omvatten. Deze toolchain wordt getest op een casus in stad Antwerpen, voor zowel het huidige klimaat als voorspelde toekomstige scenarios.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Verbeke Stijn
• Mandaathouder: Morales Richard Dean

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van het BIOBUILD-project is om volledig op biologische materialen gebaseerde bouwmaterialen met thermische opslagfunctie te ontwikkelen en te demonstreren die hoog milieubelastende producten kunnen vervangen. Onze oplossing toont de functionele integratie aan van op biologische materialen gebaseerde faseveranderingsmaterialen (bioPCMs) in massief hout en houtvezels, gebonden met plantaardige olieharsen, lignine of schimmelmateriaal, om nieuwe biocomposiet bouwmaterialen te produceren met aanzienlijk verbeterde thermische eigenschappen. De nieuwe materialen vertonen een hoge multifunctionele prestatie, voldoen aan de eisen voor duurzame "groene" productie en zorgen voor opties voor het einde van de levensduur en recycling. Milieu- en sociale impact en voordelen zijn volledig geïntegreerd in het perspectief van de levenscyclus.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Buyle Matthias
• Co-promotor: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Tegen 2050 wordt verwacht dat stedelijke gebieden 70% van de wereldbevolking zullen huisvesten, wat zowel uitdagingen als kansen met zich meebrengt. Momenteel zijn steden verantwoordelijk voor meer dan 60% van het wereldwijde energieverbruik en een verbluffende 70% van de door de mens veroorzaakte broeikasgasemissies, wat de klimaatverandering verergert. Aangezien verstedelijking blijft versnellen, is er een dringende behoefte aan steden en gebouwen om hun milieuverantwoordelijkheid te verbeteren. Dit vereist gezamenlijke inspanningen van beleidsmakers, belanghebbenden in de bouwsector en burgers om aanpassings- en mitigatiestrategieën te bevorderen die zijn afgestemd op de unieke context van elke stad. Inspanningen om klimaatneutrale steden te bereiken zijn al in volle gang, gedreven door technologische vooruitgang, ambitieuze doelstellingen voor emissiereductie, het uitfaseren van fossiele brandstoffen en nationale renovatiebeleid. Er blijven echter aanzienlijke kennislacunes bestaan, met name met betrekking tot het begrip van hoe mitigatiemaatregelen op stedelijk niveau de binnenmilieukwaliteit in gebouwen beïnvloeden en hoe acties van huiseigenaren van invloed zijn op het bredere stedelijke klimaat. Het CHIASMUS-project beoogt deze uitdagingen aan te pakken door zich te concentreren op drie kernonderzoeksvragen: het definiëren van een passende ruimtelijke resolutie voor gegevens over stedelijk klimaat en gebouwenenergie, het beoordelen van onzekerheden in modellen voor energie op district- en gebouwniveau, en het formuleren van lokaal geïnformeerde mitigatie- en adaptatiestrategieën. Uiteindelijk streeft het project ernaar bij te dragen aan de totstandkoming van duurzame en veerkrachtige steden die effectief kunnen omgaan met de complexe uitdagingen die de klimaatverandering in de toekomst met zich meebrengt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Steeds vaker worden geavanceerde gebouwautomatiseringssystemen (BACS) geïmplementeerd in residentiële gebouwen. In het algemeen hebben deze slimme technieken een positieve invloed op het binnenklimaat en dragen ze bij aan het verlagen van de energievraag. Om ontwerp- en investeringsbeslissingen omtrent BACS te ondersteunen, is het belangrijk om hun prestaties tijdens de vroege ontwerpfase voldoende gedetailleerd in te kunnen schatten. De huidige mogelijkheden hiervoor zijn of complexe dynamische simulaties of eenvoudige berekeningen met algemeen toepasbare relatieve besparingen. Deze laatste zijn onvoldoende nauwkeurig omdat ze geen rekening houden met de context waarin de BACS zullen geïmplementeerd worden en bovendien zeggen ze niets over het gecreëerde thermisch comfort en de rendabiliteit. Het doel van dit project is om te onderzoeken hoe en in welke mate de invloed van het gebouw- en installatieontwerp, de bewoners en de omgeving kan worden meegenomen in een gecombineerde beoordeling voor energetische en economische prestaties en het thermische comfort tijdens de vroege ontwerpfase. Er wordt getracht om een algemene procedure voor een dergelijke beoordeling te ontwikkelen aan de hand van dynamische gebouwsimulaties en een levenscycluskostenanalyse. Hierbij worden onder meer richtlijnen geformuleerd over een realistischere implementatie van BACS in energetische simulaties. De haalbaarheid van deze benadering wordt afgetoetst aan de hand van acht Belgische casestudies.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Verbeke Stijn
• Mandaathouder: Van Thillo Lotte

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het doel van dit project is te werken aan de oplevering van twee valoriseerbare componenten: de beoordelingsmethodologie voor BACS-ontwerp en de onderliggende databank die energieprestatiegegevens, economische en technische BACS-informatie bevat. In het B.CLIConderzoeksproject zullen de eerste belangrijke stappen gezet worden naar een verkoopbaar product. Het onderzoeksteam voorziet vier hoofdroutes naar valorisatie: vervolgonderzoek via bilaterale O&O met de industrie, consultancy, een beslissingsondersteunend instrument en het aanleggen van een wetenschappelijke databank.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Meysman Jasmine
• Co-promotor: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Energie en Materialen in Infrastructuur en Gebouwen

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Automatisatie van woningen draagt bij aan een gezonde en comfortabele leefomgeving, terwijl ze ook een positief effect hebben op de energieprestaties van het gebouw. Ondanks dat ze zichzelf meestal snel terugverdienen, wordt nog weinig geopteerd voor deze slimme technieken door het gebrek aan kennis tijdens de vroege ontwerpfase. De huidige mogelijkheden om de energieprestaties in te schatten laten de invloed van de woning en zijn omgeving buiten beschouwing of zijn niet rendabel voor residentiële gebouwen, terwijl er nog weinig kennis is over hun impact op de comfort perceptie en rendabiliteit. Er wordt aangenomen dat de prestaties van deze gebouwautomatiseringssystemen (BACS) sterk samen hangen met het gebouw- en installatieontwerp, de bewoners en het klimaat. Het doel van dit project is om de impact van enkele van deze factoren op de energiebesparing, thermische comfort perceptie en levenscycluskosten in kaart te brengen aan de hand van dynamische gebouwsimulaties en levenscycluskostenanalyse (LCCA) en een verbeterde beoordelingswijze voor de ontwerpfase te initiëren. De focus ligt hierbij op het ontwikkelen van een achterliggende berekeningsmethode, waarna deze wordt geïllustreerd aan de hand van acht voorbeeldwoningen. De verworven inzichten in de relatie tussen het gebouwontwerp, de omgeving en de prestaties van BACS kunnen ontwerp- en investeringsbeslissingen ondersteunen, terwijl de achterliggende methode aangewend kan worden om het toepassingsgebied te vergroten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Verbeke Stijn
• Mandaathouder: Van Thillo Lotte

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Situering: In onze steeds dichtere stedelijke omgeving is er een groeiende behoefte aan groen. Aangezien er weinig ruimte overblijft om dit groen op een traditionele manier te integreren zijn er alternatieve oplossingen nodig. Daar waar groendaken vandaag de dag steeds vaker worden toegepast, blijven verticale gebouwvlakken grotendeels onbenut. De beschikbare verticale geveloppervlakte in steden is nochtans groot. Zowel grondgebonden als niet-grondgebonden groene gevels hebben een enorm marktpotentieel. Naast de economische opportuniteiten die ze bieden gaan ze hand in hand met een positieve ecologische, maatschappelijke en stedenbouwkundige impact. Ze bieden een kosten- en ruimte-efficiënte manier om de leefbaarheid en de klimaatbestendigheid van steden te vergroten, ze filteren vervuiling en CO2 uit de lucht, ze verhogen de biodiversiteit en ze hebben een positieve invloed op de productiviteit van mensen. Doelen: Het latente potentieel van groene gevels is zo goed als klaar om verzilverd te worden inzake de positieve economische, ecologische, maatschappelijke en stedenbouwkundige impacts. Hiervoor dient kennis die geconcentreerd aanwezig is bij onderzoeksinstellingen en fabrikanten voorbereid te worden voor disseminatie naar het werkveld en vertaald te worden naar praktische tools en richtlijnen. Om een doorbraak te realiseren in verticale gevelbegroening en nieuwe innovaties te stimuleren zal dit TETRA-project zich daarom richten op: (1) Het ontwikkelen van een objectief beoordelingskader om de prestaties van groengevels te evalueren. Hierbij zullen zowel milieutechnische, economische als bouwfysische elementen aan bod komen. De systemen zullen worden beoordeeld op basis van hun prestaties gedurende hun ganse levenscyclus. (2) Het uitwerken van praktische en betrouwbare beslissingstools die de diverse actoren binnen de bouwsector (o.a. architecten, aannemers, bouwheren, overheden) helpen bij het oordeelkundig voorschrijven en toepassen van groene gevels. Hierbij zal aandacht worden besteed aan de verschillende elementen die invloed kunnen hebben op de uiteindelijke keuze, waaronder de installatie en het onderhoud van de verschillende systemen (bv. of ze al dan niet grondgebonden zijn). (3) Gerichte productinnovaties en testen in demotoepassingen, zoals het evalueren en optimaliseren van de efficiëntie van groeibegrenzers. (4) Het dissemineren van de kennis naar de diverse doelgroepen aan de hand van demo's, workshops, ... Hierbij zal in het bijzonder aandacht worden besteed aan doorstroming van kennis en ervaringen naar het onderwijs (o.a. studenten architectuurwetenschappen en industrieel ingenieur bouwkunde, evenals praktijkopleidingen in bouw en groenvoorziening). Output: A1: Is the sustainability potential of vertical greening systems deeply rooted? Establishing uniform outlines for environmental impact assessment of VGS Rowe, Timothy; Poppe, Jan; Buyle, Matthias; Belmans, Bert; Audenaert, Amaryllis Renewable and sustainable energy reviews - ISSN 1364-0321 - 162(2022), p.1-12 A1 Under Review: A review on the Leaf Area Index (LAI) in vertical greening systems. De Bock, A., Belmans, B., Vanlanduit S., Blom J., Alvarado-Alvarado A. Audenaert, A. Building and Environment, 34 p. Modeling the hygrothermal benefits of green walls using COMSOL Multiphysics ® Alvarado-Alvarado A., De Bock, A. , Belmans, B., Denys S. Sustainable Cities and Societies (SCS) P1: What's under the canopy of current LCA studies on vertical greening systems? – a SWOT analysis Timothy Rowe, Anouk De Bock, Matthias Buyle, Bert Belmans and Amaryllis Audenaert Proceedings of the 2022 International Conference on Green Building Stockholm, Sweden, 6 p. SWOT Analysis of an LWS as a replacement for the outer cavity leaf. M. Adriaenssen, W. Meeusen, T. Rowe, B. Belmans, A. Audenaert Proceedings 2022 International Conference on Green Energy and Environmental Technology (GEET-22) July 2022, Rome, Italy, ISSN: 2695-804X, 6 p.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Belmans Bert
• Co-promotor: Denys Siegfried
• Co-promotor: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Ook al daalt de energiebehoefte in gebouwen sterk en zal deze nog verder moeten dalen, toch wint een correcte berekening van het vereiste te installeren vermogen aan belang. Innovatieve technieken vereisen veelal een grotere investering, waardoor een correcte dimensionering nodig is om te kunnen concurreren met klassieke technieken. Door de introductie van allerhande informatica-oplossingen kunnen er slimme oplossingen worden geïntroduceerd, die enerzijds een betere regeling van het gebouwcomfort toelaten (juiste vermogen en temperatuurregime op elk moment, resulterend in een verbeterd rendement) en die anderzijds toelaten om in te spelen om netvereisten (Smart Grids, zowel elektrisch als warmte) omdat ook daar de variabele beschikbaarheid van voldoende vermogen een kost met zich meebrengt.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Co-promotor: Verbeke Stijn
• Co-promotor: Verhaert Ivan

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Thermische massa in een gebouw kan bijdragen aan een stabieler binnenklimaat en kan zonnewinsten opslaan om zo de warmtevraag 's avonds te beperken. Massieve constructies worden daarom soms aangeraden voor een energiezuinig ontwerp. Daar tegenover staat dat thermische massa ook periodes van oververhitting zou kunnen verlengen, en de energiewinsten van thermostaatverlaging beperkt. Dit doctoraatsonderzoek analyseert daarom de netto impact van thermische massa op warmtevraag en thermisch comfort voor woningen in België. Multi-zone dynamische energiesimulaties en Matlab worden ingezet om een breed scala van gebouwontwerpen te onderzoeken. In tegenstelling tot vereenvoudigde quasi-stationaire rekenmethoden, laten de dynamische simulaties toe om het transiënte warmtetransport en warmteopslag gedetailleerd te bestuderen. De invloed van de thermische massa op energieverbruik en thermisch comfort worden beoordeeld in relatie tot andere ontwerpkenmerken, waaronder gebouwtypologie, thermische isolatie, oriëntatie en glasoppervlakte. Omdat het bewonersgedrag een grote invloed heeft werd een gedetailleerd simulatiemodel opgesteld dat ook de interacties van de bewoner met het gebouw modelleert, bijvoorbeeld de opening van ramen in functie van aanwezigheid en temperatuur.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Audenaert Amaryllis
• Mandaathouder: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

De globale doelstelling van dit project betreft het uitvoeren van een verkennend onderzoek naar de kwaliteit van de binnenlucht in gebouwen (woningen, scholen) waar renovaties vanuit het oogpunt van energiebesparing werden uitgevoerd, met inbegrip het voorstellen van remediërende maatregelen voor het verbeteren van de binnenluchtkwaliteit. Een deelopdracht richt zich specifiek op een gedetailleerde studie van de invloed van luchtfiltratie op het binnenmilieu in scholen. De Universiteit Antwerpen werkt in dit project samen met het VITO. De Universiteit Antwerpen levert een bijdrage aan het literatuuronderzoek, het meetplan, de thermografische beelden en de metingen van de vochthuishouding in de bouwcomponenten, en het formuleren van voorstellen voor valorisatie en beleidsaanbevelingen met betrekking tot de renovaties.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Lauriks Leen
• Co-promotor: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

Project website

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

In België kan, net als in het buitenland, ondergrondse bouw in de toekomst een wezenlijke plaats innemen binnen de gebouwde omgeving. Soms is het wegens de strenge bouwschriften de enige mogelijke uitweg voor een uitbreiding van bestaande bebouwing. Uiteraard moet er daarbij rekening gehouden worden met de bijzonderheden van ondergrondse bouw, zeker indien er ook een woonfucntie voorzien wordt. Binnen- en buitenlandse voorbeelden tonen aan dat ondergrondse bouw technisch perfect realiseerbaar is. Dit project wil voortbouwen op deze ervaringen om te komen tot een ontwerpstrategie voor ondergrondse leefruimten die aangepast is aan de Belgische situatie.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Verbruggen Aviel
• Mandaathouder: Verbeke Stijn

Onderzoeksgroep(en)

• Engineering Management

Project type(s)

• Onderzoeksproject