Om verwarmen en koelen van gebouwen minder duur te maken en duurzamer, is onderzoeker dr. Matyas Gutai naar ramen gaan kijken. Die zijn van glas en daar is winst te behalen. Hoe? Door gebruikt te maken van 'waterglas'.
Alhoewel ramen vaak maar een deel van een gebouw zijn, is hun isolatiecapaciteit veel slechter dan een normale muur en kleine veranderingen kunnen al snel leiden tot 25% energiebesparingen voor het hele gebouw. Een inzicht dat mogelijk ook aantrekkelijk is voor in de glastuinbouw.
'Waterglas'
De wetenschapper van de School of Architecture, Building & Civil Engineering zegt dat hij materiaal heeft gevonden waarmee meer energie kan worden bespaard dan met de huidige beschikbare technologieën op de markt, inclusief dubbele en driedubbele beglazing: water.
Gutai heeft het concept meer dan tien jaar lang onderzocht en zijn laatste onderzoek werd gepubliceerd in het Energy & Buildings Journal van Elsevier. Hij werkte hierin samen met dr. Abolfazl Kheybari van de University of Kaiserslautern.
Uit het onderzoek blijkt dat ‘met water gevuld glas’ (WFG) een ware revolutie teweeg kan brengen in de ontwerp van gebouwen als het wordt gebruikt als onderdeel van een groter verwarmingssysteem.
Het onderzoek onthult ook dat WFG-systemen goed werken in elk klimaat. Ze houden gebouwen in warme klimaten koel en gebouwen in koude klimaten warm, zonder dat er extra energie voor nodig is. Dit benadrukt de mogelijkheden van deze technologie om een grote impact te creëren in het verminderen van koolstofuitstoot.
Wat is met water gevuld glas?
Bij WFG-systemen wordt er een met water gevulde laag aangebracht tussen twee lagen glas. Het water is bijna niet te zien.
Gutai ontwikkelde dit concept tijdens zijn doctoraalstudie aan de Universiteit van Tokio, nadat hij werd geïnspireerd door Japanse buitenbaden, ook bekend als ‘rotenburo’. Deze baden worden ook in de winter gebruikt omdat de thermale eigenschappen van het water ons warm houden.
Prototypes van ramen met water gevuld glas
Gutai maakte van het idee een werkend ontwerp en creëerde daarna twee prototype gebouwen in verschillende klimaten, Hongarije en Taiwan, die WFG als onderdeel gebruiken van een groter mechanisch systeem.
Voor het WFG-systeem moeten de met water gevulde ramen aangesloten worden op een opslagtank, waarvan de leidingen in de muur zitten, zodat de vloeistof kan circuleren. Door dit systeem kunnen ‘Water Houses’ zichzelf verwarmen en afkoelen zonder dat er in het grootste deel van het jaar extra energie voor nodig is.
Als het warm is, blijft het koel in de gebouwen omdat het water de externe en interne warmte absorbeert. Dit warme water wordt dan teruggeleid naar de opslagtank, die in de fundering of ergens in het gebouw kan worden geplaatst.
De warmte wordt opgeslagen in de tank en wanneer de temperatuur daalt, kan het terug worden gecirculeerd naar de uren om het gebouw weer op te warmen. Hierbij wordt gebruik gemaakt van een monitorsysteem dat lijkt op centrale verwarming. Ook kan de opgeslagen warmte gebruikt worden voor de warmwatervoorziening.
Het Water House prototype gebouw in Taiwan.
Dit proces bespaart energie omdat waterabsorptie en pompen veel minder energie verbruiken dan HVAC-systemen (verwarming, ventilatie en airconditioning).
De technologie heeft ook andere voordelen, inclusief akoestiek, minder behoefte aan schaduw (methodes tegen oververhitting en het kaseffect) en het glas hoeft niet gekleurd te worden om de energie-efficiëntie te verhogen. Er zitten dus ook esthetische voordelen aan.
Gutai heeft het systeem verfijnd door een warmtepomp toe te voegen, die het water kan verwarmen en afkoelen, afhankelijk van het seizoen.