Buildings and Energy Systems

Maar liefst 40 procent van het energieverbruik vindt plaats binnen de gebouwde omgeving, terwijl deze in 2050 volledig energieneutraal moet zijn. TNO Buildings & Energy Systems (BES) werkt aan duurzame, energiepositieve gebouwen die energie produceren en een gezonde, veilige en comfortabele werk- en leefomgeving bieden; thuis, op het werk, op school, of in zorginstellingen.

Uitdagingen gebouwde omgeving

De gebouwde omgeving staat voor grote uitdagingen door de energietransitie en klimaatverandering. Strikte CO₂-reductiedoelen (2030-2050) en regelgeving zoals de Energy Performance Building Directive 4 (EPBD 4), die op korte termijn moet worden geïmplementeerd, vragen om betere isolatie, een gezond binnenklimaat en gasvrije installaties. Tegelijkertijd dreigt de transitie naar duurzame energie- en warmteopwekking afgeremd te worden door netcongestie.

De bouw- en installatiesector kampt met capaciteits- en productiviteitstekorten, terwijl versnippering en onderlinge afhankelijkheid innovatie belemmeren. Samenwerking is essentieel om schaalgrootte, middelen en draagvlak te creëren.

De behoefte aan woningen in combinatie met de dubbele vergrijzing, zorgen voor een extra bouwopgave en oplossing voor toegankelijkheid van de zorg (aanbod, efficiency, betaalbaarheid) en duurzame zorghuisvesting.

Visie

TNO Buildings & Energy Systems versnelt de verduurzaming van de gebouwde omgeving door opschaling, betrouwbaarheid en betaalbaarheid te combineren en te identificeren waar congesties en kennislacunes belemmerend werken en deze (samen met stakeholders) te adresseren. Met een gebouw-geïntegreerde aanpak bekijken we de uitdagingen integraal, zowel op Europees als landelijk beleidsniveau en tot componentniveau.

Onze kracht ligt in het verbinden van technische, maatschappelijke en domein kennis. Dit stelt ons in staat regelgeving en normering te ontwikkelen én oplossingen te bieden via product- en systeeminnovaties. Zo ondersteunen we zowel overheden (beleidsdoelen, normering) als private partijen (praktische innovaties).

Door inzicht in alle onderdelen en hun samenhang creëren we effectieve oplossingen voor de energietransitie. Deze aanpak versnelt implementatie, bevordert samenwerking tussen stakeholders en maakt een grotere impact mogelijk. Om impact te maximaliseren, richt BES zich op vier uitdagingen:

  • Versnellen van de verduurzaming van gebouwen
  • Vergroten van de voorspelbaarheid van prestaties
  • Energie-positieve gebouwen en wijken
  • Veilige, betaalbare en comfortabele gebouwen (voor gezondheidszorg)

Toepassingsdomeinen

Deze focus is uitgewerkt in vier toepassingsdomeinen.

Het iBES-team richt zich op het industrialiseren van renovatieprocessen om klimaatdoelen te behalen. Deze aanpak bestaat uit vier stappen: het analyseren van de bouwketen, het ontwikkelen van gestandaardiseerde producten en processen, en implementatie op schaal. Met de contingentenaanpak richten we ons op het versnellen van de renovatie van 8 miljoen woningen in Nederland met gestandaardiseerde en industriële producten en processen. Samenwerking binnen het Programma Verbouwstromen en het ontwikkelen van tools, biedt mogelijkheden voor licenties en spin-outs.

Dit domein richt zich op het verbeteren en opschalen van duurzame installaties, zoals warmtepompen, door praktijkmetingen, modellen en labdata te combineren. De focus ligt op installatietechnische systeem -en componentprestaties. Prestaties van nieuwe technologieën worden beter afgestemd op de praktijk, wat leidt tot een betere implementatie en acceptatie van duurzame energieoplossingen. Belangrijk hierin is om complexe fysische vraagstukken te vertalen naar praktisch toepasbare uitkomsten. Het team gebruikt hiervoor onderzoeksmodellen op systeemniveau. Waar nodig wordt de fysica aangevuld met op AI-gebaseerde technieken en geavanceerde HVAC-laboratoriumfaciliteiten.

Om de prestaties van gebouwen te voorspellen en verbeteren, ontwikkelt het EMMC-team tools en modellen op gebieden zoals CO₂-uitstoot, binnenluchtkwaliteit, en energiegebruik. Ze werken aan gedetailleerde energieprestatiemodellen, schrijven mee aan nationale en internationale normen en maken tools tegen netcongestie, met focus op energiebeheer en gebruikersgedrag. Onderzoek combineert lab- en velddata met sociale wetenschappen om comfort, gezondheid en energie-efficiëntie te balanceren.

Verder verricht TNO onderzoek naar binnenmilieukwaliteit (IEQ) door systemen te testen en gebruikersgedrag te modelleren. De focus ligt op comfort, gezondheid en financiële duurzaamheid, met innovatieve technieken voor ventilatie en emissieanalyse. Ook onderzoekt het EMMC-team hoe bewonersinteracties met gebouwtechnologieën energie-efficiëntie en comfort kunnen verbeteren.

De ambitie van TNO is om veilige, duurzame en betaalbare gebouwen voor de zorg te realiseren, met de focus op een gezondheid bevorderend ontwerp (met aandacht voor effecten van materiaalgebruik en luchtkwaliteit (minder gebruik van energie en grondstoffen) en strategische ondersteuning (efficiënt gebruik gebouwen, portfoliomanagement, klimaatadaptatie, gezondheid in de gebouwde omgeving). Daarbij maken we gebruik van onze expertise op het gebeid van bouwtechniek, binnenmilieukwaliteit en vraag- en aanbodontwikkeling, aangevuld met domeinkennis voor innovatieve oplossingen in de zorg. Zo is TNO een erkend onafhankelijk expert binnen het Expertisecentrum Verduurzaming Zorg, en een verbindende factor tussen overheid, zorgsector en industrie. Met onze aanpak combineren we technologie, bouwfysica architectuur en sociale wetenschappen, en initiëren we onderzoeks- en innovatieallianties.

Expertisegebieden

De focus van BES ligt op de volgende vijf expertisegebieden:

TNO ontwikkelt modellen die zowel technische aspecten als gebruikersgedrag beschrijven, zoals het digital twin-model SirinE. Deze tools voorspellen en optimaliseren energieprestaties, essentieel voor de EPBD 4-richtlijn.

TNO ontwikkelt normen en praktische richtlijnen die overheden gebruiken in regelgeving.

TNO onderzoekt hoe bewonersinteracties met gebouwtechnologieën energie-efficiëntie en comfort kunnen verbeteren. Dit omvat interviewtechnieken, veldstudies en een multidisciplinaire benadering voor praktische toepassingen in energiezuinige renovaties en nieuwbouw.

Innovaties worden via licenties en contractonderzoek beschikbaar gesteld, wat bijdraagt aan de verduurzaming van de gebouwde omgeving.

TNO brengt partijen samen om uitdagingen aan te pakken, zoals in het TDI500-initiatief voor de installatie van 500 extra warmtepompen per dag, cruciaal voor de energietransitie.

tno-buildings-energy-systems
TNO HPAC Lab

Faciliteiten

  • HPAC-lab

    Onderdeel van TNO’s Bouwinnovatielab in Delft, dit unieke lab waar warmtepompen en andere componenten onder Nederlandse klimaatomstandigheden kunnen worden getest. Met vier state-of-the-art klimaatkamers voor warmtepompen worden prestaties van warmtepompen geoptimaliseerd. Het lab kenmerkt zich door een flexibiliteit in proefopstellingen en model-integratie (Hardware-in-loop).

  • Indoor Air Quality (IAQ) lab

    Een andere unieke testfaciliteit in het Bouwinnovatielab is het IAQ-lab, waar emissies van binnenbronnen zoals koken en brandende kaarsen worden onderzocht. Het meet stoffen zoals fijnstof, NOx en methaan en ontwikkelt effectieve kookafzuigingsmethoden, zoals afzuigkappen en recirculatiekappen.

  • Mock-up-faciliteit

    In de mock-up-faciliteit bij TU Eindhoven wordt onderzoek gedaan naar blootstelling aan deeltjes en configuratie en prestaties van ventilatiesystemen in nagebootste ruimtes zoals klaslokalen, woonkamers in zorginstellingen en ander maatschappelijke functies.

  • Veldlaboratoria

    BES genereert gedetailleerde, hoogwaardige experimentele data uit realistische of real-life omgevingen door middel van veldonderzoek in gebouwen. Een breed scala aan meetapparatuur en sensoren vormen de basis voor dit type onderzoek. Waarbij onder andere gebruik van ruimtes, binnen luchtkwaliteit en stromingsprofielen kunnen worden vastgesteld.

Laat je verder inspireren

23 resultaten, getoond 1 t/m 5

Duurzame verwarmings- en koelsystemen

Informatietype:
Artikel
TNO Sustainable Heating and Cooling Systems (SHCS) draagt bij aan de versnelde adoptie van duurzame verwarmings- en koelsystemen in de gebouwde omgeving.

Contingentenaanpak bewijst effectiviteit in versnellen en opschalen van energierenovaties

Informatietype:
Insight
7 november 2024

TNO voorziet forse groei energiegebruik van airco’s

Informatietype:
Nieuws
9 oktober 2024

Onderzoek naar gezonder wonen langs drukke wegen

Informatietype:
Insight
16 september 2024

TNO en eLstar Dynamics ontwikkelen schakelbare gevelplaten warmteregulering in gebouwen

Informatietype:
Nieuws
28 februari 2024