Oktober 2020
Monumentaal stadhuis voorzien van draadloze lichtsturing
Het Haarlemse bedrijf Chess heeft afgelopen jaar het monumentale stadhuis van Utrecht voorzien van draadloze lichtsturing. Zo zijn in de led-armaturen niet alleen de benodigde controllers aangebracht, maar ook op strategische plaatsen verschillende sensoren. Deze meten bijvoorbeeld de lichtintensiteit en aanwezigheid. Door deze data te ontsluiten en te koppelen in de bijbehorende software, beschikt de gemeente Utrecht over een krachtige tool die mogelijkheden biedt op het vlak van onderhoud, veiligheid, energiegebruik en meer.
Het stadhuis van Utrecht is een prachtig monumentaal pand in het centrum van de stad dat zijn oorsprong heeft in 1343, toen de schepenen een ruimte zochten om te vergaderen. In de eeuwen erna zijn er vele wijzigingen doorgevoerd en is er ook veel bijgebouwd, waardoor het stadhuis feitelijk een samengesteld gebouw is. In 2000 is het pand door een Spaanse architect gerenoveerd. Tijdens dit project, dat in 2020 is afgerond, zijn onder meer pv-panelen op de daken aangebracht die niet zichtbaar zijn vanaf de straat. Verder zijn systemen toegepast waarbij het water zoveel mogelijk wordt verwarmd door zonnewarmte die door de dakpannen wordt opgevangen. Het gebouw is hiermee niet energieneutraal geworden, maar heeft wel grote stappen in de goede richting genomen. Het afgelopen jaar heeft het historische stadhuis van Utrecht opnieuw een intensieve renovatie ondergaan. Hierbij is het zoveel mogelijk teruggebracht naar de uiterlijke staat van 1840 en is er opnieuw een duurzaamheidsslag doorgevoerd. Onder meer door gebruik te maken van de mogelijkheden die de huidige meet- en regeltechnieken bieden binnen gebouwgebonden installaties. Het verhaal voor Chess begint bij het moment dat het adviesbureau – dat via een tender uiteindelijk de opdracht gegund kreeg – zich meldde voor de aansturing van de verlichting. Siebren de Vries, cto van Chess: ‘Ons bedrijf richt zich op het ontwikkelen en produceren van producten, software en diensten die gebruik maken van Mymesh voor Smart Building, Smart City- en Smart Industry-toepassingen. Mymesh is één van onze belangrijkste ontwikkelingen waaraan we meer dan 17 jaar hebben gewerkt en nog steeds verder wordt doorontwikkeld. Het betreft een oplossing die gebruik maakt van een draadloos netwerkprotocol waarmee op een slimme manier verlichting is aan te sturen, maar waarin tevens uiteenlopende sensoren zijn op te nemen.’ (zie kader).
Mymesh
Het draadloze netwerk of besturingssysteem Mymesh is een oplossing om een zeer groot aantal apparaten, sensoren en schakelaars met elkaar te verbinden in een draadloos netwerk zonder dat de bijbehorende hoeveelheid data onhandelbaar groot wordt. De oplossing bestaat in essentie uit controllers die worden gekoppeld aan led-armaturen (per armatuur één controller) en hiermee direct spanning hebben. Naast de controllers is het ook mogelijk elk type sensor te plaatsen, bijvoorbeeld voor het meten van temperatuur, CO2-gehalte, lichtintensiteit, aanwezigheid van water, de stand van een raam (open of dicht) en zelfs de vulgraad van een prullenbak. Nadat de Mymesh-controllers zijn geplaatst, worden zij via een app geprogrammeerd en aan elkaar gekoppeld. De werking én sturing bevindt zich op deze manier in de duizenden apparaten in een gebouw waardoor geen centrale controller nodig is. In het netwerk kan elke controller fungeren als opdrachtgever of doorgever van informatie. Als een soort superorganisme. Het maakt niet uit hoeveel controllers een netwerk omvat waardoor het netwerk eenvoudig is uit te breiden of aan te passen. Door deze opbouw is het bovendien geen punt wanneer één of meer controllers niet actief zijn. Er zijn altijd voldoende controllers in de buurt om de informatie verder over te dragen waardoor altijd de juiste armatuur wordt geschakeld (aan/uit of dimmen). Omdat het netwerk niet hiërarchisch is opgebouwd, neemt de betrouwbaarheid bij het toevoegen van meer controllers alleen maar toe. Dit in tegenstelling tot systemen waarbij meer data vooral leidt tot een zwaardere belasting van het systeem. De Vries: ‘De keuze om de controllers juist te koppelen aan armaturen hangt samen met het feit dat eigenlijk elk gebouw wel beschikt over een groot aantal lichtpunten, wat ook geldt voor openbare ruimtes, plants, luchthavens en stations. Bij grotere installaties ondersteunt Chess ook het commisisionen van het gebouw vanuit de cloud. Oplevering en onderhoud wordt dan volledig mogelijk via het internet. Maar het systeem kan ook volledig offline en autonoom werken.’ De gegevens zijn niet alleen te gebruiken voor het schakelen en aansturing van de verlichting – ook in de vorm van scenario’s – maar tevens voor het efficiënt inrichten van onderhoud, het monitoren van het gedrag van mensen in het gebouw en uiteraard voor het beheersen van het energiegebruik. Daarnaast levert elke controller via de driver van de ledverlichting informatie over de lamp zelf, zoals het energiegebruik en status (aan/uit). Daarbij is het zo geregeld dat de elementen altijd communiceren via de netwerkfrequente die het minst is belast.
Cyber security
De veiligheid van data-uitwisseling is gegarandeerd op basis van onder andere de ervaring die Chess heeft opgebouwd tijdens de ontwikkeling van applicaties voor de bankenwereld. Versleutelde digitale data en sterke offline procedures behoren in dat kader tot ‘Secure by design’.
Draadloos in monumentaal pand
Het systeem levert voor het stadhuis van Utrecht uiteenlopende voordelen op. Door het draadloze karakter is het bijvoorbeeld niet nodig leidingen in muren te frezen, wat bij een monumentaal pand altijd ongewenst is. Daarnaast biedt de bijbehorende software veel mogelijkheden om draadloos gegevens te verzamelen van de sensoren waarmee onder andere het energiegebruik van een gebouw is te optimaliseren. Bijvoorbeeld door verlichting te koppelen aan aanwezigheid van mensen in een specifieke ruimte of gebruik te maken van bepaalde scenario’s die alleen de verlichting inschakelen die nodig is. Belangrijk in het kader van de duurzaamheidsdoelstelling. Daarnaast kunnen deze gegevens ook een belangrijke rol spelen in het onderhoud van het gebouw en hiermee een bijdrage leveren aan het verlagen van de onderhoudskosten. Naast het feit dat Chess rekening moest houden met het monumentale karakter en de focus op energiebesparing, had de gemeente nog andere bijzondere eisen. De eerste betrof de armaturen die de Spaanse architect in de voorgaande renovatie had aangebracht en onderdeel zijn van zijn ontwerp. Omdat hierop auteursrecht rust, was het noodzakelijk deze lampen – een soort kroonluchters – in de originele vormgeving in het interieur terug te brengen. Dit betekende dat Chess in staat moest zijn exact deze lampen te laten produceren. De Vries: ‘In het vooronderzoek hebben we onder andere gekeken of we de zevenhonderd lichtpunten konden moderniseren. In de oude situatie waren hierin sl en pl-lampen gebruikt die een hitteprobleem opleverden. Om voldoende licht te creëren, werd indertijd gekozen voor een relatief hoog vermogen wat echter niet samenging met de materialen waarvan de lampen zijn gemaakt waaronder hout, messing en matglas. Uit dit onderzoek bleek het inderdaad mogelijk te zijn om deze lampen, in deze relatief kleine oplage, te realiseren.’
De verlichting is te koppelen aan de aan- en afwezigheid van mensen in een specifieke ruimte.
Dynamisch bedienen
Tot slot wilde het adviesbureau maximaal gebruik kunnen maken van de mogelijkheden van de huidige regel- en besturingstechnieken. Zo bestond de wens om de verlichting, van onder andere de trouwzaal en de raadzaal, via het audiovisuele systeem aan te kunnen sturen. Via dit systeem zijn dan specifieke scenario’s te kiezen die passen bij de ruimte, de gebeurtenis en de mensen. Gaat het om de bode die de stoelen klaar zet, het aankomende echtpaar dat elkaar het ja-woord geeft of om een livestream van een vergadering waarbij camera’s automatisch inzoomen op de spreker en de verlichting mensen op beeld ‘goed’ laat uitkomen? Voor elk moment zou een scenario beschikbaar moeten zijn. Andere ideeën waren er om scenario’s te programmeren die passen bij de specifieke groep die het stadhuis op dat moment gebruikt. De verschillende politieke partijen hebben bijvoorbeeld allen hun eigen afdeling binnen het gebouw. Wanneer de leden zich in de avonduren naar de betreffende ruimte begeven voor overleg, zorgt de software ervoor dat automatisch alleen de weg wordt verlicht die nodig is om deze ruimtes te bereiken. Veilig en energiezuinig. Alle instellingen moeten tot slot eenvoudig en intuïtief zijn te kiezen door mensen die hiervoor geen aparte opleiding hebben genoten. Dit stelt eisen aan de interface die bij het stadhuis is vormgegeven als touchscreen.
Het project
Met het verkrijgen van de opdracht kon Chess in 2018 aan de slag. Gestart is met het maken van een gedetailleerd plan waarbij alle draadloze sensoren in kaart zijn gebracht, evenals de gewenste koppelingen die een dynamische en intelligente aansturing mogelijk maken. Tijdens de fysieke werkzaamheden in het gebouw zijn controllers aangebracht in de ruim zeventienhonderd armaturen die het stadhuis rijk is. Daarnaast zijn alle gewenste sensoren – waaronder aanwezigheidssensoren en lichtsensoren – geplaatst. Met de bijgeleverde app is vervolgens het hele systeem ‘ge-commisioned’, waardoor alle apparaten softwarematig een exacte plaats en functie in het gebouw kregen. Ook werd de verlichting gekoppeld met het Heuvelman av-systeem. Via de cloud heeft dit systeem een control interface met Mymesh. Hierin is ook de buitenverlichting betrokken, evenals de gegevens afkomstig van het toegangssysteem.
Het adviesbureau wilde maximaal gebruik kunnen maken van de mogelijk-heden van de huidige regel- en besturingstechnieken
Resultaat
In de eindoplossing zijn met de bijbehorende software alle controllers en hiermee de lampen aan te sturen en informatie in te winnen over de staat van de verschillende componenten. Dit laatste is onder meer bedoeld voor de facilitaire dienst. De touchscreen geeft toegang tot het systeem waarbij de inlog van een specifieke persoon bepaalt welke functies en scenario’s beschikbaar zijn. De Vries: ‘Het was een prachtig en intensief project waarin onder meer is samengewerkt met Trilux als leverancier van de armaturen. Bijvoorbeeld bij het combineren van hun Dali-driver en onze controller en het koppelen van de gegevens uit de verschillende clouds.’
In de trouwzaal kan met één druk op de knop het juiste scenario worden geactiveerd.
Intelligente gebouwen
Met de oplevering van de installaties heeft Chess dit project naar tevredenheid afgerond. De Vries: ‘De belangrijkste bevestiging, wat ons betreft, is het feit dat we met prospects dit pand als voorbeeld mogen bezoeken. Dit betekent dat de uitvoerder ook echt tevreden is over het eindresultaat en dat is hier ook volledig terecht. De systemen doen wat ze moeten doen met de gewenste snelheid, direct en zonder vertraging, en efficiëntie.’ ‘Ik denk ook dat we met dit systeem oprecht een ‘slim gebouw’ hebben gecreëerd. Dat is in mijn visie een gebouw waarin uiteenlopende componenten en systemen via het internet zijn gekoppeld zodat je data kunt ontsluiten en voorspellingen kunt doen en op basis hiervan eventueel actie kunt ondernemen. Een slim gebouw onderhoudt zichzelf wat dat betreft. Vertaal je dit naar Mymesh, dan kun je de oplossing zien als ‘black box’ die de gegevens verzamelt en voorzien is van verschillende dashboards/interfaces om deze data beschikbaar te stellen. En daarbij kun je dus veel verder gaan dan alleen maar de conclusie trekken welke lampen er branden of welke ruimte het meest intensief wordt gebruikt.’
Wat dan?
De Vries geeft enkele voorbeelden. ‘Wanneer er iets in de verlichting wordt gewijzigd, bijvoorbeeld omdat er van twee ruimtes één ruimte wordt gemaakt, dan is de aanpassing hiervan direct te koppelen aan de tekeningen van het gebouw. Op deze manier kun je de bouwtekeningen up-to-date houden, wat in de praktijk een probleem is en bij elke bouw- of renovatieklus weer veel tijd kost om de juiste gegevens boven water te halen. Ook alle gekoppelde applicaties gaan hierin dan automatisch mee.’
‘Daarnaast geeft het gebouwbeheerders de mogelijkheid om gebouwen te testen: doet en kan het gebouw nog steeds waar het oorspronkelijk voor bedoeld is en is dat nog steeds voldoende? Op afstand. Dat wil ik wel een revolutie in de bouw noemen want het is een unicum en betekent dat een beheerder op afstand veel beter kan inschatten welk onderhoud wanneer moet worden uitgevoerd. Niet te vroeg waardoor het onnodig duur wordt en uiteraard ook zeker niet te laat.’
‘Tot slot zijn hiermee complete gebouwen op gemeentelijk niveau te koppelen. Hiermee kun je het gebruik van gebouwen vergelijken en daarvan leren. Waarom wordt er in een specifiek pand bijvoorbeeld significant meer energie per gebruiker afgenomen dan bij andere panden? Staan installaties onbedoeld dag en nacht aan, wordt er verouderde en minder energiezuinige apparatuur gebruikt? Daarnaast kunnen de gekoppelde systemen zelfs data leveren die interessant kunnen zijn voor het voorspellen van verkeersstromen. Wanneer je bijvoorbeeld weet hoeveel mensen zich in een bepaald gebied bevinden – en dat weet je omdat mensen op straat feitelijk altijd op weg zijn van het ene gebouw naar het andere – dan kun je hierop maatregelen afstemmen. Bijvoorbeeld bij calamiteiten, demonstraties, festivals enzovoorts.’
Tekst: ing. M. de Wit – Blok, freelance journaliste.
Fotografie: Industrie
Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.