Met het rigoureuze concept won Kokon deze week de Rabobank Innovation Challenge. De bank zet haar netwerk in om het onderzoek verder te brengen en prototypen te ontwikkelen. En daar is Henk Middelkoop van het Rotterdamse architectenbureau heel blij mee. Onder andere membraanfabrikanten, leveranciers van vacuümtechnologie, vezelproducenten en andere bedrijven; hij heeft ze allemaal keihard nodig om het concept verder te brengen.

Variëren met vacuüm

Het idee is opgebouwd rondom isolatie met vacuümelementen. Door te variëren met de mate van vacuüm kan de isolatiewaarde worden aangepast aan het temperatuurverschil tussen binnen en buiten. Zo kunnen niet alleen seizoens- maar ook dag- en nachtcycli worden gevolgd. Middelkoop: “Dan hoeft zonnewarmte die je op een zomerdag met je dikke isolatiepakket overdag lekker lang buitenhoudt, maar s’ avonds toch moeilijk kwijt raakt, niet te worden weggeventileerd.  Je pompt gewoon een beetje lucht tussen de membranen, waardoor de isolatiewaarde afneemt en het gebouw zijn warmte vanzelf kwijtraakt via de schil. Technisch is dat niet zo ingewikkeld. Foliedaken boven atria worden ook vaak dynamisch op druk gezet. Alleen willen wij de hele gebouwschil op die manier activeren en benutten om warmte af te geven of juist tegen te houden.”

De theorie van dynamische isolatie met vacuüm is uitvoerig aangetoond in verschillende onderzoeken van TNO. Middelkoop en zijn collega Aiham Almelhem hebben zich door die studies laten inspireren. Bij Kokon hebben ze zelf goede ervaring met de werking van vacuüm-isolatieglas. Onlangs nog pasten ze dat toe bij de renovatie van een monumentale villa in Gouda. Twee plaatjes van 4 mm vlakglas met een vacuümspouw van amper een millimeter ertussen bleken een verbluffende isolatiewaarde op te leveren. “Daar kan geen tripleglas tegenop. Er is geen betere isolator dan vacuüm.”

Techniek opschalen

Vacuümglas is tot nu toe alleen schreeuwend duur, omdat er maar weinig partijen zijn die er een productielijn voor beschikbaar hebben. Maar er zijn volgens Middelkoop weinig belemmeringen om de techniek op te schalen. “Het is niet wezenlijk ingewikkelder dan de spouw vullen met argon of krypton, zoals dat nu bij tripleglas gebeurt. Je hebt er alleen wel een compleet nieuwe productielijn voor nodig.”

Voor het project in Gouda liet Kokon de panelen uiteindelijk uit China overkomen. De afstandhouders zijn minuscule koperen kogeltjes die zich op vaste afstanden tussen het vlakglas bevinden. Ze zijn nauwelijks zichtbaar, alleen als je er onder een bepaalde hoek naar kijkt. Bij dit project was het effect zelfs wel gunstig, omdat de ruiten niet zo’n strakke aanblik gaven maar er uitzagen als oud glas, dat een beetje bobbelt. Daar was de monumentencommissie erg blij mee.”

Ook de draagconstructie

Met Isoskelet willen Middelkoop en collega’s nog een flinke stap verder gaan. De naam zegt het al: het gaat ze niet alleen om een efficiënte schil om het gebouw, ze willen ook de de draagconstructie voor hun rekening nemen. Het besef dat dat mogelijk is rees gaandeweg het onderzoeksproject. Middelkoop: “We werken met membranen die we om 3D-structuren trekken. Die moeten al heel sterk zijn, maar we merkten dat die constructies een stuk sterker werden zodra de vacuümpomp aan ging. Zo sterk zelfs dat onze elementen moeiteloos de constructie van een gebouw kunnen vormen en vloeren kunnen dragen.”

Het is hetzelfde effect als bij een pak koffiebonen: de losse korrels waarmee dat is gevuld, worden door het vacuüm zo hard tegen elkaar getrokken dat het een heel sterk element oplevert waarvan je een dragende constructie kan realiseren. Aan de TU Delft is in 2007 een experimentele brug gebouwd volgens dat principe.

Er moet echt nog wel wat gebeuren voordat het Isoskelet is toegepast in een proefwoning. Dat realiseren ze zich terdege bij Kokon. “En dat kunnen wij natuurlijk ook helemaal niet alleen, maar wij gaan er al wel op schetsen en ontwerpen”, aldus Middelkoop. "Architectonisch is het reuze interessant om zo’n dynamische membraanconstructie te tekenen. Je krijgt een gebouwhuid die zichtbaar reageert op het klimaat. En onderwijl moeten de materiaalonderzoeken plaatsvinden die uitwijzen hoe het beste membraan eruit ziet, wat de beste 3D-structuur daarbinnen is en wat de meest betrouwbare vacuümtechnologie is. Er moet nog ongelofelijk veel worden uitgezocht." Toch gaat Middelkoop er vanuit dat er binnen een jaar of vijf een serieuze proefwoning met het Isoskelet kan staan of een tuinderskas of een andere constructie.

Verlost van de lagen

Het mooiste aan dit concept is volgens Middelkoop misschien wel dat het Isoskelet ons verlost van al die lagen waar we onze gebouwen tegenwoordig uit optrekken. “Elke functie die we wilden toevoegen leidde tot een extra laag: constructie, binnenwand, isolatie, luchtspouw, buitenjas noem maar op. En daar prikken we dan weer gaten door om licht en lucht binnen te laten.”

Bij glas heeft, op kleinere schaal, precies dezelfde ontwikkeling plaats gevonden. Enkelglas werd dubbelglas, er kwamen reflecterende folies op met opgedampte metalen, daarna kwam driedubbelglas met edelgassen in de spouw. Zo’n ruit is volgens Middelkoop inmiddels een heuse chemische fabriek. “Daar word je niet blij van als je bezig bent met circulair bouwen. Met Isoskelet brengen we het allemaal terug tot een geïntegreerd element. Lichtgewicht en actief. En dan kunnen ook de installaties (ventilatie, warmteterugwinning) verdwijnen of kleiner worden. Weg met de laagjes, roepen wij hier tegenwoordig op kantoor. En ja, dat is best een revolutie.”