Grote stap richting innovatieve gebouwinspectie

De waarde van onze ongeveer 4,5 miljoen gebouwen in België komt neer op een totaal van zo’n 1800 miljard euro, ongeveer 3 keer het bruto nationaal product. Op Europese schaal bekeken is het Belgische gebouwencomplex eerder oud te noemen. Een grootschalige renovatie is dan ook meer dan nodig om de CO2-uitstoot drastisch terug te dringen. Energie die niet verloren gaat, moet ook niet geproduceerd worden zodat we op een efficiënte manier op hernieuwbare energie kunnen inzetten.

“Op basis van het huidige renovatietempo zullen de gebouwenrenovaties van alle gebouwen pas tegen 2100 gerealiseerd zijn. Elke renovatie stoot ook op uitdagingen van het onbekende van de bestaande bouwschil en op de problematiek van verdoken problemen, waaronder vocht een heel belangrijk voorbeeld is”, stelt professor dr.ir. Johan Stiens.

“De revolutionaire radartechnologie belooft een fikse vooruitgang om de nauwkeurigheid van isolatiebeoordelingen te verbeteren. Tegelijk draagt het ook bij aan de ambitie om tegen 2050 een CO2-neutrale status te bereiken. Met TRM is deze ambitie waar te maken.”

De principes van TRM

TRM staat voor Transient Radar Method, een gepatenteerde technologie die gebruikmaakt van geavanceerde radar- en signaalverwerkingstechnieken om de dichtheid van glaswol binnen spouwmuren te bepalen zonder enige fysieke interventie. Deze methodologie, die een unieke combinatie van elektromagnetische golfemissie en reflectiesignaalverwerking omvat, stelt in staat om met ongekende precisie de isolatie-eigenschappen van gebouwen te analyseren.

De door het team van professor Johan Stiens en Dr. Ali Pourkazemi ontwikkelde radartechnologie maakt gebruik van geavanceerde elektromagnetische golven om door muren, plafonds en vloeren heen te kijken. Johan Stiens: “Deze technologie, gebaseerd op de principes van TRM, zendt een uniek signaal uit dat in staat is om de specifieke kenmerken van materialen (zoals dikte en dichtheid) binnen een structuur te identificeren. Door complexe mathematische modellen toe te passen op het gereflecteerde signaal, kan het apparaat gedetailleerde beelden genereren van wat zich binnen de gescande structuren bevindt. Traditioneel is dit niet mogelijk met standaardradarsystemen vanwege de complexiteit van de signalen.”

Uitdagingen

De ontwikkeling van deze technologie begon in 2011 met het onderzoek van Ali Pourkazemi, die zijn doctoraat hierop baseerde. De grootste uitdagingen waren het ontwikkelen van een precieze signaalgenerator en een uniek triggersysteem, en het elimineren van ruis en andere storingen die de nauwkeurigheid van het gereflecteerde signaal konden beïnvloeden. Een baanbrekende doorbraak op het gebied van signaalverwerking heeft veel van deze ontwerpbeperkingen overwonnen, waardoor de technologie veel nauwkeuriger is geworden.

Toepassingsmogelijkheden

De technologie biedt een breed scala aan toepassingen, met name in de bouwsector, voor zowel renovatie als nieuwbouw. Professor Stiens licht de mogelijkheden toe: “Het kan gebruikt worden om de inhoud van spouwmuren te identificeren, betonrot op te sporen, en de kwaliteit van beton te monitoren. Buiten de bouwsector zijn er mogelijkheden in de medische sector voor niet-invasieve metingen en in de civiele techniek voor het onderzoek van bruggen en de detectie van waterlekken. De recente miniaturisering en kostenreductie van het systeem hebben het potentieel voor toepassingen verder vergroot.”

De opzet van het team is om op termijn het renovatieproces van begin tot einde in kaart te brengen via de digitalisering van de gebouwenschil. “Op basis van onze contacten in Europese onderzoeksnetwerken hebben we nu ook vernomen dat het opsporen van fauna (bv. een vleermuizenkolonie) in de muurcaviteit van gebouwen een belangrijke uitdaging is alvorens renovatiewerken te kunnen opsporen. Buiten renovatie van gebouwen werden we ook al gecontacteerd vanuit het buitenland om bij te dragen aan het niet-destructief onderzoek van bruggen. Na ettelijke decennia is het belangrijk om inzicht te krijgen in de toestand van zulke belangrijke bouwwerken.”

Klaar voor de Belgische markt

Gezien de legio toepassingen binnen de bouwsector wordt het des te belangrijker om met de sector samen te werken om stap voor stap te focussen op de uitwerking van een applicatie zodat die zo snel mogelijk kan vermarkt worden.

Hoewel er wereldwijd verschillende radar- en scanningtechnologieën bestaan, onderscheidt de TRM-gebaseerde technologie van de VUB zich door zijn vermogen om zeer nauwkeurige beelden te genereren met een ongeëvenaarde resolutie en diepte, dankzij het unieke signaal en de geavanceerde signaalverwerking.

Met de recente doorbraken in het compacter en goedkoper maken van het systeem, en de technologie die nu op TRL-4 tot TRL-5 niveau zit, wordt verwacht dat veldtesten en industriële toepassingen snel zullen toenemen. Het team mikt op een operationele spin-off in de nabije toekomst, wat de toegankelijkheid van deze technologie voor de bouwsector aanzienlijk zal verbeteren.

Toekomstvisie

Na jaren van onderzoek en ontwikkeling heeft het onderzoeksteam een significante doorbraak bereikt in het INTOWALL-project, die de potentie heeft om de bouw- en isolatie-industrie te transformeren. “De recente successen omvatten een verbeterde precisie. Doorlopende verbeteringen in onze algoritmen hebben geleid tot nog nauwkeurigere dichtheidsmetingen. Ook de toepassingen breiden almaar uit”, legt de professor uit. “Zo gebeurde er actief onderzoek naar de toepasbaarheid van TRM op andere isolatiematerialen en bouwelementen, zoals leidingen en structurele integriteit. Alsook gebeurde er onderzoek naar de kwantificatie van vocht in spouwmuren.”

We staan aan de vooravond van verdere innovaties die de TRM-technologie nog toegankelijker en veelzijdiger zullen maken. Numerieke simulatie behoort tot één van de innovaties waarbij een simulatiemotor tot een verbeterde resolutie en gevoeligheid. Binnen het segment van hardware innovaties mikken upgrades op het verhogen van de draagbaarheid, compactheid, en ergonomie van het systeem, geschikt voor alle weersomstandigheden. Eveneens moet een autonome verwerking verbetering brengen in signaalverwerking en visualisatietechnieken voor real-time monitoring.

Tenslotte is er ook enorm veel innovatie nodig voor nieuwe materialen in de bouwsector en recyclage van oude materialen. “Onlangs werden we ook gecontacteerd om eerste testen uit te voeren om zulke nieuwe materialen. Daar de bouwsector een enorme impact heeft de problematiek van de klimaatcrisis, geeft het een extra boost aan de onderzoeksgroep om met technologie bij te dragen aan een betere wereld van morgen”, besluit de professor.

Kelly Cuypers