Toekomstbestendige gebouwen zijn energieflexibel. Dat betekent dat ze hun warmtevraag kunnen verschuiven naar tijdstippen waar de duurzame energieproductie overvloedig is en het gebruik van fossiele brandstoffen kan worden geminimaliseerd. Dit vraagt innovatieve HVAC-oplossingen die nog niet volwaardig zijn doorgedrongen in de praktijk. In dit proefschrift wordt betoogd dat conventionele HVAC-ontwerpmethodologieën de synergie tussen gebouw- en systeemcomponenten negeren en dus niet geschikt zijn voor het optimaal ontwerpen van innovatieve en duurzame HVAC-oplossingen. Bovendien is de synergie het grootst bij ontwerpbeslissingen in de vroegste ontwerpfase. Dit proefschrift ontwikkelde een geïntegreerde ontwerpprocedure voor hybridGEOTABS als een voorbeeld van dergelijke duurzame en innovatieve HVAC-oplossing. hybridGEOTABS gaat uit van GEOTABS, dat is de combinatie van een GEothermische warmtepomp en een thermisch geactiveerd bouwsysteem (TABS), gecombineerd met een aanvullend secundair verwarmings- en koelsysteem. TABS is een emissiesysteem voor stralingsverwarming en -koeling waarbij verwarmings-/koelleidingen worden ingebed in de massa van bouwelementen (bijvoorbeeld betonnen vloeren), waardoor ze worden geactiveerd als thermische opslag en energieflexibiliteit bieden, maar tegelijk een uitdaging voor optimale controle van het systeem vormen. Als de geïntegreerde ontwerptool werden beslissingsbomen geconstrueerd, afgeleid met behulp van classificatietechnieken die werden toegepast op de resultaten van dynamische simulaties van meer dan 140,000 gesimuleerde casestudy's, verschillende klimaten en verschillende gebouwfuncties.