Architectuur op waterbasis Ontwerp van een duurzaam drijvend centrumgebouw in de ‘Jachthaven van de toekomst’ Grevelingen
Dit is een verslag omtrent mijn afstudeerproject aan de TU Delft Architectuur die ik in opdracht van Cradle to Cradle Islands heb verricht naar Duurzaam drijvend bouwen voor het project ‘Jachthaven van de Toekomst’ in de Grevelingenmeer, Zeeland. Ytse Jousma
03
Voorwoord
Augustus 2011
Voorwoord Opgave en aanleiding Klimaatverandering en bouwen op water De jachthaven van de Toekomst Ontwerp Locatie en masterplan Gebouwconcept Architectuur Bouwtechniek
4 5 7
18 22
03
Inhoudsopgave
Conclusie
Klimaatverandering Het klimaat verandert, het wordt warmer en het regent vaker en harder, vooral in de winter. Dat betekent hogere waterstanden in onze rivieren en sloten. Daarnaast zorgt klimaatverandering voor opwarming van de zee en stijging van de zeespiegel. Het gevaar op overstromingen wordt nog vergroot doordat de Nederlandse bodem langzaam maar zeker daalt. Daarbij komt dat we steeds meer bouwen. Waar asfalt ligt en bebouwing staat, kan het regenwater niet de grond in. We bouwen ook nog vaak op plekken waar we dat beter niet kunnen doen. Verder brengt de klimaatverandering met zich mee dat we in de zomer te maken hebben met lagere rivier- en grondwaterstanden. Problemen die daarmee samenhangen zijn verdroging, watervervuiling en de instroom van zout water uit zee in West-Nederland. Behalve de veiligheid, zijn dus ook de kwaliteit van het oppervlaktewater en onze drinkwatervoorziening in het geding. Ruimtegebrek XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
03
opgave en aanleiding
Bouwen op water
Masterplan De opzet van de Jachthaven van de Toekomst kenmerkt zich door een lange boulevard die een overgangszone schept tussen de Brouwersdam en de havenkom. Aan de boulevard zullen nautische en commerciële functies gevestigd worden die de rest van de jachthaven van de dam afschermt en een intieme dorpse sfeer waarborgt. Korte looplijnen naar de kades met plaats voor boten en drijvende vakantiewoningen zorgen voor een goede bereikbaarheid voor dagrecreanten alsmede vaste bezoekers en bewoners. Een uitgebreid onderzoek naar verschillende gebouwtypologieën voor bouwen op water heeft ertoe geleidt dat er in dit masterplan meerdere gebouwtypes naast elkaar worden toegepast. Gebouwen op palen wisselen zich af met meer experimentele drijvende woningen, terwijl de landtong die de havenkom omringd bebouwd is met conventionele landgebonden bebouwing.
ontwerp
Het ontwerp van het havenkantoor is een van de (commerciële) functies die gesitueerd is aan de boulevard. Gekozen is voor een centrale ligging aan de boulevard in de nabijheid van de entree met een goed zicht over de gehele havenkom.
03
Locatie De Jachthaven van de Toekomst zal verschijnen in de havenkom van een voormalig werkhaven aan de zuidelijke zijde van de Brouwersdam. Middelplaat....Direct grenzend aan het Grevelingenmeer en aan de andere zijde de Noordzee. De locatie kenmerkt zich door een nautisch karakter met weidse vergezichten over het meer en de horizontale lijnen van de dam. Omdat er niet op de dam gebouwd mag worden, voor eventuele toekomstige dijkverhogingen, zal het gehele project opgebouwd worden in en op het water van de havenkom.
Duurzaamheid De kwaliteitswaarden van fijn wonen en recreëren, gezond leven, goede werk- en leeromgeving zijn vele malen belangrijker dan alleen energiezuinigheid. Het thema duurzaamheid moet veel meer worden begrepen vanuit het gezichtspunt van de gebruiker. Architectuur moet meerwaarde leveren voor gebruiker, initiatiefnemer, alsmede ook de omgeving waarin het gebouwd is. Duurzaam ontwerpen vraagt om een integrale benadering . Als we duurzame gebouwen op die manier economisch rendabel weten te maken, dan wordt een ideologisch onderwerp ook een rationeel onderwerp.
Drijvende architectuur Een drijvend gebouw is met name vanuit duurzaam en toekomstvast oogpunt een gegronde keus. De flexibiliteit die drijvende bebouwing met zich meebrengt komt met name op deze locatie van pas wanneer men bedenkt dat het waterpeil van de Grevelingenmeer komende jaren erg kan variëren. Drijvende gebouwen kunnen waterpeilfluctuaties prima opvangen. Het essentiële onderscheid tussen drijvende bouwwerken en gebouwen op het land is de mogelijkheid om met geringe inspanning van plaats te veranderen. Verplaatsing in verticale richting bij fluctuerend waterpeil is de eerste component, mobiliteit in het horizontale vlak de tweede.
03
ontwerp
Cradle to Cradle Cradle to Cradle gaat er vanuit dat een gebouw, net als een boom zijn benodigde voedsel en energie onttrekt aan de directe omgeving en daarbij een natuurlijk evenwicht tot stand brengt van lucht, water en organische stoffen. Elk materiaal moet zich in een oneindige kringloop van de biosfeer of de technosfeer bevinden. In de biologische kringloop zitten materialen die biologisch afbreekbaar zijn en geen giftige stoffen bevatten die het ecosysteem verstoren. In de technologische kringloop bevinden zich technisch hoogwaardige materialen die steeds weer opnieuw kunnen worden ingezet, bijvoorbeeld door middel van een eenvoudig proces van demonteren (scheiden) en/of zuiveren.
1. Compact drijvend volume
2. Losse demontabele units
3. Verschuiven en verbinden
4. Overkappen buitenruimte
De uit elkaar getrokken losse drijvende units worden met elkaar verbonden middels een gemeenschappelijk dek, waardoor een tussenruimte ontstaat die een maatschappelijk/sociale functie als verbindend element kan vervullen. Door deze ruimte ook nog eens deels te overkappen kan deze ook in de tussenseizoenen gebruikt worden als verlengde van de gebruiksfuncties in de blokken. Door de tussenruimte zo transparant mogelijk uit te voeren ontstaat er een gebouw waar men doorheen kan kijken. Samen met de kleinschaligheid van de meer gesloten volumes zorgt de gehele gebouwopzet ervoor dat het zich moeiteloos in de omgeving kan inpassen.
De losse drijvende gebouwdelen kunnen geprefabriceerd worden bij gespecialiseerde arkenbouwers of opgebouwd worden in loodsen in de nabijheid van de locatie. De gecontroleerde omstandigheden en de logistiek voordelen die een dergelijke bouwwijze biedt, hebben naast milieutechnische voordelen ook economische en sociale voordelen met zich mee.
In dit gemeenschappelijke dek bevinden zich perforaties waardoor het omringende water tot in het gebouw zichtbaar wordt gemaakt. Hiermee wordt de onmiskenbare positie en relatie van het drijvende gebouw in/met het water extra bekrachtigt. Tevens zullen deze perforatie ervoor zorgen dat zonlicht tussen en onder de pontons kan stralen, wat de waterkwaliteit en het onderwaterleven ten gunste komt.
Door de individuele units onderling te koppelen middels een collectieve ruimte ontstaat er een aaneenschakeling van gebouwfuncties die samen één gebouw vormen die oneindig uitgebreid kan worden. Ondanks de sterke samenhang tussen de blokken, zijn de functies goed herkenbaar doordat ze los van elkaar gepositioneerd zijn.
03
Vanuit oogpunt van duurzaamheid is gekozen om het drijvende gebouw op te delen in vijf losse demontabele delen, die geprefabriceerd getransporteerd kunnen worden over water en pas op de locatie aan elkaar gekoppeld zullen worden tot één gebouw. De voordelen die dit met zich meebrengt kunnen vooral gezocht worden in een hoge mate van flexibiliteit. Het gebouwconcept is (ont)koppelbaar en daarmee makkelijk in- of uitbreidbaar en verplaatsbaar. Dit heeft grote voordelen als het gaat om toekomstige aanpassingen, maar heeft ook op grotere schaal een minimale verstoring van de omgeving tot gevolg.
ontwerp
Conceptuele vormgeving
Felxibiliteit is duurzaamheid Het specifieke ontwerp voor het havenkantoor is opgebouwd uit 5 verschillende drijvende betonbakken. Er is gekozen om de 4 verschillende publieke functies allen in een apart volume onder te brengen zodat er een overzichtelijk en leesbaar gebouw ontstaat, waar iedereen als vanzelfsprekend zijn weg kan vinden. De separate drijvende bakken kunnen al grotendeels opgebouwd en afgebouwd worden bij een daarin gespecialiseerde arkenbouwer, om vervolgens naar de locatie versleept te worden. (Zie figuur) De vijfde bak, die overdwars wordt gelegd en als een ruggengraat fungeert, biedt plaats voor gemeenschappelijke installaties als waterzuivering en energieopslag waar iedere functie direct aan gekoppeld kan worden. Middels voorspankabels kunnen de bakken relatief eenvoudig momentvast aan elkaar gekoppeld worden, wat de stabiliteit van het gehele bouwwerk ten goede komt.
De flexibiliteit die gecreëerd wordt doordat het gebouw drijft en uit kleine losse delen is opgebouwd, is het grootste duurzame voordeel wat te bereiken valt. De aanpasbaarheid, prefabriceerbaarheid en de mate waarin de omgeving wordt belast, bieden ongekende economische, sociaal/maatschappelijke en ecologische voordelen. Op de figuren hiernaast is te zien dat na het koppelen van de diverse drijvende bakken aan de ‘ruggengraat’. Vervolgens wordt een omloop aangelegd en de tussenruimtes opgevuld met een publiek dek van hout. De onbenutte ruimte om de drijvende bakken heen wordt op deze manier toegankelijk en bruikbaar als voorruimte voor de functies. Door deze gemeenschappelijke ruimte ook nog eens te overkappen en te ontsluiten middels een glazen schuifpui, is dit gebied een waardevolle toevoeging die dienst kan doen voor allerlei onvoorziene activiteiten.
03
ontwerp
Flexibiliteit is de belangrijkste reden geweest om voor een dergelijke configuratie te kiezen. De mogelijkheden tot in- en uitbreiding van het gebouw zijn eenvoudig te realiseren, waardoor een ‘future-proof’ gebouwconcept ontstaat dat zich aan kan passen naarmate de functie of eisen mogelijk veranderen in de toekomst. De betonnen drijvende bakken zijn op een dusdanige manier gedimensioneerd dat ze moeiteloos door nauwe sluizen gesleept kunnen worden. Het gebouw kan daarbij na zijn 1e gebruiksfase compleet ontkoppeld worden, waarna de losse delen op een andere locatie in Nederland weer gekoppeld kunnen worden om daar ruimte te bieden voor een compleet andere functie/eigenaar.
Begane grond Het gebouwconcept met daarin de losse units die omringd worden door een transparante omhulling zorgt ervoor dat er een tweedeling ontstaat in de plattegrond. Wintertuin De collectieve tussenruimte die rond de gebruiksfuncties is gesitueerd fungeert als bijeenkomstgebied en verkeersruimte tegelijk. Door het geheel te overkappen is deze ruimte gedurende een langere periode in het jaar bruikbaar. Vooral in de tussenseizoenen, wanneer het koud is buiten, kan deze bufferruimte bijvoorbeeld goed dienst doen als terras waar men onder aangename omstandigheden toch het idee heeft buiten te zijn. In de winter, wanneer het te koud is, doet deze ruimte vooral dienst als thermische bufferzone om het warmteverlies van de gebruiksfuncties te beperken en om frisse lucht voor te verwarmen voordat het de blokken wordt ingezogen. Op warme dagen gaan de schuifpuien open en transformeert de wintertuin tot een verlengde van het gemeenschappelijke dek. Het overstekende ETFE-dak beschermt de verblijfsruimtes tegen de zon, zodat het binnen lekker koel blijft.
Water in het ontwerp Het gebied om de blokken heen (wintertuin) bevat tevens grote ‘watergaten’ welke dienst doen als afscheiding van de blokken en tegelijkertijd licht doorlaten tot in het water om en onder het gebouw. Deze lichttoevoer zal het onderwaterleven beter laten floreren en geeft het geheel een architectonische kwaliteit door het water als het ware in het gebouw toe te laten. Overal in en om het gebouw zal de onmiskenbare relatie met het water daardoor goed zichtbaar en zelf tastbaar zijn. Naast de ‘watergaten’ zijn er op strategische plaatsen glazen dekdelen toegepast waardoor er voldoende licht langs het gebouw kan doorstralen tot de bodem. Dit is gunstig voor de onderwater-cultuur die zich aan de betonbakken kan hechten , maar geeft ook de mogelijkheid voor de mensen op het dek om een kijkje in het onderwaterleven van de locatie te nemen.
03
ontwerp
Blokken In de plattegrond steken de gebruiksfuncties in de blokken met lichtgrijs iets af tegen de omringende collectieve wintertuin. De functies van het gebouw bestaan uit een restaurant, sanitairblok, havenkantoor, duikschool en diverse appartementen. Alle functies zijn daarbij ondergebracht in de bouwblokken die omhuld worden door de transparante schil.
Doorsnede
ontwerp
Er is gekozen voor een verticale verdeling tussen private en publieke functies. Hierbij moet opgemerkt worden dat de publieke functies op de begane grond (dus net boven het wateroppervlak) zijn gesitueerd om de toegankelijkheid van deze collectieve ruimtes te waarborgen. De ruimte in de betonnen bakken kan daarbij gebruikt worden voor functies die minder daglicht behoeven, zoals berging, pooltafels, kleedruimte en sanitaire voorzieningen. De scheidingslijn tussen publieke en private functies wordt ingenomen door een omloop op niveau 1 en een dak bestaande uit ETFE kussens. De ruimte boven deze scheidingslijn wordt gebruikt voor de vakantieappartementen, welke middels de omloop bereikbaar zijn.
Het gehele gebouw neemt ongeveer 52 meter in beslag en is op zijn hoogste punt 12 meter hoog. De opgebouwde betonbakken verschillen van hoogte om een afwisselend en dynamisch beeld te creëren. De extra verdiepingen van de hogere blokken worden middels ballasttanks in het ruim gecompenseerd. Ook dit is strategisch gegrond, doordat de lagere blokken hierdoor in de toekomst verhoogd zouden kunnen worden. Er hoeft dan enkel genoeg water uit de balasttanks gehaald te worden zodat het extra verdiepingsgewicht gecompenseerd kan worden.
03
In de hiernaast afgebeelde langsdoorsnede van het gebouw is de koppeling van de diverse bakken en de tussenruimte goed te zien. Tevens is het water goed zichtbaar dat tussen de bakken kan stromen en het licht dat tussen de bakken kan vallen.
1. Klimatologisch voordeel
1. Maatschappelijk/Sociaal voordeel
Licht, lucht en ruimte
Om een antwoord te geven op de veranderende seizoenen en verschillen in warmtevraag is er gekozen om een adaptief daksysteem te gebruiken die het zonlicht in de zomer kan blokkeren en in de winter juist kan doorlaten. Hierover zal later in dit verslag uitgebreid op worden teruggekomen.
uitwerking
Naast de sociale potentie van gedeelde collectieve ruimte rondom de functies, stimuleert deze ruimte de perceptie van de gebruiker doordat daglicht tot ver in het gebouw naar binnen kan vallen. Dit gegeven zal een positief effect hebben op de perceptie van de recreant en ook op bijvoorbeeld de werksfeer in het kantoor. Door de wintertuin ook nog eens te beplanten met veel groen, dat prima gecombineerd kan worden met waterzuivering, en door een overmaat aan frisse lucht binnen te laten, past deze ruimte uitstekend bij het licht-lucht-ruimte principe.
De transparante tussenruimte fungeert daarbij als een kas waarbij de lucht automatisch opgewarmd zal worden door het zonlicht dat naar binnenvalt. In de winter en grote delen van de tussenseizoenen is dit een positief gegeven. In de zomer zal dit echter niet gewenst zijn.
04
Zoals eerder aangehaald is de transparante schil rond de werkelijke gebouwfuncties dusdanig ontworpen dat het kan fungeren als een thermische bufferzone en een sociale ontmoetingsplek. De manier van uitwerking is daarbij vooral gebaseerd op een transparante en open uitstraling die ontmoetingen en connectie tussen functie en gebruikers mogelijk moeten maken. Tevens maakt de transparante uitvoering van de wintertuin het mogelijk om de zon te gebruiken om ventilatielucht voor te verwarmen.
1. Zomer: Luiken en transparante schil open
2. Wiinter: Luiken en transparante schil dicht
Adaptiviteit is duurzaamheid Zoals op de vorige pagina al kort is aangehaald is het dak van de overkapte tussenruimte opgebouwd met een systeem dat zich aan kan passen afhankelijk van de seizoenen en de mate van zonneschijn en warmtevraag die benodigd is. Naast het dak is ook de gehele wand van deze transparante schil goed aan te passen aan de veranderende omstandigheden per seizoen. Bij aangenaam weer in de zomer is de overdekte tussenruimte eigenlijk totaal nutteloos, mensen kunnen immers prima buiten verblijven. Om het zomerse effect en het ‘buiten zijn’ te stimuleren is er gekozen om een puisysteem toe te passen die het mogelijk maakt om de gehele gevel te openen. De wind en buitenlucht zorgen ervoor dat de wintertuin in een overkapte buitenruimte verandert terwijl de zonwerende werking van het daksysteem ervoor zorgt dat er schaduwrijke plekken gecreëerd kunnen worden. Ook in de bouwblokken is een dergelijk adaptief systeem opgenomen dat veranderd kan worden van zonwerend naar zondoorlatend. In deze gevallen is echter gekozen om klapluiken en schuifpanelen toe te passen die naar wens van de bewoner/gebruiker neergelaten of juist geopend kunnen worden.
03
ontwerp
In de hiernaast afgebeelde figuren wordt de zomersituatie naast de wintersituatie gezet, waarbij het verschil tussen open en gesloten zeer goed waarneembaar is.
Wintertuin / overdekte buitenruimte
03
ontwerp
De aanpasbaarheid van deze tussenruimte naar gelang de seizoenen veranderen past perfect bij de recreatieve functie van dit gebouw. Mensen in dit gebouw zullen de relatie met buiten zijn en de omgeving nimmer verliezen. Door het dak kan men naar de lucht kijken, door de grote schuifpuien kan men zowel in geopende als gesloten stand genieten van een geweldig zicht over de haven en het achterliggende meer. Door de ruimte met veel groen in te richten zal er een zeer aangename ruimte ontstaan die in ieder jaargetijde een waardevolle toevoeging kan zijn op de rest van het gebouw.
Opbouw en materialisatie
03
ontwerp
De aanpasbaarheid van deze tussenruimte naar gelang de seizoenen veranderen past perfect bij de recreatieve functie van dit gebouw. Mensen in dit gebouw zullen de relatie met buiten zijn en de omgeving nimmer verliezen. Door het dak kan men naar de lucht kijken, door de grote schuifpuien kan men zowel in geopende als gesloten stand genieten van een geweldig zicht over de haven en het achterliggende meer. Door de ruimte met veel groen in te richten zal er een zeer aangename ruimte ontstaan die in ieder jaargetijde een waardevolle toevoeging kan zijn op de rest van het gebouw.
Levenscyclus Betonbak We kiezen voor de constructie voor een generieke houtskelet, geplaatst in een bak van beton Deze bak wordt zo simpel mogelijk uitgevoerd om eenvoudig hergebruik mogelijk te maken. Dit element heeft een extreem lange levensduur, die we met minstens 200 jaar ramen. Hycrete is een extreeem sterke betonsoort door de bapaalde toeslagstoffen die zijn toegevoegd. Doordat de betondichtheid een stuk dichter is en er dus veel minder wateropname plaatsvindt gaat het beton langer mee en zal de wapening geen last hebben van corrosie. De winning en verwerking van beton kost op zich niet veel energie. De nadeel is dat verhoudingsgewijs veel materiaal ingezet moet worden. Daarom is het van groot belang dat het beton lang meegaat dus a) hoogwaardig is (vanwege dat hij in het water ligt), b) eenvoudig compleet her te gebruiken (als bak voor een vervolgconstructie)en c) te recyclen is. Tevens zal het grote gewicht van de betonnen onderconstructie een gunstig effect hebben op de stabiliteit. Door de opbouw lichtgewicht uit te voeren, zal het comfortabel vertoeven zijn.
Buitenhuid van zonnepanelen De extra investeringen van energieopwekkende systemen kunnen grotendeels worden opgevangen door in plaats van het achteraf plaatsen van zonnepanelen o.i.d. direct in het ontwerp te integreren. Door conventionele gevelmaterialen te vervangen door esthetisch ontworpen PV-cellen, ontstaat er een mooie strakke gevel die lijkt op aluminium beplating maar tegelijkertijd wel energie kan opwekken. De gehele oost/west en vooral zuidzijde van de blokken zijn op deze manier gematerialiseerd. Ook de luiken zijn aan de bovenzijde bedekt, waardoor ze zowel in geopende toestand als gesloten toestand een bijdrage kunnen leveren aan het opwekken van schone energie.
03
ontwerp
Houtskelet Het houtskelet frame is volledig ingepakt en hoeft daarom niet behandeld te worden. Hij kan worden uitgevoerd in locaal gekweekt vurenhout. Hout is een bouwstof uit de biologische cyclus, en is vervolgens volledig composteerbaar. De constructie is een eenvoudig gehouden, ambachtelijk in elkaar gevoegd en goed demonteerbaar. Wij ramen de levensduur met 100 jaar. Hout is een natuurlijk bouwstof. Het vurenhout komt niet in aanraking met de buitengevel en hoeft daarom niet eens behandelt te worden. Vurenhout is een locaal te winnen bouwstof, licht van gewicht, en een natuurlijke opslag voor CO2.
03
ontwerp
03
ontwerp
