Havenkwartier, Deventer BTAS.01 – groep 4 Jeroen Boogaard: S1048606 Bejamin Catsburg: S1047869 Joris van der Hoff: S1046532 Stefan Klaseboer: S1046486 Bouwfysica A&S
[ENERGIE-CONCEPT]
Inleiding Duurzaamheid is tegenwoordig een belangrijk thema. Ook in het havenkwartier is duurzaamheid belangrijk. De manier waarop we dat gaan toepassen staat in dit rapport beschreven. Het rapport is van toepassing op de hele herstructurering van het ‘Havenkwartier’, maar het te ontwikkelen woongebouw staat hierin centraal. Op dat gebouw gaan we verder in terwijl andere gebouwen globaal toegelicht gaan worden. Voordat we ingaan op hoe we de duurzaamheid willen bereiken willen we eerst onze toelichting geven op wat duurzaamheid is. Duurzaam is namelijk een zeer abstracte term.
Duurzaamheid Duurzaamheid speelt een belangrijke rol bij de herontwikkeling van het havenkwartier in Deventer, maar wat is duurzaamheid? Wij definiëren duurzaam volgens het ‘Brundtland-rapport’ (Brundtland, 1987) en luidt als volgt: ‘Duurzame ontwikkeling is een ontwikkeling waarbij de energiebevrediging van huidige generaties die van de toekomstige generatie niet mag benadelen’ Om deze duurzaamheid te bereiken hebben we een aantal manieren om dit te bereiken. Wij kiezen voor de ‘Trias Energetica’ en de 3P’s (People, Planet, Profit) Trias Energetica De ‘Trias Energetica’ is opgebouwd uit drie delen. Punt 1 is het beperken van het gebruik, punt 2 is het gebruik van duurzame manieren en punt 3 is het efficiënt gebruiken van eindige bronnen. De ‘Trias Energetica’ zullen we in dit rapport voornamelijk gebruiken voor energie, maar je kunt het ook gebruiken voor bijvoorbeeld materiaal. Figuur 1 - Trias Energetica
People, Planet, Profit Of de 3P’s gaat om de goede afwegingen in People (mensen), Planet (planeet) en Profit (opbrengst). Om een goede afweging te maken tussen materialen is het belangrijk om te kijken naar het comfort dat het oplevert, maar dus ook naar de impact op het milieu en op de kosten. Als alle 3P’s in balans zijn krijg je een duurzaam gebouw wat betreft het wonen, opbrengsten en de milieu-belasting.
Figuur 2 - People, Planet, Profit
Energieconcept Nu we een definitie hebben van duurzaamheid is het belangrijk om dit meetbaar te maken. De manier waarop wij het niveau van duurzaamheid meetbaar willen maken is om een bepaald energieconcept aan te houden namelijk passief bouwen. Passief bouwen is gericht op het beperken van de energievraag en sluit dus precies aan op de eerste stap van de ‘Trais Energetica’: het beperken van de energievraag. Om een passief gebouw te ontwikkelen moet het gebouw aan een aantal eisen voldoen. Dit geldt met name voor de woningen de eisen daarvoor zijn volgens de ‘Passive House Institute’1: Figuur 3 - Passiv.de
1
www.pasiv.de – passive house requirements, 18-04-2013
1. Een comfortabel binnenklimaat is bereikbaar zonder apart verwarming en koeling systeem. Deze verwarmingsbehoefte mag niet over de 15 kWh/(m2a) komen in overeenstemming met de ‘Passive House Planning Package’ (PHPP) 2. De criteria voor thermisch comfort moet voor alle leefruimtes zowel tijdens de zomer en de winter gewaarborgd zijn. De volgende vereisten volgen daarop: - Componenten van het exterieur moeten een U-waarde hebben lager dan 0.15W/(m2K) - Voor ramen en transparante onderdelen moet de U-waarde lager liggen dan 0.8W/(m2K) - Voor transparante oppervlaktes op het westen of oosten (±50o) en voor transparante oppervlakten onder een helling van 75o mogen niet de 15% van het gebruiksoppervlakte erachter overschrijden, anders moet er een tijdelijke zonwering met een reductiefactor van tenminste 75%. Voor 4-zijdig georiënteerde ramen is het limiet 25% van het gebruiksoppervlakte erachter. - De ingeblazen lucht mag geen lagere temperatuur hebben van 17oC. Een constante luchtstroming voor alle gebieden en alle kamers moet worden verzorgd (ventilatie efficiëntie). De ventilatie moet geïnstalleerd worden primair voor lucht hygiëne (DIN 1946). De geluidsemissie moet minimaal zijn (<25 dBA) - Woningen moeten tenminste één te openen deel hebben in elke kamer tot de buitenlucht. Luchtstromingen moeten door de woning mogelijk zijn (gratis koeling in de zomer) 3. Het gebruik van specifiek primaire energie voor alle woning gerelateerde systemen (verwarming, warm tapwater en elektriciteit) mag niet de grens van 120 kWh/(m2a) overschrijden. De berekening moet volgens de PHPP uitgevoerd worden. Om aan deze eisen te kunnen voldoen moeten er volgens een aantal principes1) namelijk: -
-
Thermische isolatie: maximale U-waarde van 0.15W/(m2K) Ramen en transparante delen: maximale U-waarde van 0.80W/m2K), ZTA factor ongeveer gelijk aan 0.5 Ventilatie warmte terugwinning: Moet goede kwaliteit ventilatielucht verzorgen en ten tweede energie besparen. Ten minste 75% van de warme uitgaande lucht moet overgedragen worden aan de inkomende lucht via een WTW-unit. Luchtdichtheid: Ongecontroleerde luchtlekkage moet kleiner zijn 0.6 maal het totale huis volume tijdens een test met negatieve druk/ positieve druk van 50 Pascal Koudebruggen: Alle uiteinden, verbindingen en penetraties moeten gepland en uitgevoerd worden met grote zorg, zodat koude bruggen die niet voorkomen kunnen worden toch zoveel mogelijk geminimaliseerd kan worden.
Ontwerp Bovenstaande eisen en voorwaarden moeten vertaalt worden naar een ontwerp. Hieronder zullen we toelichten hoe we dat gaan toen te beginnen met: Bouwmethodiek Traditioneel zwaar. Wanden worden opgetrokken als traditionele spouwwanden. Deze wanden hebben een hoog warmte accumulerende werking en is dus minder gevoelig voor warmtewisselingen.
Thermische schil Zoals eerder aan bod gekomen moet de U-waarde van de thermische isolatie U=0.15W/(m2K) zijn. Voor de wanden, vloeren en dak die zich in de thermische schil bevinden geldt er dus een Rc-waarde van: -
Buitenwanden: Rc=6.5 Vloeren: Rc=6.3 Dak: Rc=6.5 Glas: U-waarde 0,80W/(m2/K), ZTA ongeveer 0,5
Verwarming/koeling Het verwarmen en koelen is belangrijk voor de thermische behagelijkheid in de woning. Om dit te doen volgens de ‘Trias Energetica’ is het gebruik van reststromen het beperken van de energievraag. Aan de noordzijde van het gebied bevindt zich de huidige fabriek van DAVO drukkerijen. Deze industrie produceert veel warmte en komt op dit moment vrij met grote koel installaties op het dak. Door deze warmte te kunnen gebruiken als stadverwarming kunnen er een aantal woningen op verwarmd worden. Er hoeft dan geen extra warmte opgewekt te worden. Voordeel is dat het DAVO complex direct grenst aan het havenkwartier. Er is dus minimaal verlies over afstand.
Figuur 4 - Principe stadsverwarming
Wat betreft het koelen halen we onze inspiratie uit Australië. Het opera gebouw in Sidney wordt gekoeld met zeewater. Omdat ze daar zeewater gebruiken is het een complex systeem. Het water in het havenkwartier is zoet water en daarmee wordt het proces een stuk makkelijk. Water wordt opgepompt en gaat naar een koude centrale waar een warmtewisselaar de koude overgeeft aan de leidingen waarna het weer terug de oppervlakte ingaat. Het systeem is te vergelijken met stadsverwarming, maar transporteert koude in plaats van warmte. Op deze manier kan er al voor een groot deel aan de warmte en koude vraag van de woningen voldaan worden. Niet alleen voor het woongebouw, maar ook voor de rest van het gebied. Er moet echter wel een centrale komen, om de warmte en koude om te zetten naar bruikbare energie en te kunnen vervoeren naar de gebruikers.
Figuur 5 - Principe waterkoeling
Een systeem waar zowel verwarmd als gekoeld mee kan worden is vloerverwarming. Deze moet worden uitgerust met een bijmeng-unit. Verwarmen gaat efficiënter en is bovendien het meest comfortabel. Met vloerverwarming kan ook gekoeld worden, maar de woningen hebben voornamelijk een warmtevraag. Warmtapwater Het warme tapwater kan met het zelfde systeem van stadverwarming verwarmt worden. De temperatuur van de stadsverwarming is ongeveer 90oC Ventilatie In het kader van duurzaamheid is het belangrijk om tijdens het ventileren zo min mogelijk warmte kwijt te raken. Bovendien staat er in de eisen van het bouwbesluit dat een goede hygiënische lucht belangrijk is. Daarom kiezen we voor een mechanische ventilatie met WTW-unit met bypass en een collectieve aan- en afvoerkanaal met individuele regeling. Elektriciteit Om het elektriciteitsverbruik van het woongebouw te minimaliseren willen we ook opwekken. Op het dak van het woongebouw (1772,6m2) is de mogelijkheid om PV panelen plaatsen. Verder is er nog een mogelijkheid om PV cellen in het glas van het atrium te integreren. Verder is bewustwording onder de gebruikers belangrijk. Daarom willen we de woningen standaard aanleveren met een energiemeter. Op die manier kunnen de gebruikers zien wat ze verbruiken en wat het gebouw oplevert aan elektriciteit. Water In woningen worden de toiletten doorgespoeld met drinkwater. Dit kan ook met grijswater. Het dakoppervlak inclusief atrium bedraagt 2658,9m2. Met het opvangen van het regenwater van het dak. Door dit in de kruipruimte op te slaan en te gebruiken voor toilet en voor wassen wordt het verbruik van drinkwater aanzienlijk beperkt. Passieve zon-energie Lichtinval zorgt voor verwarming van de binnenruimte. Het is daarom belangrijk van de ZTA waarde niet lager is dan 0,5. Daarnaast is het belangrijk om te zorgen voor goede buitenzonwering om de zon tegen te houden als de binnentemperatuur te hoog oploopt door de zonlicht intreding.
Bronnenlijst Informatie 1) www.passive.de – Passive House requirements: geraadpleegd op 18-4-2013 Afbeeldingen - Figuur 1 – Trias Energetica: - Figuur 2 – People, Planet, Profit: - Figuur 3 – Logo passiv.de: - Figuur 4 – Principe stadsverwarming - Figuur 5 – Principe waterkoeling
www.d-bv.nl www.etac.nl www.passsiv.de Blackboard, Bouwfysica A&S – les 1 www.NUON.nl
Duurzaamheidsconcept
Op deze pagina staan de uitgangspunten die we aanhouden bij het maken van het stedenbouwkundig plan. De belangrijkste dingen zijn: De defenitie van duurzaamheid van Brundtland, de Trais Energetica en de 3P’s (People, Planet en Profit)
De definitie van duurzaamheid die wij hanteren is die zoals opgesteld in het Brundtland-rapport (Brundtland, 1987) en luidt: ‘Duurzame ontwikkeling is een ontwikkeling waarbij de behoeftebevrediging van huidige generaties die van toekomstige generaties niet mag benadelen.’
Trias Energetica
Energie
Bouwmateriaal
Water
Ect.
1. Beperken
Beperk energieverbruik - Gebruik restwarmte, beperk bouwvolume, goed isoleren, gebruik warmte zon, warmte terugwinning, beperken verlichting of andere energieverbruikers en/of gebruik van regenwater.
Beperk materiaalverbuik - Beperken bouwvolume, voorkom vreemde hoeken, voorkom materiaalverlies, voorkomen van aantasting
Beperken waterverbruik - Waterbesparende maatregelen
Ect.
2. Gebruik duurzame oplossingen
Gebruik duurzame energie - PV-panelen, windenergie, WKO
Gebruik duurzaam materiaal - Lokale materialen, Materialen die herwinbaar zijn, geen negatieve invloeden op milieu, op duurzame manier gewonnen
Gebruik duurzaam water Ect. - Gebruiken regenwater voor toilet, wasmachine, ect. Zuiveren rioolwater
3. Eindige bronnen efficient gebruiken
Gebruik eindige energie efficient - Hoog rendement systemen, efficient verwarmen (vloerverwarming)
Gebruik eindige materialen efficient - Niet overdimentioneren, goed detailleren, slim ontwerp
Gebruik drinkwater efficient
People, Planet, Profit Afwegingen voor materialen en maatregelen afwegen op basis van invloeden voor mensen, de planeet en de winst
Voorbeeld isolatie
XPS
Schapenwol
Vlas
People
Goed Goed Goed
Planet
Slecht
Goed Goed
Profit
Neutraal
Slecht
Goed
Ect.
Duurzaamheidsconcept - Enkele voorbeelden 1. Beperken
Gebruik maken van de zomer en winter positie zon Compact bouwen
Extra isolatie
Orienteren op zon
Warmte terugwinning
Vloerverwarming
Regenwater opvangen
2. Gebruik duurzame oplossingen
Zonne-energie Natuurlijke materialen Straatverlichting met PV
3. Eindige bronnen efficient gebruiken
Hoog rendement ketel
Wind-energie
Reductie
- Hoge isolatie waarde - Zonorientatie - Groen doortrekken (CO2reductie)
Reststromen
Duurzaam opwekken
- Koeling doormiddel van havenwater - Zonnepanelen op het dak aanbrengen
- Rest warmte van drukkerij - Stroom teruggeven aan het net
