evel Intellian dium voor beheersing omfort- en e Brouwer I Henk Mihl

Intellian

evel dium voor

omfort- en e

beheersing

Brouwer I Henk Mihl

C

r-

n

\.

De Intelligente Gevel EEN ACTIEF MEDIUM VOOR KLiMAAT-, COMFORT- EN ENERGIEBEHEERSING

Jaco Haartsen I Jan Brouwer I Henk Mihl

-

Bibliotheek TU Delft"" """.. ,,,,,"Delft University Press / 1999

IIIIIIII~~~II C

0005020525

•

Colofon

De Intelligente Gevel; een actief medium voor klimaat-, comfort- en energiebeheersing

J.e. Haartsen, J.

Brouwer, H. Mihl

Deze publicatie vormt een onderdeel van het onderzoek 'De Intelligente Gevel' van de leerstoel Bouwconstructieve Integratie en CoBrdinatie aan de Faculteit der Bouwkunde van de TU Delft. Dit onderzoek wordt uitgevoerd door prof ir.J. Brouwer, ir. H. Mihl en J.c. Hoortsen, geassisteerd door J. T ten Kate en R. Eberhard.

teksten: Henk Mihl en Jaco Haartsen redactie: Jan Brouwer computertekeningen: Jan T eunis ten Kate en Robert Eberhard layout Corine Köhler

Published and distributed by:

Delft University Press Postbus 98 2600 MG Delft The Netherlands Telephone: +3 I 15 2783254 Telefax: +3 I 15 2781 661 E-mail: DUP@DUPTUDelftNL

Bij de samenstelling van dit boek is geprobeerd van alle illustraties de copyrighthouders te achterhalen. Helaas is dit niet in alle gevallen gelukt. Hen wordt verzocht alsnog contact op te nemen met de auteur of de uitgeverij.

Copyright

© 1999 J.e. Haartsen, J. Brouw er and H. Mihl

All rights reserved. No part of the material protected by this copyright notice may be reproduced or utilized in any form or by any means, electron ic or mechanical, including photocopying, recording or by any information storage and retrieval system, without written permission form the publisher. Omslagfoto's: 'Haus der Wirtsch aftsförderung', Duisburg Sir Norman Foster and Partners

printed in the Netherlands

Inhoud

Intelligentie en gebouwen

5

KLIMAATFACTOREN

25

VERGELIJKING CASE-STUDIES

61

Luchttemperatuur

Zonnestraling

EP++ gebouw: H oogheemraadschap Rijnland

61 61 61 61 61 62 62 65

DUBBELE GEVELS

70

Typologie van dubbele gevels

Conclusie

70 75 81 85

Literatuur

87

Ilustratieverantwoording

89

HET INTELLIGENTE GEBOUW?

5

ARTIFICIAL INTELLIGENCE

6

Neerslag en vocht

25 25 26 28

Karakteristiek~ van Artificial Intelligence

6 6 7

BINNENKLIMAATFACTOREN

30

GEBOUWAANPASSINGEN

32

Oriëntatie

Strali ngseffecten Wind

Intelligentie bij gebouwen Domotica

2 Gevelstudies

9

Functionele werking

II

Stnuctuur

Constnuctieve opbouwen samenstelling

12

Energieomzetting

VIJF GEVELTYPEN

13

Centrale energieomzetting of t er plaatse

Autonome systemen

13 13 15 15 17

Regeling VOORZIENINGEN

37

Relatie met de omgeving

CATEGORISERING VAN GEVELS

9

Ontwikkeling in de tijd

9

Gebouwvorm

Grootte

Bezetting

D ynamische systemen Intelligente systemen

3 Naar een intelligente gevel GEVEL EN HUID

Energiezuinige kant oorgebouwen EP+ kantoorgebouwen

32 32 32 33 33 34 35 36 36 36

Geïntegreerde systemen

Daglicht Venti latie Conclusie

Plaatsing

Additieve systemen

Warmte

4 Stand van de technologie

39

19

CASESTUDIES

39

19

Het kantoorgebouw van Gartner

39 47 50 54 58

Het verhuurgebouw 'Helicon' COMFORTCRITERIA

20

'Haus der Wirtschaftsfördenung'

Themische behaaglijkheid

20

SUVA-H aus

Hygiënische behaaglijkheid

22

H oofdkant oor van de RWE

Visuele behaaglijkheid

23

Toepassingen van tweedehuidgevels Dubbele gevels: noodzaak of trend

Voorwoord

,-.:

DE INTELLIGENTE GEVEL

De gevel is een belangrijk onderdeel van het gebouw, onder meer vanuit stilistische overwegingen. Zo vonrnt de voorgevel in urbane situaties mede de omgeving en geeft een gebouw z'n 'gezicht'. Door deze belangrijke functie krijgen andere dan esthetische aspecten dikwijls onvoldoende aandacht. En dat terwijl de technische aspecten juist steeds belangrijker worden. Zo worden de comforteisen steeds strikter. Daarentegen hebben gebouwgebruikers een aversie ontwikkeld tegen vol ledig geklimatiseerde gebouwen waar de gebruiker zelf geen invloed meer heeft op zijn 'klimaat'-omgeving. De laatste decennia zijn bouwkundige middelen naar het zich laat aanzien teveel verdrongen door installatieve componenten. Tezamen met een grotere aandacht voor ons milieu, levert dit een uitdaging voor de ontwikkeling van een nieuw type gevel.

Maar het gevelontwerp staat nooit op zichzelf In het gehele gebouwconcept is de buitenhuid slechts een onderdeel. Een niet onbelangrijke component zoals eerder betoogd en vooral belangrijk als fysiek element. D e gevel werkt als scheiding tussen het binnen- en het buitenklimaat en werkt zodanig als fysieke barrière tussen beiden. Deze eigenschap staat ter discussie. In mode me gevels is eerder sprake van filtering. Dat betekent dat onder bepaalde omstandigheden invloeden van buitenaf kunnen worden toegelaten. Dat geldt vooral voor licht en lucht. Ook straling zou moeten kunnen worden bemiddeld via de gevelconstructies. De werking van de menselijke huid is niet zo eenvoudig te vertalen in de huid van gebouwen, maar de bestudering van de diverse functies en de oplossingen is zeer de moeite waard. De belangrijkste vaststelling is wel dat het gebouw als geheel als fysisch systeem moet worden beschouwd, waarbij de gevel in dat systeem een aantal ro llen speelt. De centrale vraag in deze situatie is, zijn die rollen intelligent te regelen? Aan de hand van een aantal praktijkvoorbeelden wordt 'the state of the art' beschreven. Ook wordt er in het verhaal een poging gedaan tot het definiëren van de intelligentie. De laatste zin van dit boek luidt als volgt:

Gevel, bouwkundige en installatietechnische voorzieningen dienen gelijktijdig in een plan te worden ontwikkeld. Deze integrale planning verlangt een andere structurering van het bouwproces, waarbij architect, gevelbouwer en adviseurs (op het gebied van bouwfysica en installaties) hecht met elkaar samenwerken: een methode van "concurrent engineering". Ik weet dat 'integratie' inmiddels een beetje versleten is als woord, als begrip staat het overigens nog recht overeind.

Dit boek is het voorlopige resultaat van literatuurstud ie binnen het onderzoek 'de intelligente gevel' waar door mijn leerstoel aan wordt gewerkt. Net als het onderzoek is ook dit boek nog niet 'af. Met het vorderen van het onderzoek zal ook dit boek worden aangevuld en waar nodig verbeterd. Uw suggesties zijn daarbij van harte welkom.

Jan Brouwer

[0.1] Ontwerp voor een intelligente 'dikke' gevel van Jan Brouwer

1

2


[0.2 - 0 .3] SUVA-haus, Base!, Herzag en de Meuron. Per verdieping zorgt de bovenste raamstrook voor sturing van het licht, de middelste voor ventilatie en de onderste werkt als een soort trombewand.

I olwoys give this exomple os a short definition of architecture: architecture on one side is a ritual thing and on the other side is a means of preserving the body temperoture. Hans Hollein

Inleiding DE INTELLIGENTE GEVEL

Een 'intell igente' gevel kan zich passief of actief aanpassen,

inneemt. Transparante materialen zijn ook gewenst om de

zowel aan de behoeften van de gebruikers van het gebouw

relatie binnen-buiten te onderhouden. Sinds de energiecrisis

als aan de steeds wisselende klimaat omstandigheden waaraan

in 1973/74 heeft de glasindustrie in hoog tempo nieuwe

de gevel is blootgesteld en tegelijk het energieverbruik

producten op de markt gebracht. die het imago van glas -

benodigd voor het handhaven van een gewenst comfort

enerzijds als veroorzaker van oververhitting en anderzijds als

minimaliseren. In het ideale geval zullen gevel en

verantwoordelijk voor grote warmteverliezen - moesten

gebouwtechniek energieneutraal opereren.

opvijzelen. De studie die Mike Davies in 198 1 in dit kader

De 'intel ligente' gevel maakt daarbij optimaal gebruik van de

voor de firma Pi lkington verrichte is hierbij ongetwijfeld van

natuurlijk aanwezige energiebronnen, zoals zonnestraling en

grote betekenis geweest.

luchtstromingen, zal deze, al dan niet gemod ificeerd , aan-

A ls resultaat van deze studie, samengevat in het artikel 'A

wenden indien zij een positieve bijdrage leveren aan het

Wal l for all Seasons' pleitte hij voor de ontwikkeling van een

comfort en de energiehuishouding van het gebouwen deze

'polyvalente wand' [DAVI81]. Deze uit meerdere lagen

of andere belastingen juist weren indien zij comfort of

opgebouwde gevel, aan de buitenzijde voorzien van

energiehuishouding negatief beïnvloeden.

glas panelen, moest de energiestromen door de gevel - van

Dit tot het inwendige van het gebouw doorlaten, weren of

binnen naar buiten en omgekeerd - controleren en reguleren,

modificeren c.q. transformeren van zonnestraling en

waarbij de daarvoor benodigde energie door het element zelf

luchtstromen vereist een opbouwen/of samenstelling van de

zou worden geleverd (afb. 0.5).

gevel waarbij ofwel de toegepaste materialen, danwel de elementen waaruit de gevel is opgebouwd kunnen reageren

Aan het eind van de tachtiger jaren groeide het besef dat een

op variaties in aard, richti ng of hoeveelheid van de op de

milieuvriendelijker en ecologisch meer verantwoorde wijze

gevel vallende zonnestraling en luchtstromen. D aamaast zal

van bouwen noodzakelijk is om het milieu niet verder te

altijd een afweging moeten worden gemaakt tussen de

belasten. Ook werd men zich door de oliecrisis bewust dat

behoeften van de gebruikers - het gewenste comfort - de

de hoeveelheid fossiele brandstoffen eindig is en dat. naast

natuurlijke middelen die hiervoor ter beschikking staan en de

het reduceren van het energieverbruik, naar duurzame

mat e waarop de gevel deze kan beïnvloeden om ze optimaal

energiebronnen moest worden gezocht.

in t e zetten om het gewenste comfort te bereiken en, indien

Vooral de zonnestraling die op de gevel valt biedt een groot

hieraan niet kan word en voldaan, het inschakelen van de

potentieel aan vrijelijk, in grote hoeveelheden aanwezige

aanwezige gebouwinstallaties. D it alles binnen bepaalde

energie. De gedachte deze energie t e gebruiken bracht een

grenzen teneinde het energieverbruik te minimaliseren

grot e ommezwaai in het ontwerpen van gebouwen, omdat

Voor het in het gebouw toelaten van zonnestraling (licht en

voorkomen en het binnenklimaat door middel van klimaat-

warmte) komen uitslu itend transparante of t ranslucente

installaties te reguleren. Het bleek echter zeer goed mogelijk

daarvoor juist werd getracht zoninstraling zoveel mogelijk t e

materialen in aanmerking, waarbij - ook vanwege andere

om met behulp van de nieuw ontwikkelde glasproducten de

overwegingen - het materiaal glas een voomame positie

zoninstraling t e gebruiken wanneer deze een positieve

3

6


ARTIFICIAL INTELLIGENCE Artificiallntelligence (AI) wordt omschreven als 'de

Onderzoek naar dit aspect richt zich op spraakherkenning,

mogelijkheid van een kunstmatig mechanisme om intelligent

visie en t aalverwerkng. De geïnterpreteerde input moet

gedrag te tonen'. Artificial Intelligence is ook de naam van het

overgedragen worden in een vorm die door de machine of

vakgebied waar kunstmatige mechanismen die een zekere

een mechanisme bewerkt kan worden. Voor dit probleem

intelligentie tonen, worden ontwikkeld en bestudeerd. De

wordt een beroep gedaan op technieken van

term nodigt uit tot filosofische speculaties over wat bepalend

kennisoverdracht. Het geïnterpreteerde wordt samen met

is voor de geest of intell igentie.

eerder verkregen kennis intem gemanipuleerd door een

Terwijl veel onderzoek wordt verricht naar alle aspecten van

mechanisme of algoritme, om tot een inteme overdracht van

AI, bestaat er de zorg - bij anderen scepsis - dat zowel

de respons of actie te komen. Hiervoor zijn technieken van

ontwikkeling en verwachtingen van AI overschat worden. D e

expert redeneringen, common sense redeneringen, probleem

tot nu toe ontwikkelde AI-toepassingen zijn primitief in

oplossen, planning, signaal interpretatie en leren nodig.

vergelijking met de soorten inturt:ieve benadering en inductie

Tenslotte moet het systeem een respons construeren die

waartoe het menselijk brein in staat is. Grote verwachtingen

effectief zal zijn naar zijn omgeving. Dit vereist technieken

zijn gewekt op het gebied van expertsystemen, of op kennis

voor het genereren van natuurlijke taal.

gebaseerde expertprogramma's die, hoewel sterk bij het

Hoewel zeker de afgelopen jaren vorderi ngen op alle

beantwoorden van vragen op een specifiek gebied,

terreinen zijn geboekt, zijn er nog geen toepassingen

desondanks nog niet in staat zijn tot enige vorm van

ontwikkeld die alle karakteristieken naar behoren vervullen.

toepasbaar of werkelijk intelligent redeneren.

Voor gebouwen zijn toepassingen op korte termijn dan ook

Voorbeelden van intelligente systemen zijn bijvoorbeeld

niet te verwachten. Wel is het nu zaak om criteria op te

computerprogramma's die helpen bij medische diagnoses,

stellen waaraan dergelijke toeapasingen moeten voldoen.

geologisch onderzoek, juridische redeneringen, spraak- en beeldherkenning, taalverwerking, probleemoplossing en leren.

Intelligentie bij gebouwen

Veel van deze systemen zijn verre van perfect. De meeste

In het kader van een studie naar intelligente gebouwen

echter zijn waardevol gebleken bij het doen van onderzoek

werden deze gedefinieerd als 'gebouwen die voor een snel

en in specifieke praktische situaties.

reagerende, effectieve en ondersteunende omgeving zorgen, waarin organisaties (gebruikers) hun bedrijfsdoel en -plan

Karakteristieken van Artificial Intelligence

kunnen verwezenlijken' [BUSC96]. Hoewel dit aangeeft

Tot nu is er geen algemeen geaccepteerde theorie

waarvoor een intelligent gebouw dient, is hiermee nog niet

ontwikkeld op het gebied van AI, deels doordat het een zeer

aangegeven wat een intelligent gebouw is.

jonge wetenschap is. Er wordt echter verondersteld dat op

In de meest eenvoudige definitie zal een intelligent gebouw

het hoogste niveau een AI-systeem input moet ontvangen

intelligent gedrag moeten tonen. Daartoe dient het gebouw

van zijn omgeving, een actie of antwoord moet vaststellen en

een systeem te bezitten dat input vanuit de omgeving

vervolgens output moet leveren aan zijn omgeving. Dit vereist

genereert, deze interpreteert, een respons formuleert en dit

een mechanisme voor de interpretatie van de input.

als output aan de omgeving overdraagt. Intelligentie

management systemen

1 - - - - - - 1 geïntegreerd open platform J-----{ (bv. Ethernet)

IT& IGS systemen

verlichting

[1.2J Structuur voor een gebouw met volledige integratie van computers [Computer Integrated Building) Momenteel is een aantal gebouwen, waaronder enkele die in hoofdstuk 3 worden besproken, uitgerust met degelijke systemen, die onder andere door Siemens worden gemaakt.


veron derstelt dat de respons en de daarop gebaseerde

- systemen voor automatisering van het gebouw (klimaat-,

output een verwachte input oplevert. Als de werkelijke input

verwarmings-, ventilatietechniek) met de mogelijkheden voor

niet met de verwachte input overeenkomt, zal het systeem

individuele regeling door de gebruiker,

moeten onderscheiden of dit het gevolg is van onjuiste

- ruimtemanagement om veranderingen, ruimtegebruik en

output of dat de input door verandering in de omgeving is

toegangscontrole te besturen;

gewijzigd. Vervolgens zal een nieuwe respon s w orden

- ondersteunen van exteme communicatie,

geformuleerd en door het systeem worden opgeslagen. Dit

gegevensverwerking en -opslag om de presentatie en

stelt het systeem in staat om te 'Ieren'. Bij het vaststellen van

verwerking van deze informatie te verbeteren.

de respons wordt gebruik gemaakt van bovenvermelde

3. Beschikbaarstelling van geïntegreerde technologie en het

technieken als common sense redeneringen, probleem

verrichten van diensten: efficiënte organisaties hebben

oplossen e.d.

integreerbare en makkelijk te assimileren

In het algemeen zal een intell igent systeem bestaan uit

managementinformatie nodig.

7

sensoren, een communicatienetwerk, een responsie-eenheid en 'actoren'* . In de huidige praktijk met de huidige technische

Domotica

mogelijkheden betekent dit meestal een systeem met

Op het gebied van de woningbouw wordt al langer

kJimaatsensoren, stuurmotoren een centrale regeleenheid

gesproken over 'de intelligente woning' en de daarmee

(computer), eventueel gecombineerd met decentrale

samenhangende automatisering van de woning. We spreken

eenheden, en een (kabel)netwerk dat het geheel met elkaar

dan van Domotica, een samenvoeging van domus en robotica

verbindt. Aangezien veel gebruikers van gebouwen al

waarmee automatisch gestuurde systemen en apparaten

beschikken over een netwerk en computers (decentraal en

worden aangeduid die bepaalde functies van de gebruikers

centraal) voor de bedrijfsvoering, ligt het voor de hand dit te

ovememen. Deze functies richten zich in hoofdzaak op vijf

combineren met het systeem voor gebouwintelligentie.

onderdelen:

De vraag die al eerder aan bod had moeten komen is:

comfortverhoging en gebruiksgemak;

waarvoor dient gebouwintelligentie. In de eerder genoemde

vergroting van de veiligheid (en het vei ligheidsgevoel);

studie worden drie hoofddoelen voor de gebruikers van het

hulp, met name voor ouderen en minder validen;

gebouw onderscheiden: ruimte-, gebouwen

informatievoorziening;

bedrijfsmanagement. Vervolgens w orden drie gebieden

efficiency en energiebesparing.

respectievelijk voorwaarden onderscheiden om tot een

Informatie- en computertechnologie vormen een belangrijk

intelligent gebouw te komen.

onderdeel van of zelfs voorwaarde voor gebouwi ntelligentie.

I . De gebouwstructuur moet effectief georganiseerd zijn om

Integratie van systemen voor IT zal daarbij steeds belangrijker

informatietechnologie (IT) t e integreren en voor de

worden.

organisatie groei en flexibiliteit mogelijk te maken;

Dit leidt tot:

2. Toepassing van IT om de kosten te verlagen en prestaties

koppeling van losstaande apparatuur (stand alone) tot

t e verbeteren. Dit houdt in :

netwerken;

*) Met 'actoren' worden schakelingen en mechanieken bedoeld die een bepaalde handeling verrichten.

8


integratie van toepassingen en systemen;

aansturingen, intelligente apparaten met embedded

interactiviteit, met de verschuiving van een aanbod- naar

systems, mogelijkheid op afstand te controleren, aan te

een vraagmarkt. (Build-to-order, leveri ng op afroep e.d.);

sturen en software aan te passen;

integratie van producten en dienstverlening (b.v. het

miniaturisatie;

leasen van een verwarmingsketel bij het gasbedrijf die via een netwerk de prestaties van de ketel controleert, indien

draadloze communicatie en bediening. ICT kan ook bijdragen aan verlagen van het energiegebruik,

nodig bijstelt en je opbelt om een afspraak te maken voor

o.a. door beïnvloeding van het gebruikersgedrag. Als

een onderhoudsbeurt of vervangi ng van de ketel).

gebruikers inzicht krijgen in het energieverbruik als gevolg van

Als netwerkverbindingen kunnen de bestaande

hun handelen, kan op dit verbruik met 10 - 15% worden

leidingstructuren dienen (telefoon-, kabel- en elektriciteitsnet)

bespaard . Dit kan eenvoudig door een display op het

of nieuw aan te leggen glasvezelnetten. Bestaande netwerken

verbruiksapparaat of bijvoorbeeld via weergave op computer

hebben hun beperkingen w at betreft capaciteit en

of TV. Er zijn drie mogelijkheden voor beïnvloeding van het

bandbreedte, nodig om de extra informatieoverdracht

gebruikersgedrag:

mogelijk te maken. Wel liggen momenteel de kosten voor

instructief. de gebruiker krijgt voor het starten van de

dergelijke netwerken hoger, maar de verwachting is, dat dit

handeling informatie over de gevolgen op het

snel zal veranderen [BUSC96]. Voomaamste belemmering

energieverbruik;

voor vooruitgang in de gebouwsysteemtechniek ligt in het

besluitvormend, tijdens het uitvoeren van de handeling

ontbreken van intemationaal aanvaarde standaards. Nu nog

wordt de gebruiker geïnformeerd over het actuele

maken veel bedrijven gebruik van hun eigen standaards,

verbruik;

meestal om reden van klantenbinding. De ontwikkeling naar

evaluerend, na de handeling krijgt de gebruiker informatie

open systemen die in de IT al langer zichtbaar is, is in de

over de hoeveelheid energie die verbruikt is.

gebouwtechniek helaas nog niet doorgedrongen. Met de

Bij de eerste twee mogelijkheden kan de gebruiker direct zijn

toename van het gebruik van dergelijke systemen en de wens

gedrag aanpassen op basis van de gegeven informatie; hij kan

van gebouwgebruikers om deze te integreren met de al

besluiten een bepaalde handeling op dat moment niet te

aanwezige IT-systemen, zal dit echter niet lang standhouden.

doen. Informatie achteraf is meer geschikt voor evaluatie op

Overige ontwikkelingen zijn:

hoofdlijnen. Dergelijke beïnvloeding van het gebruikersgedrag

ICT in de plaats van transport, zoals telewerken,

heeft een blijvend effect over langere termijn en kan als

telewinkelen, telebediening;

duurzaam worden aangemerkt.

ontwikkeling van nieuwe harden software, als sensoren,

2. Gevelstudies

CATEGORISERING VAN GEVELS


Voor studie naar de intelligente gevel is het van belang om

straling gering en in de wintersituatie het warmteverlies

gevels te ordenen en te typeren*. Voor deze studie zijn drie

beperkt. Het grote warmteopnemende vermogen van de

aspecten aan te geven die van belang zijn:

dikke wanden bij relatief kleine kameroppervlakken, zorgde ervoor dat vrijwel alle van buiten invallende en de binnen

I - ontwikkeling in de tijd;

9

* Zie ook 'Typologische ordening van gevels', CTh. van Rongen. Publicatieburo Bouwkunde, Delft, 1 994. ISBN 905269-148-7

geproduceerde warmte-energie door de wanden werd

2 - functionele werking;

opgenomen. De lage warmtebelasting tezamen met het grote

3 - (constructieve) opbouwen samenstelling.

warmteaccumulerende vermogen resulteerde in een vrij constant koel binnenklimaat in de zomer en in een

Ontwikkeling in de tijd

onbehaaglijk binnenklimaat in de winter. Vooral het slecht

Tot voor enige eeuwen geleden werden de gevels van

isolerende vermogen van de buitenwanden zorgde voor lage

Europese gebouwen gekenmerkt door zware wanden met

oppervlaktetemperaturen, waarmee aan de huidige

kleine openingen. Door de kleine openingen was de zonin-

comforteisen niet zou worden voldaan. In de winter speelde

[2.1 ] Ook in een woestijnklimaat zien we van oudsher de combinatie van massieve wanden en kleine openingen. Kasbah, Draa Vallei, Marokko [2 .2] Thermische trek middels de binnenplaats zorgt voor ventilatie van de aanliggende ruimten

[2.3] Het sanatorium Zonnestraal was een van de eerste projecten die uiting gaf aan de ideëen van de Moderne beweging, onder andere door zoveel mogelijk daglicht en verse lucht te laten binnendringen

10


het binnenleven zich dan ook voornamelijk rond de

hetgeen resulteerde in afname van de wanddikte. Voor

vuurplaats af. ver verwijderd van de buitenwanden.

verwarming van de binnenruimte werd men grotendeels

Door ontwikkeling van de architectuur en bouwtechniek en

afhankelijk van kolengestookte kachels. Slecht verlichte

het afnemen van oorlogsdreiging veranderden ook de

vertrekken met verontreinigde binnenlucht waren eerder

bouwvormen, waaronder de gevel: grotere vensteropeningen

regel dan uitzondering. De nieuw ontstane bouwvormen, die

zorgden voor een grotere lichtinval en dus een betere

van de productiegebouwen, brachten nieuwe eisen met zich

ruimteverlichting. Gelijktijdig namen de warmte-instraling

mee zoals voldoende lichtinval voor taakverlichting. Het

gedurende de zomerperiode en het warmteverlies tijdens de

binnenklimaat liet wat temperatuur en luchtkwaliteit betreft

winterperiode toe. Het onveranderde hoge

echter te wensen over.

warmteaccumulerende vermogen van de gebouwen zorgde

De ontwikkeling van nieuwe bouwmaterialen als giet ijzer,

ervoor dat in de zomer de binnentemperatuur, ondanks de

(gewapend) beton en staal, het beschikbaar komen van glas in

toegenomen warmtebelasting, toch aangenaam bleef De

grotere afmetingen, alsmede een toenemend

toepassing van tegelkachels tussen de 15e en 18e eeuw

gezondheidsbesef zorgde uiteindelijk begin deze eeuw voor

maakte het mogelijk om meerdere ruimten met schachten

een grote verandering in zowel bouwvormen als bouwwijze.

tegelijk te verwarmen, waardoor het comfort werd verhoogd.

'Licht en lucht' was het devies, wat zich uitte in skeletvormige

In tegenstelling tot bovengenoemde bouwvormen in

constructies met open gevelvlakken, bij een minimale dikte

gematigde klimaatzones, ontwikkelden zich in warmere

van de gevel.

gebieden andere bouwwijzen. Hier werden woonvertrekken

In sterk verstedelijkte gebieden was dit niet mogelijk. Een

onder de grond gesitueerd om de aard koelte te gebruiken en

optimaal grondgebruik en zwaar verontreinigde buitenlucht

werden luchtstromen opgewekt met thermische trek om het

stelden andere eisen. Hier werd de oplossing gezocht in de

thermisch comfort te verbeteren. Opgaande bouwvormen

techniek. Elektrische verlichting zorgde voor verlichting van

werden evenals die uit de Middeleeuwen in de gematigde

dieper gelegen vertrekken en volledige klimaatsystemen

klimaatgebieden massief gemaakt. Kleine vensteropeningen

zorgden voor een acceptabel binnen klimaat, zowel voor wat

zorgden voor een nog net toereikende verlichting bij geringe

betreft toevoer van (gezuiverde) buitenlucht, als verwarming

warmte-instraling. Een natuurlijke doorspuiing van gebouwen

en koeling. De gevel had hier geen andere functie meer dan

vond plaats door via de begane grond aangezogen en door

uitzicht bieden en verlichting van aan de gevel gelegen

thermische trek via de binnenplaats afgevoerde opgewarmde

vertrekken. D oor belendende gebouwen was ook dit uiterst

lucht (afb. 2.2) .

beperkt. De gevel was verworden tot een scheiding van

De industrialisatie en de daarmee gepaard gaande

binnen- en buitenlucht, met niet veel meer dan een

verstedelijking, alsmede de niet te vergeten exponentiële

esthetische waarde.

bevolkingsgroei, betekenden een periode waarin niet de

De energiecrisis van 1973 bracht hierin verandering. De

cc:>mforttoe~ame, maar uitsluitend de huisvesting van een

•

gedachte dat de energiebronnen eindig waren, of meer nog

groot aantal mensell op een ?eperkte oppervlakte centraal

het bewust worden van de afhankelijkheid van fossiele

stond. Bouwsnelheid en kostprijs stonden daarbij voorop,

brandstoffen - voornamelijk aardolie - als energiebron en

daarmee de afhankelijkheid van een beperkt aantal olieleverende landen, zorgde voor een herbezinning van de inzet van energieconsumerende apparaten. Een toenemend milieubesef - de milieu-beweging wist feilloos in te spelen op het zich w ijzigende bewustzijn - zorgde dat ook de emissie van schadelijke stoffen aandacht kreeg. Tegelijkertijd groeide de weerstan d tegen volledig geklimatiseerde gebouwen die verantwoordelijk werden gehouden voor het 'Sick-Building Syndrome'. Hierdoor ontstonden gebouwen die werden gekenmerkt door: - hogere isolatiewaarden; - te openen vensterdelen voor natuurlijke ventilatie; - toepassing van klimaatbuffers (zoals atria);

[2.4] The Hooker Building, Buffalo, New Vork [1981] één van de eerste gebouwen met een dubbele huid, maar desondanks volledig 'air conditioned'

- betere warmte- en zonwering; - benutting van warmteaccumulatie; - toepassing van warmtetenugwinningsinstallaties. De gevel ontwikkelde zich in het kort van enkel scheiding tussen binnen en buiten (de enkele muur met enkelglas

OE INTELLIGENTE GEVEL

1 1

vensters) via de spouwmuur met isolatievulling en dubbelglas vensters, naar additieve gevels (gevels met toevoeging van allerhande constnucties zoals zonwering) en dubbele gevels. Deze laatste zijn te onderscheiden in gevels met dubbele ramen, met klimaatramen en de zogenaamde tweedehuidfaçade* . Van de tweedehuidgevels zijn nog geen voorbeelden in Nederland te vinden, maar wel in de ons omringende landen (zie casestudies en tweedehuidgevels, hoofdstuk 4).

Functionele werking Een aantal aspecten bepaalt in hoofdzaak de werking van een gevel. In de loop van de tijd zijn deze aspecten veranderd of zijn ze meer of minder belangrijk geworden. Deze aspecten hebben voomamelijk betrekking op het biologisch functioneren van de mens, de zintuigelijke ervaring en veiligheid. De legitimiteit van artificiële omstandigheden ligt in het feit dat het meer mogelijkheden biedt voor het functioneren van mensen dan natuurlijke omstandigheden. De artificiële omstandigheden dienen echter wel voorwaarden te scheppen voor het biologisch en psychologisch beter functioneren teneinde ook andersoortige activiteiten te kunnen verrichten. De activiteiten die in een nuimte plaatsvinden stellen op hun beurt ook eisen aan het functioneren van de gevel. Verschillende gevels vervullen dus verschillende functies. Sommige gevels hebben slechts de functie van regenkering te vervullen, terwijl anderen dienen te voldoen aan de functies van klimaatscheiding, zonwering, gelu idswering, venti latie e.d. Hoewel de hoeveelheid aan functies van invloed zal zijn op zowel de complexiteit als de constnuctieve opbouw, betekent een groot aantal te vervullen functies niet automatisch een complexe gevel met een ingewikkelde constnuctieve opbouw. Hu idige realisaties en te verwachten toekomstige ontwikkelingen laten zien dat gevels van gebouwen

* Renckens introduceert het begrip tweedehuidfaçade in zijn boek 'Gevels en achitectuur' [RENC96]. De term tweedehuidgevel is echter wijder verbreid.

[2.5] Een complexe gevel qua opbouw met uitwendig zonwerende lamellen en jalouzieën voor de bovenramen en inwendig blinderingsgordijnen, waterdoorvoerde geveIstijlen voor verwarming en koeling en luchtroosters in de borstwering voor kwelventilatie

12


transformeren van klimaatscheiding naar klimaatmanipulator.

Naarmate de gevel meer functies krijgt te vervullen, kan de

De gevel wordt een actief, reagerend onderdeel van de

complexiteit groter worden, vooral als die functies

gehele werking van het gebouw om wenselijke

beïnvloedbaar moeten kunnen zijn door de gebruiker.

binnencondities te bereiken.

De meest eenvoudige gevels zijn niet meer dan een

Hoewel de mate van werking soms moeilijk is te kwalificeren,

klimaatscheiding eventueel met de mogelijkheid van uitzicht.

wordt hier toch getracht de bestudeerde gevels naar hun

De gebruiker kan de werking niet beïnvloeden. Een meer

werking te onderscheiden. Daarvoor worden de eerder

complexe gevel bevat door de gebruiker te openen ramen.

genoemde begrippen 'weren', 'doorlaten' en 'bemiddelen'

Eventueel worden ramen van verschillende grootte toegepast.

geïntroduceerd. Naarmate de gevel meer of voor meerdere

Aanvulling van de gevel met additionele voorzieningen

functies bemiddelt, wordt gesteld dat deze intelligenter is,

verhogen de complexiteit. Deze voorzieningen kunnen

waarbij verder wordt bekeken in hoeverre dit actief danwel

bijvoorbeeld bestaan uit zonwering (markiezen,

passief gebeurt. Met actief wordt hier bedoeld dat een

uitvalschermen, ro lgordijnen e.d.), luiken, tralies en

exteme actie wordt opgeroepen (b.v. een sensor stelt de

hekwerken. Eventuele bediening geschiedt manueel, de

motor van de zonwering in werking waarvoor elektrische

instelbaarheid is redelijk te noemen. Ook kunnen

energie nodig is) en bij passief gebeurt dit zonder extra

voorzieningen in het vlak van de klimaatscheiding zijn

energie, zoals bijvoorbeeld bij polychroom glas.

opgenomen: ventilatieroosters, jaloezieën e.d.

Gesteld kan worden dat een passief bemiddelende oftewel

Globaal bezien kunnen gevels worden onderscheiden in het

reagerende gevel intelligenter is, omdat deze minder

aantal lagen dat ze hebben, de plek van de zonregulerende

afhankelijk is van andere mechanismen.

voorzieningen en de wijze waarop de gevel onderdeel vormt van het ventilatiesysteem van het gebouw.

[2.6] Maximale relatie tussen binnen en buiten, daglicht en transparantie. Werkbund tentoonstelling in Keulen, Walter Gropius en Adolf Meyer, 1914.

constructieve opbouwen samenstelling

Als we bovengenoemde aspecten tezamen bekijken, kunnen

De massieve monomateriële gevel heeft zich ontwikkeld naar

we vijf hoofdsystemen voor de gevel onderscheiden:

een samengestelde, gelaagde multimateriële gevel.

A.

autonoom systeem

Prefabricage, snellere bouwmethoden, hoge kwaliteitsnormen,

B.

additief systeem

garanties en vele andere factoren maken dit tot een vrijwel

C.

geïntegreerd systeem

continu proces waardoor voortdurend - binnen een 'soort' -

D.

dynamisch systeem

gevels anders worden ontworpen en gebouwd.

E.

intelligent systeem

[2.7 - 2.8] Oe volledig glazen gevel van het Willis, Faber en oumas gebouw, Ipswich, 1971-75, Sir Norman Foster and Partners

VIJF GEVELTYPEN


I. Autonome systemen

verbonden met de verdiepingsvloeren en het daaronder

Gebouwen met gevels uit deze categorie zijn tot voor kort

gelegen hoekverbindingsstuk Het gebouw wordt volledig

veelvuldig gebouwd. Functies van de gevel hebben al leen

geklimatiseerd.

betrekking op weren of doorlaten, waarbij het gewenste

Met de energiecrisis bleek dit type gevel niet langer verant-

binnenklimaat wordt geoptimaliseerd door toepassing van

woord. Enkel glas werd vervangen door isolatieglas (k-waarde

een meer of mindere mate van klimatisering.

3,0 Wm 2K) en de spouwmuur werd geïsoleerd (k-waarde

Bij kantoorgebouwen wordt veelvu ldig gebruik gemaakt van

circa 0,5 W/m 2 K).

zonwerende beglazing, eerst met gekleurde, sterk reflecteren-

Toepassing van een IR-reflecterende laag (het zogenaamde

de coatings - de 'spiegelpaleizen' - later door getinte beglazing

Low-E glas) doet de k-waarde dalen tot circa 2 W/m 2K.

ondersteund door IR-reflecterende lagen.

Verdere verlaging van de k-waarde valt te bereiken door het

Bij eenvoudige gebouwen bestaat de klimaatinstallatie uit een

vullen van de spouw met een inert gas (Argon 1,3 en Xenon

centrale verwarmingsinstallatie met radiatoren en mechani-

I , I W/m 2K), het toepassen van kunststof afstandshouders of

sche afzuiging, bij complexe (kantoor)gebouwen uit een

het aanbrengen van meerdere loshangende IR-reflecterende

vo lledige klimaatinstallatie voor verwarmi ng, koeling, ventilatie

lagen in een brede spouw, het zogenaamde HIT-glas (twee

en evt. vochtregulering. De voornaamste ontwikkeling die

low-E lagen in een spouw van 60mm) met een k-waarde van

deze categorie gevels heeft doorgemaakt, is een continue

0,6 W/m 2K.

verhoging van de thermische isolatie.

Grote warmteverliezen zijn hiermee gereduceerd, maar

Oorspronkelijk werd enkelglas toegepast (k-waarde circa

overige aspecten, zoals zontoetreding en helderheidswering

2

5,6 W/m K) en een onge'lsoleerde spouwmuur of nauwelijks 2

•

13

•

[diagram van een autonoom systeem]

worden onvoldoende opgelost. Chromatisch glas en holo-

isolerende borstwering (k-waarde circa I W/m K).

grammen kunnen hier verandering in brengen, maar vinden

Voorbeeld van een dergelijk kantoorgebouw met een

nog geen toepassing door gebrekkige techniek en vanwege

aanzienlijk glas percentage in de gevel, is het Willis, Faber &

hoge kosten.

Dumas gebouw te Ipswich, gebouwd tussen 1971 en '75 en ontworpen door Norman Foster en Partners. De gevel

2. Additieve systemen

bestaat uit 2 x 2,5 m grote bronskleurige glaspanelen van

Gevels worden vaak uitgerust met extra voorzieningen om de

12mm gehard enkelglas. De afmetingen werden bepaald door

invloed van het buitenklimaat op het binnenklimaat te tempe-

de toenmal ige maximale maat van de ovens om het glas te

ren of enigszins te reguleren. Meestal gaat het om zonweren-

harden. Het betreft hier een vorm van structurele beglazing,

de voorzieningen die overmatige instraling van zonnewarmte

waarbij de panelen middels messing hoekverbi ndingsstukken

moeten tegengaan en verbl inding door direct zonlicht

van I 65 x 165 mm aan de erboven gelegen panelen werden

moeten voorkomen. Instandhouding van het binnenklimaat

verbonden. De gevel hangt dus aan de bovenste glaspanelen

wordt nog grotendeels bepaald door de klimaatin stal laties, die

die met een messing strip aan de dakplaat zijn bevestigt.

zorgen voor verwarming, koeling en ventilatie. We maken

Horizontale verstijving om de winddruk op te vangen, gebeurt

onderscheid tussen vaste en beweegbare zonweringen, en

met glazen vinnen van een halve verdiepingshoogte,

tussen zonwering voor, 'in' of achter de gevel.

•

[diagram van een additief systeem]

•

""\

zomer

[2.9.A - 2.9.8] Reflecterende louvres in de spouw van dubbelglas reflecteren het directe zonlicht, maar laten diffuus licht of licht onder een lage invalhoek door. Dit systeem van Oka-Solar is onder andere toegepast in kantoor 'Haans' van Jo Coenen, Tilburg, 1992.

1 4

winter

DE INTELLIGENTE GEVEL VASTE UITWENDIGE ZONWERING

kunststof profielen zijn ingebouwd. D e directe zonnestraling

Een uitwendige zonwering is zeer effectief, doordat de door

in de zomer wordt naar buiten gereflecteerd terwijl de

de zonwering opgevangen en in wanmte omgezette straling

zonnestraling in de winter door de lagere zonnestand naar

door convectie aan de buitenlucht wordt afgegeven en niet

binnen wordt weerkaatst. D it is onder andere toegepast in

alsnog het binnenklimaat belast, zoals het geval is bij

het kantoorgebouw 'Haans' gebouwd in 1992 in Tilburg en

inwendige zonwering. De g-waarde ligt meestal rond de 0, I 0.

ontworpen door Jo Coenen.

Nadeel van dit type zonwering is dat het penmanent aanwezig

Een ander voorbeeld is het door Lichtplanung Christian

is en dus ook op momenten dat er geen zon is de

Bartenbach in samenwerking met Siemens ontwikkelde

lichttoetreding door de gevel zal belemmeren. Een ander

systeem van reflecterende aluminium roosters opgenomen in

nadeel is dat door de uitwendige plaatsing de zonwering

de spouw van dubbelglas, toegepast in de Congres- en

onderhevig is aan weersinvloeden, vervuiling en vandalisme en

tentoonstellingszaal te Linz, ontworpen door Thomas Herzog.

dus reinigings- en onderhoudsgevoelig. Overigens kan dit type

Een bijzondere toepassing van dit t ype gevel zien w e bij het

zonwering ook worden gevonmd met bouwkundige

Institut du Monde Arabe, gebouwd tussen 1981 en 1987 in

middelen, zoals dakoverstekken, die deze nadelen niet of in

Parijs en ontworpen door Jean Nouvel. De zonwering bestaat

mindere mate hoeven te hebben.

hier uit aluminium diafragma's. Per paneel van 1,8 bij I ,8m zijn er 73 van drie verschillende afmetingen ingebouwd, die alle

BEWEEGBARE UITWENDIGE ZONWERING

door hydraulische motoren, computergestuurd aflnankelijk van

Dit type zonwering, meestal in de vonm van rolgordijnen,

de zoninstraling worden aangedreven. De mechanismen

markiezen, uitvalschenmen of lamelsystemen kan worden

worden verder beschenmd door een inwendig glaspaneel,

opgetrokken of ingehaald op het moment dat de zon niet

waanmee dit een dubbele gevel wordt. De spouw wordt

schijnt of niet hinderlijk is. De lichttoetreding wordt daardoor

echter niet geventileerd, waardoor we deze gevel toch onder

niet gehinderd op momenten dat dit niet gewenst is. Hoewel

de additieve systemen rekenen en niet onder de geïntegreer-

deze zonwering in principe beter tegen weersinvloeden valt

de gevels.

te beschenmen - het wordt dan opgehaald of ingetrokken -

De effectiviteit van dergelijke zonweringssystemen kan

vonmt het bewegingsmechanisme zelf vaak een kwetsbaar en

variëren met de stand van de zon of de stand van de

daardoor onderhoudsgevoelig onderdeel.

zonweringsmechanismen, met typische g-waarden tussen de

0,2 en 0,5. ZONWERING 'IN' DE GEVEL

[2.IOJ Een voorbeeld van vaste uitwendige zonwering

Het gaat hier om zowel beweegbare als vaste zonw ering

VASTE INW ENDIGE ZONWERING

tussen de glasplaten van isolatieglas. Voorbeeld van het eerste

Omdat een zonweringssysteem inwendig veel minder

type is een systeem met smalle, magnetische verstelbare

onderhoudsgevoelig is, w orden hier nagenoeg geen vaste

aluminium lamellen geplaatst in de spouw van isolatieglas.

systemen toegepast. Wel zijn er toepassingen waarbij de

Voorbeeld van een vast systeem is het systeem Oka-Solar,

zonwering tevens dient om het licht te reflecteren,

waarbij in de spouw van isolatieglas vaste, driehoekige

bijvoorbeeld in de vonm van een lichtplank. Het directe licht

[2 .11 - 2.12] De zuidgevel van het Institut du Monde Arabe bestaat uit totaal 27.000 diafrag ma's die gestuurd door een lichtsensor pneumatisch worden bediend, Jean Nouvel Pierre Soria en Gilbert Lézenès, Parijs, 1981-87. [2 .13 - 2.14] Een aluminium rooster reflecteerd het directe licht naar buiten en leidt het diffuse licht naar binnen . Dit systeem is toegepast bij het Congres en tentoonstellingshal van Herzog en Partner te Linz, 1 993.

15


wordt van het werkvlak geweerd en via licht plank en het

Voorbeelden hiervan zijn het klimaatraam en de klimaatgevel,

plafond diep in het vertrek gebracht. Voorbeeld hiervan is het

zoals de afgelopen jaren veelvuldig toegepast bij kwalitatief

belastingkantoor te Enschede ontworpen door Ruud Roorda.

hoogwaardige kantoorgebouwen. De lucht voor ventilatie van

Een ander voorbeeld van vaste inwendige zonwering zien we

de spouw kan zowel boven als aan de onderzijde worden

bij het bedrijfsverzamelgebouw 'Hotel industriel' te Parijs

ingevoerd. Indien deze aan de onderzijde wordt ingevoerd is

ontworpen door Dominique Perrault en gereed gekomen in

een luchtspleet voldoen de. De lucht wanmt op door de

1990. Hier zijn vaste horizontale lamellen uit aluminium

wanmte afgegeven door de zonwering en wordt mechanisch

roosters gemaakt, afgewisseld door leidinggoten en

aan de bovenzijde door de luchtinstallatie afgezogen. Ook kan

ventilatiekanalen. Deze zijn geplaatst achter een volled ig

de vertreklucht via de verlichtingsanmaturen worden

beglaasde gevel. De g-waarde hiervan bedraagt 0,52.

afgezogen, in de spouw worden ingebracht en vervolgens aan

BEWEEGBARE INWENDIGE ZONWERING

tweede systeem heeft als voordeel dat de spouw ook wordt

de onderzijde door de luchtinstallatie worden afgevoerd. Het

Dit is het meest voorkomende t ype zonwering; het systeem is

opgewanmd als er geen zonnestraling wordt ingevangen,

beschenmd tegen weersinvloeden en reinigi ng en onderhoud

waardoor de binnenste glasplaat een hogere oppervlakte-

is eenvoudig. Tegelijk biedt het de minst effectieve wanmte-

temperatuur zal krijgen hetgeen het thenmisch comfort in de

wering, doordat geabsorbeerde zonnestraling in de vonm van

raamzone verhoogt. Typische g-waard en liggen rond de 0,15,

wanmte middels convectie en straling aan de ruimte wordt

wat beter is dan dezelfde gevel zonder extra glasplaat en

afgegeven. Voomaamste functie is dan ook het voorkomen

zonder afzuiging van de spouw, maar niet beter dan een

van verblinding. De g-waarde ligt meestal rond de 0,3. Op de

enkele gevel met uitwendige zonwering. Zoals vermeld is het

markt verkrijgbare systemen bestaan uit horizontale of

thenmi sch comfort in de raamzone in de wi nterperiode wel

verticale jaloezieën van stof of aluminium en ro lgordijnen.

hoger, en worden de kosten voor de extra glasplaat terugverdiend door de eenvoudiger, vrijwel onderhoudsvrije

3. Geïntegreerde systemen

plaatsing van de zonwering en de mogelijkheid de in de

Geïntegreerde systemen vonmen een integraal onderdeel van

spouw ingevangen wanmte via een wanmteterugwinnings-

de klimaatverzorging in een gebouw . Doel is om het comfort

installatie t e gebruiken. De omvang van de installaties zelf

verder te verhogen en gevelbelastingen verder te kunnen

wordt niet of nauwelijks gereduceerd.

• I I I I

reguleren. Dit wordt bereikt door achter de wamteisolerende gevel en de inwendige zonwering een extra glasplaat aan te

4. Dynamische systemen

brengen, en de zo gevonmde spouw t e ventileren. Het

Bij dynamische systemen wordt getracht de gevel zoveel

binnenklimaat wordt nog bepaald door de klimaatinstallaties,

mogelijk te laten bemiddelen tussen het buiten- en

maar thenmische verliezen en koellasten worden verder

binnenklimaat om een optimaal gebruik te maken van de

gereduceerd. Kosten voor reiniging en onderhoud van de

aanwezige natuurlijke zonnewanmte en luchtstromen en zo

zonwering worden verlaagd doordat deze goed beschenmd is

het gebruik van kli maatinstallaties terug te dringen. De gevel

door de extra glas laag.

wordt onderdeel van de ventilatievoorziening van het

I

• [diagram van een geïntegreerd systeem]

•

[2.22) De met vloeistof gevulde gevel werkt als een indirect verwarmingssysteem en zorgt tevens voor warm tapwater. Koele lucht wordt toegevoerd door kolommen, waarbij langs de wanden water stroomt. Het systeem van met vloeistof gevuld dubbel glas wordt door een Engelse firma onder de naam 'The McKee System' op de markt gebracht.

1 8


koe. O/ö.$1WetE... mE~J

(IJ/>R.ls~s.:i)

IIJI::l.ê'ul?

aT~A/JTIE')

./

Europe' ontwikkelde Norman Foster een nieuw

licht- en warmtetoetreding (helderheid en zon).

gebouwconcept. De dubbele glasgevel bevat een vloeistof dat

Het onderste gevelgedeelte zorgt voor verse lucht. De lucht

de zonnewarmte absorbeert wat via een warmteterugwinning

kan worden opgewarmd door deze langs een trombewand te

kan worden gebruikt om het gebouw 's nachts te verwarmen

geleiden. De watergevulde trombewand wordt opgewarmd

of voor warm tapwater. De draagstructuur bestaat uit holle,

door opvallend zonlicht. Ook kan de lucht worden afgekoeld

water- en luchtvoerende kolommen van staal of beton.

door verdampingskoeling door de lucht langs een doek te

Water dat langs de kolomwand naar beneden stroomt zorgt

leiden waar water tegenaan wordt gesproeid.

ervoor dat de ventilatielucht wordt gekoeld en gereinigd en

De opgewarmde en vervuilde lucht wordt via de armaturen

aan de voet van de kolommen langzaam in de ruimte wordt

afgezogen, door het licht- en kijkraam gevoerd - functioneert

ingebracht. Via een verticale, eveneens dragende schacht in

als een klimaatraam - en aan de onderzijde van het kijkraam

de kem van het gebouw wordt de lucht afgevoerd.

afgezogen via verticale schachten tussen de geveldelen. Vervolgens kan de warmte worden teruggewonnen uit de

\.)0131:::" W~~GS

W4"T?J2F1tt1 LOoP1

[2 .23) Schematisch diagram van het ontwerp voor de ideeënprijsvraag 'Somphy Innovation Trophy 1998'. Jan Brouwer en Jaco Haartsen

Voor de ideeenprijsvraag Somphy Innovation Trophy 1998 -

ventilatielucht en worden gebruikt om bijvoorbeeld het water

gevraagd werd een ontwerp voor een dubbele gevel met een

in de trombewand bij de niet door de zon beschenen gevel

mechanische warmte- en lichtregulering - zonden de auteurs

te verwarmen, of tijdelijk worden opgeslagen.

van dit boek een ontwerp in waarbij verschillende gevelzone's

Hoewel alle aspecten met de gevel te regelen zijn, zullen toch

verschillende functies vervul len.

onderdelen moeten worden aangesloten op andere

De bovenste gevelstrook functioneert als lichtraam.

gebouwdelen (b.v. de watertoevoer voor de trombewand en

Aluminium-Iamellen reflecteren het licht dat in een bepaalde

de verdampingskoeling). Ook zal de gevel niet volledig

richting wordt gestuurd door glasfibers en via het reflecterend

zelfregulerend zijn, maar grotendeels mechanisch moeten

plafond tot diep in het vertrek wordt geleid.

worden aangestuurd, automatisch of handmatig.

Het daaronder gelegen kijkraam bevat horizontale doeken die

Het ontwerp bleek goed voor de tweede prijs.

verlopen in dichtheid van het weefsel voor het regelen van de

Some dato on solar il/umination - os it relates ta the colculated trojeetory in the summer and winter solstice and the spring and autumn equinox - are presented in the text ... This teaches and confirms for architects how helpful this dato ( ..) con be for the rotional study of 0 building, and is indispensable in perfecting the planimetrie organisation of the spoces and 0 correct relationship between glass and wol/ in the façade. Terrogni

3. Naar een intelligente gevel

GEVEL EN HUID


De gevel is onderdeel van een aantal 'huiden' en 'schillen', te

gebouwen kunnen we ons beperken tot de 'leeflaag', dicht bij

beginnen met de menselijke huid, die de mens beschermt en

het aardoppervlak, onderdeel van de biosfeer. De directe

comfort verschaft.

invloedssfeer van de omgeving op het gebouw is een gebied

Buiten de menselijke huid is dit meestal eerst een textiele

met een dikte van circa 100 m, maar kan zich voor sommige

huid in de vorm van kleding die het lichaam helpt een stabiele

aspecten, zoals bijvoorbeeld vliegtuiglawaai en klimaat-

temperatuur te handhaven. Tussen huid en kleding ontstaat

depressies, gemakkelijk tot enkele kilometers uitstrekken.

een 'luchtschil' waarin het lucht- en vochttransport wordt

De 'luchtschillen' zijn wat betreft hun functies goed met elkaar

gereguleerd en de temperatuur wordt geregeld.

te vergelijken; zij vormen - gerekend vanaf de aardatmosfeer -

De volgende huid is de gebouwgevel. Deze huid zorgt

steeds een verdere limitatie van de klimaatcondities.

eveneens voor een verdere stabilisatie van de sterk

Door de schuine stand van de as van de aarde ten opzichte

wisselende buitentemperatuur. T ussen gevel en textiele hu id

van de zon, ontstaan de seizoensinvloeden Uaarcyclus). De

vormt zich een tweede 'luchtschil' waarin (vaak met behulp

draaiing van de aarde om haar eigen as zorgt voor de dagen

van installaties) een verdere regu lering van thermisch-, lucht-

nachtcyclus.

1

91

en vochttransport plaatsvindt. De volgende 'huid' wordt gevormd door de scheiding van de

Voor het bepalen van de uitgangspunten voor een te

troposfeer met de stratosfeer en als laatste huid de scheiding

ontwikkelen gevel is het dus van belang enerzijds de criteria

van de aardatmosfeer met het 'luchtledige'. De troposfeer zelf

vast te stellen die de mens stelt aan zijn leefomgeving en

is weer te beschouwen als - de derde - 'luchtschil' welke

anderzijds de exteme factoren die van invloed zijn op die

eveneens zorg draagt voor thermisch, lucht- en

criteria. Vervolgens kunnen de uitgangspunten worden

vochttransport. De troposfeer is de enige luchtlaag waarin

bepaald die aan de gevel worden gesteld. Aangezien de

levende wezens kunnen ademhalen.

criteria en de exteme invloeden niet statisch zijn, zullen ook

De condities in de aardatmosfeer lopen sterk uiteen. Voor

de uitgangspunten binnen een dynamisch model moeten

Exosfeer

600

Thermopauze E

500 E

.::>E".

T hermosfeer

~

I

E :s

~

100

~ ~V

Mesopauze

Mesosfeer

S tralosfeer

50 40 20

Stratopauze , Ozonlaag Tropopauze

I

~

> )

Troposfeer 10 200 400 600 800 1000 1200

Temperatuur (Kelvin)

/

l

~ f3 ~ c

'" .!: '" 'ê .!: 1jj c 'ê 1jj

"e

1ii

'0

'"

'5

iii

~ B' c :;

2l

Q)

:e

'N

J

~

~

/ y

-

Mt. Everest

~ ,

10

~

,

10

I'

[3.1] Bij het Tomigaya-Tower-Project van Richard Rog ers Partnership vormt de wind een belangr ijk uitgangspunt voor de vormgeving van het gebouwen de gevel

. .

10

10

10

Elektron densiteit (in

cm 3 )

[3.2] De opbouw van de atmosfeer met verloop van tem peratuur en stra ling

lichaamstemperatuur

[3.3] Lichaamstemperatuur bij verschi llende luchttemperaturen

omgevingstemperatuur

20

ooe

20

0

e

35°e

COMFORTCRITERIA


worden vastgesteld. Vervolgens zal moeten worden bepaald

Menselijke waamemi ng gebeurt via de vijf zintuigen: tast,

voor welke uitgangspunten welke oplossing het meest

gehoor, smaak, reuk en zicht, de waamemingen worden in de

geschikt is binnen het geheel van maatregelen. Dit moet met

hersenen geïnterpreteerd. Naar gelang de interpretatie, zoals

een integrale benadering gebeuren.

gevaar, fijn, irriterend, saai etc. zullen de hersenen het lichaam

Daama zal de gegenereerde oplossing moeten worden

- waaronder de zintuigen - activeren. Dit is een

getoetst aan de wettelijke verordeningen en nonrnen. Dit kan

tweerichtingen verkeer; de waameming beïnvloedt de

eventueel leiden tot bijstelling van de uitgangspunten.

gevoelstoestand van een persoon en andersom zal de gevoelstoestand van een persoon zijn waameming

II

~tlu~

11

~r

~

-I

verwarmd

~

eJektriciteitska

D I

al

/

1

~yo erleiding I

on x

~.

Het mag duidelijk zijn dat een gevel niet los gezien kan

beïnvloeden. Dit is een cruciaal punt om in gedachte te

worden van het gebouw waarvoor het is bedoeld.

houden als men probeert leefbare ruimte te creëren met als

Gebouwvonrn, oriëntatie en gebouwstructuur zijn van grote

doel om comfort en welzijn te verschaffen aan gebruikers.

invloed op de uiteindelijke conceptie van de gevel. Deze

Alle waamemingen zijn van invloed op het ervaren van

relatie is wederzijds; een bepaald gevelconcept zal eisen

comfort en welzijn, maar voor gebouwen zijn vooral de

stellen aan de gebouwstructuur, bijvoorbeeld wat betreft

volgende factoren hierop van grote invloed:

luchtafvoerkanalen, toepassing van atria en dergelijke.

• thenrnische behaaglijkheid;

Bij de ontwikkeling van een gevelsysteem is deze relatie niet

• hygiënische behaaglijkheid;

bekend of alleen in globale randvoorwaarden te verwoorden.

• visuele behaaglijkheid.

thermostaatkraan "- retourleidin

Wel kunnen we uitgaan van bepaalde t ypen gebouwen die [3.4] De uiteindelijke technische uitwerking van een gevelsysteem vertelt meer over de opbouw dan over de werking van een gevel

een bepaald functioneren van dat gebouwen haar gebruikers

Thermische behaaglijkheid

veronderstelt. Een dergelijke typering en de daaraan

Gebouwen dienen over het algemeen voor het verb lijf van

verbonden randvoorwaarden zijn echter nog niet voor-

personen, die daarin verschillende activiteiten zullen

handen.

ondememen. Bekeken moet worden onder welke

De aandacht zal hier verder voomamel ijk uitgaan naar gevels

voorwaarden een optimale productiviteit en thenrnische

voor kantoorgebouwen. De randvoorwaarden en eisen zijn

behaaglijkheid wordt bereikt. Afbeelding 3.6 toont empirisch

hierbij vrijw el standaard, wat een goede vergelijking mogelijk

verkregen resultaten over de invloed van de ruimtetempe-

maakt. Alle aspecten komen hierbij aan de orde.

ratuur op frequentie en productiviteit bij zittende w erkzaamheden. Zoals het diagram laat zien, is het bereik van de thenrnische behaaglijkheid strak begrensd, evenals het optimum voor geestelijke activiteit en arbeidsinspan ning. Vooropgesteld is wel dat de overige invloedsfactoren op de thenrnische behaaglijkheid ideaal zijn (luchttemperatuur van de ruimte, stroomsnelheid van de lucht, luchtvochtigheid, oppervlaktetemperatuur van de omsluitingsvlakken, kleding, gezondheidstoestand, leeftijd, activiteitsgraad). De thenrnische

Operatieve ruimtetemperaturen in ·C

afwijking van de ideale positie in%

28

140

120

100~------------------~~~~r---------

22

[3.5] Gebieden voor operatieve ruimtetemperaturen (volgens DIN 1946] - bovenste gearceerde gebied toegestaan bij additionele koellast; - onderste gearceerde gebied toegestaan bij b.v. verdringingsventilatie [3.6] Experimentele resultaten van behaaglijkheid en arbeidsprestatie in relatie tot de ruimtetemperatuur, bij zittend werk en lichte kleding

80

21

zo

o

1 20 21

22 23 24 2S 26 27 28 29 30 31

32·C

15

10

20

23

buitentemperatuur

25

30

·e

temperatuur DE INTELLIGENTE GEVEL

t, van belang. De temperatuur zoals we die

behaaglijkheid is bepaald voor die toestand waarin de mens

omsluitingsvlakken

de luchttemperatuur, luchtvochtigheid, luchtbeweging en

ervaren wordt niet alleen bepaald door de luchttemperatuur

warmtestraling in zijn omgeving als optimaal ervaart en geen

(t) maar ook door de stralingstemperatuur van de wanden,

warmere, koudere, drogere of vochtiger lucht wenst.

vloer en plafond (tt)' Deze gevoelstemperatuur (t) (of

De thermische behaaglijkheid en de luchtkwaliteit in ruimten

operatieve ruimtetemperatuur) wordt vastgesteld met de

worden beïnvloed door de gebru ikers ten aanzien van:

volgende benaderingsvergelijking:

• activiteit t o = 0,5 (ta

• kleding

+ t t)

• verblijfsduur • thermische belasting en belasting door stof

De gevoelstemperatuur wordt in de regel op een hoogte van

• bezetting (aantal)

0, I m, I , I m en

1.7 m boven de vloer vastgesteld, waarbij de

berekening van de plaatselijke stralingstemperatuur, de door de ruimte ten aanzien van:

oppervlakte-temperatuur en de vlakaan delen naar ratio van

• oppervlaktetemperaturen

hun aandeel worden meegewogen.

• temperatuurverdeling

Afbeelding 3.5 toont het bereik van de gevoelsluchttempera-

• warmtebronnen

tuur in relatie tot de buitentemperatuur. Bij hoge buiten-

• emissiebronnen van schadelijke stoffen

temperaturen in de zomerperiode en bij kort optredende

en door de klimaatinstallaties ten aanzien van:

ervaren ruimtetemperatuur toegelaten (lichtgrijs gearceerde

• luchttemperatuur

gebied).

hoge thermische belastingen wordt een verhoging van de

• luchtsnelheid • luchtvochtigheid

Dikwijls wordt de koellast van ruimten niet zozeer door

• luchtwisseling

exteme belastingen, maar door de inteme warmtebelastingen

• luchtverontreiniging

bepaald. Als deze belastingen slechts kort duren, dan mag de

• luchtleidingen

operatieve ruimtetemperatuur bij een buitentemperatuur

Door klimaatinstallaties worden zowel de luchttemperatuur

gedeelte in afbeelding 3.5). Bij bepaalde ventilatiesystemen

als de luchtsnelheid en de relatieve luchtvochtigheid van een

(verdringingsventilatie) kunnen operatieve ruimtetempera-

gebouw direct beïnvloed. Afscherming van ruimten tegen

turen in het bovenste gearceerde gebied binnen het bereik

directe zoninstraling is in bouwkundige vorm aan t e raden,

van 20 tot 26°C zondermeer worden toegestaan.

aangezien de klimaatinstallaties hierop geen invloed hebben.

Voor de luchttemperatuur is naast het niveau ook de verticale

beneden de 29°C, tot 26°C oplopen (donkergrijs gearceerde

temperatuurgradiënt in de verblijfszone voor het Tijdens de verblijfsduur is de samenwerking van luchttemperatuur

t. en stralingstemperatuur van de

behaaglijkheidsgevoel van belang. De verticale gradiënt van de luchttemperatuur mag hoogstens 2°K per meter verdiepings-

21

turbulentiegraad

gemiddelde luchtsnelheid (in mis)

0.50

0.45

5%

0.40

0.35

0.30

0.25

(3.7] Relatie tussen behaaglijke luchtsnelheden afhankelijk van de ruimtetemperatuur en turbulentiegraad bij zittend werk en lichte kleding

0.20

-"""""=------------:::;;;o~-----7"'~--0.15

----- -- ---0, 10

22

I

I

20

21

22

I

I

I

23

24

25

I

I

27 oe 26 luchttemperatuur


hoogte bedragen. Daarbij mag de luchttemperatuur op 0, I m

verschillende curven geven de grens-waarden voor de, over

boven de vloer niet lager zijn dan 21°C, om fYsische

een periode gemeten, gemiddelde luchtsnelheden voor de

problemen te venmijden (wanmtepunt van de gewrichten).

verschillende turbulentiegraad-bereiken. Een minimale

Eenzijdige verwanming of afkoeling van de mens door

luchtbeweging is nodig voor een noodzakelijk convectief

ongelijke temperaturen van de omgevingsvlakken kan tot

transport van wanmte en stof Dit treedt vanzelf op door vrije

thenmische onbehaaglijkheid leiden. Voor de beoordeling

convectie bij een wanmtebron (persoon of apparaat).

hiervan wordt de ruimte vanuit het waamemingspunt in twee

Voor de behaaglijkheid ligt de bovengrens van het

halve ruimten opgedeeld en van deze de verschillende

vochtgehalte van de lucht bij I I ,5 g water/kg droge lucht en

halfruimte-stralingstemperatuur berekend of gemeten. Als

65% relatieve luchtvochtigheid. Over de ondergrens van de

grenswaarden voor het verschil tussen de stralingstempe-

relatieve luchtvochtigheid zijn geen vaste waarden te geven.

raturen, waarbij thenmische behaaglijkheid nog voldoende is,

Als behaaglijkheidsgrens kan een relatieve luchtvochtigheid

geldt:

van 30% worden genomen waarbij zo nu en dan onder-

- voor wanme plafond- en vloervlakken

schrijdingen toelaatbaar zijn.

(1.H I - 1.H2) 3,5 K

Specificaties voor thermische behaaglijkheid zijn vastgelegd in NEN 7730 - Gematigde thermische binnencondities: bepaling van de PMV- en de PPD-waarde en specificatie van de voorwaarden voor thermische behaaglijkheid. NNI, 1990. De Rgd hanteert afwijkende waarden, waarbij 150 overschrijdingsweeguren (GTO-uren) bij een PMV> 0,5 in de zomerperiode, respectievelijk 1 50 onderschrijdingsweeguren bij een PMV < -0,5 als toegelaten afwijking wordt aangehouden [Rgd97) Zie ook 'Binnenmilieu en klimaatinstallaties', G.J. de Noord. Faculteit der Bouwkunde TUDelft, 1995.

- voor koude w andvlakken

Hygiënische behaaglijkheid

(\HI - \ H2) 8,0 K

De kwaliteit van de lucht in een vertrek wordt enerzijds

- voor gekoelde plafond- en vloervlakken

bepaald door de kwaliteit van de ventilatielucht en anderzijds

(\HI - \H2)

door verontreinigingen veroorzaakt door het gebruik en door

17 K

- voor wanme wandvlakken

de ruimte zelf De ventilatielucht bestaat hoofdzakelijk uit

(\HI - ttH2)

'schone' buitenlucht en eventueel uit omgevingslucht

19 K

Deze waarden gelden voor een ervaren ruimtetemperatuur

(recirculatielucht) waarvan de kwaliteit in aanmerking moet

binnen het behaaglijkheidsbereik en voor personen met lichte

worden genomen. Recirculatielucht moet zoveel mogelijk

tot gemiddelde kleding bij zittende bezigheden. Voor andere

w orden venmeden en alleen in situaties met geringe

omstandigheden kan momenteel geen eenduidig oordeel

verontreinigingen (die door arbeidsprocessen ontstaan)

w orden gegeven.

w orden ingezet, als dit door wanmtebelasting noodzakelijk is.

De thenmische behaaglijkheid van personen wordt vooral

De hoeveelheid verse lucht moet zo worden bepaald dat

door luchtbew egingen in de verblijfszone beïnvloed. De

men zeker is van een voldoende afvoer van verontreinigingen.

grenswaarden voor de luchtsnelheid in de verblijfszone zijn

Verder moet men er rekening mee houden dat bij venti leren

afhankel ijk van de luchttemperatuur en van de turbulentie-

met recirculatieslucht de w anden van luchtkanalen kunnen

graad van de stroming, zoals weergegeven in afbeelding 3.7.

verontreinigen. Ook daarom is het raadzaam geen

Bij operatieve ruimtetemperatu ren tussen 20°C en

noc is -

recirculatielucht te gebruiken, tenzij deze uit dezelfde ruimte

behalve bij mengventilatie (gestippelde gedeelte) - de

afkomstig is.

thenmische behaaglijkheid nog voldoende als de in de grafiek

Verontreinigingen in de lucht bestaan uit anorganische stoffen

weergegeven luchtsnelheden niet worden overschreden. De

en levende organismen, zoals bijvoorbeeld:

r

gassen en dampen (CO, CO 2, 502' NOx '

°

3,

rado n,

fonrnaldehyde, koolwaterstoffen) ;

proces worden daarentegen de beginselwaamemingen van het oog als zichtvenrnogen, waamem ingssnelheid en

reukstoffen (bijvoorbeeld microbe afvalproducten van

onderscheidingsvermogen geoptimaliseerd. Een optimalisatie

organisch materiaal, menselijke, dierlijke en plantaardige

van het arbeidsproces kan worden bereikt door de

reukstoffen, uitwaseming van bouwmaterialen en

lichtintensiteitsverhoudingen in de omgeving van de werkplek,

arbeidsprocessen );

af te stemmen op de lichtintensiteitsverhoud ingen op de

aërosollen (bijvoorbeeld anorganisch stof als vezels en

werkplek Bij werkplekken met een moeilijker zichtopgave,

zware metalen, organisch stof zoals koolwaterstof-

zoals bijvoorbeeld bij kantoorwerk met PC's, moet het

verbindingen en pollen);

onderscheidingsvenrnogen als criterium voor een stabiel

virussen;

waamemingsbereik worden aangevoerd. De visuele behaag-

bacteriën en hun voortplantingscellen;

lijkheid hangt ook af, van voldoende verlichtingssterkte binnen

schimmels en sporen.

het bereik van de zichtopgave en of verblindingsverschijnselen

In beginsel zal de ventilatielucht voor ruimten

zoals directe verblinding, indirecte verblinding (reflexver-

buitenluchtkwaliteit bezitten, voorzover de buitenlucht niet

blinding) of verblinding door daglicht worden venrneden. Een

door buitengewone belastingen verontreinigd is. In verblijfs-

volgend criterium, naast de hiervoor genoemden, zijn de kleur

ruimten zonder bijzondere vrijwaring van arbeidsstoffen moet

van het licht en de kleurtemperatuur. De kleur van het licht

het aandeelomgevingslucht zo worden b~grensd, dat op

definieert de 'kleuraard' van het licht en wordt voor algemene

hygi ënische gronden toelaatbare bovengrenswaarden niet

verlichtingstoepassingen in drie groepen verdeeld:

worden overschreden. Met betrekking tot de concentratie

23


kleurtemperatuur < 3300 K (wanrn w it)

van verontreinigingen in de vertreklucht, die door arbeids-

kleurtemperatuur> 3300 < 5000 K (neutraal wit)

processen op de werkplek ontstaan, zijn de desbetreffende

kleurtemperatuur > 5000 K (daglicht wit)

bepalingen (MAC-waarden) aan te houden. De luchtstromingen in het vertrek moeten zo worden geleid dat de

Kleurtemperaturen onder 3300 K worden voomamelijk door

w isseling van de lucht in het vertrek met ventilatielucht,

gloeilampen, halogeen gloeilampen, fluorescentielampen en

evenals de afvoer van verontreinigingen en reukstoffen, zo

gasontladingslampen met een hoog roodaandeel voortge-

effectief mogelijk kan gebeuren. Een natuurlijk geventi leerde

bracht. Kleurtemperaturen in het bereik van 3300 tot 5000 K

ruimte of een ventilatiesysteem voert effectiever veront-

worden door flu orescentielampen voor daglichtaanvulling en

reinigingen af. naanrnate de venti latie-effectiviteit groter is.

gasontladingslampen bereikt. Kleurtemperaturen boven

ideale mengstroming: vent ilatie-effectiviteit =

5000K krijgt men bij speciale fluorescentielampen en gasontla-

verdringingsventi latie: ventilatie-effectiviteit >

dingslampen. Bij lage verlichtingssterkten worden gloei lampen of halogeenlampen als behaaglijk ervaren. Bij hogere verlich-

De benodigde verse lucht wordt of berekend naar het aantal

tingssterkten zoals bijvoorbeeld in kantoorruimten of

personen in een ruimte, of naar de oppervlakte van een

expositieruimten zijn wittere lichtkleuren met een groter

ruimte, of naar de belasting met schadelijke stoffen van een

blauwaandeel (kleurtemperatuur rond de 4000 K) te

ruimte. Zie tabel 3.8 voor grenswaarden van enkele

verkiezen.

belangrijke verontreinigingen [ENGE95].

Aan visuele behaaglijkheid draagt naast de hiervoor

Bij de belasting door schadelijke stoffen valt onderscheid te

genoemde factoren ook een voldoende schaduwwerking bij

maken tussen schadelijke stoffen (bijvoorbeeld in productie-

(goede herkenbaarheid van verlichte voorwerpen en

bedrijven) en verontreinigingen of reukstoffen.

oppervlaktestructuren - de plasticiteit van het voorwerp

De benodigde ventilatiestromen bedragen:

stijgt). De beschaduwing wordt over de verhouding tussen

- ca. 40 tot 60 m 3/h persoon voor kantoorruimten;

ci lindrische belichtingssterkte en horizontale belichtingssterkte

- ca. 20 m 3/h persoon voor vergaderruimten;

gewaardeerd. Deze verhouding mag niet kleiner dan 0,3 zijn,

- ca. 20 tot 30 mlJh persoon voor onderwijsruimten;

als harde schaduwwerking moet worden venrneden. Een

- ca. 20 tot 30 mlJh persoon voor ruimten met publieks-

laatste wezenlijk kenmerk voor visuele behaaglijkheid is het

verkeer.

zichtcontact met buiten, in sommige gevallen het zi cht van buiten naar binnen.

Visuele behaaglijkheid Visuele behaaglijkheid treedt op als het w aamemingsproces in

Afbeelding 3.9 t oont een overzichtsdiagram en controlelijst

het menselijk brein ongestoord kan verlopen. Verkeerde

van mogelijke actieve/passieve maatregelen om de

lichtintensiteitsverdeling in het vertrek, verblinding, verkeerde

behaaglijkheid te verbeteren en maakt de talrijke

kleurweergave en niet aangepaste interieurinrichting beperken

beïnvloedingsfactoren duidelijk

het waamemingsproces. Bij een ongestoord waamemings-

"

WOC

w

Bib ·aërosolent '. - endotoxinen - §chimmels en gisten . - bacteriën

- 0,05 - 0,20 mg/m3

- 0,10 - 0,30 ng/m 3 - 10.000 KVE** /m 3 (per soort maximaal 500 KVE/m 3 ) - concentratie niet significant hoger dan buitenlucht

* TVOC =Totale concentratie Volatile Or!lanic.. Compounds '." **KVE = Kolonie Vormende Eenheid J" ,;,;. w ;';!!!rww ,.l!!', [tabel 3 .8] maximaal wenselijke concentraties van verontreinigingen van het binnenmilieu

thermische

behaaglijkheid

visuele behaaglijkheid

luchthygiëne

mechanische

transparantJe

zonwering

[3.9] 'Checklist' voor passieve en actieve maatregelen van aanpassing van de optredende belastingen energiebesparende actieve maatregelen op het vlak van de gevel

ja

24

DE INTELLIGENTE GEVEL j'

I'

immissies

T",
j, behaaglijk

gevelonafhankelijke, passieve nulenergie maatregelen

j,

techni sche

maatregelen

verwarmingstechniek

koelingstechniek

voldoende daglicht

aantal

procenten

aantal dagen met gemiddelde temperatuur (procentueel)

-

~

aa- nt-al d-ag - e-n - m- e-t maximum temperatuur

dagen

20 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -_________ 18 16

-

-

100%

-

-

-

"-

\

90%

70%

40%

20%

- --

10%

\

-

0% J

F

14

~~

--

r-

/

/

I \ \ \

50%

-

-

\

60% --

30%

-

1 : ::~5 0 >20 0 <0

8

\

80 %

-

\

\

\ '""- 1# 4-

MAM

J

J

I

.>20 .15 tot 20 .10 tot 15 1115 tot 10 [J 0 tot 5

I

/

i

I

I/

--"'--

[J

<0

/ '-

MA

M

o

A

N

maanden

aantal

variatie In aantal dagen met een minimumtemperatuur <-10°C

dagen

12 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - ,

la

/

g'OOI":· 1 l~

'-

- klein ste

(

ASO

• gemiddeld

N

D

maanden M

o

M

N

0

maanden

KLIMAATFACTOREN

25


Hieronder volgt een overzicht van de belangrijkste klimaat-

aardoppervlak bereikt. Een gedeelte van de straling wordt

factoren die op een gevel inwerken. Deze worden per factor

door het aardoppervlak weerkaatst. maar het grootste

in het kort gekwantificeerd voor Nederland*.

gedeelte van de straling die het aardoppervlak bereikt wordt geabsorbeerd. De straling w ordt omgezet in warmte en

aantal

variatie In aantal dagen met gemiddelde temperatuur x

dagen

160 , - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - , 140

Luchttemperatuur

verwarmt de grond, de lucht en de objecten in de omgeving.

De dagelijkse wisseling van de luchttemperatuur is afhankelijk

Voor gebouw en zijn vijf t ypen w armtestraling van belang, in

van de toestand van de atmosfeer. Op onbewolkte dagen

volgorde van importantie:

zorgt een grote hoeveelheid invallende straling en een

I . directe kortgolvige straling van de zon;

ongehinderde uitstraling voor grote temperatuurverschillen

2. diffuse kortgolvige straling van de hemelkoepel;

gedurende de dag. Op bewolkte dagen is het temperatuur-

3. kortgolvige straling gereflecteerd door het omliggende

verloop veel minder groot. Hetzelfde geldt in principe voor

terrein;

120 100 • groo tste

.klelnsta I-gemiddeld

80

J

60

het verloop van de seizoenen. In de zomerperiode is het op

4. langgolvige straling afgegeven door de opgewarmde grond

onbewolkte dagen vaak warmer doordat veel straling de

en objecten in de nabijheid;

aarde bereikt en in de winterperiode juist kouder door de

5. door het gebouw uitgestraalde langgolvige straling.

40

20

50

o tot 5

5 tol 10

10 tol 15

15 lot 20

220

temperatuurschalen

-1

variatie in temperatuur

'e

25 r-------------------------------------~

langere periode van nachtelijke uitstraling.

-

20

In Nederland varieert de gemiddelde temperatuur tussen de

I &2.

2,3°C Uanuari) en de 16,8°C (augustus), de minimum

Straling van de zon is verreweg de meest belangrijke

temperatuur (normaal) tussen de O,O°C Uanuari) en de

natuurlijke bron van verwarming van gebouwen. De straling

12,5°C Uuli) en de maximum temperatuur (normaal) tussen

wordt op zijn weg door de atmosfeer 'uiteengespat' door stof

de 4,rC Uanuari) en de 21,4°C (augustus).

en luchtmoleculen en een gedeelte wordt door de wolken

Het grootste aantal dagen (I 13) ligt de gemiddelde tempera-

diffuus gereflecteerd terug de ruimte in. Voordat de straling

tuur tussen de 10 en 15°C (landgemiddelde op jaarbasis).

het aardoppervlak bereikt, wordt de straling in intensiteit

DIRECTE EN DIFFUSE ZONNESTRALING 15

Slechts 2 dagen per jaar ligt de maximum temperatuur boven

vermindert door verontreinigingen in de lucht en gedeeltelijk

de 30°C en ligt de minimum temperatuur gedurende 3 dagen

geabsorbeerd door bepaalde stoffen in de atmosfeer,

onder de -10°C (landgemiddelde).

voomamelijk CO 2, w aterdamp en, in hogere atmosfeerlagen,

I

.- I

. -J- j I

-I1

- -

I

rr-- i--

_- L

+- 11 M

o

M

_5 L -_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

~

malnden

[3.10- 3.14] temperatuurgegevens van het KNMI. over het tijdvak 1961-1 990. in verschillende diagrammen ondergebracht.

ozon. De stralingsenergie is dus afhankelijk van de afstand die

Stralingseffecten

de zonnestralen hebben moeten afleggen door de atmosfeer.

Door effecten in de aardatmosfeer zal de hoeveelheid

Midden op de dag, als de zon het meest verticaal staat en de

zonnestraling die het aardoppervlak bereikt veel kleiner zijn

afstand het kleinste is, is de ontvangen energie het grootst.

dan de zonneconstante. Een gedeelte van de zonnestraling

Op hoger gelegen breedtegraden, waar de hoek van inval

wordt gereflecteerd door wolken, en een gedeelte wordt

kleiner w ordt, w ordt de afgelegde afstand groter en de

geabsorbeerd door stoffen in de atmosfeer. Een gedeelte van

ontvangen energie kleiner.

de straling wordt diffuus weerkaatst door moleculen in de atmosfeer, waarvan een gedeelte als diffuse straling het

*) Een volledig overzicht van meetgegevens van 15 hoofdstations van het KNMI voor het tijdvak 1961-1990 is te vinden in: 'Klimatologische gegevens van Nederlandse stations; publicatienummer 150-27'. Koninklijk Nederlands Meteorologisch Instituut. De Bilt. 1992.

dagen met windkracht x, landgemiddelde

percentage

,.

100%

gemiddelde windsnelheid

mis 7.0

r----------------------,

6. 0 5 .0

4 .0

~--------~~

90% 60% 70%

/

._.

•

-

50% 40%

30%

2.0

20%

MAM

lil!

60%

3 .0

1.0 0.0 L -_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

/'

' 6 bil

. ~7

10% ---_--_~

ASON

0% M

o

M maanden

maanden

bft

I

11 0!:6 bfl [ 0 4 - 6 bIt C S4 bit

J

[3.15] Windstromingen worden 0.8. beinvloed door de draaiing en scheefstand van de aarde [3.16 - 3.17] Gemiddelde windsnelheid en gemiddelde windkracht over geheel jaar, binnen tijdvak 1 961-1 990

26


3. STRALING

Heelal buitenaardse zonnestraling

GEREFLECTEERD DOOR OMLIGGEND TERREIN

Tijdens de zomerperioden valt er twee keer zoveel zonne-

Uitgaande straling kan een belangrijke factor zijn voor warmte-afgifte, vooral bij een warm en droog klimaat. Op

energie op horizontale als op verticale vlakken, zodat om-

onze breedtegraad en in onze klimaatzone is dit van minder

liggende horizontale vlakken een grote hoeveelheid warmte

betekenis, maar kan toch van belang zijn.

naar het gebouw reflecteren. De hoeveelheid gereflecteerde

s

E R

energie is afhankelijk van de reflectiegraad van het oppervlak,

De zonneschijnduur (normaal) is voor Nederland het grootst

welke sterk kan variëren naar gelang materiaal en toestand

in mei (197 uur) en het kleinst in december (38 uur). De

(grofVveg van 3% voor bebouwd groen akkerland, 32% voor

variatie is aanzienlijk met een grootste maandsom (eveneens

droog gras tot 48% voor steenachtige oppervlakken). De

in mei) van 340 uur (+ 73%) en een kleinste maandsom van

gemiddelde reflectiegraad voor stedelijk gebied bedraagt 10%.

12 uur (-68%). De globale zonnestraling bedraagt voor Nederland t ussen de 5791 (december) en de 54488

absorptie

diffuse weerkaatsing

afgegeven langgolvige straling

zonnestraling

verdamping

opgewarmd worden door zonnestraling. Temperaturen tot

(3913, december).

Allereerst de afname van de windsnelheid op hoogten dicht

straling veroorzakende

aandeel van deze straling in de warmtebelasting te meten,

bij de grond, daarnaast de verandering van het optredende

omdat deze niet alleen afhankelijk is van de materialen, maar

wi ndpatroon als gevolg van lokale topografie en de nabije

ook van de stralingsuitwisseling tussen gebouwen omgevings-

omgeving, en tenslotte de bepaling van comfort - gewenst

vlakken die afhankelijk is van de temperatuurverschillen.

briesje tegenover hinderlijke w ind. Windeffecten veranderen

convectie

5.

gekomen. De windsnelheid uitgezet tegen de hoogte boven

veranderingen in de fysische staat van het water

De aardse warmtebalans veronderstelt dat het jaarlijks

de grond geeft een parabolisch verloop te zien die

gemiddelde van de uitgaande straling gelijk is aan de

geleidelijker is naarmate de w eercondities stabieler zijn.

inkomende straling. De uitgaande straling is echter niet

Gemiddeld lopen de w indsnelheden boven de 3 á 4 m snel

gelijkmatig verdeeld; het varieert met de seizoenen en

op (zie afbeelding 3.19). Wind dient zow el voor het gebouw

vermi ndert naar de polen toe. De effectieve uitgaande straling

te worden bezien (bijvoorbeeld voor convectie) als voor de

is omgekeerd evenredig aan de relatieve luchtvochtigheid - bij

ruimten in het gebouw. Er wordt onderscheid gemaakt in de

warmte geleiding

_

Wind (luchtstromingen) Voor het bepalen van w ind zijn diverse factoren van belang.

schijngeleiding

_

mogelijk. De door de grond of objecten afgegeven straling ten

een extra warmtebelasting. Het is niet eenvoudig om het

absorptie

langgolvige straling

+ 27% (69190, mei) en voor de kleinste maandsom -32%

gevolge van deze opwarming, geeft nabij gelegen gebouwen

Aardoppervlak

kortgolvige straling

De grond en objecten nabij een gebouw, kunnen aanzienlijk

convectie

Laag vlak boven het aardoppervlak

c=:J c===::J

joule/cm 2. De variatie voor de grootste maandsom bedraagt

20°C hoger dan de luchttemperatuur zijn zondermeer

straling u~ de lucht

Warmte transport door:

4. LANGGOLVIGE STRALING AFGEGEVEN DOOR OPGEWARMDE GROND

met de hoogte en op de grond is de lucht vrijwel tot rust

moleculaire warmtegeleiding

[3.1 8] Stralingsoverdracht op zomerdag (de breedte van de pijlen komt overeen met de hoeveelheid straling]

DOOR HET GEBOUW UITGESTRAALDE LANGGOLVIGE STRALING

een onbewolkte lucht. Bij bewolking neemt de terug

perioden waari n luchttemperaturen laag liggen en

gereflecteerde straling via de wolken naar de aarde toe en

w indverschijnselen binnen ongewenst zijn en perioden van

neemt de uitgaande straling sterk af tot minder dan 20% bij

hoge temperaturen waarbij luchtstromen juist wenselijk zijn.

een volledig bewolkte hemel.

-~

ongehinderd e toestroom

overdruk

stroomdiagram vleugel

---..

drukverdeling bij een vleugel

grenslaag

~ vrije stroomlagen ongehinderde toestroom

~ ,,,i~"',,,,,,,,,,"

[3.19] De verschillende stromingen bij een gebouw, naar analogie van de stroming rond een vleugel overdruk

stroomdiagram gebouw

drukverdeling bij een gebouw

[3.20] Verloop van de relatieve windsnelheid met de hoogte boven verschillende landschappen

DE FYSICA VAN LUCHTSTROMINGEN IN DE NABIJHEID VAN GEBOUWEN

deze met rook zichtbaar te maken maken bij een

Dicht bij de grond waait de wind in vlagen; zowel snelheid als

modelopstelling in de windtunnel. Dnukverhoudingen bij de

richting variëren sterk in de nuimte en in de tijd. Normaliter

gebouwoppervlakken lat en zich door toepassing van de

27


I

H oogte boven de grond (in meters)

100% 500

handelt het om een hoogturbu lente stroming, die met de

continu'lteitsvergelijking (behoud van massa) en de Bemouille-

opgave van de snelheid (naar omvang en richting) als functie

vergelijking (behoud van energie) schatten.*

van de t ijd en de statische dnuk voor elk punt in een nuimte

93%

400

kan worden beschreven. Bij natuurlijke stromi ngen lijken deze

LOKALE INVLOEDEN OP DE WIND

grootheden toevallig en zijn daarom moeilijk w iskundig t e

D e mogelijke combinaties van landschappelijke

bevatten. Voor vele probleemstellingen is het noodzakelijk

bijzonderheden, kusten en oevers, heuvels, bergen en dalen,

om de beschrijving van het stroomveld o p te delen. Het

steden en polderland, zijn in hun werki ng op het wi ndsysteem

wordt dan samengesteld uit een in de tijd uitgemiddeld

zo verschillend, dat hier slechts enkele vereenvoudigde

stat ionair veld en een in de tijd fluctuerend deel.

voorbeelden kunnen w orden gegeven.

100%

9fJ)(,

93%

82%

100%

<,

<,

93%

80%

300

200

100%

72%

-

Met behulp van deze opdeling is het mogelijk een reeks van 100 92%

85%

I

zwakke wi nd ontstaan. Zoals bij w inden gewoonlijk, zijn de

86%

76%

I

landen zeewind naar de richting benoemd waanuit ze

82%

komen. Een landwind ontst aat bijvoorbeeld in heldere

1 open zee a = 0,1

problemen betreffende de gebouw-aërodynamiek toereikend

Thermisch afhan ke lijke, lokale windsystemen kunnen alleen bij

t e beschrijven. Dit gebeurt aan de hand van gemiddelde grootheden over een bepaalde periode genomen, voor snelheid, richting en turbulentiegraad.

nachten, als de boven het wat er gelegen lucht warmer is dan Er word en bij een gebouw vier verschillende zones

die boven land. Bij st ormachtige weersomstandigheden

onderscheiden, waarin het stroomveld ro nd een gebouw

kunnen zulke lokale wi ndsystemen zich niet opbouwen.

zinvol kan worden ingedeeld. Deze zones zijn:

/

0

1 vrije veld a=O,16

72%

I

59%

~ ;} 40%

1 bos/voorstad Ct

= 0.22

23%

stad-centrum (X = 0.35

D it geldt ook voor systemen van bergen dalwinden. Hun

de onverstoorde stroming, die men (voorzover niet door

oorzaak ligt in de verschillende opwarm ing door zonne-

w rijving beïnvloed) met de methoden volgens de

straling, die bij verschillende neigingen van hellingen en

potentiaaltheorie kan berekenen;

dalvlakken op verschillende momenten van de dag optreden.

grenslagen;

Bijzondere betekenis heeft de verschillende stnuctuur van het

het recirculat ie- of naloopgebied, waarvan de

grondoppervlak. Deze leidt tot afwijkingen van het genoemde

uitgestrektheid en stnuctuur voor een reeks van

empirische hoogteprofiel van de luchtsnel heid. Gezien vanuit

geometrieën empirisch vastgesteld zijn (wisku ndig slechts

de loefzijde van een stnuctuurwisseling, wordt langzaam een

met grote moeite en vaak niet precies t e begrijpen);

nieuw grensvlak opgebouwd die de overhand krijgt ten

vrije stroomlagen, die de losgekomen buitenwaartse

opzichte van het aankomende grensvlak. Een andere

stromi ng van het wervelingsgebied scheidt.

wezenlijke invloed oefent het verticale verloop van de

I

* J zie ook afb 3 .21 onverstoorde stroming [ooJ: poo + p/ 2 • w} = constant stuwpunt [1 .J: stroming komt tot stilstand, maximale druk, p, = poo + p/ 2 • w} vertraagde stroming [2.]: w 2 < woo overdruk ten op zichte van de omgeving, 2 P 2 = P, - p/ 2' W2

luchttemperatuur in de atmosfeer uit. Vooral bij zwakke wind De topologie van het stroomveld om een gebouw laat zich

stromen kunnen zich boven grote steden gecompliceerde

versnelde stroming (3.J: onderdruk ten opzichte van de omgeving,

kwalitatief voor verschillende w indrichtingen bepalen door

stromingsverhoudingen en omstandigheden in luchtlagen

P3 =p,-p/ 2'W32

I

30


BINNENKLIMAATFACTOREN Onder 'comfortcriteria' zijn al de factoren genoemd die de

De wanrntelast kan binnen de huidige technische mogelijk-

behaaglijkheid beïnvloeden. Veel van deze factoren zijn min of

heden uitkomen op een gemiddelde waarde tussen de 15 en

meer constant van waarde (wanrnte-afgifte van personen

23 W/m 2 - afhankelijk van gebruik en de hoeveelheid daglicht.

bijvoorbeeld) , andere zijn, zeker de afgelopen twee decennia,

in veel gevallen is dit lager dan voor de introductie van de

sterk in waarde veranderd.

computer.

Met de introductie van de computer rond 1980 nam de 8 W/m 2 (ongewijzigd)

inteme wanrntelast een sprong met circa 15 W/m 2 (bij een

personen

gemiddeld oppervlak van 10m2 per persoon). Het gebruik

elektrische apparaten 5-12 W/m 2

van kleurenmonitoren deed deze waarde nog eens toenemen

verlichting

2-3 W/m 2

tot de huidge 20 á 25 W/m 2 . Door toepassing van zogenaamde Eco- of Green computers, uitgerust met een

Elektrische apparaten zijn grotendeels verantwoordelijk voor

processor met lage wanrnte-afgifte, TFT-monitoren en een

de toename van de emissies van schadelijke stoffen in de

'power save mode', kan dit teruglopen naar een wanrnte-

woon- en werkomgeving. Printers en kopieenrnachines

productie tussen de 5 en 12 W/m 2 [PLAS98].

produceren ozon. Vervuiling van luchtkanalen voor mechani-

Door de ontwikkeling van andere lamptypen, laat de

sche ventilatiesystemen geven kans op een verhoogd niveau

wanrntelast veroorzaakt door verlichting een halvering zien

van zowel anorganische als organische (stof)deeltjes.

van circa 15 W/m 2 in 1980 naar de huidige 7 W/m 2 Door

Daamaast heeft de veelvuldige toepassing van lijmgebonden

daglichtoptimalisatie en toepassing van aanwezigheidsensoren is deze waarde nog verder te verlagen tot 2 á 3 W/m

2

•

Wim'

Wim' '0

- - - - - ' l l - -25 - - - - -

~

:2C: -- ~

ê- -- - ~~ ~

I~ --- ~f_-==~,-~~ ~ 1--Q)

20 - -- - -

2 5 - --

- - - - - - -- - - -- - - - - -

00

~

[3.26] Ontwikkeling van de interne warmtelast door gebruik van computers

houtvezelplaten gezorgd voor toename van de vonrning van fonrnaldehydegas in ruimten.

g ----b=~-+_"8 I

EO. ~

1l. - - -

~~

~ --------' J al > 15 -------r-===----'-------jl..,_:__ t~

.......

---

2 0 - - - - -- -- -15

TL(65W)

TlD (58 W)

.......

10-----~-------~------

- - - -- -- - - -

10---------~~~4

[3.27] Ontwikkeling van de interne warmtelast door kunstverlichting Deze diagrammen zijn overgenomen van R.v.d.Plas [Halmos)

TlS (28W) HF

=::::;::,=::::;::==:-,----,-----,-,----,-----,-,----,-----,-,-- tijd 1970

1980

1990

2000

2010

t:::::::::___ _ ----,-,----,-----,, ----,-----,-,1970

1980

1990

---,---,,-----,-----, , - - tijd 2000

2010


- - - - - - - - - - .;>

«'- - - - - - - - - - - -1-- - - - -

______~I «'- _ _ _

AAAAf

_~

v v v v

___ .;>

IV\N ___ .;> - - .;>

warmteisolatie,

31

gradueel gradueel

warmteaccumulatie,

(omzetting van lichtstraling reflectie van warmtestraling

in warmte) van binnen

doorlaten van diffuus daglicht. gecontroleerd

-.;>

doorlaten direct zonlicht, gecontroleerd doorlaten van UV-straling doorlaten kosmische

--

~

lichtreflectie

microstraling

en absorptie, gradueel

visuele verbinding,

gecontroleerd

doorgangsmogelijkheid, bescherming

ventilatie,

gecontroleerd

tegen ongedierte

inlaat van de zomerbries

weren verontreinigde

lucht

windwering

~-------1VVVVV~r-----------.;>---

weren tegen neerslag luchtvochtigheidsregeling,

(bescherming

dampdiffusie

van de wand zelf tegen tE

grote vochtdoorgang

door neerslag

of

water voor reiniging) - - - - - - - - 1 - - - - - - - - - - - .;> «'- - - - - - - - - - - - f-------------

geluidswering, geluidsreflectie,

gradueel -absorptie,

gradueel

weerstand tegen mechanische

brandwering

belasting [3.28] Functies van de gevel volgens Christoph Feldtkeller in 'Der architektonische Raum: eine Fiktion. Annäherung an eine funktionale Betrachtung', Braunschweig, 1989.

32


GEBOUWAANPASSING Knowies stelt dat er drie vormen van aanpassing van een

voorzien van zonwering, anderzijds biedt dit de mogelijkheid

gebouwontwerp op omgevingsfactoren zijn met betrekking

zonlicht in het gebouw te leiden of bijvoorbeeld te gebruiken

tot respectievelijk ligging, gedaante en energieomzetting

voor de opwekking van elektriciteit (PV-cellen) of warmwater

[KNOW81 J. Wat betreft ligging zijn drie aspecten te

(zonnecollector).

onderscheiden:

Niet alleen de liggi ng ten opzichte van de zon is van belang.

- oriëntatie;

Meestal komt de wind uit een overheersende windrichting; de

- plaatsing (van gebouwen t.o.v. elkaar);

oriëntatie van het gebouw bepaalt dan welke gevel aan de lij-

- relati e met de omgeving.

en welke aan de loefzijde van het -gebouw ligt. Dit is van

Met betrekking tot gedaante worden eveneens drie aspecten

belang voor venti latie door drukverschillen op het gebouw.

onderscheiden: - grootte;

Plaatsing

- vorm;

Bij dit aspect gaat het om de plaatsing van gebouwen ten

- structuur.

opzichte van elkaar. De verkaveling bepaalt bijvoorbeeld of

Ook energie-omzetting valt te onderscheiden in drie

gebouwen elkaar beschaduwen, maar ook of een gebouw

aspecten:

windhinder veroorzaakt bij omringende bebouwing.

- bezetting;

Daarentegen kan juist plaatsing van een gebouw langs een

- centrale of decentrale omzetting;

verkeersader een aanzienlijke reductie van de geluidsbelasting

- regel ing.

betekenen voor achtergelegen bebouwing.

Oriëntatie

Relatie met de omgeving

De oriëntatie ten opzichte van de zon bepaalt de

Andere (bestaande) elementen in de omgeving kunnen leiden

warmtebelasting door zonnestraling. Een rechthoekig gebouw

tot aanpassing van een gebouw. Hoogteverschillen, maar ook

met de langsgevels op het westen en oosten georiënteerd, zal

bosschages en waterlopen zullen hun beperkingen opleggen

een veel hogere totale warmtebelasting in de zomer hebben

aan het ontwerp, maar ook op een positieve manier een

dan hetzelfde gebouw met de brede gevels op het zuiden en

ontwerp kunnen versterken of functioneel worden ingezet.

noorden. In dat laatste geval ligt de warmteopbrengst in de

Zo zal bijvoorbeeld ventilatielucht aangezogen van boven

w inter veel hoger hetgeen energie voor verwarming zal

water koeler zijn dan de lucht boven land en zodoende de

besparen.

noodzaak tot mechanische koeling verkleinen of zelfs onnodig

De oriëntatie ten opzichte van de zon bepaalt in het geval

kunnen maken. Dergelijke natuurlijke elementen kunnen ook

van een niet volledig bewolkte hemel de sterkte van het

kunstmatig worden aangelegd, zoals de meren voor opslag

inval lende licht. Enerzijds betekent dit dat door zon

van regenwater in het plan 'Parc Bit' van Richard Rogers

beschenen gevelvlakken waarschijn lijk moeten worden

Partnership te Mallorca [COAV96].

e 96%

98%

100%

112%

[3.29) Invloed van gebouwvorm en structuur op warmte behoefte

142% 100%

200%

133% DE INTELLIGENTE GEVEL

Grootte

zuiden noordgevel een factor 1,5 breder zijn dan de west-

De grootte van een gebouw is van invloed op de verhouding

en oostgevel [OLGY63]. Overigens is de verkregen winst-

tussen geveloppervlak en bruikbaar vloeroppervlak Dit geeft

zeker in gematigde klimaatzones - klein, maar deze wordt

een indicatie van de invloed van het geveloppervlak op het

groter naarmate het glasoppervlak wordt vergroot, de

binnenklimaat. Bij compacte gebouwvormen verloopt deze

thermische isolatie wordt verhoogd en zonwering wordt

functie namelijk venre van lineair. Als we bijvoorbeeld een

toegepast; een situatie die we veel zien bij modeme

kubus nemen van 3 x 3 x 3 m dan heeft deze een gevel-/

kantoorgebouwen.

vloeroppervlak verhouding van I :6. Bij toename van het

Maar de gebouwvorm is niet alleen van invloed op het

geveloppervlak van de kubus, neemt het vloeroppervlak het

thermische aspect, ook de beschikbaarheid van daglicht voor

tweevoudige toe. Zo wordt de verhouding bij een kubus van

vertrekverlichting wordt hierdoor mede bepaald, aangezien

6 x 6 x 6 m 1:3 en bij een kubus van 12 x 12 x 12 mi: I ,5.

de gebouwvorm de oriëntatie van gevels zal beïnvloeden.

Hoe groter het gebouw, hoe geringer in relatieve zin het

Hetzelfde geldt voor winddruk op gevels.

warmteverlies door de gevel.

Natuurlijk zijn vele andere factoren ook van invloed op de

Figuur 3.29 toont de warmtebehoefte bij verschillende

gebouwvorm:

gebouwvormen en bij versch illende schakelingen van delen

• het gebouwconcept;

met eenzelfde volume.

• een functionele ordening van ruimten;

Gebouwvorm

• gewenste ruimtekwaliteit;

Tevens blijkt uit figuur 3.29 dat de volume/oppervlak

• technische uitrusting vàn het gebouw;

verhouding naast de gebouwgrootte ook - in mindere mate -

• beschikbaar grondoppervlak, geldende voorschriften;

door de vorm wordt bepaald.

• esthetica, etc.

• een economische en structureel wenselijke bouwmethode;

Van groter belang is dat de vorm van het gebouw het effect van richtingsgevoelige factoren bepaald. Verticaal geordende

In het algemeen kan voor grotere gebouwen worden gesteld

gebouwen die op het zuiden gericht zijn, zullen door de

dat in koele gebieden compacte vormen de voorkeur hebben

varierende zon invalshoek een grotere warmte-i nstraling in de

(warmteverlies maatgevend) en in gematigde klimaatgebieden

winter hebben dan in de zomer (gevel én dak). Bij hetzelfde

de gebouwvorm het minst van invloed is op de energetische

volume horizontaal geordend, zal dit juist omgekeerd zijn. De

prestatie van het gebouw, hoewel een oost-west oriëntatie

warmtebelasting door invallende zonnestraling zal dus moeten

de voorkeur gen iet. Andere factoren echter, zoals functionele

worden meegewogen in een op te stellen warmtebalans om

indeling, beschikbaar grondoppervlak e.d. zullen snel

te bepalen welke gebouwvorm op welke plaats energetisch

bepalender zijn voor de gebouwvorm dan het energetische

gezien goed functioneert. Zo blijkt b.V. een woning in New

aspect. Zo zal op economische gronden een vierkante

2

York van circa 90 m met 40% glas in de zuidgevel en 20%

gebouwvorm de voorkeur genieten, omdat daarmee een zo

glas in de overige gevels minder warmteverlies in de winter

klein mogelijk (duur) geveloppervlak wordt verkregen.

en minder warmteinstraling in de zomer te hebben als de

Klingele heeft de invloed van gebouwgrootte en -vorm

33

34


winter

onderzocht op het totale energieverbruik van het gebouw

Structuur

met dynamische simulaties, uitgevoerd met de computer-

De eigenschappen, plaatsing en afmetingen van toegepaste

programma's BLAST en SUPERLITE [KLlN94]. Bij een

materialen zijn eveneens van invloed op de effecten van

referentiekantoor (SOm lang, twee kantoorzones van Sm

klimaatfactoren. Constructiematerialen zijn selectief wat

diep met conridorontsluiting van I ,8m en vijf verdiepingen,

betreft de mogelijkheid om zowel seizoens- als dagelijkse

verdiepingshoogte 3,5m) kon het volume worden verdubbeld

temperatuurwisselingen te vertragen en te dempen. Hierbij

en verviervoudigd door de afzonderlijke afmetingen te

wordt onderscheid gemaakt tussen de thermische prestatie

veranderen.

van verticale en horizontale constructies. Zowel de warmtegeleidingscoëfficient als het accumulerend vermogen

[3.30) De woningen van de Acoma indianen

GEBOUWHOOGTE

zijn van belang.

Door de gebouwhoogte te variëren neemt de specifieke

De woningen van de Acoma indianen bijvoorbeeld hebben

verwarmingslast af (3,5% resp. 5,3 %) maar de koellast neemt

stenen wanden, en daken opgebouwd uit hout. riet en gras

toe (4,2 resp. 6, I %). Het elektriciteitsverbruik voor verlichting

afgedekt met klei. De winterzon beschijnt de wanden die een

blijft gelijk. Het totale primaire energieverbruik per oppervlak-

hoge warmtegeleiding en accumulerend vermogen hebben.

teëenheid daalt met 0,3%, respectievelijk 0,5%.

De zomerzon beschijnt voomamelijk de daken die juist een lage warmtegeleiding en laag accumulerend vermogen

GEBOUWLENGTE

hebben. De grote seizoens- en dagelijkse temperatuurvariaties

Het variëren van de gebouwlengte heeft een vrijwel identiek

worden zo afgevlakt. De wanden lopen naar boven taps toe,

effect met een daling van het primaire energieverbruik met

zodat ze op de begane grond een grotere thermische

0,5 respectievelijk 0,6%.

stabiliteit hebben dan op de verdiepingen. Dit heeft te maken met de functies van de verschillende ruimten, namelijk opslag

GEBOUWDlEPTE

van proviand op de begane grond wat om een stabiele

Het variëren van de gebouwdiepte heeft een veel grotere

temperatuur vraagt en de woon- en slaapvertrekken op de

invloed, doordat het gebouw nu een veel compactere vorm

hoger gelegen verdiepingen waarvoor een stabiele

krijgt. Het energieverbruik voor verwarming en koeling neemt

temperatuur minder van belang is (afb. 3.30). [KNOW81 ]

daardoor aanzienlijk af, met 35% respectievelijk 47% bij

De ISSO/SBR-publikatie 213 geeft drie voorbeelden: van een

verdubbeling en 50% respectievelijk 69% bij verviervoudiging.

zwaar dak met een U-waarde van 0,6 W/m 2K, een licht dak

Het energieverbruik voor verlichting neemt echter nu nave-

met dezelfde U-waarde en een licht dak met een U-waarde

nant toe met 27% bij verdubbeling en 40% bij verviervoudig-

van 0,3 W/m 2K.

ing, waardoor het totaal energieverbruik met 4%, respectie-

Bij maximale zonsbelasting wordt bij een licht dak en hoge

velijk 5% afneemt. Kijken we echter naar het primaire

U-waarde al I uur later een maximale verhoging van de

energieverbruik dan neemt dit juist toe met 8 tot ruim 12%

binnentemperatuur van I ,5°C bereikt. Door verhoging van de

door het ongunstig grote aandeel aan elektrische energie.

thermische isolatie wordt de tijdsvertraging I ,5 uur en wordt

Optimaal gebruik van daglicht blijkt dus van groot belang.

de binnentemperatuur met maximaal

o,rc verhoogd. Bij de

stralingsenergie

primaire energie

natuurlijke energie omzetting

verdamping, regen, sme~en

"

technische omzetting

menselijke leefomgeving

waterkracht centrales

atmospherische beweging (wind)

windturbine

golfbewegingen

golfkracht

opwarming van aardoppervlak en atmosfeer

warmte pompen

zon

"

o ~

zonnecollectoren zonnestralen zonnecellen, fotovoltaïsche elementen

[3 .31] Omzetting van stralingsenergie van de zon door natuurlijke en menselijke processen

gecombineerde wa rmte kracht centrale

energieproductie van biomassa omzettingsinstallatie


zware dakconstructie wordt de tijd svertraging zelfs 7 uur en

35

zonwering en beschutting.

stijgt de binnentemperatuur met maximaal 0,2°C.

Ook de gebouwstructuur, de ordening van ruimten, kan

Vooral bij gebouwen die alleen overdag worden gebruikt, kan

worden gebruikt om het gebouw aan te passen aan variatie in

het aantrekkelijk zijn een hoog accumulerend vermogen te

de omgevingsfactoren. Zo kunnen kleine ruimten een grote

hebben, doordat de maximale temperatuurstijging als gevolg

centraal gelegen ruimte omsluiten. De kleine ruimten zullen

van zonsbelasting buiten de gebruikstijd van het gebouw komt

snel reageren op buitencondities en tegelijk een buffer

t e liggen. Voor ruimten die vooral 's nachts worden gebruikt,

vormen voor de grote ruimte die juist reageert naar gelang de

zoals slaapkamers, is het juist aantrekkelijk om een lichte

bezetting van de ruimte. Bij de grote ruimte aan de omtrek

constructie toe t e passen, omdat deze 's avonds snel weer

van het gebouwen de kleine ruimte in de kem zullen de

afkoelt. Om in de winterperiode daarentegen geen grote

grote ru imten reageren op de buitencondities met een

warmteverliezen te krijgen, zal het wel aantrekkel ijk zijn om

vertraging door hun grotere massa en volume. De kleinere

voor een lage warmtegeleiding te zorgen.

ruimten worden afgeschermd van exteme factoren, maar zijn niet geschikt voor langdurig verblijf door hun gebrek aan

Bij het eerder genoemde onderzoek door Klingele werd ook

uitzicht en snelle opbouw van warmte door personen en

de invloed van de warmtegeleidingscoëfficient en verschi l-

apparaten.

lende aandelen aan dichte en transparante geveldelen

Ook ordening in relatie tot oriëntatie is mogelijk. Bij

onderzocht. Door het verbeteren van de warmtegeleidings-

gebouwen met relatief w einig gebruikers kunnen de kleine

coëfficient van de gevel, daalt het energieverbruik voor

ruimten op het noorden zijn georiënteerd om als een buffer

verwarming maar stijgt de koellast, relatief echter veel minder.

te werken tegen warmteverlies terwijl de grotere ruimten op

Vooral bij de op het noorden georiënteerde gevel is de

het zuiden de winterzon kunnen vangen. Bij gebouwen met

invloed groot (een vermindering van het energieverbruik met

relatief veel gebruikers kunnen deze in grotere ruimten op

17 en 24% bij een verbetering van de k-waarde van de dichte

het noorden worden ondergebracht waarbij de ruimten door

delen van 0,7 naar 0,45 respectievelijk 0,3 W/m 2 K), maar ook

lichaamswarmte en apparatuur worden verwarmd en door de

bij de oost en west georiënteerde gevel is de wi nst aanzienlijk

kleinere ruimten op het zuiden van een (te) grot e warmte-

(12 en 18% respectievelijk I I en 17%). Verbeteren van de

belasting door de zon worden afgeschermd.

k-w aarde van het glas van 2,7 naar 1,3 W/m2K geeft een nog grotere reductie van het energieverbruik: 16% voor de

Energieomzetting

zuidgevel, 33% voor de noordgevel. 25% voor de oostgevel

Energieomzetting heeft betrekking op alle chemische en

en 22% voor de westgevel.

mechanische processen die bijdragen aan regeling van het

Bij veel gebouwen is de gevel als een dunne huid om het

verbranding van organisch materiaal. Met de introductie van

gebouw heengetrokken. Door de gevel in diepte te laten

volledige klimaatsystemen echter, zijn we hiervan volledig

binnenklimaat. Lange tijd bestond dit uit de simpele

variëren of daken te laten oversteken kan de gebouwomhul-

afhankelijk geworden, vaak ten koste van andere (natuurlijke)

ling naast de klimaatscheidende functie tevens dienen voor

manieren van aanpassen aan omgevingsfactoren.

[3.32 - 3 .33] Woonhuis ontworpen door F.L.Wright voor de familie Jacobs, waarbij gebruik wordt gemaakt van de warmtestraling van de zon in de winter door de woonkamer op het zuiden te oriënteren. Het dakoverstek zorgt voor beschaduwing in de zomer.

36


Bezetting

verbranding van gas voor verwarming van ruimten en water

Mensen geven afhankelijk van hun activiteit lichaamswarmte

en voor het bereiden van voedsel. De huidige generatie VR

af, ontstaan door de vertering van voedsel. Bij kantoorwerk

en HR verwarmingsketels zijn zeer efficiënt - rendement circa

bedraagt dit circa I 10 - 130 W [SBR90], bij zwaar lichamelijk

90% - en verliezen blijven daardoor beperkt. Een interes-

werk kan dit oplopen tot circa 500 W.

sante ontwikkeling is die van kleine warmtekrachteenheden.

De warmte van grote groepen mensen kan worden

Deze eenheden - veelal bestaande uit een verbrandings-

getransporteerd naar andere (koudere) delen in het gebouw.

motor, een generator en een warmtewisselaar - lijken zeer

Een andere - minder gebruikelijke - mogelijkheid is het

geschikt voor levering van elektriciteit en verwarming van niet

verplaatsen van mensen in het gebouw. Afhankelijk van de

te grote wooncomplexen en bedrijven. Een verlaging van het

grootte van de groep en van de ruimte en het seizoen

energiegebruik met 25% ten opzichte van gescheiden

kunnen mensen aan de zonzijde of juist aan de schaduwzijde

opwekking lijkt haalbaar [SBR90]. Een aantal energiebedrijven

worden geplaatst. Met de ordening van ruimten voor

experimenteert met deze vorm van energieomzetting ter

specifieke functies kan hiermee rekening worden gehouden.

plaatse.

Vroeger hadden grote woonhuizen de beschikking over zomer- en wintervertrekken. Ook gebeurde het dat het

Regeling

zitgedeelte in de zomer naar de koele noordzijde van de

Controle over de chemische en mechanische processen van

woning verhuisde.

energieomzetting blijkt zeer belangrijk voor gebruikers van gebouwen. Systemen met centraal geregelde temperatuur- en

Centrale energie-omzetting of ter plaatse

lichtniveaus hebben misschien lagere initiële kosten, maar

Energieomzetting gebeurt zowel centraal als ter plaatse. In het

houden nauwelijks rekening met de wensen van individuele

algemeen wordt elektriciteit centraal opgewekt door

gebruikers. Gebouwen met volledige klimaatbehandeling

verbranding van brandstoffen. De elektrische energie wordt

worden door gebruikers over het algemeen als slecht

vervolgens via een uitgebreid leidingstelsel gedistribueerd,

beoordeeld, hoewel daar niet altijd objectieve redenen voor

waarbij grote verliezen optreden. De kilometers lange

aan te geven zijn. Het kunnen beïnvloeden van de binnen-

hoogspanningsleidingen hebben bijvoorbeeld een aanzienlijke

condities door het openen en sluiten van ramen, bedienen

weerstand waardoor energie in de vorm van warmte verloren

van zonwering en verhogen ofverlagen van lichtniveaus is

gaat. Voor elke kWh elektrische energie is circa 3 kWh

kennelijk voor gebruikers van groot belang. De eventueel

primaire energie nodig. Restwarmte, ontstaan bij de

hogere initiële kosten van individuele regelmogelijkheden

opwekking van elektriciteit wordt tegenwoordig vaak in de

kunnen worden terugverdiend in de exploitatiefase,

vorm van stadsverwarming gebruikt voor de verwarming van

bijvoorbeeld door het milieubewust maken van gebruikers of

nieuw opgezette stadswijken en voor bedrijven.

door koppeling met automatische regelmogelijkheden als

Energieomzetting ter plaatse heeft meestal betrekking op

aanwezigheidsmelders e.d.

[3.34 - 3.36] Kabelbundels lopen door kabelgoten naar vloerputten waarin zich aansluitingen voor elektra en dataoverdracht bevinden [Commerzbank)

VOORZIENINGEN


Het modeme kantoorgebouw kenmerkt zich door

interactie met de materiële gebouwstructuur kan worden

aanwezigheid van uitgebreide informatieverwerkings- en

geminimaliseerd. De wanden zijn hiervoor minder geschikt in

communicatieapparatuur; telefoon en computer zijn

verband met fiexibele indeling van kantoor- en eventueel ook

gemeengoed en vaak horen daar nog printer, fax en modem

woonruimten. Ook is het mogelijk om gegevens uit te

e.d. bij. Deze ontwikkeling zet zich in versneld tempo door en

wisselen met infrarood- of radiogolven waarbij kabels over

zal binnen nu en korte tijd gekarakteriseerd worden door een

relatief korte afstanden (bijvoorbeeld in een kantoorunit)

vergaande digitalisering van alle media. Dit maakt het mogelijk

geheel overbodig zijn. Bij overdracht via infraroodgolven zal

dat alle verschillende soorten apparatuur met elkaar kunnen

de ontvanger evenals de digitale contactdoos ergens

communiceren, hetgeen integratie vergemakkelijkt. Deze

ingebouwd moeten worden en met een netwerk worden

geïntegreerde systemen zijn nu als 'Multi-media computers'

verbonden, wat voor de gebouwstructuur vrijwel dezelfde

op de markt en vereisen alleen een aansluiting op het World

consequenties heeft. Andere voorzieningen hebben

Wide Web

(VVWW) om communicatie over de gehele

37

voomamelijk betrekking op het transport van mensen en

wereld met andere gebruikers mogelijk te maken. Andere

goederen waaronder aiValstoffen, en apparaten als

mogelijkheden zijn beeldtelefoon, elektronische post en

koffiemachines e.d. Nog zelden zien we in gebouwen

digitale fax.

buizenpostsystemen opgenomen en dan nog zijn tracés

Voor de gevel hoeft dit weinig tot geen betekenis te hebben.

hiervoor eerder in de gebouwkem dan in de gevelzone

De enige vereisten - een netspanningsaansluiting en een

opgenomen (o.a. Commerzbank). Leidingen voor centrale

digitale contactdoos voor aansluiting op een netwerk - zijn

stofzuiginstallaties of vuilstortkokers kunnen eventueel wel in

ook op andere plekken in te bouwen zoals plafond of vloer.

de gevelzone worden opgenomen, hoewel ook deze

Desondanks zien we regelmatig dat leidingen worden

gebruikelijk in leidingschachten in de gebouwkem worden

opgenomen in de gevelzone, omdat hiermee de ongewenste

opgenomen.

[3.37] De centrale regelunit stuurt de zonwering, verwarming, ventilatie en verlichting van de kantoorkamers [Commerzbank)

[4.1] Tussen de twee symetrische kantoorvleugels bevindt zich de ingang

40


h.o.h. De spanwijdte tussen de frames bedraagt 13,6 m met

DAGLICHT

uitkragingen van 3,6 m naar de rand en 4,2 m naar het

Weren

gebouwmidden. Zowel de vloerligger als de dakligger worden

Het weren van daglicht heeft betrekking op de inval van

door gevelstij len afgespannen. In de middenzone van het

direct en diffuus zonlicht. Voor al le transparante geveldelen

gebouw zijn vides opgenomen, deze krijgen licht via het

gebeurt dit met jaloezieën, maar dan in drie verschillende

glasdak. dat over de volle lengte van het gebouw loopt.

typen.

Als gevel is de door Gartner ontwikkelde 'geïntegreerde

Het glasdak wordt beschaduwd door blank geëloxeerde,

façade' toegepast, waarbij stalen met w ater doorstroomde

kantelbare aluminium lamellen. Deze zijn 540 mm breed bij

gevelstijlen dienen voor verwarming en koeling. Dit systeem is

een dikte van 60 mm, waardoor een geringe neiging naar het

ook voor het glasdak toegepast. Gesloten gevel- en dakdelen

noorden voldoende is om directe zoninstraling te

bestaan uit zelfdragende aluminium sandwichpanelen. De

voorkomen. De glasstrook onder de dakrand is voorzien van

transparante delen zijn samengesteld uit aluminium profielen

'standaard', 100 mm brede aluminium jaloezieën, die zowel

met een dubbele thermische onderbreking, voorzien van

op en neer kunnen als gekanteld kunnen worden.

drielaags isolatieglas met twee infrarood reflecterende lagen

De glasstroken op zichthoogte tenslotte zijn voorzien van op

en spouwvulling van edelgas (Argon) .

enige afstand van de gevel geplaatste eveneens kantelbare

De zowel aan de noord- als zuidgevel bevestigde vlucht- en

glaslamellen van 300 mm breedte waarvan het glas is

onderhoudsbalkons vormen tevens de bevestiging voor de

voorzien van een reflecterende laag. Deze laag reflecteert

zonw ering c.q. lichtreflectoren bestaande uit horizontaal

86% van het zonlicht en weert het directe licht dus niet

geplaatste, kantelbare glasplaten van I Omm dik en 300mm

volledig (zie onder 'bemiddelen'). Door de jaloezieën zo te

breed. Deze glasplaten zijn voorzien van een weerbestendige

kantelen dat ze het opvallende zonlicht naar buiten

reflecterende laag. Op de verdieping bevindt zich onder de

reflecteren, wordt directe zoninstraling voorkomen. Aan de

dakrand een glasstrook met aan de buitenzijde een zonwering

binnenzijde zijn rolgordijnen geplaatst met een

van horizontale alumini um jaloezieën. Aan de binnenzijde van

lichttransmissiegraad van slechts 7% om verblinding of

de gevel zijn ro lgordijnen geplaatst.

hinderlijke reflecties bij beeldschermw erk tegen te gaan.

Het glasdak is voorzien van een zonwering aan de buitenzijde bestaande uit draaibare aluminium lamellen. Als klimaatvoorPROJECTGEGEVENS

opdrachtgever architect constructie-adviseurs gebouwtechniek bouwfysisch adviseur landschapsarchitect realisatie bouwkosten

Josef Gartner & Co. Kurt Ackermann und Partner Jürgen Feit Bernhard Behringer en Müller Ing.-Bü~o Dr. Karl PitJ~ntlPirip Karl Gertis en Walter Fuchs Georg Penker 1992 (?) circa DM 3.500,- /m 2

Bemiddelen

zieningen zijn naast de verwarmings- en koel-mogelijkheid van

Het regelen van het daglichtniveau w ordt eveneens met de

de geïntegreerde façade, koelplafonds geplaatst. De door

eerder genoemde jaloezieën bewerkstelligd. De lamellen bij

computerapparatuur afgegeven warmte wordt naar de

het glasdak worden - bij deels bedekte en heldere hemel - zo

dubbele vloer afgezogen en gekoeld in de ruimte terugge-

gekanteld dat ze licht van de noordelijke hemelkoepel in het

voerd. Daamaast bestaat de mogelijkheid de vensters in de

gebouw reflecteren. In voorkomende gevallen wordt het

gevel te openen. Verse lucht wordt aangevoerd door

directe zonlicht in het gebouw gereflecteerd.

kwelventilatie waarbij de uitstroomopeningen zijn opgenomen

De jaloezieën aan de gevel kunnen zo worden gekanteld dat

in de borstweringen.

ze het directe of diffuSé zonlicht in het gebouw reflecteren.

[4.2 - 4.3] De lichtstraat met aluminium lamellen voor zonwering en lichtsturing en gevel met glazen lamellen.


41

Het via de glaslamellen gereflecteerde licht wordt zo gericht dat het via het wit gelakte koelplafond tot diep in de vertrekken kan doordringen. De instelling van de optimale stand van de lamellen gebeurt automatisch door het gebouwbeheerssysteem (zie ook onder warmte).

Doorloten De jaloezieën kunnen zo gekanteld worden dat ze het directe licht zo onbelemmerd mogelijk doorlaten. De dikte van de lamellen zal betekenen dat altijd een gedeelte van het daglicht wordt gereflecteerd of geabsorbeerd. De jaloezieën bij de bovenste glasstrook kunnen volledig worden opgetrokken. Het glas zal echter ook een gedeelte van het zon licht reflecteren en absorberen. Van onbelemmerd doorlaten is dus geen sprake.

Werking Door het kantelen van de lamel len en het neerlaten of optrekken van de desbetreffende jaloezieën en ro lgordijnen, is de lichttransmissiegraad regelbaar tussen de I en de 63%. In figuur 4.5 - 4.6 zijn de onderzoeksresultaten* opgenomen van een vergelijking tussen een gevel met helder glas, met rolgordijn binnen, met jaloezieën buiten en met de door Gartner ontwikkelde glaslamel len. Uit de meetwaarden blijkt dat de glaslamellen in vergelijking met traditionele zonweringen een duidelijk hogere verlichtingssterkte opleveren, vooral dieper in het vertrek en bij een bewolkte hemel. Daar staat tegenover dat de gelijkmatigheid van de verlichtingssterkte in vergelijking met traditionele zonwering minder is (vergelijk met het Hoogheemraadschap Rijnland, blz.65).

* proefopstelling firma Gartner: 30 m 2 , 55% van de gevel voorzien van isolatieglas, wanden en plafond wit

[4.4] Oe glazen lamellen laten 14% van het zichtbare licht door waardoor uitzicht mogelijk blijft

42


warmtewinst bereikt door transmissie via de gevel en het dak.

WARMTE(STRALING)

Warmtestraling heeft zowel betrekking op de warmte-

Hetgeen hierboven gesteld is voor het weren van direct

overdracht van binnen naar buiten als vice versa.

zonlicht is tevens van toepassing voor het weren van ongewenste warmtestraling. Vooral in de zomerperiode, maar

Weren

ook in voor- en najaar zal de warmtestraling door invallend

Alle bouwdelen zijn hoogwaardig geïsoleerd voor een

zonlicht (in combinatie met de inteme warmte last) de

minimaal warmteverlies. Zo zijn de gesloten dakdelen

binnentemperatuur tot ongewenste hoogten doen oplopen.

voorzien van 120 mm isolatiemateriaal (k-waarde van het

Op onbewolkte dagen - als voldoende daglicht voorhanden is

2

paneel = 0,3 W/m K) en de geveldelen van 70 mm isolatie2

- buiten het stookseizoen, zullen de glas- en aluminium

materiaal (k-waarde van het paneel = 0,4 W/m K). De

lamellen zo worden ingesteld dat ze invallende warmtestraling

gevelpanelen zijn qua dikte afgestemd op het toegepaste

maximaal weren. Bij bewolking en tijdens het stookseizoen zal

kozijnsysteem en daarom dunner dan de dakpanelen. De

een compromis worden bereikt tussen optimale

aluminium kozijnprofielen zijn voorzien van dubbele thermi-

daglichttoetreding en gewenste wering danwel toetreding van

sche onderbreking (k-waarde = 1,9 W/m 2K). Het glas bestaat

warmtestraling.

uit drie lagen glas met twee infrarood reflecterende lagen, de beide spouwen zijn gevuld met Argongas. Het glas bereikt

Bemiddelen

hiermee een k-waarde van 0,9 W/m 2K tegenover 3,0 W/m 2 K

Zoals reeds in de vorige alinea is aangeroerd, zullen de glas-

voor 'standaard' dubbelglas. In delen van het gebouw is glas

en aluminium lamellen met het bemiddelen in de daglicht-

toegepast waarbij de spouwen zijn gevuld met Kryptongas

toetreding, tegelijkertijd bemiddelen in de warmtestraling.

waarmee de k-waarde verder daalt tot 0,7 W/m 2K. Ook is

Afhankelijk van de gewenste en momentane binnentempera-

glas toegepast waarbij de glasafstandhouders van kunststof zijn

tuur zal (mits in een minimaal gewenste verlichtingssterkte is

in plaats van het gebruikelijke aluminium. Transmissieverliezen

voorzien) de stand van de lamellen worden bepaald door

via de glasrand - die bij dergelijk geïsoleerd glas een aanzienlijk

het gewenst toelaten respectievelijk weren van de opvallende

deel van het totale transmissieverlies uitmaken - worden

warmtestraling. Deze optimalisatie van het compromis tussen

daarmee verder gereduceerd.

weren van direct zonlicht. daglichttoetreding en warmte-

Door het grote oppervlak aan transparante delen ten

wering of warmtetoelating, wordt bepaald door een

opzichte van de dichte geveldelen zal het glasoppervlak de

computergestuurd regelsysteem die de stand van de lamellen

grootste bron van warmteverlies zijn. Omdat transparante

geregeld bijstelt.

bouwdelen tevens warmte in de vorm van zonnestraling doorlaten, zal de totale warmtebalans in overweging

Doorlaten

genomen moeten wordèn om te bepalen welk bouwdeel de

Het gewenst 'doorlaten' van warmte door dak en gevel

meest bepalende factor is (zie ook onder 'doorlaten').

wordt beperkt door de warmtedoorgang van de gevel.

Als de buitentemperatuur boven de binnentemperatuur ligt,

Daamaast valt warmteverlies c.q. -winst te bereiken door het

wordt door de hoge isolatiewaarden een minimale

openen van de ramen in de gevel. De warmte-uitwisseling

4

kLx

~

kLx

,

3

~

0,8

EiAt

~\

EiAt 2

0,6

1-

u........ 0,2

2

3

4

5

6

7

o

8

\

\

\~

0,4

o

\ 1 \ \\

'\

1,0

diepte van vertrek (in meters)

"" '" "'"-

[4.5 - 4.6) Verdeling van de verlichtingsterkte op het werkvlak, links bij zoninval onder 45°; rechts bij volledig bedekte hemel. De lijn met de open vierkantjes geeft de resultaten van de glazen lamellen, de bovenste lijn de situatie zonder zonwering en de overige lijnen die van traditionele zonwering.

~~

1"-.

--.........

~~

t:o-

.......

~~

"""-

:::::;I;; -u

"'"

,

2

3

4

5

7

6

8

diepte van vertrek (in meters)

43

DE INTELUGENTE GEVEL

tussen binnen en buiten zal dan echter meer worden bepaald

de kunstverlichting zal echter evengoed de w armtebelasting

door ventilatie met buitenlucht met een andere temperatuur

verhogen, zodat het kiezen blijft uit twee kwaden. H elaas

dan door de toenemende transmissie van stralingswarmte.

ontbreken hierover exacte gegevens.

H et maximaal doorlaten van warmte van buiten naar binnen wordt bereikt door maximale zontoetreding, d.w.z. door de

LUCHT

jaloezieën op te trekken respectievelijk zo te kantelen dat

Weren

glas- en overige vlakken minimaal worden beschaduwd. Voor

In principe zal men proberen dak en gevel zo luchtdicht

de glasvlakken is een equivalente warmtegeleidingscoëfficient

mogelijk te maken, om kieren met daarmee gepaard gaande

te bepalen waarin de warmtew inst door zonnestraling is

warmteverliezen en tochtverschijnsel en te voorkomen. Met

verdisconteerd. De warmtewinst verandert met de zonne-

het toepassen van dubbele aanslagen en aansluitrubbers is

stand en met de klimaatomstandigheden en kan dus slechts

hierin voldoende voorzien en is de luchtpermeabiliteit zeer

als een gemiddelde over een bepaalde periode worden

klein in verhouding tot de gewenste toevoer van schone

bepaald.

(buiten)lucht.

In tabel 4.7 zijn voor de verschillende georiënteerde gevels de voor het stookseizoen gemiddelde effectieve k-waarden

Bemiddelen

opgenomen. Ter vergelijking zijn ook de waarde voor

Doordat de eventuele koe 11 ast voor het gebouw vrijwel

standaard isolatieglas gegeven. Hieruit blijkt dat de effectieve

volledig door het koel plafond en de 'geïntegreerde façade'

transmissieverliezen over de transparante bouwdelen kleiner

(zie onder 'voorzieningen') wordt gedekt, hoeft de lucht-

keq Noord keq Oost/West

zijn dan voor de gesloten bouwdelen. De negatieve k-waarde

installatie uitsluitend in de behoefte aan verse luchtte

~~c Zuid

voor de zu idgevel w ijst er zelfs op dat voor deze glasvlakken

voorzien. Dit gebeurt vo lgens het principe van kwelventilatie

over het stookseizoen gemiddeld geen transmissieverliezen

waarbij lucht met een maximale snelheid van 0, I

optreden maar juist warmtewinst.

een temperatuur max imaal 2° onder de vertrektemperatuur

mis

en met

uit de uitstroomopeningen in de borstwering stroomt. De

Werking

buitenlucht wordt centraal ingenomen, via kanalen gedistribu-

Door de hoogwaardige isolatie zijn de transmissieverliezen

eerd en met een capaciteit van 64 m 3/h per strekkende meter

uiterst gering. Hierdoor - en door de hoge inteme warmte-

uitstroomopening in de ruimten ingebracht.

belasting van mensen en apparatuur - is de verwarmingsbehoefte laag en zal het aantal dagen waarop moet worden

Doorlaten

gekoeld het aantal stookdagen ruimschoots overtreffen .

De te openen ramen dienen als aanvu lling op de luchtinstal-

Hoewel de glaslamellen en aluminium jaloezieën effectief de

latie. Hier is per drie raamvelden één draai-kiepraam

warmtebelasting door zoninstraling kunnen reduceren, is de

toegepast. In voor- en najaar zal de buitentemperatuur

vraag hoe vaak de glaslamellen buiten de stookdagen voo r

overdag niet veel onder of boven de binnentemperatuur

het vergroten van de daglichttoetreding worden gebruikt en

liggen en kan de verzorging van verse lucht zonder vee l

daarmee de warmtebelasting verhogen. H et inschakelen van

warmteverlies via de ramen plaatsvinden. Belangrijk is het

dubbelglas

driedub~

2,25 t,95 1,50

0,43 0,24 -0,04

belgla~

cW

[Tabel 4 .7) equivalente k-waarden voor dubbelglas en driedubbelglas

[4.8) De uitstroom roosters van het kwelventilatiesysteem

44


gevoel van de mensen om zelf direct in te kunnen grijpen op

openen is echter zo sterk afhankelijk van de wi ndsnelheid op

het moment dat zij het binnenklimaat niet langer als

de gevel, openstaande deuren e.d. dat de regel marge te grof

comfortabel ervaren. De keuze deze functie onder de

is om van bemiddelen te kunnen spreken. Waarschijnlijk

categorie 'doorlaten' onder te brengen is discutabel. Meestal

zullen de ramen worden geopend als de binnentemperatuur

zullen de gebruikers de ramen zover openen als dat zij op dat

hoog is bij een aangename buitentemperatuur en een

moment als comfortabel beschouwen, hetgeen beter als

maximale ventilatie gewenst is.

'bemiddelen' kan worden gezien. Ventilatie door ramen te

[4.9) Verloop van de gevoelstemperatuur en de halfruimtestralingstemperatuur bij de geïntegreerde façade (boven) en bij verwarming met radiatoren [onder) grens van het verblijfsgebied

grens van het verblijfsgebied

------------- ------,

------,

1,Om

1,0 m

o

~ 22 21,521

+3 +1

-3

,---------------- ---,

----------------,

,I 20 -1

~",: 4()

!

I I

I I

I I

I

I I ~ fÈ

'"

~

:

1

I DE

INTELLlGE~N~TEG;EVE~L- - - - - - - - -

I

[4.10-411]0 45 . oorsned .de werki ng t.a.v. verlicht'en van het ge bouw van G In de winter- en .Ing, ventilatie, ve . artner met 1 . glazen rwarmlng en koeling

lamell:~mersltuatie

-

900 -

--

2. I .. met roosters 3 bordes . a umlnlum lamellen 4. Isolatieglas 5. waterdoorvoerde k okers 6 . ventil t' 7 . a .Ierooster . blinderingsgordijn

. 230

wintersituatie

I

I

I I I

3.

I

I I

I

I

I~

1

I

I

1 _-:",:":

\

j===>

\

1.

:::::,-

5.

I

4.

I I

6.

I

I

-

2.

I

I I

,

I §c: c:

'" I 1lê -.:" t:: :i1

(!l

1

I I

1

I

1

I

I

I I I I I

ê

!

~

230 -

~

I

ê I ~ S

-

'"I

I I I

."e

I

-900

'" '"'" ill

€

7.

zomersituatie

\

II ~~

1

11

~ j

I

~

11-

~-

11

11

II

46


[4.12 - 4.13] Doorsneden over de lichtstraat van het gebouw van Gartner met de werking t .a.v. verlichting. ventilatie. verwarming en koeling in de winter- en zomersituatie 1 2 3 4 5 6

aluminium jaloeziën drielaagsglas. twee IR-reflecterende lagen. spouwvulling met inert gas (Agron. Krypton) kokerprofielen met koelwater/ verwarmingswater watergekoeld plafond reflecterend plafond lichtarmaturen

wintersituatie

I I 5.

6.

I

I

II II I I

zomersituatie

~

==

I

I

~

'==~

, ~ == ~ ~ fL

T 1 I

I

r

-I

"

•

(iSi k=

1i!

~.

"

~

.. 1--1

-_ .

------

-------- _.

----- -- ---

In mnl - -- -

[4.14 - 4.15] Doorsnede en plattegrond van het Helicon verhuurgebouw te Londen

~~

!1l- ---

---- fl'i l!!!

~--- -

---- fl'i1!1!


Het verhuurgebouw 'Helicon', Finsbury Pavement

verdiepingen. Zo ontstaat in totaal 125.000 m 2 netto verhuur-

(Londen, Engeland)

bare ruimte. De oost-, zuiden westgevel zijn volledig voor-

47

zien van glas. De situering langs een drukke wi nkelstraat geeft UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

een hoge geluidsbelasting en luchtverontreiniging. Daarom is

De hoge geluidsbelasting op de gevel maakte toepassing van

voor de gesloten gevel van dubbelglas een tweede gevel van

airconditioning noodzakelijk. Desondanks werd gestreefd naar

enkelglas geplaatst waardoor een spouw van 900mm breed

energiebesparing en een comfortabel binnenklimaat bij

ontstaat. In de spouw zijn 450mm brede horizontale jaloezie-

maximale flexi biliteit van de indeling van de kantoorruimten.

en opgenomen van grijs geperforeerd metaal. De jaloezieën

De volgende ontwerpcriteria werden vastgesteld.

zijn kantel baar tot maxi maal 60°. De perforatie laat in dat

•

temperatuur van de inblaaslucht 18 - 20°C;

geval enig uitzicht naar buiten toe. Verder is de spouw per

binnentemperatuur van de kantoren min 19 oe in de

verdieping voorzien van looppaden van metalen roosters.

wi nter en maximaal 23 oe in de zomer (het stralingseffect

De kantoorruimten zijn voorzien van een verhoogde vloer.

van het koelplafond zal de maximale temperatuur l oe

Het hierdoor gevonrnde plenum dient als aanvoerkanaal voor

kouder doen lijken);

ventilatielucht dat volgens het verdringingsprincipe in de

oppervlakte per persoon: •

10m2:

ruimte wordt ingebracht. Afzuiging van de lucht vindt plaats

toevoer van verse lucht: 15 I/s per persoon;

via de anrnaturen. Verder zijn de kantoorruimten voorzien van

koellast: voor mensen 10 W/m 2, verlichting 15 W/m 2,

koelplafonds. Verwanrning in de winterperiode geschiedt door

zwakstroom 25 W/m 2, (maximaal 90 W/m 2 voor de

buizen voorzien van ribben die voor de gevel zijn geplaatst en

handelsverdiepingen van het warenhuis);

door verwanrn de ventilatielucht. De zuidgevel is gedeeltelijk

relatieve vochtigheid: maximaal 55% (voor comfort van

uitgevoerd in structurele beglazing die de buitenste glaslaag

de gebruikers en voor verlaging van het risico van

draagt. In de overige geveldelen zijn de glasplaten met bouten

condensatie op het koelplafond);

bevestigd aan geperforeerde middenstijlen. 2

energiegebruik: elektriciteit 150 kWh/m per jaar, gas 100 kWh/m 2 per jaar.

DAGLICHT

Weren ALGEMENE BESCHRIJVING VAN HET GEBOUW

Het directe zonlicht wordt geweerd door de horizontale

Het gebouw wordt ontwikkeld als verhuurkantoor en -

jaloezieën neer te laten en te kantelen. Hierbij wordt niet het

winkelruimte. De twee kelderverdiepingen en de onderste

vol ledige zonlicht tegengehouden, omdat de jaloezieën geper-

2

drie gebouwlagen, totaal I 00.000 m , zijn vooruit verhuurd

foreerd zijn. Kleine perforaties vonrnen echter op zich weer

ten behoeve van een Marks & Spencer warenhuis. Het

een grote hoeveelheid kleine lichtbronnen waardoor een dif-

gebouw kent een kolomstructuur op een vierkantraster van

fuus licht ontstaat en verblinding in de meeste gevallen wordt

lOm. Dit bepaalde de basis van de diepe ruimten.

voorkomen. Het totale oppervlak aan perforaties bedraagt

Daarboven zijn kantoren geplaatst: vier verdiepingen die

14% van het jaloezie-oppervlak. (Vergelijk het gebouw van

doorlopen tot aan de gebouwrand en twee teruggelegen

Gartner waarbij de glaslamellen 14% van het licht doorlaten).

PROJECTGEGEVENS opElrachtgever:

London and Manchester Assurance art::hitect: Sheppard Robson constructie adviseur: ,",ohn SavaQe Associates idem space-frame wall: Ove Arup & Partners klimaat adviseIJr:Qve Arup & Partners aannemer: Laing London anC South East aannerT},er gevel: De Schelce jaloezieêrl: Technical Blincs realisatie: 1996 .

Bemiddelen

van het gebouwbeheerssysteem. Dit is gedaan om de instal-

De jaloezieën vonrnen tevens het systeem waanrnee de

latie eenvoudig te houden en de verschillende onderdelen los

hoeveelheid daglicht kan worden geregeld. Dit geautomati-

van elkaar te kunnen aanbesteden.

seerde systeem maakt een afWeging tussen de wanrnte-

Op kamemiveau is de temperatuur middels de koelplafonds

verliezen en het risico van verblinding aan de hand van

te regelen. Ook de ventilatielucht zal bijdragen aan de

gegevens die door sensoren worden verkregen. Dit systeem

verwanrning of koeling, maar deze is niet individueel regelbaar.

bepaalt of de jaloezieën worden neergelaten, en de hoek waaronder ze worden gekanteld. Regeling geschiedt per

Doorlaten

gevel voor een hele verdieping. Een individuele regel ing per

De maximale wanrnte-instraling vindt plaats indien de

kamer was oorspronkelijk wel voorzien maar is vanwege de

jaloezieën zijn opgetrokken; alleen de refiectie en absorptie

kosten niet uitgevoerd.

van het glas weren dan nog invallende straling. Deze situatie

Het invallend daglicht wordt door de brede jaloezieën via het

zal zich voomamelijk in de winter voordoen als er weinig

plafond tot diep in de ruimte gerefiecteerd. Tot welke diepte

directe zoninstraling optreedt. Als de jaloezieën opgetrokken

in het vertrek dit een acceptabel verlichtingsniveau oplevert,

zijn, zal nauwelij ks straling in de spouw worden geabsorbeerd.

zal in de praktijk moeten blijken.

De spouw wordt dan alleenopgewanrnd door de wanrnteverliezen van binnen naar buiten, maar deze zijn laag door de

48


Doorlaten

isolerende beglazing in het binnenblad. Dat de spouw een

Men verwacht dat in de zomerperiode de jaloezieën tussen

thenrnische buffer vonrnt, zal daarom beperkt opgaan in de

de 40 en 45% van de (werk)tijd naar beneden hangen, echter

winterperiode wanneer deze buffer het meest werkzaam zou

niet altijd gekanteld. Het grootste gedeelte van de tijd wordt

moeten zijn.

het daglicht dus ongehinderd doorgelaten - afgezien van de refiectie en absorptie van het heldere glas.

LUCHT

Ook wordt licht doorgelaten door het glasdak van het atrium.

Bemiddelen

Hiervan zullen vooral de bovenste verdiepingen profiteren die

De verse lucht voorziening geschiedt met verdringingsventi-

door het terugliggen ten opzichte van de gevel toch al relatief

latie door het inblazen van gefilterde en voorverwanrnde of

ondiep zijn. Als het daglicht onvoldoende is voor verlichting

gekoelde lucht via een plenum met luchtroosters in de

van de ruimten, garandeert de kunstverlichting een minimale

verhoogde vloer. Deze lucht heeft een temperatuur tussen

verlichtingssterkte van 400 lux. Deze verlichting wordt

de 18 en 20°C. Barrie Evans [EVAN96] stelt dat 'the relatively

bediend met tijd schakelaars maar kan ook handmatig worden

high temperature of the inlet air allows filtered outdoor air to

bediend.

be used to supply free cooling for much ofthe year'. Als echter de buitenluchttemperatuur beneden de 18°C ligt zal

[4.17) Geperforeerde jaloeziën Helicon

WARMTE(STRAlING)

deze moeten worden verwanrnd. Op het moment dat de

Weren

wanrntebelasting het hoogst is, midden in de zomer, zal ook

Doordat de jaloezieën een groot gedeelte van het invallend

de buitentemperatuur het hoogst zijn - overdag veelal boven

zonlicht terug naar buiten refiecteren, wordt de wanrnte-

de 20°C - en daanrnee koeling noodzakelijk maken. Dat er

straling aanzienlijk gereduceerd. De wanrntestraling die door

over een groot gedeelte van het jaar 'gratis koeling' aanwezig

de jaloezieën wordt geabsorbeerd zal de spouw opwanrnen

is, lijkt dan ook nogal optimistisch.

waardoor deze in de wi nterperiode een thenrnische buffer

De ingebrachte lucht wanrnt op door contact met wanrne

vonrnt. Als de luchttemperatuur in de spouw boven de 28°C

objecten (personen en apparatuur), stijgt hierdoor op en

uitstijgt, wordt de spouw aan onder- en bovenzijde naar

wordt langs het koel plafond geleid. D e lucht wordt bij de

buiten geopend om de gevel te koelen. Door de combinatie

lichtanrnaturen afgezogen.

van zonwering en het ventileren van de spouw verwacht men de wanrntebelasting met 2/3 te reduceren ten opzichte van

Doorlaten

de wanrntebelasting bij helder glas. Wanrnteverliezen - in de

De 'binnen'gevel bevat geen te openen delen, zodat nooit

w interperiode - worden venrninderd door de dubbele gevel

buitenlucht rechtstreeks in de vertrekken komt.

en door de werking van de spouw als een thenrnische buffer.

Bemiddelen Met het neerlaten en kantelen van de jaloezieën en de mate van ventilatie van de spouw kan de wamte-instraling worden beïnvloed. De jaloezieën worden per gevel en verdieping automatisch gestuurd waarvan het besturingssysteem los staat

,1

1

~ I I

II

~

, #' , ,

I ," \

,

",-}

I

I

j I I

1I

I I I

~

I

"'1 ....

.,'

"

I

"-

\" \

g~ ~8

11

,

1

I 1

I .......

1

"-

\

I

1

1

!

-. .~~~~================================ ",

1

1

1

1

1

1 ~~

1

1

1

I

!I DE INTELLIGENTE GEVEL

~

49

~~~~ ~

=--~~ i

I ~

[4,18 - 4 ,19) Geveldoorsneden van het Helicon-gebouw voor de winter- en zomersituatie 1, enkele beglazing 2 , puntbevestiging 3, geperforeerde stijlen 4 , aluminium lamellen 5, bordessen met roostervloer 6 , ophanging zonwering 7 , isolatieglas

~

t

~===dJ===================~J=========

~ -

- -

900

-

-

I

I

--

wintersituatie

l I

~

~I I

• Î

~==~~======~~~~~~~~~~"' ~~~I

I

l~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~lRI ll~ ~ ~ ~I:

~

2,

I

I

I .",-

1 I

\ .......

-.

",

-"

~

0

JJ

ei!

"EOl Q

á}

ti ~

~

g

5 __

-.J

~

E

I ~ ~

6,

~

.Q

"' & 900 zomersituatie

;:

I I

\ \

7,

II

i

I

3, 4,

.

.

'.

1

I

I I

I

PROJECTGEGEVENS opdrachtgever: architect: constructie ~dviseur: installatie adviseur: aannemer: " glasgevel en glas: jaloezieën: aluminium kozijnen: realisatie:

Norbert Kaiser, Kaiser Bautechnik Sir Norman Foster and Partners IngenieurbGro Meyer Kaiser Bautechnik Hochtief AG Pilkington Glass Merlin Blind Systems Oskai).Anders GmbH

1992/

[4.20] De hoek van het lensvormige gebouw oogt transparant door de structurele beglazing [4.21 - 4 .22] Detail van de glasgevel aan de dakrand en gevel tijdens de bouw

50


'Haus der Wirtschaftsförderung' (Duisburg,

om de gevel te kunnen reinigen en voor onderhoud. In de

Duitsland)

20cm diepe spouw zijn SOmm brede geperforeerde aluminium jaloezieën (perforatiegraad 7%) opgehangen die

UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

uitsluitend bij reiniging van de ruiten of onderhoud worden

Het gebouw is onderdeel van een 'masterplan' voor

opgetrokken.

opwaardering van een bestaand gebied waarb ij vier gebou-

Luchtver1l!ersing vindt plaats met kwelventilatie. Verder zijn

wen voor hoogwaardige bedrijven op het gebied van de

gescheiden koud- en wanrnwaterleidingen opgenomen. De

micro-elektronica moesten worden ontworpen. Het 'Haus

koudwaterleidingen voeden de koelplafonds. Wanrn- en

der Wirtschaftsförderung' vonrnt hier1l!an het visitekaartje.

koudwaterleidingen zijn in de vloer opgenomen om in

Voor het gehele plan waren als aandachtspunten gefonrnu-

extreme gevallen de ingeblazen lucht voor te verwanrnen of

leerd:

te koelen; nonrnaal is de wanrntebelasting dusdanig groot dat

uitdragen van het symbool van structurele verandering,

verwanrning niet nodig is.

dus optimisme, moed en samenwerking; sociale en ecologische compatibiliteit met de omgeving

DAGLICHT

hanrnonie van wonen en werken;

Weren

modernste arbeidsomstandigheden, hoogste

D irect zonlicht wordt geweerd door de horizontale jaloezieën

gebruiksflexibiliteit;

die penrnanent zijn neergelaten. De perforatie van de

zo laag mogelijk energieverbruik en lage ver1l!uilingsgraad;

jaloezieën maakt enig doorzicht naar buiten mogelijk. De

gebruik van micro-elektronica voor gebouwtechniek.

jaloezieën worden zo gekanteld dat directe zoninstraling wordt voorkomen.

ALGEMENE BESCHRIJVING VAN HET GEBOUW

[4.22.A] Masterplan waarin het 'Haus der Wirtschaftsförderung' is opgenomen

De plattegrond van het gebouw is lensvonrnig met een

Bemiddelen

eveneens lensvonrnige betonnen kern en betonnen

De stand van de jaloezieën is computergestuurd, bepaald

kolommen op een radiaal raster van 6 m waar de gevel net

door het gebouwbeheerssysteem aan de hand van de

voorlangs gaat. De bovenzijde wordt afgesloten door een in

zoninstraling, maar kan ook door de gebruikers per ruimte

de lengte van het gebouw gebogen dak, waaronder de

worden ingesteld. Een gedeelte van het daglicht wordt direct

terrasvonrnige vierde t/m achtste verdieping liggen. De gevel

doorgelaten door de perforaties, het grootste gedeelte echter

bestaat uit relatief kleine platen van 12mm dik gehard enkel

wordt gereflecteerd. Afhankelijk van de stand van de lamellen

glas die de kromming van de gevel volgen en die op de

wordt het licht via het plafond tot diep in de vertrekken

hoekpunten zijn bevestigd. De constructie waaraan de

geleid, of naar buiten gereflecteerd.

glasplaten zijn bevestigd kan los van de betonconstructie bewegen. De binnengevel bestaat uit kozijnen van thenrni sch

Doorlaten

onderbroken aluminium profielen voorzien van low-E

Het is in principe mogelijk om de jaloezieën op te trekken om

isolatieglas met Argonvulling. Deze kozijnen zijn te openen

het daglicht ongehinderd tot het gebouw toe te laten. Het is

!I

J~I ~

I

I

111

i;~ l, ~~ =~~~~~~~~LJ::::::::::~'I

1

~ II~I

11

/

, ,

>~/I

I

i,

\" \

I

1 Î

~

~~

I

l'

'"

{;;

d':

I

"'" ~

~

I~ ~

I1e- I .à

.!!> ~ Cl

'" ~

2 1:'"

1

I

1

I DE INTELLIGENTE GEVEL

51

I ~~ ~

I~

-1l

" ~

j!! 285 - - -

•

4000

wintersituatie

\ I

I

6. 1.

2. 3'-. _ 4. 5~

285 zomersituatie

-

4000 -

-

[4.23·4.24] Geveldoorsneden van het Haus der Wirtschafts-förderung voor de winter- en zomersituatie 1 . enkele beglazing 2 . puntbevestiging 3 . spouw 4 . aluminium geperforeerde lamellen 5 . isolatieglas 6 . uitstroom opening voor de ventilatielucht

de thenmische schoorsteenwerking zou de opgewanmde lucht opstijgen en vervolgens onder de dakrand naar buiten w orden afgevoerd. Vanwege bezuinigingen is dit systeem niet uitgevoerd en kan de spouw nu niet worden geventileerd. De temperatuu r in de spouw kan daardoor oplopen tot circa 80°C. Hierdoor worden de aluminium kozijnen van het binnenspouwblad opgew anmd, waarbij oppervlaktetemperaturen tot 55°C zijn gemeten. D eze kozijnen werken dan als een soort verwanmingselementen die de ruimte vooral in de zomerperiode thenmi sch extra zu llen belasten. Door de

[4.25] Maquette van de gevel

goede wanmtegeleiding van het aluminium zal het aanraken

[4.26] Het gebouw oogt zeer slank door de lensvormige plattegrond

van de kozijnen op z'n minst onplezierig, zo niet gevaarlijk zijn. De ontworpen mogelijkheid om wanmtetoetreding te weren werkt nu juist averechts en zal het gebouw juist thenmisch belasten.

Bemiddelen

52

Met het kantelen van de jaloezieën zal een afweging worden


echter beter om de jaloezieën penmanent naar beneden te

gemaakt tussen optimale daglichttoetreding en minimale

laten; bij een horizontale stand wordt het uitzicht minimaal

w anmtebelasting of ju ist gewenste w anmte-instraling. Door de

belemmerd en zal - door de reflectie van het daglicht - een

hoge isolatiewaarde van de gevel en de hoge intem e

meer egale lichtverdeling in de ruimte ontstaan.

wanmtebelasting, komt dat laatste zelden voor. Koeling van de ruimten geschiedt in hoofdzaak door het

WARMTE

koelplafond, bestaande uit watergevoerde koperleidingen met

Weren

daaraan bevestigde aluminium panelen.

Door de toepassing van low-E coati ngs (zowel op het

Als t och behoefte aan extra verwanming of koeling van de

binnenblad bij het isolatieglas als op de binnenzijde van het

ruimte ontstaat kan de middels het kwelventilatiesysteem

enkelglas) en de spouwvulling van het isolatieglas met Argon,

ingebrachte lucht w orden naverwanmd respectievelijk gekoeld

wordt een k-waarde van 0,9 W/m 2K gehaald. Door de jaloe-

en daanmee de luchttemperatuur worden verhoogd danwel

zieën en de gecontroleerde ventilatie van de spouw waarin

verlaagd. Dit gebeurt middels een holle vloer systeem - een

oorspronkelijk was voorzien, werd een totale k-waarde van

strook langs de gevel - waarin zowel koud- als wanm water-

de gevel van 0,6 tot 0,7 W/m 2 K verwacht.

leidingen liggen. De maximale watertemperatuur bedraagt

Wanmte-instraling wordt venmeden door het kantelen van de

35°C. Zow el de hellingshoek van de jaloezieën als de lucht-

jaloezieën, zodanig dat het grootste gedeelte van het inval-

temperatuur zijn individueel regelbaar met een bedienings-

lende zonlicht terug naar buiten wordt gereflecteerd. De

paneel geplaatst naast de deuren.

jaloezieën zijn hoog-reflecterend door de toepassing van blank aluminium. De straling die door de jaloezieën wordt

LUCHT

geabsorbeerd zal worden omgezet in langgolvige wanmte-

Weren

straling die de lucht in de spouw zal opwanmen. In de w inter

Door de hoge geluidsbelasting op de gevel - doorgaande

vonmt de wanme spouw een thenmische buffer waardoor

verkeersroute met trambaan in de middenbenm - was het

transmissieverliezen van binnen naar buiten worden

niet mogelijk om t e openen geveldelen toe te passen. De

gereduceerd.

buitengevel is zo luchtdicht mogelijk uitgevoerd door verkitt en van de glasplaten met siliconen.

Bemiddelen Oorspronkelijk was het de bedoeling de spouw te kunnen

Bemiddelen

ventileren met voorbewerkte lucht. Zo zou in de w inter bij

D e kozijnen van het binnenspouwblad kunnen worden

bew olkte hemel - de spouw zou dan nauwelijks worden

geopend. A ls het systeem van de gevent ileerde spouw

opgewanmd - wanme lucht in de spouw worden ingebracht

volgens het oorspronkelijke ontwerp was uitgevoerd, dan

om de thenmische buffer in stand te houden en het verblijfs-

zouden de vertrekken met de voorbewerkte lucht uit de

comfort in de nabijheid van de glasruiten te verhogen. In de

spouw kun nen w orden geventileerd. D oordat de spouw nu

zomer of als de temperatuur in de spouw te hoog zou

niet wordt geventileerd en om praktische redenen blijven de

oplopen, kon worden geventileerd met gekoelde lucht. Door

kozijnen gesloten.

[4.27] Vlak voor de binnenkozijnen is het spleetrooster voor de kwelventilatie zichtbaar [4.28] De kamers zijn ondiep om optimaal gebruik te kunnen maken van het aanwezige daglicht


Luchtverversing vindt plaats door kwelventilatie waarbij

warmte afgeeft. Dit in combinatie met de Bariumhydroxide-

voorbehandelde lucht door een spleetrooster in de vloer bij

accumulator zorgt ervoor dat gedurende het weekend en bij

de gevel wordt ingebracht. Dit systeem wordt gekenmerkt

een gemiddelde buitenluchttemperatuur van ooe geen extra

door lage luchtsnelheden waardoor tochtverschijnselen niet

verwarming nodig is om de binnentemperatuur rond de 16°e

2

optreden. Op deze wijze kan per 10m werkplek (per

te houden.

persoon) tot 90 m3fh verse lucht worden ingeblazen.

In de stroombehoefte met een berekende piekwaarde van

De lucht wordt opgewarmd door de door personen en

220 t ot 240 kW wordt voorzien door het aggregaat (I 10

apparatuur afgegeven warmte en stijgt op naar het plafond

kW) en een netspanningaansluiting tot maximaal 130 kW. Bij

waar het bij de armaturen wordt afgezogen.

een stroomoverschot van het aggregaat bestaat de

53

mogelijkheid stroom in het elektriciteitsnet in te brengen. INSTALLATIES

Aangezien de energiebehoefte voor koeling in de zomer-

REGELTECHNIEK

periode veel hoger is dan de energiebehoefte voor

De in de vertrekken aangebrachte regelpanelen hebben een

verwarming in de w interperiode (180 MWh om 80 MWh),

vijfvoudige functie:

werd naar altematieven voor het koelsysteem gezocht. Het

lichtschakelaar gedeeld voor twee licht-stroken;

energiegebruik kon beduidend worden verminderd door

bediening van de jaloezieën (links en rechts) voor twee

toepassing van warmte-koudekrachtkoppeling in combinatie

geveloriëntaties;

met het gebruik van zonne-energie door toepassing van

ventilatie aan/uitschakelen;

TIM* - hogetemperatuur-collectoren. Er is een op aardgas

temperatuurregeling voor verwarming (aansturing

aangedreven warmtekrachtaggregaat toegepast met een

verwarming/koeling in vloer);

elektrisch vermogen van I I 0 kW en een thermisch vermogen

temperatuurregeling voor koeling (aansturing

van 220 kW. Daamaast een absorptiekoelmachine met een

koelplafond).

koelvermogen van 250 kW. Door warmtekoude-opslag

In het bedieningspaneel zijn sensoren voor de luchttempera-

wordt de koelpiekbelasting gereduceerd tot 190 kW, waarbij

tuur en voor de verlichtingssterkte geïntegreerd. De

aan de absorptiekoelmachine een thermi sch vermogen van

bedieningspanelen zijn via een ringleiding met de centrale

270 kW moet worden toegevoerd. Dit wordt verkregen

computer verbonden, die de sensormetingen afleest alsmede

door de overschotwarmte van het stroom-aggragaat (220

de door de gebruikers ingestelde functies. D e computer

kW) en de zonnecollectoren (50 kW) . O verigens waren

verzorgt de controle, regeling en sturing van alle installaties,

begin 1996 de zonnecollectoren nog (steeds) niet geplaatst.

waaronder het toegangscontrolesysteem. Naar gelang de

3

De warmte koude-opslag gebeurt door een 6 m grote

gebouwbezetting, de klimaatomstandigheden buiten en de

Bari umhydroxide-accumulator. Bij een bedrijfstemperatuur-

gewenste binnencondities, kiest de computer instellingen voor

traject tussen de 90 en 78°e staat 950 kWh ter beschikking.

de regelapparatuur waarbij het energiegebruik wordt

Daamaast is een watergevulde accumulator van 17 m

3

toegepast die bij afkoeling van 90 tot 35°C, I 100 kWh aan

geminimaliseerd.

* Translucent Isolatie Materiaal. Dit is een verzamelnaam voor materialen met een goede lichtdoorlaadbaarheid en tegelijk een hogere thermische isolatie dan glas.

[4.29) De gevel geeft met het veranderen van de zonnestand en met klimaatwisselingen een steeds ander gevelbeeld

54


SUVA-haus (Basel, Zwitserland)

van het zicht vanuit het gebouw. Deze strook kan door de gebruikers worden bediend.

1 .

PROJECTGEGEVENS opdrachtgever: architect: gevel ontwikkeling en uitvoering: besturingssysteem:

Schweizerische Unfallversicherungs-anstalt SUV Herzog + de Meuron Schmidlin AG NussBaumer Antriebstechnik

UITGANGSPUNTEN VOOR HET ONTWERP

De onderste strook is ontworpen met foto-elektrische

Het project betreft sanering en uitbreiding van het 'oude'

elementen, maar om financiële redenen niet als zodanig

SUVA bestuursgebouw. Het gebouw ligt aan een drukke

uitgevoerd. De raamvulling bestaat hier uit 'gescreend'* glas

straat en bevat vrijwel alleen beeldschermwerkplekken. Het

en wordt afhankelijk van de klimatologische omstandigheden

was onmogelijk om een volledig airconditioningsysteem aan

automatisch bewogen. In de w inter gaat de strook dicht om

te leggen; het huidige gebouw voorzag in een minimale

energie te w innen (passieve zonneënergie) c.q. te besparen

ventilatie.

(minder transmissieverlies). In de zomer worden de kozijnen

Belangrijk waren twee doelstellingen: als eerste de gedachte

geopend voor afkoeling van de borstwering.

om zon- en daglicht optimaal te gebruiken; ten tweede de

Om de raamconstructie aan het gebouw te bevestigen zijn

wens om een gevel te maken die in overeenstemming met de

verticale profielen per verdieping aan de betonconstructie

seizoenen functioneert. Daarbij moest de nieuw te ontwer-

verankerd en via manchetten buigvast met elkaar verbonden.

pen gevel een optimale thermische isolatie bereiken en werk-

Horizontaal zijn regels aangebracht, die samen met de stijlen

plekken van hoge kwaliteit garanderen.

het draagsysteem voor de ramen vormen. D e ramen zijn als volledig beglaasde elementen gemaakt. In het aluminium

re,alisatie:

1993


profiel is een sponning opgenomen waarin een geleidings-

Het oorspronkelijke gebouw stamt uit 1950 en bestaat uit

profiel van edelstaal is bevestigd. In deze geleiding schuift een

een betonnen draagconstructie met stenen langs- en kop-

glijder (extrusieprofiel) van een speciaal soort messing.

gevels voorzien van houten kozijnen. Een tweede blok met

Motoren bewegen via dit beslag de ramen.

parkeergarage en ruimten ten behoeve van de opdrachtgever

;

.

* Bij gescreend glas wordt via zeefdruk een emailprint opgebracht.

op de eerste twee bouwlagen en drie lagen woningbouw is

DAGLICHT

hier aangebouwd, zodat een L-vorm ontstaat. Alle kantoor-

Weren

ruimten zijn vervolgens van dezelfde gevel voorzien, waarbij

Het directe zonlicht wordt geweerd door de prismaplaten

deze bij het oorspronkelijke gebouw vóór de bestaande gevel

loodrecht op de zon te richten. Het diffuse invallende licht

is geplaatst. Wel zijn in het oude gebouw nieuwe kozijnen

van de hemelkoepel en omgevingsvlakken dat onder een

geplaatst.

hoek anders dan loodrecht op de prismaplaten valt, wordt

De nieuwe gevel is volled ig uit een aluminium stijlen

enigszins afgebogen in de ruimten gelaten. Verblinding wordt

regelwerk samengesteld; drie raamstroken per bouwlaag met

hiermee voorkomen. Omdat de zon de gevel met in de tijd

elke strook een verschillende raamvulling. De bovenste strook

veranderende azimut en hoogte bestraalt, moet het raam de

is voorzien van dubbelglas met prismatische elementen in de

zon 'volgen' om de loodrechte positionering te verkrijgen. Dit

spouw. Deze strook dient als zonwering en als licht-

gebeurt computergestuurd.

ombuigend element en wordt automatisch geopend bij direct zonlicht. De middelste strook bevat helder glas ten behoeve

[4.30] In de hoge hal zijn de twee bovenste stroken met prisma platen uitgevoerd. [4.31] De complexe constructie maakt de gevel twee keer duurder dan een 'standaard' aluminium gevel


Bemiddelen

Bemiddelen

De prismaplaten in de bovenste raamstrook reflecteren het

Door de prismaplaten in de bovenste raamstrook loodrecht

diffuse daglicht tot diep in het vertrek, waardoor de licht-

op de zon te richten, wordt het energierijke directe zonlicht

sterkteverdeling in de ruimten sterk verbeterd. Het lichtaan-

onder een hoek van I 80° gereflecteerd en zal daardoor de

deel is tot 130% hoger dan bij toepassing van buitenzon-

ruimte niet opwarmen. De ZTA -waarde bedraagt dan

wering (witte horizontale jaloezieën onder 45°).

ongeveer 12%. De raamstrook ter hoogte van de borstwering werkt in de

Doorlaten

wi nter als een soort zonnecollector. Invallende straling wordt

De middelste glasstrook is van helder glas en laat het daglicht

geabsorbeerd door de stenen borstwering en aan de

vrijwel ongehinderd door. Bij hoge zonnestand in de zomer-

binnenruimte als warmte afgegeven. Bij een buitentempera-

periode zal de bovenste strook in geopende toestand het

tuur van - I

directe zonlicht tegenhouden. Bij lage zonnestand zal het

warmtetransport naar binnen plaats. In beginsel worden bij

directe zonlicht echter de ruimte bereiken. Om verblinding te

directe zoninstraling en een buitentemperatu ur van -I

voorkomen is op de daarvoor geëigende plaatsen binnen-

transmissieverliezen door de gevel door de 'collector' gedekt.

zonwering in de vorm van horizontale jaloezieën toegepast.

Ook in de overgangsperioden, als de temperatuur overdag tot 20 0

ooe vindt er vanaf 150 W/m

2

invallende straling,

ooe de

e reikt, 's nachts echter merkbaar daalt, zorgt de

WARMTE

'collector' voor de noodzakelijke energietoevoer. In deze

Weren

periode accumuleert de steen- en betonmassa overdag

De bestaande gevel is voorzien van nieuwe kozijnen met 2

energie.

'standaard' isolatieglas met een k-waarde van 2,0 W/m K. De

Als het buitenoppervlak van het steen een temperatuur van

k-waarde voor het venti latieraam en de lichtgeleidingsstrook

66

2

oe bereikt, worden de ramen automatisch geopend om

bedraagt circa 1,2 W/m K. Over het borstweringsgedeelte

voor afkoeling te zorgen. Dit gebeurt ook in de zomerperiode

bedraagt de k-waarde circa 1,8 W/m 2 K. Door de fabrikant is

waardoor 's nachts en in de re latief koele ochtend- en avond-

2

een k-waarde voor de gehele gevel van 0,74 W/m K geme-

uren de steen massa en de binnenruimte kunnen afkoelen.

ten. Deze waarde zal beduidend afnemen als ramen in de buitengevel zijn geopend.

Doorlaten

Een gedeelte van de invallende wamtestraling op de onderste

Gebru ikers van het gebouw kunnen zowel de middelste

raamstrook wordt gereflecteerd door de geëmailleerde

raamstrook als de kozijnen in het binnenspouwblad openen,

opdruk op het glasoppervlak en door de reflectie van het

waardoor er een vrije warmte-uitwisseling (en luchtuitwisse-

dubbelglas zelf. waardoor de warmtebelasting op de borstwe-

ling) tussen binnen en buiten ontstaat.

ring vermindert.

55

i

[4 .32 - 4 .33] Geveldoorsneden van het SUVA-haus voor de winter- en zomersituatie 1. 'collector 'raam 2 , 3 , 4, 5. aandrijving van de elektrisch t e bedienen ramen 6 . isolatie borstweringspaneel 7 . ramen in de binnengevel met isolerende beglazing

g ~

"e

I

~" ~

56

i-


I I

I I JI

I

I

8' ~

~ CD

en'"'"

~

I

'"

1

I I

'" ~

:;, Cf)

'~I

wintersituatie

I

I

I I

i

~ -

.

.

I L

t

I Ii

I

IIJ: ti I \

I I

f \

I

?' ti '\

zomersituatie

I

~

Rl

DE INTELLIGENTE GEVEL LUCHT

de perioden voor en na het stookseizoen worden de ramen,

Bemiddelen/Doorlaten

bij lage temperaturen op basis van de gemeten binnen-

De toepassing van een uitgebreide klimaatinstallatie was in

temperatuur en de temperatuur van de collector, automatisch

het bestaande gebouw niet mogelijk De gebouw installatie

gesloten. De als lichtgeleidende ramen geconcipieerde

voorziet nu in een minimale luchtverversing. Verder hebben

bovenramen bewegen afhankelij k van de lichtinval. Voor het

de gebnuikers de mogelijkheid om zowel de ramen in het

bereiken van een optimale bescherming tegen direct zonlicht

binnenste spouwblad als de ramen in de middelste strook te

en om verblinding te voorkomen, moeten de ramen de stand

openen. De openingsstand van beide ramen en de w ind-

van de zon volgen. De computer rege lt de beweging van de

snelheid zal de mate van toevoer van 'verse' buitenlucht

ramen met een voor dat doel opgesteld besturingsprogram-

bepalen.

ma. Verschillende meetapparaten geven de voor de sturing

GELUID

relevante waarden door die de computer verwerkt. De

Weren

computer stuurt de verplaatsing van de aandrijfelementen en

Doordat de gebouwi nstallatie slechts in een minimale

controleert de uiteindelijke positie van de geveldelen met

luchtverversing voorzag, moesten er wel te openen ramen

behulp van het overdrachtsmechanisme. In de computer zijn

worden toegepast. De geluidsbelasting op de gevel is echter

datum en tijd opgeslagen. Aan de hand van deze gegevens,

dusdanig dat ook een goede geluidsisolatie moest worden

plaatsparameters (geografische hoogte en breedte) en de

bereikt. Hoewel deze contradictie ook niet met een dubbele

geveloriëntatie, berekent het aansturingssysteem de hellings-

gevel valt op te lossen, worden hiermee toch redelijke

hoek van het lichtgeleidingssysteem.

reducties bereikt. Bij geopende ramen bedraagt de geluids-

Bovendien reageert de computer op storende weers-

isolatie nog altijd 10 dB (normaal 4 dB) en bij gesloten ramen

invloeden en regelt het de sturing van de gevelelementen in

44 dB.

relatie tot het weer. Bij sterke wind worden de ramen van het lichtgeleidingssysteem en de borstweringscollector

REGEL- EN STUURTECHNIEK

automatisch gesloten. De middelste ramen worden met de

De sturing van de beweegbare ramen gaat per computer. De

hand bediend. Uit vei ligheidsoverwegingen kan dit alleen als

onderste raamstrook (met de borstweringscollector) is tijdens

het binnenraam gesloten is. Bij bewolking en regen heeft de

het stookseizoen in principe gesloten, maar wordt tempera-

gebnuiker de mogelijkheid het lichtgeleidingsraam naar wens

tuurafhankelijk gecontroleerd. In de overgangs-seizoenen en

te openen of te sluiten.

57

pROJECTGEGE\lENS

opdrachtgever: gebruiker: architect: oplevering:

Hochtief Projektentwicklung GmbH Konzemcentrale RWE AG Essen Ingenhoven. Overdiek und Partner. DüsseldoJ?l: eind 1996

[4.34 - 4.35] Van de ontworpen gevel is eerst een prototype gemaakt om de werking te kunnen onderzoeken en beproeven

58


Hoofdkantoor van de RWE (Essen, Duitsland)

visbekvorm van de luchtaan- en a1Voerunits in de spouw, zorgen samen met het extra blanke glas* voor een maximaal


uit- en inzicht.

Dit kantoorgebouw. gebouwd voor het plaatselijke energiebedrijf Konzemcentrale RWE. heeft een ronde plattegrond

De kantoorruimten zijn voorzien van koelplafonds en vloer-

met een diameter van 32 meter over 30 verdiepingen. Het

colIectoren verzorgen de verwarmi ng. Deze zijn - op verzoek

bruto vloeroppervlak bedraagt circa 35.000 m 2 bij een inhoud

van de gebruiker van het gebouw - gedimensioneerd zonder

van ongeveer 105.000 m 3.

de bijdrage van de tweedehuidfaçade hierin te betrekken.

De gevel is opgebouwd als tweedehuidfaçade, aan de

Zodoende is altijd voldoende capaciteit beschikbaar om het

buitenzijde voorzien van 10mm dik, extra blank, thermisch

binnenklimaat te reguleren. Ook heeft het gebouw een

voorgespannen enkelglas. De gevel heeft een oppervlak van

luchtverversingsinstallatie gedimensioneerd voor minimale

2

circa 7.000 m . Op 500 millimeter afstand is de binnengevel

luchtwisseling. Verwacht wordt dat gedurende 70% van de

geplaatst. voorzien van isolatieglas. De spouw is per verdie-

bedrijfstijd de klimaatinstallaties buiten werking zullen zijn.

ping verticaal onderbroken door een per stramien om en om

De kunstverlichting wordt geschakeld door aanwezigheids-

geplaatste luchtaanvoer- danwel a1Voerunit voor ventilatie van

sensoren en de verlichtingssterkte wordt afhankelijk van de

de spouwen van de achtergelegen kantoorvertrekken.

hoeveelheid daglicht gestuurd.

Hiertoe bestaat de binnengevel uit een dicht kozijndeel en

[4.36] Maquette van het RWE gebouw

een over de volle hoogte te openen schuifdeur, beide van

DAGLICHT

thermisch onderbroken aluminium profielen. De schuifdeur is

Weren

door de kamergebruikers tot maximaal 135 mm te openen

De neergelaten aluminium zonwering weert het overgrote

om in de spouw opgewarmde buitenlucht in de ruimte toe te

deel van de directe zoninstraling; door de perforatie zal een

laten. Bij harde wind of bij extreme buitentemperaturen

gedeelte van het daglicht toch de ruimte bereiken. Een

wordt een signaal gegeven de deuren te sluiten - dit gebeurt

blinderingsgordijn is optioneel en kan aan de binnenzijde

niet automatisch. Met een sleutel kan de schuifdeur volledig

worden geplaatst waarmee daglicht effectief kan worden

worden geopend voor reiniging en onderhoud. In horizontale

geweerd. De zonwering wordt centraal gestuurd. maar kan

richting is de spouw onderbroken door glazen panelen.

ook individueel worden geregeld.

Hiermee w ordt omloopgeluid voorkomen en tevens dienen ze als brandcompartimentering.

* Door het ijxeroxide uit de gesmolten glasmassa te verwijderen ontstaat glas met een zeer hoge lichttransmissie en optimaal doorzicht.

Bemiddelen

In de spouw is een 80 mm brede aluminium lamellenzon-

Door de aluminium lamellen van de zonwering te kantelen

wering geplaatst die elektrisch wordt bediend. Deze lamellen

kan de in de ruimte binnentredende hoeveelheid daglicht

zijn geperforeerd om in gesloten toestand toch enig doorzicht

worden gereguleerd. Het verlopende plafond zal het in de

te bieden. De bij de gevel oplopende plafondplaten en de

ruimte gereflecteerde daglicht verder verstrooien.

t--

, ~I

/'

1 2 3 4

5 6 7

,

"

~n" [70" ;: ': ",

,

'

.i ",

..

~

'.

,

~.'

';

0

f- I--"

11

.

~

.. ',

, ',

:'

11

.----'

...CD -ë

-

~

n

8

..,~ R N

[4,37] Geveldoorsnede RWE te Essen 1 aluminium louvre zonwering 2 geperforeerde aluminium plaat (4mm, geanodiseerd] ter ventilatie spouw 3 anti-verblindingsscherm 4 multifunctioneel plafond 5 buitenblad: 1 Omm gehard glas 6 RVS-puntverbinding 7 aluminium gevelstijl 8 spouw 9 binnenblad: dubbel isolatieglas in aluminium schuifdeur 10 vloer convector 11 horizontale ventilatiesleuf met aluminium luchtbuigende elementen

't:I

c:

::I .I<

9 r-

,l!!

Gevel met natuurlijke verlichting in zomersituatie

'E

10 11

L

f'lF""f

lilT.; 0

~

~

DG

I--

-

, .'

r:

,

'

,

,

,

'"

':.

"

,

;

..

~

..

~ 0 .c c:

CD Cl

.s,

r

J


.....

::l

-

/""

.§I., ' ':

.'

:

•

!

•

,

. '!

, .'

[4,38] Fragment van de gerealiseerde gevel

59

.-

'" -

[4.39] De 'visbek' voor ventilatie van de spouw

60


Doorlaten

luchttemperatuur. Langs de gevel zijn vloerconvectoren

Door de zonwering op te trekken kan daglicht maximaal

geplaatst die de ruimte kunnen verwanmen.

toetreden. Doordat de zonwering in de omkasting van de luchtaan- en afvoerunits verdwijnt en door het verlopende

Doorlaten

profiel - de visbekvonm - van deze units, is de binnengevel

Door de zonwering op te trekken en de schuifdeuren te

vrijwel volledig onbeschaduwd.

openen als de temperatuur van de spouwlucht hoger is dan de binnenluchttemperatuur kan maximale wanmtetoetreding

WARMTE

worden bereikt. 's Nachts - in de zomer - kunnen de schuif-

Weren

deuren juist worden geopend om nachtkoeling mogelijk te

De wanmtestraling wordt gereflecteerd door de blanke alumi-

maken.

nium lamellen. Door de lamellen opgenomen wanmte wordt door convectie aan de spouwlucht afgestaan. Als de tempe-

LUCHT

ratuur van de spouwlucht te hoog oploopt, dienen de schuif-

Bemiddelen

deuren gesloten te worden om ongewenste opwanming van

Door de schuifdeuren meer of minder te openen kan de

de ruimte te voorkomen. De wanmtegeleidingscoëfficiënt van

hoeveelheid buitenlucht die zich mengt met de lucht in het

2

het isolatieglas in de binnenhuid bedraagt 1,2 W/m K en voor 2

vertrek enigszins worden geregeld. Dit is echter ook

het enkelglas van de buitenhuid 5,8 W/m K. De U-waarde

afhankelijk van de winddruk op de gevel en de thenmische

van de totale gevel is niet gegeven, maar zal rond de 0,8 á 0,9

trek in de spouw door opwanming van de spouwlucht. Bij een

W/m 2K liggen. Opwanming van de lucht in de spouw zal deze

grenswaarde van 7,5 mis moeten de deuren worden

waarde nog positief beïnvloeden.

gesloten; dit treedt ongeveer 30 dagen per jaar op. Met andere situaties meegerekend (te hoge of te lage buiten-

Bemiddelen

temperatuur) verwacht men circa 70% van de werktijd via de

Het kantelen van de lamellen zal de wanmtelast door zonin-

gevel te kunnen ventileren.

straling reduceren. Het al dan niet openen van de schuifdeuren bepaalt de hoeveelheid al dan niet opgewanmde spouw-

Doorlaten

lucht die de ruimte kan binnentreden. Als de buitenlucht te

De maximale luchttoevoer is beperkt door de maximale

koud of te wanm is - grenswaarden zijn niet gegeven -

opening van de schuifdeuren en de maximale luchtstroom in

moeten de deuren worden gesloten. Dit gebeurt echter niet

de spouw. A ls de winddruk op de gevel te hoog wordt,

automatisch, maar de gebruiker van de ruimte wordt door

moeten de schuifdeuren worden gesloten. De drukverschillen

een signaal hierop gewezen. Centraal wordt geregistreerd

lopen dan zo hoog op dat krachten om kamerdeuren te

welke schuifdeuren openstaan. De aanwezigheidssensoren

openen te groot zouden worden. Ook zullen de grote

geven aan of de ruimte bezet is, zodat verdere actie kan

inteme luchtbewegingen oncomfortabel worden. Als de

worden ondernomen.

schuifdeuren gesloten zijn, voorziet de luchtinstallatie in een

Het koelplafond zorgt verder voor regulering van de binnen-

minimale gewenste luchtverversing.

VERGELIJKING CASE-STUDIES

Zonnestraling

Daglicht

Bij vier van de vijf gebouwen wordt gebruik gemaakt van

Bij alle gebouwen vindt beïnvloeding van de daglichttoe-

lamellen om de directe zoninstraling te weren; bij het SUVA-

treding plaats door het kantelen van jaloezieën respectievelijk

haus zijn het prismaplaten die het loodrecht op de prisma-

het kantelen van de raamstrook met prismaplaten bij het

platen invallende zonlicht reflecteren en zo uit de ruimte

SUVA-haus. Bij de laatste wordt een tot 130% hogere licht-

weren. Hier worden echter wel aluminium lamellen toegepast

opbrengst geclaimd dan bij buitenzonwering, maar dit is niet

om zoninstraling bij laagstaande zon te voorkomen; de

verder gespecificeerd. Bij Gartner wordt door de glazen

prismaplaten beschaduwen dan onvoldoende de eronder

lamellen afhankelijk van de weersomstandigheden een

gelegen raamstrook. Bij het gebouw van Gartner worden

gemiddelde lichtsterkte van 12 tot 50% hoger dan bij

reflecterende glazen lamellen ingezet om de directe zon in-

rolgordijnen en 124 tot 156% hoger dan bij buitenjaloezieën

straling te verminderen.

bereikt.

De in de verschillende projecten toegepaste lamellen zijn ofwel enigszins transparant - lichtdoorlatend (Gartner, LT A

Ventilatie

circa 10%) of geperforeerd teneinde (beperkt) doorzicht

Natuurlijke ventilatie via de gevel is bij drie van de vijf

mogelijk te maken (Haus der Wirtschaftsförderung perforatie-

gebouwen mogelijk: de gebouwen voor Gartner, SUVA en

graad 7% en Helicon 14%). Hiermee wordt voldaan aan de

RWE. Bij de gebouwen voor Gartner en SUVA gebeurt dit

biologische behoefte om contact met buiten te kunnen

door de draai-kiepramen, respectievelijk ki epramen te

hebben. Bij de gebouwen met 'extra' brede lamellen (Helicon

openen, bij het gebouw voor de RWE vi ndt venti latie via de

en Gartner) wordt het uitzicht door de grote onderlinge

gevelspouw plaats. Verder zijn alle gebouwen uitgerust met

afstand van de lamellen minder gehinderd.

een installatie voor mechanische ventilatie.

Bij twee gebouwen (Gartner en bij RWE als optie) worden rolgordijnen toegepast om de zonlichttoetreding verder te

Conclusie

kunnen verminderen. Bij het SUVA-gebouw kan dit met

Hoewel de gevels van de beschouwde gebouwen qua

horizontale lamellen. Dit is vooral van belang bij het werken

gevelbeeld en opbouw onderling vrij sterk verschi llen,

met beeldschermen waarbij overstraling van het scherm door

vertonen ze wat betreft hun werkingsprincipes grotere

reflecties erg snel optreedt.

overeenkomsten. In de meeste gevallen wordt met lamellen

Warmte

A lle gebouwen zijn goed geïsoleerd om het energieverbruik

geprobeerd de daglicht- en zonl ichttoetreding te reguleren.

Bij alle gebouwen is veel aandacht besteed aan de thermische 2

voor verwarming te minimaliseren, maar vrijwel alle

isolatie, waardoor U-waarden tussen de 0,6 - 0,8 W/m K

gebouwen - SUVA uitgezonderd doordat het hier om een

worden gehaald. De warmteverliezen zijn daarbij zo beperkt,

renovat ieproject handelt - zijn uitgerust met een koelin stallatie

dat tijdens bedrijfstijden kan w orden verwacht dat zelfs bij

om hoge binnentemperaturen te voorkomen. Ventilatie

lage buitentemperaturen de inteme warmtelast voor

gebeurt altijd (mede) met een luchtinstallatie. Alleen bij het

voldoende ruimteverwarming zorgt. Een verwarm ings-

RWE-gebouw is een gecontroleerde natuurlijke ventilatie

installatie is dan ook voornamelijk nodig om buiten bedrijfstijd

mogelijk door de tweedehuid gevel. D it type gevel lijkt op dit

een constante temperatuur te handhaven en ervoor te

gebied interessante mogelijkheden te bieden. Verderop in dit

zorgen dat aan het begin van de bedrijfstijd er een aangenaam

hoofdstuk wordt hier nader op ingegaan.

thermisch binnenklimaat heerst.


61

Belasting kantoor Enschede

I

,"" IBN-DLO

ECN

Wageningen

Petten

koeling bevochtiging warmtapwater totaal toelaatbaar verhouding

375 75% 250 41% 0 - I 51 8% 96 19% 267 44% 12 2% 12 2% 0 0 0 - I 11 2% 18 4% 19 3% 501 610 687 680 0,74 0,89

EPC

1.40

verwarming ventilatoren verlichting pompen

I

222 44% 87 17% 166 33% 12 2% 0 0 15 3% 502 680 0,74

IRekenkamer ABN-AMRO I

Den Haag

Den Haag

I 261

NUON

CZ-groep IZwitserleven

Arnhem

44% 172 25% 184 31% • 93 14% 124 21% 161 24% 12 2% 24 4% 115 17% 0 81 12% 0 18 3% 30 4% 676 599 836 680 0,88 0,81

281 87 197 24 120 13 15 737 836 0,88

1.67

1.68

38% 12% 27% 3% 16% 2% 2%

Amstelveen

Tilburg

I I

270 122 154 24 174 27 9 780 857 0,91

35% 16% 20% 3% 22% 3% 1%

I

28 5% 123 21% 171 29% 23 4% 104 17% 34 6% 12 2% 595 854 0.70

[tabel 4.40] EP+ gebouwen

62


1.69

1.40

1.32

Met de invoering van de EPN (Energieprestatienormering) is

EP+ kantoorgebouwen

tegelijkertijd de wens bij opdrachtgevers en architecten

In de Novem-publicatie 'Energieprestaties van kantoorge-

ontstaan om het beter dan de norm te doen en 'energiezui-

bouwen; acht praktijk-voorbeelden'[NOVE96] wordt een

nige' kantoren te ontwerpen, de zogenaamde EP+ projecten

overzicht van projecten gegeven waarvan de EPe 8 tot 26

(EPe tussen 1,3 en 1.7) en de momenteel in ontwikkeling

[4A 1] Het ventilatieconcept van het belastingkantoor te Enschede

1.73

ENERGIEZUINIGE KANTOORGEBOUWEN

zijnde EP++ projecten (een EPe

windafhankelijke roosters

1 1.54

< 1,0). De NOVEM steunt

%

lager ligt dan vereist - de huidige norm voor kantoorgebouwen is 1,9. In tabel 4.40 staan de energieverbruiken voor de

deze projecten met subsidies voor studies naar optimalisatie

verschillende functies gegeven en de percentages ten

van de EPe. Hoewel energiezuinigheid op zich geen doel is bij

opzichte van het totale energieverbruik Gemiddeld voor alle

de ontwikkeling van de 'intelligente gevel', zijn of worden in

gebouwen is het energieverbruik voor verwarming het

deze projecten wel interessante oplossingen bedacht voor

grootste deel van het total e energieverbruik (38%) gevolgd

het beter gebruik maken van de natuurlijke omstandigheden,

door het energieverbruik voor verlichting (27%), ventilatie

met name voor lichttoetreding en ventilatie. Ook worden er

(15%) en koeling (I 0%). Tussen de projecten onderling zijn

automatische regelsystemen toegepast die, hoewel nu niet

de verschillen echter aanzienlijk Zo bedraagt het energie-

direct als 'intelligent' te bestempelen, wel de mogelijke intelli-

gebruik voor verwarm ing bij het belastingkantoor te Enschede

gentie van de gevel kunnen ondersteunen.

75% van het totaal en bij het gebouw voor Zwitserleven

De EP+ projecten w orden hier kort toegelicht en onderzocht

slechts 5%. Bij de helft van de projecten vindt geen koeling

op hun voor dit onderzoek relevante gevelaspecten. Bij het

plaats, terwijl dit bij het gebouw voor Zwitserleven het

recent gerealiseerde Hoogheemraadschap Rijnland zijn maat-

hoogste energieverbruiksdeel betreft, Bij het gebouw van de

regelen genomen op vrijwel alle terreinen om het energie-

Rekenkamer is het aandeel van de ventilatoren in het energie-

verbruik te reduceren zonder het comfort tekort te doen. Dit

verbruik aanzien lij k Daar is gekozen voor een zwaar gebouw

Voorbeeldproject Energiezuinig en Duurzaam Bouwen

in combinatie met een hogeventilatievoud zodat een koel-

bereikt de status van EP++ gebouw door een EPe van 0,98.

machine niet nodig was.

[4.42] Het daglichtconcept van het belastingkantoor te Enschede [4.43] Maquette van het gebouw voor IBN-DLD met de glazen serres [4.44] De ramen zoals toegepast bij het EeN te Petten in geopende toestand

DE INTELLIGENTE GEVEL BELASTINGKANTOOR ENSCHEDE

Warmtetronsmissie

Ventilatie

Doeken in de serre voorkomen in de winter nachtelijke

Dit gebouw wordt natuurlijk geventileerd met winddruk-

uitstraling van de overdag 'ingevangen' zonnestraling,

afhankelijke roosters in de gevel. Bij hogere windsnelheden

waardoor de temperatuur altijd boven het vriespunt blijft. In

wordt de luchtdoorlaat verkleind. Door de roosters vlak

de zomer wordt door de doeken overmatige zoninstraling

onder het plafond te plaatsen wordt gebruik gemaakt van het

voorkomen.

'coanda-effect' - de lucht strijkt langs het plafond en wordt zo opgewarmd of afgekoeld - waardoor tochtverschijnselen

EeN PETTEN

worden tegengegaan. Om ook bij lage windsnelheden

Warmtetronsmissie

voldoende ventilatie te behouden, is een centrale vide over

Bij dit project zijn dubbele raamkozijnen toegepast, beide

de volle hoogte van het gebouw gemaakt en aan de boven-

voorzien van HR-glas met zonwering in de spouw. De

zijde voorzien van schoorstenen. Door de thermische trek

U-waarde voor het raam komt hiermee op 0,8 W/m 2 K.

wordt een minimale venti latie gegarandeerd. Desondanks zijn ventilatoren in de schoorstenen opgenomen. De luchtstroom

Daglicht

is regelbaar in een winter- en zomerstand.

In enkele kantoorvertrekken is TIM toegepast in de

Daglicht

verlichting tussen de 7 en 25% bereikt (afhankelijk van

Het daglicht dat door de bovenlichten valt wordt door een

toepassing van zonwerende lamellen voor het TIM).

bovenlichten. Hierdoor wordt een besparing op kunst-

aluminium reflectiescherm en het witgeschilderde plafond

DEN

verder de ruimte in gereflecteerd. Hierdoor wordt het

ALGEMENE REKENKAMER

daglichtniveau achter in het vertrek hoger en de lichtniveau-

Bij dit gebouw zijn geen bijzondere voorzieningen in de gevel

verschil len kleiner.

genomen om het energieverbruik te verlagen. Door het

HAAG

reduceren van de inteme warmtelast en het gebruiken van de

IBN-DLO

WAGENINGEN

Ventilatie

bouwmassa voor warmteaccumulatie bleek koeling, waarin oorspronkel ijk was voorzien, niet noodzakelijk.

In dit project zijn twee serres toegepast tussen de drie gebouwvleugels en een loodrecht daarop geprojecteerde

ABN AMRO DEN

(vanwege de laboratoriumfunctie vol ledig geklimatiseerde)

Ook in dit project zijn geen bijzondere voorzieningen in de

vierde vleugel. De kantoren worden natuurlijk geventileerd

gevel genomen. Het gebruik van adiabatische koeling in plaats

vanuit de serre; een conferentiezaal wordt mechanisch

van een conventioneel koelsysteem reduceert het

geventileerd vanuit de aanliggende serre. Retourlucht wordt

energieverbruik.

in de serre geblazen en warmt hierdoor de serre op. In de zomer wordt lucht in de serre ingebracht via de kruipruimte en daardoor afgekoeld.

HAAG

63

[4.45) De bij het gebouw voor het NUDN via het atrium afgevoerde en afgewerkte lucht wordt over warmtewielen geleid. De hiermee verwarmde verse lucht wordt via de gangzones ingebracht. 1 zoninstraling 2 luchtaanvoer 3 klimaatplafond 4 luchtafvoer 5 klimaatraam 6 isolerende beglazing 7 spouw 8 geperforeerd plafond 9 afzuigkanaal 1 0 luchtbehandeling met warmtewiel 11 afzuiging via lichtarmatuur 1 2 luchtafvoer 13 HR-glas

64


NUON

ARNHEM

Zonnestraling Een glazen dak onder 30° als overkapping van de binnenstraat is voorzien van dubbele metalen, sleutelvorm ig geperforeerde roosters. Deze werken enerzijds als zonwering anderzijds als zonnecollector (zie hieronder). Een perforatiegraad van 25 tot 30% zorgt voor voldoende daglichttoetreding en doorzicht.

Ventilatie De centraal voorbehandelde ventilatielucht wordt via het plafond in de kantoorvertrekken ingeblazen. De retourlucht van de vertrekken die aan de passage liggen, gaat via de passage en de zonnecollector in het dak boven de passage naar de luchtbehandelingskast. In de aan de buitengevel gelegen vertrekken aan de zuidzijde wordt lucht via de klimaatramen afgezogen en de zo ingevangen zonnewarmte via warmtewielen overgedragen aan de verse ventilatielucht.

eZ-GROEP TILBURG

In dit gebouw zijn geen bijzondere voorzieningen in de gevel getroffen.

ZWITSERLEVEN AMSTELVEEN

In dit project is een klimaatgevel toegepast met zonwering in de spouw. De in de spouw opgevangen zonnewarmte wordt met de lucht uit de vertrekken via de spouw afgezogen. Verwarming en koeling van de vertrekken geschiedt met een klimaatplafond. Daamaast wordt in dit project gebruik gemaakt van warmteopslag in de grond. Dit verklaart het geringe energieverbruik voor verwarming.

[4.46] Foto van de maquette van het hoofdkantoor voor het Hoogheemraadschap Rijnland te Leiden. In de langsgevels zijn de klimaatramen met daglicht-optimalisatie geplaatst: deze gevels zijn afgewerkt met keramische elementen


EP++ gebouw: de nieuwbouw voor het

KLIMAATVOORZIENINGEN EN INSTALLATIES

Hoogheemraadschap Rijnland

In de bodem zijn op 100 meter afstand van elkaar twee

Bij het ontwerp voor een nieuw te bouwen kantoorgebouw

putten geslagen die dienen voor de opslag van koude en

voor het Hoogheemraadschap zijn tal van maatregelen

wanmte in een 60 meter diep gelegen zandlaag. Afhankelijk

genomen om een energiezuinig en duurzaam gebouw te

van de behoefte aan verwanming of koeling wordt wanmte of

maken zonder concessies te doen aan het comfort.

koude aan de bodem onttrokken en koude of wanmte in de

Voor een optimaal binnenklimaat wordt gebruik gemaakt van

andere put w eer opgeslagen.

een klimaatplafond, geschikt voor zowel verwanming als

D eze koude of wanmte wordt direct gebruikt om via een

koeling, en een klimaatgevel. Door gebruik te maken van

wanmtewisselaar de aanvoerlucht voor te verwanmen of af te

energie-opslag in de bodem, een wanmtepomp en wanmte-

koelen. Een wanmtepomp brengt water van het installatie-

wielen, kon het energieverbruik aanzienlijk w orden venmin-

systeem op de juiste temperatuur. De ventilatielucht kan dan

derd. In de klimaatgevel zijn lamellen toegepast die het dag-

verder worden verwanmd of gekoeld en het klimaatplafond

licht tot diep in het vertrek reflecteren. Hiervoor zijn meer-

wordt op deze wijze gevoed. Doordat twee volledig

dere gevelvarianten onderzocht.

gescheiden circuits zijn aangebracht in het klimaatplafond kan per vertrek worden gekozen voor verwanmen of koelen. De

GEBOUWOPZET

door personen en apparaten opgewanmde en vervu ilde lucht

Het gebouw telt negen bouwlagen en is opgebouwd uit t wee

wordt via het klimaatraam afgezogen. Koudeval bij het raam

kantoorvleugels verbonden met een lager atrium. De opzet

wordt zo voorkomen, zodat geen radiatoren onder het raam

betreft een kamerkantoor met een vleugel op het noorden

nodig zijn. In de zomer wordt de door de zonwering

met een enkel conidorontsluiting en kantoorvertrekken van

geabsorbeerde wanmte direct afgevoerd met de retourlucht

5.40 m diep, en een gekromde vleugel op het zuiden met een

zonder de ruimte te belasten. De retourlucht wordt door een

dubbel-corridorontsluiting met aan weerszijden kamers in

wanmtewiel geleid waarna de wanmte wordt gebruikt om de

diepte variërend tussen de 4,00 en 7,20 m. De kantoren zijn

aanvoerlucht voor te verwanmen of wordt opgeslagen in de

in de breedte indeel baar op 1,80 m.

wanme bron van de energieopslag.

T ussen de kantoorvleugels is de vergaderzaal geplaatst boven

Door de combinatie van de energieopslag en wanmtepomp

de centrale hal op de begane grond. Bovenop de vergader-

met een lage temperatuur verwanmingssysteem en een hoge

zaal bevindt zich de technische ruimte voor de kI imaat-

temperatuur koeling ontstaat een zeer energieëfficient

installaties. Een bruggebouw naast de vergaderzaal die de

klimaatsysteem wat tot 70% energie bespaart ten opzichte

beide kantoorvleugels verbindt bevat de bibliotheek met

van een traditionele klimaatinstallatie.

kantoorkamers op de hoger gelegen verdiepingen. Op de

Door direct aangedreven ventilatoren toe te passen in plaats

begane grond is een bedrijfsrestaurant gesitueerd met in de

van pulley aangedreven ventilatoren en het beloop van de

kelder een fietsenstalling, een parkeergarage en technische

luchtkanalen te optimaliseren voor minimale drukverliezen

ruimte.

wordt het energieverbruik voor ventilatie met circa 20% gereduceerd. O verigens vonmt dit een groot aandeel in het

65

~

/"

"'-

/'

f"-...

/'

/'

""

/'

Metalen klim atplafond bandraster h o.h.(inc!. TL veri.) 1800

11

~

r-----&

~

--...-- - - - - -

1-----

wm iml

~:!J

VL/ ~ 66

t--E; ..

-...

translucente uivulling

t- - - - - te openen ha dgl as panelen (t b"v schoOIT fak ) _

_ __ handbediende he

IZ

lamellen zonwe ring

F - - - - te openen geveld el (draairaam) - - - klImaatgevel

WW

~ ...

L-------

~ -

-

-

---

-"0 "

E goot v.v. "E" te I fa on I data

Iilll

- - - kamerscheidend systeemwand

---- -

V f-------

~

f- - - -

f----- -

-----

------

~

::!WlöJl;)

V~ arde vloerbede kam~

ing

v

1/

eurmog lijk "kamerhoog"


[4 .47 ) Variant 2, gevel met klimaatraam, de bovenlichten hebben TIM-vulling. [4.48) De uiteindelijk gekozen variant met hoge klimaatramen in twee zones

totale energieverbruik. omdat bij een klimaatraam altijd

DAGLICHTOPTIMALISATIE

mechanische venti latie nodig is.

Uit studies blijkt dat de aanwezigheid van daglicht een positieve invloed heeft op het welzijn en de arbeidsproductiviteit. Niet al leen de hoeveelheid daglicht is hierbij van

(KLIMAAT)REGELING

Zoals gezegd kan per vertrek worden gekoeld of verwarmd. De standaard temperatuurinstel ling van 20

0

e kan met een

bedieningspaneel met 2 graden worden verhoogd of verlaagd.

belang, maar vooral hoe het daglicht over de ruimte is verdeeld en of geen hinderlijke reflecties optreden. Als geen zon- en helderheidswering wordt toegepast, ligt het daglicht-

Overigens kan met dit bedieningspaneel ook de zonwering in

niveau bij de gevel relatief hoog ten opzichte van het niveau

de onderste raamzone worden gedraaid of opgetrokken. De

achter in het vertrek wat leidt tot inschakelen van de kunst-

zonwering in de bovenste raamzone wordt door de

verlichting. Om het energieverbruik te reduceren en het

computer bestuurd naar gelang de zonnestand en het

visueel comfort te optimaliseren zijn drie gevelvarianten

verlichtingsniveau buiten.

onderzocht waarvan de gekozen variant ook in een proef-

Bedieningspanelen, motoren van de zonwering en sensoren

kamer is opgebouwd.

zijn via een bus-systeem met elkaar en met een centrale stuureenheid verbonden. Bepaalde functies en instellingen

GEVELVARIANTEN

kunnen per vertrek. groep vertrekken, verdieping of voor het

Variant I is het basisontwerp volgens het definitief ontwerp

geheel gebouw softwarematig worden vastgesteld. Het

zonder toepassing van een raamstrook met TIM:

systeem bevat ook een zelfevaluerende module waarbij

glas: 1,575 m x 1,115 m (1,76 m 2)

W9 rdt gekeken of vooraf ingestelde uitgangspunten wel

1, 125 m x I, I 15 m (1,25 m 2)

worden behaald en doet suggesties bij afwijkingen.

klepraam 0,440 m

De gebruikers kunnen er ook voor kiezen het klepraam te openen voor natuurlijke venti latie of om contact met buiten

x

1,1 15 m (0,49 m 2)

Totaal daglichtoppervlak is 3,5 m 2 per vertrek. Variant 2 is volledig conform het basisontwerp (dus inclusief

te hebben. Het ventilatiesysteem wordt dan in principe wel

een raamstrook met T IM) en geldt als referentiesysteem:

verstoord, maar dit hoeft in de overgangsseizoenen (als de

glas en klepraam als hierboven;

ramen het vaakst geopend zullen zijn) niet problematisch te

TIM

zijn. Het zelf kunnen beïnvloeden van het binnenklimaat

1,35 m x 0,33 m per stramien.

wordt door gebruikers als zeer essentieel ervaren voor het

Totaal daglichtoppervlak is 4,4 m 2.

welbevinden. De effecten hiervan zijn waarschijn lijk groter dan een we ll icht iets hoger energieverbruik.

Variant 3 is een gevel met twee relatief smalle maar hoge klimaatramen. glas I ,2 m x 1,8 m (2, 16m2) Totaal daglichtoppervlak is 4,3 m 2 per vertrek.

~ r-

fii" 0

B'="'"'

,

" '''',."

0 0 0 0 0 0

...""

~

E i=ID

1,

I' ,

/',,~,

..........

-

8

7 -

6 5 4 3 2 1

..........

~~

"""" '-- .........

'''''"'=

r-- '"

~

'" ~

o ~

tl

'"

':t::

,C

,~

Ol

'"

'0

daglichtverloop zonder lamellensysteem daglic htverloop met lamel lensysteem

111

"'- .

......... ...........

::

~

..-

----

1=

o~

[4.49] Daglichtdiagram van het Hoogheemraadschap Rijnland

- ----- --

~

[4,50] Systeem van de klimaatinstallaties van het Hoogheemraadschap Rijnland

0 0 0 0 0 0 0 0

): o

L-.J


,

., =t

V1Vl

ï architecten

© 1999 I

retourlucht

luchtafvoer

J.---.

warmtepomp

verse lucht inname

I

ventilatielucht klimaatplafond

/7,~mVAr'inn

door

onderste raam afzuiging vervuilde en opgewarmde lucht via klimaatraam

grondwater lange termijn energieopslag in de bodem

stadsverwarming

1

architecten

© 1999

67

Gevelvariant

[Tabel 4 .51) Daglichtdiepte b van de gevelvarianten van het Hoogheemraadschap Rijnland [1 * ) Verhouding minimum verlichtingssterkte en de gemiddelde verlichtingssterkte

68

Diepte b

Diepte b

Daglichtfactor

Gelijkmatigheid

[mJ

[mJ

gemiddeld

[I * J

DF >3%

D F >3%

NEN 2916

berekend

Basisontwerp zonder TIM

2,0

1,95

2,18%

0,05

Basisontwerp met TIM

2,0

2,20

2.42%

0,05

Hoge klimaatramen

3,0

3,0

3,96%

0,ü3


Als varianten voor daglichtsturing zijn onderzocht:

is geplaatst (zie fig 4.49).

Bartenbach's enkellamelsysteem: geperfo reerde lamellen

Vervolgens is het verschi l onderzocht tussen lamellen

in twee hoogtezones regelbaar;

gescheiden in twee hoogtezones om meer daglicht diep in

zonweri ngslamellen in de spouw van het klimaatraam, in

het vertrek t e krijgen. De bovenste lamellen zijn spiegelend

twee hoogtezones regelbaar met bovenste lamellen

uitgevoerd en worden zo gedraaid dat zoveel mogelijk licht

eventueel spiegelend uitgevoerd.

via het plafond wordt gereflecteerd. De onderste lamellen kunnen worden 'dicht'gezet om verblinding of hinderlijke

DAGLICHTBEREKENINGEN

reflecties te voorkomen, vooral van belang bij werk met

Uitgangspunt bij de berekeningen was een referentievertrek

beeldschenrnen.

voor het kantoorgebouw van 3,6 m x 7,2 m x 2,7 m met

Bij deze variant blijkt zowel het gemiddelde lichtniveau als de

oriëntaties op het zuiden en op het noorden.

gelijkmatigheid aanmerkelijk te verbeteren (zie tabel 4.52).

Als gemiddelde reflectiefactoren zijn aangehouden: - vloer

0,25

RAL 101 I, lichtbruin

KUNSTLICHT

- wanden

0,6

RAL 90 18, lichtgrijs

Het kunstlicht dient niet alleen als vervanging van het daglicht,

- plafond

0,84

RAL 90 I 0, wit

maar zal tijdens de werktijd veel vaker als aanvullende verlichting dienst doen. Het is dan van belang dat niet een

De berekeningen zijn uitgevoerd met het rekenprogramma

geheel afVvijkende verlichting in richting of kleurtemperatuur

Radiance 3.0, waarbij drie hemelcondities worden

wordt gekozen. Daarom is ter hoogte van de tussenregel een

onderscheiden:

'uplight' geplaatst die het kunstlicht met een kleurtemperatuur

I. De ClE bewolkte hemel (10.000 lux)

vergelijkbaar met daglicht via het plafond reflecteert, dus

2. De unifonrne hemel (7760 lux)

vrijwel in dezelfde richting als het daglicht dat via de lamellen

3. De CIE heldere hemel met zon voor 2 1 januari en 21 juni

wordt weerkaatst. In de gang- en middenzone zijn plafondanrnaturen gemonteerd met hf-verlichting. In eerste instantie

Kijken we naar de varianten zonder lichtwerende of licht-

zou de kunstverlichting per zone gedimd worden ingescha-

sturende voorzieningen, dan blijkt uit tabel 4.51 dat de

keld als het lichtniveau onder de 300 lux zou liggen. Eventueel

vertrekdiepte waarbij nog een voldoende daglichtniveau kan

zou de kunstverlichting worden aangevuld met w erkplek-

worden bereikt en de gemiddelde daglichtfactor het hoogste

verlichting (een bureau-anrnatuur). Uiteindelijk is toch gekozen

liggen voor de variant met hoge klimaatramen.

voor een standaard iets hoger lichtniveau.

Kijken we naar de resultaten van het lamellensysteem dan

D e variant met twee hoge klimaatramen en lamellen in twee

blijkt het lichtniveau in de raamzone sterker afte nemen dan

hoogtezon es is in een proefkamer ingebouwd. Door 30

in de gang- en middenzone. D e lamellen zorgen voor een

proefpersonen (aanstaande gebruikers van het gebouw) zijn

gelijkmatiger verdeling van het daglicht, waarbij het hoogste

gedurende 2 x 2,5 uur in de proefkamer afVvisselende

lichtniveau wordt bereikt op de plek waar meestal het bureau

w erkzaamheden verricht. Als variant zijn zowel geperforeerde

Gelijkmatigheid Lamellen

Dubbel,boven

Hemel

en

CIE bewolkt

onder gelijk

Lamellen

onder boven onder

° ° ° ° °

Dfgem,

[%]

Min I

Max I

Gemiddeld Gemiddeld

1,98

0,06

3,5

1,97

0,06

3,6

2, 12

0,05

2,6

2,21

0,05

3, I

boven 45 Dubbel, boven

ClE bew olkt

onder

boven 30

spiegelend

onder boven 45

[Tabel 4,52) Resultaten voor hoge klimaatramen met lamellen in twee afzonderlijk bedienbare delen

[4,53) Tabel en grafiek met vergelijking energieverbruik Hoogheemraadschap Rijnland met EP+ gebouwen *

* de energie verbruiken van de EP+ gebouwen zijn genormaliseerd voor het hogere toelaatbare verbruik voor het Hoogheemraadschap Rijnland.

69


als niet-geperforeerde lamellen onderzocht.

CONCLUSIE

Het merendeel van de proefpersonen was tevreden of zeer

Het blijkt dat zowel het comfort kan worden verhoogd als

tevreden over de lichtsituatie in de proefkamer (64%), waarbij

energie kan worden bespaart door optimaliseren van de

vooral het kunstlicht als positiever werd beoordeeld dan op

daglichttoetreding en een goede afstemming met de kunst-

de toenmalige werkplek (52 om 25%) , Het wel of niet

verbruik EP+ procentueel gebouwen

verbruik procentueel Rijnland

verwarming

232

38%

106

verlichting, Helaas zijn de effecten relatief gering en zijn de

ventilatoren

93

15%

86

18%

geperforeerd zijn van de lamel maakte voor de beoordeling

investeringskosten erg hoog w aardoor de terugverdientijd

verlichting

167

27%

167

34%

van de lichtsituatie geen verschil, maar wat betreft het uitzicht

(vooral van het lamellensysteem) economisch bezien

pompen

18

3%

28

6%

koeling

64

10%

86

18%

werd de geperforeerde lamel hoger gewaardeerd dan de

onacceptabel lang is (bij toepassing van alle maatregelen 80

niet-geperforeerde lamel. Overigens bleken de meeste

jaar) ,

personen de voorkeur te geven aan een wat hoger licht-

Effecten op de arbeidsproductiviteit en het ziekteverzuim zijn

niveau dan als norm wordt gesteld in kantoorgebouwen (700 lux in plaats van de gangbare 500 lux),

bevochtiging

21

3%

9

2%

warm tapwater

17

3%

4

1%

totaal

612

486

echter nog niet onderzocht. Als het lamellensysteem meer is

toelaatbaar

764

931

gestandaardiseerd kan de prijs naar verwachting met zo'n 20%

verhouding

0,8

0,52

EPe

1,52

0,99

zakken wat de terugverdientijd reduceert tot circa 20 jaar, ENERGIEBESPARING

Bij de maatregelen op het gebied van de klimaatinstallaties

De combinatie van het daglichtsysteem met dimregeling en

liggen de terugverdientijden een stuk lager en deze zijn nu al

aanwezigheidsschakeling voor de kunstverlichting geeft bij

op grote schaal toepasbaar,

5,4m diepe kantoorkamers een besparing van ruim 50% ten

Alle maatregelen tezamen zorgen voor een EPe van 0,98,

800

opzichte van het referentie-ontwerp zonder regeling en

bijna de helft van de huidige norm van 1,9* ,

700

daglichtoptimalisatie ( 185 kWh om 383 kWh op jaarbasis) , Bij vertrekken van 7,2 m diepte is de besparing beduidend geringer met 32% (425 om 623 kWh) omdat de verlichting in

600 500 400 300

de gangzone dan altijd is ingeschakeld,

22%

200 100

o

*) Per januari 2000 wordt de norm voor kantoorgebouwen verlaagd naar 1,6.

transparante dubbele gevels

1. dubbele laag ligt binnen de buitenwandconstructie

2. dubbele laag ligt gedeeltelijk voor de buitenwandconstructie

1. raamopeningen in massieve wand

2. geveluitbouwen

3. dubbelegevelsystemen

. . - -l - - -- -' --f--' -'-.---==-------.----+--~~ · ---- I

~-j---

1. openingen in beide lagen

2. openingen in

binnenste laag

3. geen openingen

1. typerend kenmerk: positionering van de dubbele laag

3. dubbele laag strekt zich uit over de gehele buitenwandconstructie

1. openingen in " " beide lagen

1. openingen in beide lagen

·n ., . n.~-r__==_:---.-----.-

2. openingen in binnenste laag

2.1 serre erker loggia (beglaasd)

3. geen opening";;;; (of in buitenlaag)

2. typerend kenmerk: pOSitionering van de ventllatleopemngen

3.2 klimaatgevel lIJ

- - _._ - - - - - - - - - - - - - - - _ ._._ ._-_._ - - - - - - - - I 2.c spouw volle-

I 1. spouw niet gecompartimenteerd 3.1 .1 doorlopende tweedehuidgevel atrium 'doos-in-een-doos'

3.1.2a corridorgevel

3.1 .2b schachtgevel

3.1.2a dooselementengevel

I··j

constructie . ~

70


[4.54) Schema van dubbele gevels met typologische kenmerken

,---

'-

3. typerend kenmerk: onderverdeling van de gevelspouw

dig opgedeeld

-

t.

-

'---..

-

-----.. ......•. '-'_ ,

..... ...

~

tI' .....•

.'

DUBBELE GEVELS Er valt momenteel een tendens naar dubbele gevels waar te

opbouw, functionele werking en vonmgeving. Om tot een

nemen; in Nederland blijft dit voornamelijk beperkt tot de

goed inzicht te komen in deze verschi llen, is een t ypologie van

toepassing van klimaatgevels maar zeker in Duitsland neemt

dergelijke gevelsystemen nodig. Bovenstaand schema kan

de toepassing van tweedehuidgevels een grote vlucht.

worden gezien als een verlijning van de geveltypen uit

Tegelijkertijd valt in de vakliteratuur enige scepsis ten aanzien

hoofdstuk 2: 'geïntegreerde systemen' en 'dynamische

van deze ontwikkeling te bespeuren. Banken en andere grote

systemen'.

bedrijven nemen de hoge investeringskosten van dit t ype gevels echter voor lief, zij zijn gaarne bereidt geld op tafel te

Dubbele gevels kunnen op drie vlakken worden

leggen om zich het imago van 'ecologisch verantwoord ' en

onderscheiden:

'ideale arbeidsomstandigheden' -waanmee deze gevels

A. de positionering van de secundaire glaslaag ten opzichte

worden aangeprezen- aan te meten. De reductie van het energieverbruik is echter vrij gering en de mogelijkheid van natuurlijke ventilatie via de gevel is 'slechts' gedurende 2/3 deel van het jaar mogelijk. Daardoor en doordat dit type gevels thenmisch gezien niet zoveel beter

van de primaire gevel; B. aanwezigheid en positionering van openingen in de primaire en/of secundaire gevel;

C. segmentering van de ruimte tussen de primaire en secundaire gevel in horizontale en/of verticale richting.

presteren dan een enkele gevel met uitwendige zonwering, moeten gebouwen met dergelijke gevels nog steeds worden

A. De secundaire gevel kan voor of achter de primaire gevel

uitgerust met installaties voor zowel verwanming, koeling als

worden geplaatst. Daarbij kan de secundaire gevel zijn

ventilatie. De geringe prestatieverbetering van dit type geve ls

opgenomen binnen de buitenwandconstructie [I .],

lijkt niet op te wegen tegen de hoge extra investeringskosten.

gedeeltel ijk voor de primaire gevel [2.] of volledig voorlangs

Tellen we daar nog het extra materiaalverbruik en het

de primaire gevel zijn geplaatst [3.].

energieverbruik voor productie van de extra huid bij op, dan

[4.55) Massieve wand met vensters en openingen in beide lagen

is het zeer de vraag of het predikaat 'ecologisch' terecht is.

[I.] Als de secundaire laag in de buitenwand is opgenomen,

Desondanks biedt dit type gevel een aantal interessante

spreken we van een massieve wand met openingen. De

mogelijkheden die een nadere bestudering rechtvaardigen.

krachtsafdracht van het venster gebeurt meestal via de

In het navolgende wordt allereerst een typologie gegeven van

massieve buitenwand. Voorbeelden van een dergelijke

dubbele gevels. Vervolgens wordt een aantal (voornamelijk

constructie zijn: voorzetramen, dubbele ramen en klimaat-

tweedehuid) gevels beschreven om tenslotte enkele

ramen. De vonmgeving verschilt nauwelijks van die van

kanttekeningen te plaatsen bij de populariteit van dergelijke

massieve buitenwandconstructies met enkele vensters. In

gevels.

ieder geval één van de ramen - meestal het binnenste - is te openen oftijdelijk te verwijderen voor schoonmaak en

Typologie van dubbele gevels

onderhoud. In andere gevallen zijn beide ramen te openen

De hieronder beschreven dubbele gevels vertonen

voor natuurlijke ventilatie (zie afb. 4.44) .

overeenkomsten, maar zijn vaak sterk verschillend qua

[2.] Door een dubbele gevellaag op grote afstand voor een


gedeelte van de eigenlijke buitenwand te plaatsen, ontstaat

beglaasde binnenraam geleid, waardoor de koudeval bij de

een overgangs-temperatuurzone. Hierdoor ontstaat een

gevel wordt tegengegaan. In de spouw kan tevens de zon-

ruimte die gedeelten van het jaar bruikbaar is, bijvoorbeeld

wering worden opgenomen, beschermd tegen weersinvloe-

een erker, senre of beglaasde loggia. De verschijningsvorm van

den. De geabsorbeerde zonnewarmte kan met de spouw -

het gebouw wordt hierdoor sterk beïnvloed.

lucht worden afgevoerd. Nadelig is dat altijd de mechanische

[3.J Voor of achter de primaire gevellaag kan over de volle

afzuiginstallatie ingeschakeld moet zijn, wat het energie-

hoogte van de gevel een tweede glashuid worden aange-

verbruik verhoogd.

bracht. We spreken dan van een dubbele gevel. Hiertoe

[1.3J Massieve wond met vensters - ventilatie-openingen in de

behoren zogenaamde tweedehuidgevels, klimaatgevels en

buitenste loog

buffergevels.

Vi ndt feitelijk geen toepassing. Eventueel kunnen hiertoe

71

voorzetramen worden gerekend die dienen voor het B.

Het tweede kenmerk waaraan we dubbele gevels kunnen

verhogen van de warmte-isolatie en die minimaal met buiten-

typeren, is de aanwezigheid en plaats van openingen voor

lucht worden geventileerd om condensatie te voorkomen.

ventilatie. Hierbij wordt onderscheid gemaakt naar een

[I.4J Massieve wond met vensters - geen ventilatie-openingen

volledig gesloten gevel (buffergevel), ventilatie van de spouw

Idem, echter hierbij zijn de voorzetramen luchtdicht

met buitenlucht, ventilatie van de spouw met binnenlucht en

aangebracht waardoor condensatie niet kan optreden.

de spouw voor uitwisseling van binnen- en buitenlucht voor natuurlijke ventilatie.

[2. IJ Glazen uitbouwen met openingen in beide gevel/ogen

[I . IJ Massieve wond met vensters - ventilatie-openingen in beide

Dit betreft erkers, senre's en beglaasde loggia's. In de op deze

gevel/ogen

wijze gevormde ruimte ontstaat een temperatuurovergangs-

Bij dit type gevel wordt voor extra warmte-isolatie (en vaak

gebied, die gedurende gedeelten van het jaar kan worden

alleen in de winterperiode) een te openen tweede raam met

gebruikt. Deze ruimte vervult de functie van themische buffer

enkele beglazing voor of achter de primaire gevel geplaatst.

en voor de opvang van zonnewarmte. Naar weersomstandig-

Buitenluiken hebben dezelfde functie gedurende de nacht,

heden en behoefte kunnen de volgende situaties worden

met als bijkomend voordeel dat deze overdag in de zomer-

onderscheiden:

periode kunnen dienen als zonwering - nadelig is natuurlijk

- Bij zonneschijn in de winterperiode zal de ruimte opwarmen

dat overdag de daglichttoetreding sterk wordt beperkt,

en kan de lucht in de achtergelegen ruimte worden

evenals het uitzicht.

ingebracht voor ruimteverwarming. 's Nachts en bij bewolkt

[1.2J Massieve wond met vensters - ventilatie-openingen in de binnenste loog

weer als de buitentemperaturen laag zijn, w orden de

Hierbij wordt het venster ingezet als onderdeel van de

beperken.

klimaatinstallatie. We spreken dan van een klimaatraam (zie

- In de overgangsjaargetijden dient de ruimte als warmte-

openingen gesloten om het warmteverlies zoveel mogelijk te

afb.4.57). De in de ruimte opgewarmde lucht wordt tussen

opslag. De overdag ingevangen zonnewarmte wordt

de met dubbelglas voorziene buitengevel en het enkel

's ochtends gebruikt voor ruimteverwarming. Als later op de

[4.56] Serre als voorbeeld van een glazen uitbouw met openingen in beide lagen

[4.57) Klimaatraam [4.58) Doorgaande tweedehuidgevel met openingen in beide lagen en continue ventilatie van de spouw

72


dag geen extra warmte nodig is wordt deze in de constructie

ventilatie te kunnen zorgen.

opgeslagen (openingen in de binnenste gevel gesloten) en in

[3.2J Dubbele gevel- ventilatie-openingen in de binnenste loog

de avond en nacht weer afgeven om de aanliggende ruimte

Hiertoe behoort de klimaatgevel. Evenals bij het klimaatraam

niet teveel te laten afkoelen.

dient de spouw als kanaal voor de afvoer van de (warme)

- In de zomer wordt de serre afgesloten van de aanliggende

vertreklucht en voor afvoer van de door de zonwering

ruimte om oververhitting te voorkomen. 's Nachts kan

geabsorbeerde zonnewarmte. Dit type gevel is bijzonder

nachtkoeling plaatsvinden door openingen in binnen- en

geschikt voor locaties met veel geluidshinder, een hoge

buitengevel te openen.

windbelasting en belasting met schadelijke stoffen. Nadelig is

Erkers en soms ook loggia's staan vaak in open verbinding

dat de luchtafvoer op mechanische wijze geschiedt, wat het

met de aanliggende ruimte. De gebruiksmogelijkheden nemen

energieverbruik nadelig beïnvloed. Wel kan de warmte uit de

hierdoor toe, maar de werking als warmte buffer of -opslag is

retourlucht worden teruggewonnen. Dit werkt vooral goed in

hierdoor minimaal.

combinatie met een langetermijnenergie-opslag, waarbij de in de zomer opgeslagen warmte in de winter kan worden

..... I

I

[3. IJ Dubbele gevel - openingen in beide logen

gebruikt voor ruimteverwarming (zie ook het

Hierbij spreken we van een tweedehuidgevel. Voor de

Hoogheemraadschap Rijnland).

primaire gevel wordt een extra enkele glazen huid aange-

[3.3J Dubbele gevel - geen openingen

bracht. Deze dient als regenschi ld en als buffer voor de

Bij de gevel zonder openingen in de binnen- of buitenhuid

wi nddruk en lawaai, wat natuurlijke ventilatie mogelijk maakt.

dient deze als buffer, zowel tegen koude als lawaai. D e spouw

Tevens dient de spouw als thermische buffer, waardoor

staat klimatologisch gezien los van het gebouw. Eventueel kan

I I I I

warmteverliezen afnemen en het comfort nabij de gevel

de gevel aan de onder- en bovenzijde worden voorzien van

toeneemt.

ventilatiekleppen om oververhitting van de spouw te

Zowel door de w ind (indien aanwezig) als door thermische

voorkomen. In sommige gevallen zijn losse, enkele vensters in

trek wordt verse buitenlucht in de ruimte ingebracht en

de gevel opgenomen voor natuurlijke ventilatie (Haus der

vertreklucht afgevoerd. De in de spouw geplaatste zonwering

Wirtschaftsförderung, Duisburg).

is beschermd tegen weersinvloeden en vandalisme. Geabsorbeerde zonnewarmte wordt direct via de ventilatie-

C. Derde onderscheid vormt het al dan niet gesegmenteerd

lucht in de spouw afgevoerd. Om de ventilatie van de spouw

zijn van de spouw. Dit geldt in hoofdzaak de tweedehuid-

te kunnen regelen, worden in sommige gevallen regelbare

gevels; de overige geveltypen zijn van zichzelf begrensd.

kleppen toegepast. Er wordt een nader onderscheid gemaakt in brede spouwen

[4.59) Doorgaande spouw met openingen in bëide lagen. Hierbij is de binnenste laag tussen .de verdiepingsvloeren . àangebracht.

[3. 1. IJ Tweedehuidgevels zonder onderverdeling van de spouw

die toegankelijk zijn (> 600 mm) hetzij voor schoonmaak- en

Naast de tweedehuidgevels kunnen hiertoe ook atria worden

onderhoudswerkzaaamheden, hetzij voor gebruiksdoeleinden,

gerekend en de 'doos-in-een-doos' gebouwen, waarbij een

en in smalle spouwen (200 tot 600 mm). Bij smallere

gebouw geheel wordt omgeven door een glazen constructie

spouwen is de luchtuitwisseling te klein om voor voldoende

Nadelig aan dit geveltype is dat geluid, brand en rook zich

[4.60] Prijsvraagontwerp voor een congresgebouw van Francis Soler, volgens het pricipe van de 'doos-in-doos' constructie [4.61] Reclamebureau Thompson in Frankfurt, ontworpen door Schneider + Schumacher [4.62] Atrium bij het Micro-electronicpark te Duisburg van Sir Norman Foster and Partners


ongehinderd via de spouw kan uitbreiden. Het temperatuur-

een functie vervu llen bij het zuiveren en bevochtigen van de

verval over de spouw is groot, wat kan worden gebruikt voor

lucht. en bijdragen aan de productie van zuurstof. (Micro-

thermische trek Bij falende doorstroming van de spouw kan

elektronikpark te Duisburg van Sir Norman Foster, afb.4.62,

dit tot zeer hoge temperaturen in het bovenste gedeelte

IBN-DLO te Wageningen, afb. 4.43).

leiden. In de praktijk blijkt deze constructie toepasbaar tot

[J.I.I.cJ 'Doos-in-een-doos'-constructie

een maximale gebouwhoogte van 8-10 verdiepingen. Hogere

Evenals bij serre's en atria ontstaat een bruikbare overgangs-

gebouwen met dit geveltype kunnen beter in segmenten van

zone met een getemperd klimaat. Voordeel is dat de lucht vrij

4 á 5 verdiepingen worden onderverdeeld [DANI95].

kan bewegen en zo aan de zuidzijde opgewarmde lucht naar

Voordeel is de goede bufferwerking tegen lawaai, tegen

de koelere noordzijde wordt getransporteerd. De ruimte kan

warmteverlies in de winter en warmteinstraling in de zomer,

goed worden geventileerd door gebruik te maken van

de eenvoudige uitvoering en bescherming van de zonwering

thermische werking en door de drukverschillen aan weers-

tegen weersinvloeden en vandal isme. Door regelbare

zijden van het gebouw. (Ontwerp voor een congresgebouw

ventilatiekleppen aan de onder- en bovenzijde op te nemen,

te Parijs, Francis Soler, afb. 4.60).

kan de doorspuiing van de spouw eenvoudig worden

[3.1.2J Tweedehuidgevels met onderverdeling van de spouw

gereguleerd.

D oor een horizontale of verticale onderverdeling van de

[3. I. 1.0J Tweedehuidgevel met ongedeelde spouw

spouw of een compartimentering van de spouw in beide

Onderscheid met atria en 'doos-in-een-doos'-constructies ligt

richtingen, kunnen de eigenschappen op het gebied van de

in de gebruiksmogelijkheden van de ruimte. Meestal is de

geluidsoverdracht en de brand- en rookuitbreiding worden

spouw alleen begaanbaar voor onderhouden schoonmaak-

beïnvloed, maar ook de regelbaarheid van de ventilatie.

werkzaamheden. In enkele gevallen is de spouw breder en

[3.1.2.0J Corridorgevel

dient deze voor tijdelijke verblijfsruimte of verkeersruimte

Door de verticale onderverdeling van de spouw wordt

(Reclame-bureau Thompson te Frankfurt am Main, Schneider

brandoverslag naar hoger gelegen verdiepingen beperkt,

+ Schumacher,

evenals de geluidsoverdracht. Dit geldt echter niet in

afb. 4.61).

[3.I.I.bJ Atria

horizontale richting. Dit heeft wel als voordeel dat lucht zich

De eigenschappen van een atrium zijn vergelijkbaar met die

van de zuid naar de noordzijde kan verplaatsen of van de

van een serre, maar de uitwisseling met het gebouw is groter

loef- naar de lijzijde (Götz, Würzburg, afb. 469-4.70 en

omdat het atrium is omsloten door meerdere gebouw-

ontwerp voor de Hessische Landesbank te Hessen, afb. 4.80).

vleugels. In het atrium stelt zich door zonnestraling en

Oververhitting van de spouw wordt voorkomen; wel moeten

warmteverliezen via de primaire gevel een temperatuur in die

de toe- en afvoeropeningen voor ventilatie van de spouw zo-

altijd hoger ligt dan de buitentemperatuur, wat de gebruiks-

danig worden geplaatst - door horizontale verschuiving of

mogelijkheden vergroot. De technische eisen aan de primaire

verticaal voldoende afstand - dat geen kortsluitstromen

gevel - met vaak een veel groter oppervlak - worden aan-

kunnen ontstaan. Ook is de spouw nu eenvoudig begaanbaar.

merkelijk gereduceerd. Ook kan het atrium door beplanting

De bouwkundige kosten liggen door de bordessen en de vele

73

[4.63] De verschillende types 'buffergevels' • doorgaande gevel • atrium • 'doos-in-een-doos'-constructie [4.63.8] Gebouw voor Human Drug Research ontworpen door CEPEZED

74


venti latie-openingen aanzienlijk hoger dan bij een ongedeelde

Normale configuratie voor klimaatgevels. Omdat de spouw

spouw (Stadttor in Düsseldorf, Petzinka und Partner, afb.4.67-

met warme vertreklucht wordt gevuld, wordt de thermische

4.68).

scheiding aan de buitenzijde gelegd, anders zou zeker

[3. 1.2.b] Schachtgevels

condensatie optreden.

Hierbij gebeurt de verdeling horizontaal, waarbij de

• dubbelglas binnen, enkele beglazing buiten

thermische trek in de schacht juist wordt benut voor

Omdat bij tweedehuidgevels met soms koele buitenlucht

ventilatie van de vertrekken. De scheiding kan per raamdeel

wordt geventileerd, wordt de thermische scheiding aan de

of per vertrek worden aangebracht. In het eerste geval

binnenzijde gelegd.

ontstaat een combinatie van raamkasten waarin de openingen

• dubbelglas in zowel de binnenste als de buitenste laag

zijn opgenomen en een aanliggend schachtdeel dient voor

Combinatie die gebruik als buffergevel, klimaatgevel en als

afVoer van de lucht.

tweedehuidgevel toelaat.

Problemen op het gebied van brandoverslag, rookverspreiding, geluidoverdracht en het ontstaan van kortsluitstromen

I

I

Ventilatie van de spouw

vragen ook bij dit type gevel de aandacht.

• geen ventilatie

[3.1.2.c] Gecombineerde verticale en horizontale scheiding

Dit geeft een hogere geluidwering en thermische isolatie en

maakt dit type tweedehuidgevel het best controleerbare maar

bescherming van de zonwering tegen weersinvloeden en

tegelijkertijd het meest kostbare type. In luchttechnisch

vandalisme. Wel is er kans op oververhitting van de spouw.

opzicht zijn de elementen onafhankelijk van elkaar.

Omdat de ventilatie van de ruimten volledig mechanisch

I I I I I I

Kortsluitstromen worden vermeden door het diagonaal ten

geschiedt, wordt er nauwelijks bespaard op de installaties.

opzichte van elkaar plaatsen van de toe- en afVoeropeningen.

• continue ventilatie

Er zijn geen bouwfysische problemen wat betreft geluid-

De eenvoudige uitvoering, die nauwelijks eisen stelt aan de

wering en de brandwering is voldoende gewaarborgd door

voegafdichting, maakt dit tot een goedkope variant. De

de scheidingselementen. Wel is de doorstroming van de gevel

energiebesparing is echter beperkt, evenals de extra

door thermische trek beperkt, zodat venti latie-openingen

geluidwering. Wel is de zonwering beschermd en kan over

voldoende moeten worden gedimensioneerd.

een groter gedeelte van het jaar natuurlijk worden geventileerd dan bij enkele gevels door afname van de

I I

I

I

OVERIGE KENMERKEN

winddruk (zie ook het gebouw voor Human Drug Research

Beglazing

van CEPEZED waarbij een geperforeerd stalen scherm de

• enkel glas binnen en buitenste laag

windbelasting reduceert, afb. 4.63.B).

I

"'1i---

[4.64] Gecompartimenteerde spouw met regelbare ventilatie

Toegepast bij klimaatgevels vergt dit een verwarmingselement

• regelbare ventilatie

in de spouw om condensatie van de vochtige vertreklucht op

Hierbij kan zowel de natuurlijke ventilatie beter worden

de koude buitenruit te voorkomen. Bij tweedehuidgevels

gereguleerd als de doorspuiing van de spouw. Ook kan de

zorgt koudeval voor onvoldoende comfort nabij de gevel.

spouw bij koude en 's-nachts worden afgesloten, waardoor

• enkel glas binnen, dubbelglas buiten

de energiebesparing aanmerkelijk toeneemt. De geluidwering

[4.65] Fotomontage van een maquette van de Commerzbank in de omgeving [4.66] Model van de luchttoevoer voor ventilatie van de spouw


ligt bij gesloten gevels aanmerkelijk hoger dan bij de continu

Toepassingen van tweedehuidgevels

geventileerde spouw, maar dit beperkt de mogelijkheden

HAUS DER WIRTSCHAFTSFÖRDERUNG, DUISBURG, SIR NORMAN

voor natuurlijke ventilatie.

FOSTER AND PARTNER

Breedte van de spouw

beschreven. Het betreft hier een dunne, doorlopende, niet

• dunne spouw «200 mm)

geventi leerde spouw* (buffergevel) die ook niet wordt

(1992)

De gevel van dit gebouw is reeds uitvoerig in de case-studies

Bij een klimaatgevel moet de doorstroming van de spouw

gebruikt voor ventilatie van de vertrekken. Doordat de spouw

worden afgestemd op de ventilatiebehoefte van het vertrek

niet wordt geventileerd loopt de temperatuur in de spouw

Dit betekent in voorkomende gevallen een minimale

zeer hoog op. Daardoor gaan de sterk geleidende aluminium

ventilatiestroom van 40 m3fh per strekkende meter gevel. Bij

binnenkozijnen werken als een radiator, die temperaturen tot

een spouw dieper dan 15 á 20 cm kunnen problemen

55°C bereiken. Ook bleek bij een recent bezoek dat een

optreden wat betreft de stroming van de lucht.

aantal glasplaten van de buitenhuid waren gebroken,

Bij tweedehuidgevels moet de luchtsnelheid voldoende hoog

waarschijnlijk door thermische uitzettingsverschillen. Hierdoor

liggen om de geabsorbeerde zonnewarmte af te voeren, maar

kan de gevel als weinig geslaagd worden beschouwd.

niet zo hoog dat de zonwering gaat klapperen. Bij gecompar-

(1996/97)

timenteerde tweedehuidgevels is een breedte van de spouw

HELICON, LONDEN, SHEPPARD ROBSON

van circa 200 mm in principe voldoende.

Ook dit gebouw is uitvoerig beschreven in de case-studies.

• middelbrede spouw (>200, <600 mm)

Deze gevel is een voorbeeld van een dikke (900 mm),

De spouw is niet toegankelijk Een dergelijke breedte wordt

doorlopende, geventileerde spouw.

meestal toegepast bij doorgaande tweedehuidgevels over

De dikte van de spouw maakt het mogelijk deze te betreden

meerdere verdiepingen, waarbij de afvoercapaciteit

voor reiniging en onderhoudswerkzaamheden. Daartoe zijn

voldoende hoog moet liggen zonder dat de luchtsnelheden

roosters ter hoogte van de verdiepingsvloeren aangebracht.

onacceptabel hoog worden.

Ook kunnen hierdoor zeer brede lamellen (450 mm) worden

• brede spouw (>600 mm)

toegepast, die het uitzicht minder belemmeren dan smalle

D e spouw is toegankelijk voor onderhouds- en schoonmaak-

lamellen die een veel kleinere onderlinge afstand hebben.

werkzaamheden (RWE te Essen, afb.4.34-4.39) of kan

Voor ventilatie door thermische trek kunnen kleppen aan de

worden gebruikt voor bijvoorbeeld een korte (rook)pauze

onder- en bovenzijde van de spouw worden geopend. De

(Stadttor te Düsseldorf, afb.4.68) .

kantoonruimten worden niet via de spouw geventileerd.

* In het oorspronkelijke ontwerp was de gevel wel geventileerd maar dit is niet als zodanig uitgevoerd, waarschijnlijk om bezuinigingsredenen

75

[4.67] Het Düsseldorfer Stadttor-gebouw oogt als een waar poortgebouw door het transparante atrium [4.68] De gevel met de forse roosters voor toe- en afvoer van de lucht in de zeer brede spouw die tevens dient als balkon

76

DE INTELLIGENTE GEVEL COMMERZBANK, FRANKFURT AM MAIN, SIR NORMAN FOSTER AND PARTNER

(1997)

Dunne (220 mm), niet doorgaande, geventileerde spouw gebruikt

RWE, EssEN, INGENHOVEN, OVERDIEK UND PARTNER

(1997)

Brede (500 mm), niet doorgaande, geventileerde spouw gebruikt voor vertrekventilatie

voor vertrekventilatie

Dit gebouw is uitvoerig beschreven bij de case-studies (zie

Dit driehoekige, 60 verdiepingen hoge gebouw is opgebouwd

pag. 58).

rond een centraal atrium met de voorzieningen waaronder trappenhuizen en liftschachten geplaatst in de afgeronde

DÜSSELDORFER STADTTOR, DÜSSELDORF PETZINKA, PINK UND

hoeken. De licht gebolde gevels omsluiten segmenten van

PARTNER

telkens acht kantoorverdiepingen en daartussen gelegen,

Zeer brede (1400mm), verticaal onderbroken, geventileerde

spiraalvormig ten opzichte van elkaar geplaatste wintertuinen,

spouw gebruikt voor vertrekventilotie

die zich over vier verdiepingen uitstrekken. De wintertuinen

Dit kantoorgebouw vormt een poort boven de ingang van de

en het atrium laten licht toe in de inwendig, aan het atrium

Rijntunnel, bestaande uit twee kantoorvleugels van 16

geplaatste kantoren. Het atrium is om de twaalf verdiepingen

verdiepingen met een drie verdiepingen hoge dakband.

voorzien van .een glazen vloer ter voorkoming van extreem

De gevelspouw is met I ,4m zeer breed, verticaal per

(1997)

hoge luchtsnelheden in het atrium en rookverspreiding bij

verdieping onderbroken en horizontaal onderbroken bij de

brand. De inwendige kantoren worden indien mogelijk

trappen en het atrium. De opbouw van de gevel is: 12mm

geventileerd met dwarsventilatie via de wintertuinen. De aan

gehard glas, een 1400mm brede spouw met daarin 80mm

de gevel geplaatste kantoren worden geventi leerd via een

brede jaloezieën en een binnengevel uit houten kozijnen met

dubbele gevel. Deze bevat zowel transparante als dichte

isolatieglas. Ter plaatse van de verdiepingsvloeren zitten de

delen met luchtspleten ter hoogte van de vensterbank en het

ventilatiekasten voorzien van elektrisch aangedreven kleppen.

koelplafond. De opbouw van buiten naar binnen: 6mm

De toe- en afvoerkasten zijn diagonaal ten opzichte van elkaar

gehard glas, een 220mm brede spouw met aluminium zilver-

geplaatst om geen kortsluitstromen van afgewerkte lucht naar

grijs geverfde jaloezieën en een binnengevel van aluminium

een hoger gelegen verdieping te krijgen.

draai-kiepramen met isolatieglas, 6/1418 met een U-waarde

+ GEISSLER (1996)

tussen de 1,4 en de 1,6 W /m2K. De borstwering bestaat uit

GÖTZ, WÜRZBURG, WEBLER

een 8mm dikke plaat van grijs geëmailleerd, gehard glas en

Brede (600mm), doorgaande, geventileerde spouw gebruikt voor

een niet geventileerde spouwruimte met 80mm isolatiewol.

vertrekventilotie

Als er te sterke wind heerst, de buitentemperatuur te laag is

Dit vierkante kantoorgebouw telt twee verdiepingen van ruim

of als het regent, worden de ramen automatisch gesloten en

vier meter hoogte, opgebouwd uit een staalskelet op een

zorgt de luchtinstallatie voor voldoende ventilatie. De ramen

vierkant raster van 12 x 12m van drie bij drie velden rond een

kunnen 's nachts op een bepaalde stand worden geopend

tweeverdiepingen hoog atrium in het middelste veld. Het

voor nachtkoeling. De jaloezieën kunnenworden neergelaten

atrium bevat een wintertuin met vijver.

om de warmteverliezen juist zoveel mogelijk te beperken.

De dubbele gevel is van buiten naar binnen opgebouwd uit een vaste buitenbeglazing, 36mm dik met een k-waarde van

[4.69) de voorgevel van het vierkante gebouw van de firma Götz


\

-0/ /

\

-

zonns-energie voor

schoorsteeneffect

zonne-energie voor

~taWiOie:~·çO~;UW!k!OI·'lin!gj!!!!!~iiiiji;;!;II~!l!liiniatUi:~~!: ~~i:n!gt~ila!ti·! ~ii!'iI;!:;gje,bO,U~ kiOie'inig!]J,~ii~/l~~;:~iîi dubbele gevel , open. zonwering door reflectie

~

ventilatie met koele lucht

Winternacht

\

-0/ \

--

) dubbele gevel open

m~:;~~~~~~~~~~~~~

Winterdag

/

77

Zomernacht

Zomerdag

)

zonne-energie voor gebouwverwarming zonwering

geïsoleerde dubbele gevel volledig gesloten

lage temperatuur vloerverwarming

[4.70) Schematische werking van het gebouw bij dag en nacht en in de zomer- en winterperiode

78


l,S W/m 2 K (opbouw: 8 mm gehard glas, 22mm gasgevulde

[4.71 - 4.73) Gevelfragment van de ronde toren bij het gebouw van Victoria Versicherung met bijna verdiepinghoge draai-kiepramen aan de binnenzijde [4.74] Ronde toren bij het gebouw van Victoria Versicherung

met een warmte-krachtblok

spouw, 6 mm glas met low-E coating) . Een 600mm brede

Het gehele systeem is computergestuurd met 250 sensoren

betreed bare spouw. Een binnengevel samengesteld uit

zowel binnen als buiten voor meting van alle aangesloten

handmatig bediende aluminium schuifdeuren en elektronisch

apparatuur, weersomstandigheden, lichtsterkte, luchttempera-

aangedreven aluminium kiepramen, beide voorzien van 28mm

tuur, luchtvochtigheid en personeelsaanwezigheid. De

2

isolatieglas met een k-waarde van l ,S W/m K (opbouw: 6mm

regeleenheid stuurt vervolgens meer dan 500 actoren aan die

gehard glas, 16mm gasgevulde spouw, 6mm glas met low-E

de instellingen verzorgen van bijvoorbeeld de zonnecollector,

coating).

het warmte-krachtblok, de koelmachine, de vloer- en

Voor zonwering dienen aluminium jaloezieën waarvan het

plafondverwarming, het koelplafond, de kunstverlichting en de

onderste deel onafhankelijk regelbaar is van het bovenste

zonwenng.

gedeelte, en welke aan de zuiden westgevel zijn voorzien van een donkere afwerklaag voor warmteabsorptie in de

VICTORIA-VERSICHERUNG, DÜSSELDORF, HENTRICH- PETSCHNIGG

winterperiode.

PARTNER

&

(1998)

De spouw wordt geventileerd middels regelbare ventilatie-

Dunne (340mm), niet doorgaande, geventileerde spouw gebruikt

kleppen aan de onder- en bovenzijde. Op de hoekpunten van

voor vertrekventilatie

het gebouw zijn ventilatoren opgenomen die de lucht

Dit is een 29 verdiepingen hoog cilindrisch kantoorgebouw.

rondom doen circuleren. Hierdoor wordt de aan de zonzijde

De gevel is opgebouwd uit doosvormige gevelelementen,

opgewarmde lucht vermengd met de koele lucht aan de

waardoor in de buitengevel open stootvoegen ontstaan.

schaduwzijde van het gebouw.

Hierachter zijn verticale, holle stijler: opgenomen die zijn

Nachtkoeling kan gebeuren door het openen van de

voorzien van openingen voor ventilatie van de zowel

kiepramen in de gevel naar de geventileerde spouwen het

horizontaal als verticaal afgeschotte spouw.

door het openen van het atriumdak

De buitenbeglazing bestaat uit I Omm gehard glas, de 340mm

2

Een 200 m grote zonnecollector zorgt voor koud water met

brede spouw bevat 50mm brede lamellen en de binnengevel

behulp van een absorptie-koelmachine. Hiermee wordt het

is opgebouwd uit aluminium draai-kiepramen met 26 mm dik

koelplafond gevuld. Bij warmtebehoefte zorgt de collector

isolatieglas met een borstwering uit sandwich panelen van

voor warm water voor de vloerverwarming. Omdat beide

twee glasplaten met 80 mm dikke plaat isolatieschuim.

systemen watervoerend zijn, kunnen ze altematief worden

Beluchting van de spouw geschiedt door de 22 ronde, 60mm

gebruikt: het koelplafond in extreme gevallen in de w inter

grote openingen aan beide stijlzijden en de ontluchting door

voor verwarming en op bijzondere warme of zeer vochtige

de 450mm hoge ventilatiekasten aan de bovenzijde van het

dagen kan de vloerverwarming bijdragen aan koeling van het

gevelelement ter plaatse van de verdiepingsvloeren, die ook

gebouw. Als de energiebehoefte groter is dan de collector

de zonweri ng herbergen.

kan leveren, wordt elektrische energie en warmte opgewekt

DE INTELLIGENTE GEVEL DEBIS-GEBOUW

Cl,

BERLIJN, RENZO PIANO

79

(1997)

Brede (700mm), enigszins verticaal onderbroken, geventileerde spouw gebruikt voor vertrekventilatie De gevel is opgebouwd uit per element acht elkaar overlappende lamellen van I 2mm gelaagd glas, die over 70°

[4.75 - 4.77) Het Debis-gebouw Cl te Berlijn, doorsnede van een gevelfragment en en een aanzicht van de gevel

kunnen worden geopend voor ventilatie van de 700mm brede, met aluminium jaloezieën uitgeruste spouw. De binnengevel is opgebouwd uit handmatig bedienbare aluminium draai-kièpramen en elektrisch aangedreven kiepbovenlichten voorzien van isolatieglas met een k-waarde van I, I W/m 2 K. In de spouw zijn ter plaatse van de borstweringen aluminium roosters geplaatst voor reiniging en onderhoudswerkzaamheden in de spouw. Deze zijn afgedekt met 10mm dik gelaagd glas om in geval van brand, rookuitbreiding over de 21 verdiepingen hoge spouw te voorkomen. De lamellen blijven alleen in de koude wintermaanden gesloten om zo een thermische buffer te creëren. In de zomermaanden kunnen tot w indsnelheden van 7

mIs de lamellen worden

geopend. Dit gebeurt ook 's nachts zodat via de elektrisch aangedreven bovenlichten nachtkoeling kan plaatsvinden.

III+, . L - + - - - - 10

,-r _

;

.

_~=--J[:-= --"~~ .=~=~~==~ .

80


[4.78 - 4.79) Maquette en plattegrond van het GSWgebouw

GSW-GEBOUW, BERLIJN, SAUERBRUCH HUTTON ARCHITEKTEN

thermiek de vertreklucht via de geopende ramen zou worden

( I 997/98?)

afgezogen. Berekeningen gaven echter aan dat ongeveer in

Brede (900 mm), doorgaande, geventileerde spouw, gebruikt

het midden van het gebouw de lucht in de spouw tot

voor afvoer van vertreklucht

stilstand zou komen. De vervuilde lucht uit de kamers op

De dubbele gevel is aan de buitenzijde voorzien van 10 mm

lager gelegen verdiepingen zouden dan in de hoger gelegen

gehard glas. De over 19 verdiepingen 900 mm brede,

vertrekken instromen. Een - in dit geval - noodzakelijke

doorgaande spouw is ter plaatse van de verdiepingsvloeren

vergroting van het schachtdoorsnede was niet gewenst,

voorzien van roosters. In de spouw zijn brede zonwerings-

waardoor men besloot de schachten te verhogen met lOm

lamellen uit geperforeerd aluminium opgenomen. Aan de

en te voorzien van speciale dakopbouwen om een

onder en bovenzijde van de spouw zijn regelbare

gecontroleerde trek te krijgen. Vanwege de lage

venti latiekleppen aangebracht. De binnengevel bestaat uit

w erkingsgraad - door de kleine schachtdoorsnede bleek de af

alun;inium elektrisch aangedreven kiepramen die naar de

te voeren luchthoeveelheid gering - en de hoge bouwkundige

spouw toe openen, voorzien van 28 mm dik isolatieglas.

kosten, werd dit concept verlaten.

In de winter is de ventilatieklep aan de onderzijde gesloten.

Hieruit ontstond een nieuwe variant, namelijk de zowel

De in de spouw opgewarmde lucht dient als thermische

horizontaal als verticaal afgeschotte spouw , waardoor een

buffer en voor opwarming van de toevoerlucht die via de

soort 'doos'ramen ontstonden. Hierbij gaven

holle vloer wordt ingebracht. In de zomer worden de

windtunneltesten aan dat op 130 dagen in het jaar natuurlijke

ventilatiekleppen geopend om de door de zonwering

ventilatie vanwege en te geringe windstroming niet mogelijk

geabsorbeerde warmte af te voeren. De thermische trek in

zou zijn. Deze gevel werd vervolgens onderzocht op z'n

de spouw zorgt voor aanzuiging van de lucht vanaf de

maakbaarheid op de volgende aspecten:

westzijde van het gebouwen zorgt zo voor dwarsventilatie

beslaan van de ruiten;

van de kantoonruimten.

gevaar van ijsvorming; geluidstechnische eisen;

HESSISCHE LANDESBANK, HESSEN (NIET ALS ZODANIG UITGEVOERD)

regeninslag/afwatering;

Oorspronkelijk werden hiervoor drie varianten onderzocht:

ventilatieconcept;

- klimaatramen met 50 mm luchtspouw;

warmteverliezen;

- enkele gevel met klepramen;

thermische en stromingstechnische gevolgen van de

- dubbel gevel.

zonwering;

De dubbele gevel was oorspronkelijk opgebouwd uit een

lichttechnische gevolgen;

, geïsoleerde aluminiumconstructie met te openen ramen met een enkellaags glashuid op 300 mm afstand, de spouw horizontaal onderbroken door doorgaande stijlen. Hierdoor ontstonden glazen schachten van 50 verdiepingen hoog. De gedachte was dat door de in de schachten optredende

radartechnische gevolgen.

v

-"à

-

-standaard luchtstroom patroon bij zuid-westen wind

led

~C:

~I

standaard luchtstroompatroon bij noord-oosten wind

[4.80] Windstudies van het gebouw van de Hessische Landesbank om de mogelijkheden voor natuurlijke ventilatie te kunnen bepalen


standaard luchtstroompatroon bij zuid-westen wind

standaard luchtstroom patroon bij noord-oosten wind

Hoewel de gevel technisch maakbaar bleek, werden niet de

koelplafond en mechanische ventilatie, waarbij de lucht via de

verwachte besparingen op gebouwtechniek en energie-

dubbele gevel weer kon worden afgevoerd. Dit maakte een

verbruik gehaald. Dit kwam enerzijds door een lage

luchtafvoerinstallatie overbodig. Door gebruik te maken van

inschatting van de gevelprestaties, anderzijds door een niet

nachtkoeling kon de bedrijfstijd van de koelinstallatie worden

optimale geometrie van de ramen.

gereduceerd. Helaas besloot de opdrachtgever uit kosten-

Vervolgens werd een concept ontwikkeld waarbij de toren

overwegingen op dat moment af te zien van de dubbele

werd onderverdeeld in segmenten van acht verdiepingen. De

gevel, zodat het concept niet geveltechnisch verder kon

buitenlucht stroomt binnen via de voegen in de 'doos'ramen

worden uitgewerkt.

en de onderste schachtopeningen in de dubbele gevel. In een ringkanaal aan de bovenzijde van elk segment wordt de

Dubbele gevels: noodzaak of trend

omhoog gevoerde lucht uit de schachten samengeleid. Door

Als reden voor de toepassing van een dubbele gevel wordt

de winddrukverdeling op de gevel stroomt de afvoerlucht via

vaak gegeven dat de besparingen op energiekosten de

het ringkanaal aan de lijzijde uit. Het systeem was zo opgezet

meerinvesteringen rechtvaardigen. Daniels stelt dat bij

dat bij veranderende windrichting luchttoetreding aan de

gemiddelde meerkosten voor een dubbele gevel tussen de

loefzijde werd verhinderd, zodat de lucht altijd gecontroleerd

1500 en 3000 DM, de besparingen slechts 2 á 4% van die

aan de lijzijde zou worden afgevoerd. De luchttoevoerope-

meerinvesteringen bedragen: oftewel een terugverdientijd van

ningen werden zo vormgegeven dat (onafhankelijk van de

25 á 50 jaar [DANI97J. In het geval van de Commerzbank

windsnelheid en de over- of onderdruk op de gevel) ze een

blijkt het energieverbruik niet minder dan een ander

vaste maximale luchtstroom in de dubbele gevel mogelijk

kantoorgebouw zonder dubbele gevel [LEIB97J. Andere

maakte. Direct achter de luchtopening was de luchtstroming

maatregelen leveren meer en sneller besparingen op, zodat

losgekoppeld van de wind en werd bepaald door thermische

andere argumenten moeten worden aangedragen om de

krachten. Hierdoor konden ramen het gehele jaar

keuze voor dubbele gevels te verdedigen.

onafhankelijk van de weersomstandigheden worden geopend

Daniels noemt als overwegingen die hierbij een rol spelen:

zonder dat grote drukverschillen op binnendeuren zouden

- meteorologische situatie;

ontstaan. Een drievoudige ventilatie was te allen tijde haalbaar.

- opbouw van winddrukken op en in de gevel;

Bij hoge thermische lasten was wel aanvullende koeling

- temperatuur in de spouw;

noodzakelijk om een gewenste binnentemperatuur van

- krachten benodigd voor het openen van deuren;

maximaal 26°C te handhaven. Dit kon geschieden met een

- zonwerende capaciteiten;

81

82


- verloop van de vertrektemperatuur gedurende de dag;

Daniels heeft voor een cilindervormig, elf verdiepingen hoog

- geluidswering.

gebouw de volgende vier gevelvarianten op deze aspecten beoordeeld:

De verdeling van buitentemperaturen en w indsneldheden

een dubbele rondom lopende, verticaal afgeschotte gevel

over de gebruikstijd zijn van belang. Vooral temperaturen

met enkele buitenbeglazing, een 600 mm geventileerde

boven 20

0

e en w indsnelheden hoger dan 8 mis zijn bepalend

spouwen een binnengevel opgebouwd uit aluminium

voor het aantal uren dat natuurlijke ventilatie via een dubbele

draai-kiepramen met isolatiebeglazing en geïsoleerde

gevel problematisch is.

borstweringspanelen;

Door wind op een gebouwvolume ontstaan duidelijke pieken

'doos'ramen (zowel verticaal als horizontaal afgeschot)

in zowel winddruk als windzuiging op de gevel die van invloed

met enkele buiten beglazing, een circa 200 mm brede

zijn op de dwarsventilatie van een gebouw. De inwendige

geventileerde spouwen een binnengevel uit draai-

druk in een dubbele gevel wordt bepaald door de stroom-

kiepramen en borstweringspanelen;

weerstand van de luchtopeningen - grootte en vorm van de

een enkele gevel met val-klepramen;

openings- en de doorstroomweerstand van de gevel. Deze

'voeg'venster met beluchting via een luchtspleet op

laatste wordt aanzienlijk beïnvloed door de breedte van de

vensterbankhoogte en met mechanische afzuiging

spouwen de constructieve opbouw van de gevel zelf

(ventilatievoud 2,5/h).

Bij natuurlijke ventilatie via de gevel en afzonderlijke kantoor-

+ 18°C

kamers, kunnen aanzienlijke krachten optreden voor het

Op windarme dagen en een buitentemperatuur van

openen van de kamerdeuren. Bij normaal gebruik moeten

treden de grootste luchtwisselingen op bij de gevel met val-

deze krachten de 25N niet overschrijden, of is voor een

klepramen, te beïnvloeden door de uitvalstand van het raam

beperkte tijd een overschrijding tot 40N toelaatbaar.

te variëren. Ook bij de varianten met een dubbele gevel is de

Koellasten in de zomer worden sterk beïnvloed door de

ventilatie voldoende. Bij de rondomlopende gevel varieert de

warmtebelasting als gevolg van zoninstraling. Een goede

ventilatievoud tussen maximaal 21/53 aan de loefzijde (bij

zonwering kan deze koellast laag houden. Een dubbele gevel

windsnelheden van 4 respectievelijk 10

mis) en minimaal 8/20

met zonwering in de spouw heeft een vergelijkbare energie-

bij vertrekken gelegen tussen de loef- en lijzijde. Bij de tweede

transmissiegraad als een enkele gevel met uitwendige zon-

variant bedraagt de ventilatievoud aan de lijzijde circa I , zodat

wering in de orde van grootte van 0, I.

hier van een beperkte natuurlijke ventilatie moet worden

Het dagverloop van de vertrektemperatuur is - vooral bij

gesproken. De ventilatie met voegvensters heeft de geringste

kantoorgebouwen - van belang, teneinde geen temperatuur-

ventilatievouden en levert voor sommige vertrekken

overschrijding boven de 26 á 27°C gedurende de werktijd te

onvoldoende ventilatie.

krijgen. Het gebruiken van de massa van het gebouw voor

Bij lage buitentemperaturen loopt het aantalluchtwisselingen

thermische accumulatie is hiervoor zeer nuttig. Wel moet er

bij de rondomlopende dubbele gevel sterk op en moeten

dan 's nachts worden gekoeld, zodat de vertrektemperatuur

deze worden begrensd. Voor de 'doos'ramen liggen de

aan het begin van de volgende dag weer voldoende laag is.

luchtwisselingen circa de helft lager in voor- en najaar en deze


noc vanaf 's nachts 2 uur bereikt, zodat

nemen zelfs af bij lage buitentemperaturen. Bij de valklep-

temperatuur van

ramen worden vergelijkbare waarden als bij de dubbele

ook hier aanvullende koeling noodzakelijk is.

rondomlopende gevel bereikt, terwijl de voegvensters redelijke ventilatievouden geven die verdubbelen bij de lagere

Daniels komt resumerend tot de conclusie dat dubbele gevels

buitentemperatuur (venti latie bij geopende deuren naar het

wel degelijk zinvol zijn en dikwijls te prefereren boven andere

trappenhuis, bij 15°C {6 ramen per verdieping geopend} en

oplossingen. Hij concludeert dat vooral bij handmatige

bij -18°C {één raam per verdieping geopend}).

bediening de voordelen het meest tot uitdrukking komen. Dit

Wat betreft de krachten benodigd voor het openen van

geldt vooral bij hoge gebouwen of daar waar hoge geluids-

deuren, treden bij de rondom dubbele gevel slechts

belastingen optreden. Wel vindt hij dat een dubbele gevel

gedurende 8 uur waarden hoger dan 25N op: nooit komt de

niet tot verhoging van de gebouwinvesteringen moet leiden.

waarde boven de 40N. Bij de 'doos'ramen wordt de 25N

Ook Schu ier laat zich kritisch uit over het toenemend gebruik

40% van de tijd overschreden en de 40N 30% van de tijd.

van dubbele gevels [SCHU97]. Zo vraagt hij zich naar

Dezelfde waarden gelden voor de enkele gevel met valklep-

aan leiding van het ontwerp voor het gebouw voor de RWE

ramen. Deze gevels zijn hierom niet zondenmeer toepasbaar

af. of er met betrekking tot zontoetreding geen onderscheid

op hoger gelegen verdiepingen. Door het zorgen voor druk-

bestaat tu ssen de hemelrichtingen - de gevel is rondom

vereffening middels roosters in de deuren kan dit euvel

identiek. De aan de zonzijde verwanm de lucht kan door de

worden venminderd, maar dit kan weer leiden tot geluids-

verticale schotten de schaduwzijde niet bereiken, anders dan

overdracht tussen kamers. Bij de gevel met voegvensters ligt

met de rondom doorlopende gevel uit de vergelijking

gedurende 12% de kracht boven de 25N en gedurende 7%

hierboven van Daniels. Ook stelt hij dat ondanks de

van de tijd boven de 40N.

toepassing van speciaal ontwikkelde ventilatievoorzieningen,

Voor de zonwering is al aangegeven dat de rondom dubbele

toegepast. Een dubbele gevel kan de energie benodigd voor

gevel een vergelijkbare energieoverdrachtsgraad heeft als een

verwal"ffii ng met 50% reduceren, maar bij kantoorgebouwen

nog steeds een kostbare luchtinstallatie moet worden

enkele gevel met uitwendige zonwering, namelijk krap 0, I O.

gaat de meeste energie zitten in koeling en stroomverbruik

Voor een gevel met 'doos'ramen en geïntegreerde rolgor-

Hij voert vervolgens een simulatie uit op een standaard

dijnen ligt deze waarde op circa 0,16 en voor zonwerende

kantoorkamer van 20 m 2 met een volledig beglaasde gevel.

beglazing met blinderingsvoorziening aan de binnenzijde op

Hij maakt daarvoor gebruik van het programma TRNSYS aan

0,28. Dit betekent navenant hogere binnentemperaturen en

de hand van de comfortcriteria volgens DIN ISO 7730.

hogere koellasten. Bij de enkele gevel met zonwerende

Door toepassing van buitenzonwering venmindert de koel last

beglazing is het accumulerend venmogen onvoldoende om

met 60% (van 2657 naar 1050 kWh). Door toepassing van

met nachtkoeling bij een ventilatievoud van 2,5 en een

geschakelde verlichting (uitschakeling boven 23.000 lux en

inblaastemperatuur van 16°C vertrektemperaturen beneden de

noc te realiseren. Bij de dubbele gevel word de

inschakeling bij 17.250 lux, vrije veld) doet de resterende koellast van 1050 kWh met ruim 30% afnemen tot 721 kWh

83

84


en het stroomverbruik afnemen met 504 kWh. Door het

Schuier concludeert hierop dat niet de verwarmingsbehoefte,

verhogen van de ventilatievou d van I naar 2 en het

maar het terugdringen van de koellast het hoofdprobleem is.

toepassen van nachtkoeling met een drievoudige ventilatie,

De spouw van de dubbele gevel als buffer voor transmi ssie-

wordt de koellast verder omlaag gebracht tot 20 I kWh; een

verliezen heeft dus een beperkte betekenis. Wel stelt Schuier

totale reductie met ruim 92% van de oorspronkelijke koe 11 ast.

dat ventilatie via de gevel bij hoogbouwprojecten alleen met

Wel doet de toegenomen ventilatie het stroomverbruik

een dubbele gevel mogelijk is. Als daar ook nog akoestische

stijgen.

eisen bij komen, ligt t oepassing van een dubbele gevel voor

Toepassing van zonwerend glas (66/34*) in plaats van de

de hand. Een praktijkvoorbeeld laat een geluids-reductie met

uitwendige zonwering doet de energiebehoefte voor

12 dB(A) bij 12 cm luchtopeningen zien en 30 dB(A) reducti e

verwarming verdubbelen, bij gelijke koellast en een toename

bij een gesloten gevel. Schuier stelt tevens dat een dubbele

van het energieverbruik voor verlichting met 10%.

gevel alleen kostenverant woord is toe te passen als de door

Om de koellast tot nul te reduceren teneinde een luchtinstal-

de buitenhuid overgenomen functies voor de binnengevel

latie overbodig te maken, worden reflecterende lamellen als

vervallen. Dit vergt de ontwikkeling van nieuwe typen gevels,

zonwering toegepast, met als beschaduw ingswaarde 0, 15. De

omdat anders de mogelijkheid bestaat dat meer energie in

dan resterende koellast van 37 kWh kan tot 19 worden

het vervaardigen van het extra gevelblad zit dan daardoor

teruggebracht door sterker te ventileren (overdag een

uiteindelijk wordt bespaard. In deze geest moet ook de wens

drievoudige ventilatievoud en 's nachts viervoudig). Slechts

om af te kunnen zien van een ventilatie- en koelinstallatie

tien uur per jaar stijgt de luchttemperatuur boven de 27°C

worden gezien. Schweger stelt aan de hand van een studie

terwijl de gevoelstemperatuur onder de

2rC blijft. H et

naar verschillende varianten voor dubbele gevels voor het

vervolgens reduceren van het glasaandeel heeft nauwelijks

ontwerp van een nieuw hoofdkantoor voor de Hessische

effect op de al zeer lage koellast, terwijl de verwarmings-

Landesbank, dat dit type gevels alleen voor extreme gebouw-

behoefte slechts met 10% wordt verlaagd tot 140 kWh.

situaties zijn ontworpen - hoge gebouwen of gebouwen die blootstaan aan een hoge geluidsbelasting en desondanks natuurlijk moeten worden geventileerd. Voor normale gebouwsituaties zou de enkele gevel met te openen ramen en uitwendige zonwering uit functionele en economische overwegingen de beste oplossing zijn [SCHW97].

* Dit zijn getalswaarden voor de ZTA en LTA van het desbetreffende glastype

[4.8 1 - 4.82] Green Building, een studie voor een groen kantoorgebouw door Future Systems, 1 990


Conclusie

toepassing van PV-cellen voor opwekking van elektrische

Toepassing van dubbele gevels gebeurt niet altijd op de juiste

energie en van zonnecollectoren voor de productie van

gronden, maar is vooral bij hoge gebouwen en bij hoge

warmwater verdient onze voortdurende aandacht.

geluidsbelasting op de gevel zinvo l. De door deze gevel bereikte lage warmteverliezen gaan echter voorbij aan het feit

De vraag naar het 'intelligente' gebouw of de 'intelligente'

dat juist de hoge koellasten het energieverbruik van huidige

gevel is hiermee nog niet opgelost. Eerst zullen we moeten

kantoorgebouwen beheersen. Daarbij komt nog dat bij veel

bepalen in hoeverre een gebouw of gebouwonderdeel zoals

dubbele gevels toch nog één-derde deel van het jaar niet

een gevel, 'intelligent' moet zijn om een gewenst comfort van

natuurlijk kan worden geventileerd t ijdens hoge en lage

de gebouwgebruikers te kunnen realiseren. A lleen al het feit

buitentemperaturen of door een te hoge windbelasting en

dat ieder mens anders is, andere eisen stelt en ook nog eens

dat ondanks de hoge investeringskosten van deze gevels er

zeer onberekenbaar gedrag vertoont, moet ons behoeden

nauwelijks kan worden bespaard op installaties.

voor het te gemakkelijk toepassen van allerlei automatische

De nadruk zal bij de verdere ontwikkeling van technische

regelingen die de gebruiker eerder als een ongewenste

gebouwconcepten voor kantoren moeten liggen op reductie

inmenging dan als een genot zal ervaren. Dat bij een recente

van de koellasten. De inteme warmtelast kan worden

studie naar voren kwam dat personen een objectief slechtere

gereduceerd door het minimaliseren van het gebruik van

luchtkwaliteit accepteren, mits zij hierop zelf invloed kunnen

kunstverlichting. Dit kan door optimalisatie van de daglicht-

uitoefenen, b.v. door het openen van ramen, is veelzeggend.

toetreding, het uitsluitend inschakelen van de verlichting bij

De techniek om met sensoren en motoren het functioneren

lage lichtniveaus en het uitschakelen bij afVvezigheid van

van de gevel met de computer te sturen is beschikbaar en

personen.

klaar om toe te passen.

Verder verdienen de rendementen van elektrische apparatuur

Het is aan de architecten om daarvóór de gevel met passieve,

aandacht. Het rendement van de huidige FL-verlichting is al

bouwkundige middelen te optimaliseren als interface tussen

aanzienlijk verbeterd ten opzichte van conventionele TL-

binnen en buiten. Een polyvalente wand, bij voorkeur

verlichting, maar kan desondanks worden verbeterd. Ook is

zelfregulerend maar vooral ook individueel bedienbaar.

de ontwikkeling van zogenaamde eco-PCs met een lage

H oewel vooral de gevel de aandacht heeft gekregen, kunnen

warmteproductie van belang.

en mogen we deze niet los zien van het functioneren van het

Anderzijds moeten oplossingen worden gevonden om

gebouw als geheel. Gevel, bouwkundige en installatietech-

gedurende het gehele jaar op natuurlijke wijze te kunnen

nische voorzieningen dienen gelijktijdig in een plan te worden

ventileren. Eén van de laatste gevelontwerpen voor de

ontwikkeld. Deze integrale planning verlangt een andere

Hessische Landesbank is in dit opzicht veelbelovend.

structurering van het bouwproces, waarbij architect,

Op gebouwniveau is de toepassing van w armtekrachtkop-

gevel bouwer en adviseurs (op het gebied van bouwfysica en

peling veelbelovend, evenals het gebruik van lange-termijn-

installaties) hecht met elkaar samenwerken.

energieopslag in de bodem of in de funderingspalen . Ook de

85

86


Literatuur


Business Promotion Center Duisburg Germany; Norman Foster and Partners Architecture, januari 1995, blz. 118, 119.

Daniels, Klaus. Technologie des ökologischen Bauens: Grundlagen und MaBnahmen, Beispiele und Ideen. Birkhäuser Verlag, Basel, 1995.

GSW-Gebäude Berlin. Arch+ 136, april 1997, pp. 103 - 104 Hochhaus einer Bank in Frankfurt am Main. Detail, nr. 3,1997, pp. 349 - 354 Hochhaus einer Konzernverwaltung in Essen. Detail, nr. 3, 1997, pp. 355 - 362 Höhenrausch und Höhenluft; RWE-Hochhaus in Essen. Deutsche Bauzeitung 131, jaargang 20, nr.4 1997, pp. 48 - 58 Verwaltungsgebäude in W ürzburg. Detail, nr. 3, 1997, pp. 343 - 348 Ackermann, Kurt. Konstruktionsbüro Gartner. Karl Krämer Verlag, Stuttgart, 1993. ISBN 3-7828-4018-6 Behling, Sophia en Stefan. Sol Power; The Evolution of Solar Architecture. Prestel, Munchen; New Vork, 1996. ISBN 3-79131670-2

[Dani97) Daniels, Klaus, Doppelfassade - ein MuB für Hochhauser? Detail, nr. 3 1997, pp. 301 - 306 Davey, Peter. High expectations. in: Architectural Review, juli 1997, pp. 26 - 39 [DAVI81) Davies, M. A wall for all seasons. RIBA Journal, februari 1981, pp. 55-57 Dawson, Susan. Foster's environmental eye. Architects Journal, september 1993. Blz. 11 - 1 7 Detail. Haus der Wirtschaftsförderung in Duisburg. Detail nr. 3 , 1993. blz. 292 - 297. Dijk, HAL. van; Elburg, J. van der; Koelemij, A.J. en Sterenberg, J.J. Voorstudie 'Intelligent gevelelement' deel 1 en 2 , TN().rapport B-91-0612. TNO, Delft, 1991. D&Plan. Düsseldorfer Stadttor. Arch+ 136, april 1997, pp. 100

Breukelman, Alfred. Die Wand, ein Medium? Werk, Bauen + Wohnen. no. 4/ 1991

Eberl, Ulrich. Commerzbank Frankfurt; Gebäudeautomation. Arch+ 136, april 1997, pp 95 - 96

[BUSC96) Buscher, Volker en Jim Read. Gebäudeintelligenz. Arch+, nr. 136, april 1997, pp. 93 - 95. (Verkorte overdruk uit 'Beratende Ingenieure, Zeitschrift des Deutschen Consuiting, nr.11,1996.)

[ENGE95) Engel, Peter J .W. van den Thermisch comfort en ventilatie-efficiëntie door inducerende ventilatie via de gevel. Publikatieburo Bouwkunde, TU Delft, 1995. ISBN 90-5269-188-6

Boutet, Terry S. Controlling air movement. McGraw-Hill, USA, 1987. ISBN 0-07-006713-9

Evans, Barrie. Lower energy in a city street. Architects Journal, 13/ 7/ 1994

COAVN, Ciudad; naturaleza y tecnologfa, Publicacion de cultura metropolitana, vol. 1 COAVN, 1996. ISBN 84-87813-10-0

Fuchs, Claudia. Konzerncentrale der RWE AG in Essen. Baumeister, jaargang 94, nr. 5, mei 1997, pp. 28 - 35 Fuchs, Wolfram . Öko, aber wie?

Cofaigh, Eoin 0., John A. Olley, J. Owen Lewis. The Climatic DweIling. James & james Ltd, Londen, 1996. ISBN 1-873936-7 [COMP95) Compagno, Andrea. Intelligente Glasfassaden; Material, Anwendung, Gestaltung. Artemis, Zürich, 1995.

Halmos. Haalbaarheidsstudie ter minimalisering van de energieprestatiecoëfficiënt ten behoeve van het kantoorgebouw Hoogheemraadschap van Rijnland te Leiden. Rapport in opdracht van Novem, niet uitgegeven, 1997.

87

Heusier. Winfried. Johann Ernst und Christian Scholz. Leben in einem modernen Büro. Glaswelt. no.3/ 1993. blz. 109 - 124 Heusier. Winfried. Commerzbank Frankfurt; Zweite-Haut-Fassade. Arch+ 136. april 1997. pp. 97

88


Heusier. Winfried. Victoria-Versicherung Düsseldorf. Arch+ 136. april 1997. pp. 101 Heusler.Winfried; Andrea Compagno; Mehrschalige Fassaden Eine Gegenüberstellung verschiedener zweischaliger Fassadensysteme 1. Teil. In: Fassade nr. 1 1998. p. 15 - 21 . 2. Teil In: Fassade nr. 2 1998. p. 11 -17. Hörold. Hermann. RWE-Hochhaus Essen; Zweite-Haut-Fassade. Arch+ 136. april 1997. pp. 98 - 99 Hugentobler. Paul. Fassaden im einklang mit licht und wärme. Fassade. no. 1/ 1994 [KLlN94) Klingele. Martina. Architektur und Energie: Planungsgrundlagen für Büro- und Verwaltungsbauten. Verlag C.F. Müller. Heidelberg. 1994. ISBN 3-7880-7462-0. [KNOW81) Knowies. Ralph L. Sun rhythm form . MIT. 1981. Lang. Werner. Zur Typologie mehrschaliger Gebäudehüllen aus Glas. In: Detail. nr. 7 1998. p.1225 - 1232. [LEIB97) Leibundgut. Hansjürg. Energetisch-ökologische Beurteilung; Commerzbank-Zentrale in Frankfurt am Main. Baumeister. nr. 5 1997. pp. 26 - 27 Lödel.Thomas. Zwischen Energetik und Euphorie; Doppelfassadensysteme im Fokus der Betrachtung. In: Baukultur 5-98. p. 22 - 26. Lödel. Thomas. Prototyp eines ökologischen Gebäudekonzepts; SOL-SKIN-FASSADE der Hauptverwaltung Götz GmbH. Fassade. nr. 1. 1997. pp. 47 - 51 Lödel. Thomas. Debis-Gebäude C1 Berlin. Arch+ 136. april 1997. pp. 102/ 104 Melet. Ed. Duurzame architectuur. NAi Uitgevers. Rotterdam. 1999. ISBN 90-5662-0894.

[NOVE96) Novem. Energieprestaties van kantoorgebouwen; acht praktijkvoorbeelden van EP+ kantoorgebouwen. Novem. Sittard/ Utrecht! Apeldoorn. 1996. (Novem-nr. DV1.3.90 96.05] Olgyay. Victor. Design with climate: bioclimatic approach to architectural regionalism. Princeton university press. New Jersey. 1963. (PLAS98] A.w. van der Plas. Installatie-arme concepten; ja of nee? In: De Bouwadviseur. november 1998. p. 26 - 29. Renckens. J. Façade en klimaat. TU-Delft. Faculteit der Bouwkunde. vakgroep Bouwtechnologie. leerstoel Produktontwikkeling. Delft. 1996. ISBN 90-5269-221 -1. [RENC96) Renckens. Just. Gevels en architectuur: façades in glas en aluminium. VMRG. Nieuwegein. 1996 . ISBN 90-9009266-8. Reichmann. JÖrg. Komplexe Technik: Mikroelektronikpark Duisburg (11]. Gebäudetechnik im Haus der Wirtschaftsförderung [Rgd95) Rgd. Klimaatinstallaties in kantoren. Rijksgebouwendienst. directie Ontwerp&Techniek. 1997. CTh. van Rongen. Typologische ordening van gevels. Publicatieburo Bouwkunde. Delft. 1994. ISBN 90-5269-148-7 [SBR90) SBR/ ISSO. Ontwerpen van energie-efficiënte kantoorgebouwen; integratie van gebouwen installaties. ISSO. Rotterdam; SBR. Rotterdam. 1990. ISBN 90-5044-019-3 Schneider. Sabine. Commerzbank-Zentrale in Frankfurt am Main. Baumeister. jaargang 94. nr. 5. mei 1997. pp. 18 - 25 [SCHU97) Schuier. Matthias. Luft in Hülle und Fülle; Doppelfassaden an Hochhausern sind oft umstritten. Deutsche Bauzeitung 131 . jaargang 20. nr. 4 1997. pp. 113 - 124 [SCHW97) Schweger. Peter. Doppelfassade - ein MulJ für Hochhauser? ARCH+ . nr. 136. april 1 997 . pp. 109 - 11 3 [VR0098) Marcel Vroom. Condensed overview of trends in energy saving. telemetring. domotica and user-feedback. Intern rapport Vroom Beheer. Rotterdam. jan. 1998. [niet gepubliceerd) [WGBE73)Werkgroep Binnenklimaat en energieverbuik. Binnenklimaat en energie-verbruik. Gasunie. Groningen. 1973.

Illustratieverantwoording


Andrea Compagno, 1995. Intelligent Glass Façades, Material Practice Design. Artemis, Zurich. [0.4 Christoph Ingenhoven, Düsseldorf] [0.5 Mike Davies, Richard Rogers] [2.8 Sir Norman Foster and Partners] [2 .9 Hervé Abbadie, Parijs] [2 .9 .b. Dkalux Kapillarglas GmbH] [2.13 Peter Bartenbach, München] [2 .14 Peter Bonfig, München] [2.18] [2.19] [2.20] [2 .21 Josef Gartner & Co, Gundelfingen] [4.344.36 Ingenhoven Overdiek und Partner, Düsseldorf] [4.60 Nicolas Borel, Parijs] [4.65] [4.80 Architekten Schweger und Partner, Hamburg] [4.81-4.82 Future Systems, Jan Kaplicky and Amanda Levete London]. Sophia and Stefan Behling, 1996. Sol Power, The Evolution of Solar Architecture. Prestel Munich/ New Vork. [1 .1] [2 .1] [2.2] [2.4] [2 .6] [3.2] [3 .3] [3.15] [3.25] [3.31] [3.32] [4.38] [4.66]. Paulhans Peters, 1993. Gartner, Architektur und angewandte Technologie., Kurt Ackermann und Partner Architekten BOA. Karl Krämer Verlag, Stuttgart. [2 .5] [4.o.a] [4.D.c] [4.2] [4.8]. Kurt Ackermann, Gartner Fassaden. Gartner Kalender 1992. [4.0.b] [4.D.d] [4.1] [4.3] [4.4]. Winfried Heusier, Johann Ernst und Christian Scholz, Gartner Gundelfingen, 1993. Sonderdruck aus Glaswelt, 46 Jahrgang 1993 {Heft 3 Seiten 109-124J Gentner Verlag Stuttgart. [3.4] [4.9].

Winfried Heusier, Johann Ernst und Christian Scholz, Gartner Gundelfingen, 1992. Heizung Lüftung/Klima Haustechnik, Fassade Sonderdruck aus 43 {1992J, nr B Seite 415/19. VOl-Springer Verlag Heidelberg. [4.6].

Van der Laar Physicon, Eindhoven, 1996. Energieprestaties van kantoorgebouwen, Acht praktijkvoorbeelden van EP+ kantoorgebouwen. Novem, Sittard [2 .17] [4.41] [4.42] [ 4.43] [4.44] [4.45]. Klaus Daniels, 1995. Technologie des ökologischen Bauens, Grundlagen und MafJnamen, Beispielen und Ideen. Birkhauser Verlag für Architektur, Basel. [3.5 - 3 .7/ 3.9/ 3.19/ 3 .20/ 3 .29 Andreas Alber]. R.W. van der Plas, Halmos. [3.26-3.27]. Colin Davies, 1997. Commerzbank Frankfurt, Prototype for an Ecological High-Rise. Birkhäuser Verlag für Architektur, Basel [3.34-3 .37 lan Lambot]. Victor Dlgyay, 1963. Design with Climate, Bioclimatic approach to Architectural Regionalism. Princet on University Press, Princeton, New Yersey. [3.18]. Christoph Feldtkeller, 1989. Oer Architektonische Raum. Vierweg & Sohn, Braunschweig. [3.28]. Dieter Raff GmgH & Co, 1996. Götz, sol-skin. Götz GmbH, Würzburg. [4.70 Architektenbüro Webier + Geissier, Stuttgart. Marcus Püttmer, Würzburg]. XX architecten, Delft. [4.46-4.53 Jaco Haartsen]. Architecture Today, 1996 november nr.73. Architecture Today PLC, London. [4.14-4.15 Sheppard Robson] [4.17]. Detail, 1993, nr 3. Verlag Institut für Internationale Archtektur Dokumentation GmbH. München. [4.27 Dennis Gilbert, VIEW]. Detail, 1997, nr 3. Verlag Institut für Internationale Archtektur Dokumentation GmbH, München. [4.69 Roland Halbe/ Conour, Hamburg]. de Architect, 1996 december. ten Hagen & Stam, Den Haag. [3.1 Eamonn O'Mahony] . Deutze Bauzeitschrift, 199B, nr 6. Bertelsmann Fachzeitschriften GmbH, Gütersloh. [4.75 M.Denancé] [4.76] [4.77 M. Barthelme, Götz

GmbH]. The Architects Journal199B, september. Emap, London. [4.78 Lepkowski & Hillmann] [4.79]

CEPEZED [4.63.B]. Archief Mediatheek, Faculteit der Bouwkunde, Technische Universiteit Delft. [2.3] [2.7] [2.11].

89

90


I

I

L

--,/'1 The façade is one of the most importa'nt parts of a building. Not only does it determines the looks of a building, but it also has a major influence on the interior climate as weil. And with that on the comfort of the users oUili! building and on the use of energy needed for heating, coóling, lighting and ventilation. Architects and principals are more and more conscious of these aspects. New concepts are being developed: the climate façade, double skin façade. More conventional facades are being equiped with all kinds of components like exterior sunshading devices, high insulating and infra-red reflective glazing interior blinds, climate ceilings etc. Active control of all these components is needed for the right balance between optimal confort and minimal energy use. Intelligent building management systemens are used to register outdoor parameters, indoor parameters and individual needs of the occupants. A computer calculates optimal settings for sunshading, ventilation windows; lighting etc. often using sun tracing programmes and weather forecasts. Buildings using less than half of the energy of conventional buildings seems no problem. At the same time high attention is being payed to user comfort. But even more elaborate concepts are in the making. This book tries to give an overview of all the aspects which are to be taken account of when planning and designing an 'intelligent' façade for a building. Five buildings with different façade concepts are analyzed. Some critical remarks are mède on the practical use of

I

\'

-

~ .

II1

I

U

\

--

.,

1

I1

-

U

I j

I

!1

I

Il I

these concepts. Although there are some interesting developments going on, it is .the believe of the authors that we are still a long way from the real intelligent façade and the real intelligent building. We hope this book will stimulate designers and engineers on this quest.

I

~,

11

I

~~-~"~~~.:~I I ' ~

1

f' I'·,~

l

i

evel Intellian dium voor beheersing omfort- en e Brouwer I Henk Mihl

Recommend Documents