Form follows climatic conditions - Influences of technical innovations into roofdesign Seminar Roofscapes

5

5

0

)

8

3

3

7

6

6

4

3

*

'

.

.

(

0

+

0

+

+

!

&

)

2

1

1

/

,

-

,

'

*

'

!

&

%

!

#

!

$

"

2|

Form follows climatic conditions - Influences of technical innovations into roofdesign | Seminar Roofscapes

Inhoudsopgave 1.

Inleiding.................................................................................................................................. 4

1.1 Opzet onderzoek................................................................................................................. 4 1.2 Klimaat en klimaatzones..................................................................................................... 4

2.

Verandering benaderingswijze.................................................................................... 6

2.1 2.2 2.3 2.4

3.

Projectanalyse....................................................................................................................... 9

3.1 3.2 3.3

4.

Conclusie............................................................................................................................... 20

5.

Bibliografie............................................................................................................................. 22

Verleden: form follows climate and culture................................................................... 6 Le Corbusier: form follows aesthetics and technology................................................. 7 Formulerings onderzoeksvraag.................................................................................... 7 Onderzoeksmethode en parameters............................................................................ 8

Alexandria library.......................................................................................................... 9 Palo Verde library......................................................................................................... 13 House of earth and light............................................................................................... 16

Seminar Roofscapes | Form follows climatic conditions - Influences of technical innovations into roofdesign

|3

1. Inleiding Het dak is een belangrijk onderdeel van een gebouw. Basis

op de benaderingswijze die Le Corbusier heeft voor de

1.2 Klimaat en klimaatzones

van het dak is het beschermen van het interieur tegen

manier waarop daken ontworpen kunnen worden.

Onder het klimaat wordt de gemiddelde toestand van het

weersinvloeden van buitenaf. Maar wat is de reden van een

weer in een bepaald gebied berekend over een periode

architect om het dak een bepaalde vorm te geven? Spelen

Vanuit

onderzoeksvraag

van dertig jaar verstaan. De definitie van ‘weer’ wordt

de klimatologische omstandigheden een rol, of is het puur

geformuleerd, waarna onderzoeksmethode en analyse

dit

onderzoek

wordt

de

omschreven als de toestand van de atmosfeer op een

vanuit esthetisch oogpunt?

elementen worden vastgesteld. Om de onderzoeksvraag

bepaalde plaats op een bepaald moment. Hierbij spelen

aan de verschillende parameters te toetsen worden drie

factoren als de temperatuur, windrichting, neerslagintensiteit

Het onderzoekstopic ‘In general terms, climatic conditions

projecten gekozen en geanalyseerd, waaruit de uiteindelijke

en het temperatuurverschil tussen dag en nacht en tussen

and site specific determine the form of a roof. Do technical

conclusies worden getrokken.

seizoenen een rol.

innovations reverse the relationship?’ stelt dat het klimaat wel degelijk bepaalt waarom een dak op een bepaalde wijze vorm is gegeven. Het vraagt zich echter af of met hedendaagse technische innovaties de vorm van het dak onafhankelijk wordt van het klimaat. In dit essay wordt ingegaan op deze vraag en wordt het beantwoord in een gefundeerde conclusie.

1.1 Opzet onderzoek Dit onderzoek heeft als start een studie naar wat het klimaat eigenlijk inhoudt en welke verschillende klimaatzones er bestaan. Om vast te stellen of het gestelde in het onderzoekstopic waar is, is de basis voor verdere analyse een kort historisch onderzoek naar de traditionele vorm van daken in de diverse klimaatzones. Afgevraagd wordt of de uitgangspunten voor het ontwerp van daken daadwerkelijk met het klimaat te maken heeft.

poolklimaat zeeklimaat woestijnklimaat tropisch klimaat Middellandse Zeeklimaat hooggebergteklimaat

Om verschillende invalshoeken te bekijken wordt ingegaan fig. 01] Klimaatzones

4|


1. Inleiding Het klimaat is over de gehele wereld niet gelijk. Het kan

aspecten waarop gereageerd moet worden. Dit geldt

worden onderverdeeld in diverse zones. Elke zone heeft

ook voor de architectuur die in dat gebied is toegepast.

haar eigen karakteristieken:

Gebouwen moeten bouwtechnisch zo zijn uitgevoerd dat ze

-tropisch klimaat: warme winters en zomers, waarbij het

bestemd zijn tegen de meest extreme omstandigheden die

hele jaar door neerslag voorkomt in de vorm van regen;

in een bepaalde klimaatzone verwacht kunnen worden.

-woestijnklimaat:

grote

verschillen

tussen

dag-

en

nachttemperatuur. Overdag 25 tot 45 C, ’s nachts zijn er o

temperaturen tot onder het vriespunt mogelijk. De neerslag beperkt zich tot minder dan 200mm per jaar; -Middellandse Zeeklimaat: warme en droge zomers, zachte en natte winters; -zeeklimaat: koele zomers, zachte winters, waarbij het hele jaar door neerslag in de vorm van regen valt; -landklimaat: warme zomers, koude winters, waarbij het hele jaar door neerslag valt in de vorm van regen en in de winter mogelijk in de vorm van sneeuw; -poolklimaat: koele zomers, koude winters met neerslag voornamelijk in de vorm van sneeuw. Vaak spreekt men dat het woestijn- en het poolklimaat extreme klimaten zijn om in te leven. In zekere zin is dit ook zo omdat hier de hoogste of laagste temperaturen worden bereikt, maar de term ‘extreem’ is echter verkeerd gekozen. Ieder klimaat kent namelijk zijn eigen extremen. In Nederland waar bijvoorbeeld het zeeklimaat heerst, is er sprake van een erg wisselvallig klimaat. In de winter kan het er sneeuwen, maar in de zomer kunnen er periodes zijn waarin het erg warm kan zijn. Op deze wisselvalligheid (de extrema van dit gebied) moet worden gereageerd. Zo heeft elke klimaatzone haar (onvoorspelbare) klimatologische


|5

2. Verandering benaderingswijze 2.1 Verleden: form follows climate and culture

driehonderd kilometer daken met een verschillende

daken afgewerkt met betonnen dakpannen, een materiaal

Wanneer de gebouwde omgeving van enkele decennia terug

hellingshoek zijn waar te nemen. Dit is puur vanwege de

dat in deze omstandigheden wel zeventig jaar mee kan

wordt bekeken, valt op dat de daken per klimaatzone vrijwel

verschillende klimaatzones die het land kent (zie figuur 03).

gaan.

bijvoorbeeld worden vooral daken toegepast met een grote

Het klimaat heeft niet alleen invloed op de vorm van daken,

Ook de cultuur heeft in het verleden meegespeeld bij het

hellingshoek (hoe groter de neerslagintensiteit, des te

maar ook op de materialisering. Daken van woningen

bepalen van de vorm van daken. Bepaalde gebieden kennen

groter de dakhelling) om een optimale hemelwaterafvoer

gelegen aan of nabij de zee hebben bijvoorbeeld een

vanuit hun cultuur bouwmethoden waarbij de vorm van het

plaats te laten vinden. In gebieden waar het woestijnklimaat

andere dakafwerking dan inlandse woningen. Aan de zee

dak voor het ontwerp eigenlijk al vast ligt. In delen van de

heerst, en waar men dus veel zoninstraling kan verwachten

veroorzaken nevel met daarin zout en een sterke inlandse

Sahara worden bijvoorbeeld alleen platte daken toegepast

en waar relatief gezien zeer weinig neerslag valt, worden

wind namelijk voor een snellere degradatie van bepaalde

omdat hout, het belangrijkste materiaal dat wordt gebruikt

juist weer platte daken toegepast met grote overstekken.

dakafwerking. Daarom worden in Florida bijvoorbeeld veel

voor hellende daken, erg schaars is. Het hout dat er wel

over de gehele wereld gelijk zijn. In regenachtige gebieden

De overstekken zorgen er voor dat op eenvoudige wijze het zonlicht buiten het interieur wordt gehouden wat opwarming binnen beperkt. Gebouwen in gebieden met het poolklimaat of hooggebergteklimaat hebben juist weer daken met een kleine helling zodat het sneeuw hierop blijft liggen voor isolatie. Dit had uiteraard ook gekund met platte daken, maar door een kleine helling toe te passen, wordt afvoer van smeltwater gegarandeerd. Dat deze principes in vrijwel elk werelddeel met eenzelfde klimaatzone wordt toegepast is weergegeven in figuur 02. Hierin is bijvoorbeeld te zien dat in Australië in het woestijngebied voornamelijk gebouwen met platte daken worden toegepast, maar dat dit ook het geval is in de Sahara in het noorden van Afrika. Opvallend is dat in bepaalde delen van de wereld in een relatief klein gebied verschillende dakvormen zijn waar te nemen. In Frankrijk bijvoorbeeld zijn in een straal van

6|

steep roofs (tiles)

flat roofs

slightly sloped roofs

steep roofs (organic materials)

fig. 02] Dakhellingen in klimaatzones


2. Verandering benaderingswijze te houden. Het dak krijgt als afwerking cementtegels welke

die bijna allen wel hellende daken hebben, zodat ze een

2.2 Le Corbusier: form follows aesthetics and technology

symbool voor waardigheid en macht vormen.

In ‘Theorie du toit-jardin’ (1927) beschrijft Le Corbusier dat

elkaar aansluiten, worden de naden opgevuld met gras dat

is, wordt gebruikt voor religieuze en overheidsgebouwen

zijn gelegen op een dik zandpakket. Daar waar de tegels op

middels technische innovaties de vorm van het dak steeds

na verloop van tijd wortels vormt onder de tegels. Het zand

Hoewel er dus meerdere redenen zijn geweest om een

minder afhankelijk wordt van het klimaat, maar dat de vorm

en de wortels filteren het water langzaam. Deze constant

bepaalde dakvorm toe te passen in een bepaald gebied,

juist vanuit esthetisch oogpunt en vanwege comforteisen

aanwezige latente vochtigheid voedt de begroeiing en

blijkt uit dit korte onderzoek dat vroeger inderdaad de

wordt gekozen. Om een bepaalde vorm te krijgen moet

zorgt er tevens voor dat het gewapend beton constant op

voornaamste reden van een architect om een bepaalde

gebruik worden gemaakt van (voor die tijd) nieuwe

dezelfde temperatuur blijft. Het te veel aan water wordt

dakvorm toe te passen grotendeels afhankelijk was van de

innovatieve technieken en de ontwikkeling van nieuwe

middels inwendige hemelwaterafvoeren naar het maaiveld

karakteristieken van het lokale klimaat.

bouwmethoden.

getransporteerd, waardoor er nooit een overvloed aan water op de dak zou ontstaan.

Als voorbeeld draagt hij aan dat de ontwikkeling van gewapend beton een grote invloed heeft gehad op de vorm

Le Corbusier heeft dit systeem zo bedacht dat het niet

van daken. Waar in zowel steden als op het platteland veel

specifiek voor één klimaatzone is ontworpen, maar dat het

hellende daken worden toegepast, zou Le Corbusier juist

in elk willekeurig gebied kan worden toegepast.

platte daken toepassen. In steden is het dak namelijk het gebied dat het meeste licht opvangt en de schoonste lucht

Uit het voorbeeld is af te leiden dat nieuwe technologieën

heeft. Tevens heeft men op het dak het minst last van de

(in dit geval gewapend beton) kunnen leiden tot nieuwe

geluidsproductie op de straat. Op het platteland heeft men

ontwerpprincipes (terrace-roofs). Deze principes worden

juist vanaf het dak het mooiste en meest wijde uitzicht over

in

het rondomliggende gebied. Kortom, redenen genoeg om

redenen en comforteisen. Om die nieuwe ontwerpideeën

het dak plat te maken en er op te gaan leven.

bouwtechnisch verantwoord te maken, worden de nieuwe

eerste

instantie

toegepast

vanwege

esthetische

technieken verder geïnnoveerd (vegetatiedaken). Kortom, Zijn idee voor het platte dak wordt mogelijk gemaakt

nieuwe technologieën leiden tot nieuwe ontwerpideeën in

door de toenmalige opkomst van gewapend beton als

zowel architectonisch als bouwtechnisch opzicht.

constructiemateriaal. Het nadeel van dat gewapende beton

fig. 03] Dakhellingen Frankrijk

was echter dat het sterk uit kan zetten, hetgeen voor Le

2.3 Formulering onderzoeksvraag

Corbusier betekende dat zijn idee voor ‘terrace-roofs’ verder

Zoals eerder vermeld stelt het onderzoekstopic dat het

ontwikkeld moesten worden. Het nadeel wordt aangepakt

klimaat bepaalt waarom een dak op een bepaalde wijze

door het constructiemateriaal op een constante temperatuur

vorm is gegeven. Het onderzoek naar de herkomst van de


|7

2. Verandering benaderingswijze vorm van daken in het verleden heeft inderdaad uitgewezen

in een dergelijk zonovergoten gebied niet verwacht zou

dat dit daadwerkelijk zo is. Le Corbusier heeft echter in zijn

worden. De Palo Verde library in Phoenix (Verenigde

‘Theorie du toit-jardin’ gesteld dat nieuwe technologieën bij

Staten) van Wendell Burnette en Gould Evans heeft juist

hem tot andere ontwerpgedachten heeft geleid.

een ‘standaard’ dak zoals men dat ook in elk ander klimaat zou kunnen verwachten. Interessant is om te analyseren

Om dit verder te onderzoeken en om te kijken of heden ten

wat de uitgangspunten zijn voor het ontwerp in een heet

dage de beschikbare nieuwe technieken het belangrijkste

klimaat en wat de gevolgen er van zijn. Het derde project,

ontwerpuitgangspunt zijn bij het ontwerp van het dak, is als

House of earth and light, eveneens gelegen in Phoenix, van

leidraad de volgende onderzoeksvraag gesteld: “Is de vorm

architect Marwan Al-Sayed, valt op door zijn materialisering.

van het dak in de hedendaagse architectuur onafhankelijk

Het heeft een heel licht, hellend dak dat in eerste instantie

van het klimaat geworden door technische innovaties?“

opgebouwd lijkt uit een aantal lagen folie. Een materiaal dat

fig. 04] Alexandria library, Snøhettta architects, 2001

niet meteen verwacht zou worden als dakafwerking in een

2.4 Onderzoeksmethode en parameters

dergelijk klimaat.

In verband met de beschikbare tijd wordt dit onderzoek beperkt tot daken in het woestijnklimaat. Reden van keuze voor juist

De projecten worden geanalyseerd op drie gebieden:

dit klimaat is dat het door de grote temperatuursverschillen

oriëntatie, vorm en materialisering. Dit zijn de drie

tussen dag en nacht één van de meest extreme klimaten is.

parameters waar de invloed van de zon het grootst op

Door daken in dit klimaat te analyseren, wordt als startpunt

is. Na analyse wordt vastgesteld wat nu het belangrijkste

voor eventueel verder onderzoek een goed beeld verkregen

uitgangspunt is geweest bij het ontwerp van het dak: de

van de manier waarop op dit moment wordt ontworpen.

esthetiek of de techniek. Kortom, er wordt een afweging

Omdat de zon de belangrijkste factor is in dit klimaat wordt

gemaakt of de techniek de vorm van het dak heeft bepaald

uitsluitend de invloed van deze factor op het ontwerp van

of het esthetisch ontwerp. Aan de hand van deze vaststelling

daken onderzocht.

kan geconcludeerd worden wat tegenwoordig over het

fig. 05] Palo verde library, Wendell Burnette, Gould Evans, 2006

algemeen de voornaamste reden van architecten is om een Drie relatief recent opgeleverde projecten zijn basis

bepaalde vorm van het dak toe te passen.

voor analyse. Ze zijn gekozen op basis van vorm en materialisering. De Alexandria library in Alexandrië (Egypte) van Snøhetta architects heeft in tegenstelling tot de gesloten, platte daken van het verleden een hellend dak met daarin kleine glaspartijen. Iets dat normaal gesproken

8|

fig. 06] House of earth and light, Marwan Al-Sayes, 1997


3. Projectanalyse 3.1 Alexandria library

Gebouw:

Alexandria library

Lokatie:

Alexandrië, Egypte

Architect:

Snøhetta

Oplevering:

2001

De Alexandria Library is ontworpen door het Noorweegse architectenbureau Snøhetta. Het gebouw is meer dan alleen een bibliotheek. De culturele functie bood de architect een cultureel hoogstandje. De locatie, geschiedenis en een vroeger icoon van Alexandrië heeft de architect allen verwoord in het moderne ontwerp. Het dak ziet men hier dan ook niet als een bescherming tussen binnen en buiten. Het is de ‘zon’ die het ontwerp laat glinsteren.

fig. 07] Impressies Alexandria library


|9

3. Projectanalyse 1. Oriëntatie

zon is in dit hete klimaat sterk aanwezig. De zon die pal op

Een bibliotheek brengt altijd extra zorg met zich mee. Ter

het dak schijnt, creëert veel warmte en brengt tegelijkertijd

bescherming van de boeken en het verkrijgen van een

veel direct zonlicht met zich mee, wat inhoudt dat de

aantrekkelijke leesomgeving mag er bijvoorbeeld geen direct

mogelijkheid tot dakopeningen ten behoeve van het daglicht

zonlicht toegelaten worden in het gebouw. Voor een dergelijk

bijna of niet mogelijk is zonder enige hulpmiddelen toe te

extreem klimaat waar de zon in overvloed aanwezig is, is de

passen. Bij de meeste gebouwen in een dergelijk klimaat

zon dan ook een belangrijke factor waarmee rekening moet

is het dak dan ook gesloten. Architectenbureau Snøhetta

worden gehouden bij het ontwerp. Bij dit project speelt in

heeft echter gekozen om het dak gedeeltelijk te ‘openen’.

veel gevallen de oriëntatie ten opzichte van de zon dan ook

Vanuit ontwerpbeslissingen vonden zij het belangrijk om

een belangrijke rol in ontwerpbeslissingen.

het binnenvallend licht van boven te laten komen. Hierdoor wordt een globaal diffuus zonlicht gecreëerd die een prettig

Om het directe zonlicht in het gebouw te vermijden, heeft de

binnenklimaat tot stand brengt.

architect gekozen om het gebouw te plaatsen aan de hand van de baan van de zon. De relatie tussen het dak en de

Om daglicht via het dak toegankelijk te maken, heeft het

fig. 08] Oriëntatie/vorm: baan van de zon rondom gebouw

fig. 09] Oriëntatie/vorm: diffuus zonlicht in gebouw door helling

10 |

architectenbureau het dak ontworpen met een lichte helling. Door deze helling van het dakvlak op het noorden te richten, wordt toetreding van direct zonlicht vermeden. Met behulp van de materialisatie en de toepassing van relatief kleine glasvlakken in het dak heeft de architect diffuus licht in het gebouw weten te realiseren (zie techniek). 2. Vorm Snøhetta heeft de Egyptische cultuur als basis genomen voor zijn ontwerp. De rijke geschiedenis van ‘het land van de zon’ was een inspiratiebron voor het ontwerp: het dak refereert op diverse manieren naar de aanbidding van de zon door de oude Egyptenaren. Met de vorm en de functie van het dak wordt dit naar voren gebracht.

fig. 10] Vorm gebouw


3. Projectanalyse Zoals bij de oriëntatie al naar voren kwam, is er voor een

te kennen laat de architect de glinstering van de vuurtoren

deze op het noorden is gericht, waardoor direct zonlicht

hellend dak gekozen om diffuus zonlicht mogelijk te maken

terug komen in het ontwerp. Hierdoor blijft de gedachte van

zoveel mogelijk buiten wordt gehouden. Om het direct

en fungeert het plafond in de grote zaal dan ook als de

de toenmalige vuurtoren voortbestaan.

daglicht bij de lage stand van de zon bij opkomst buiten

‘zon’ van de bibliotheek. De keuze voor een hellend dak

te houden, is er gekozen om een subtiele zonwering van

heeft niet alleen te maken met de baan van de zon, maar

3. Techniek

gelamineerde glazen panelen toe te passen boven de

is ook gekozen om uitzicht te bieden vanaf de verschillende

Het toepassen van geïsoleerde aluminium sandwichpanelen

daglichtopeningen.

verdiepingen op de tegenover gelegen Middellandse zee.

zorgt er voor dat de warmte buiten wordt gehouden. Door ze juist een lichte afwerking te geven, wordt niet alleen de

Driekwart van de Alexandria library is omgeven door een

Een derde punt dat kan worden aangedragen om het dak

weerkaatsing van het zonlicht verworven dat het diffuse

waterpartij. Het water zorgt voor de koeling rondom het

hellend te maken, is de referentie naar een oud icoon van

daglicht creëert en dat refereert naar de vroegere vuurtoren,

gebouw, waardoor de temperatuur op het dak minder

de stad Alexandrië, de in de veertiende eeuw verwoeste

maar wordt de warmte ook zo veel mogelijk buiten gehouden.

hoog op loopt. Een ander voordeel van dit meer is dat

vuurtoren. Door de helling te richten op de Middelandse

het degradatieproces van de dakafwerking afneemt. In

zee en door het dak een reflecterende materialisering toe

De beglazing is diagonaal in het dakvlak geplaatst zodat

fig. 11] Vorm/techniek: diffuus zonlicht in gebouw

fig. 12] Techniek: geïsoleerde sandwichpanelen als afwerking

hoofdstuk twee was te lezen dat woningen die in Florida

fig. 13] Techniek: raampartijen voor uitzicht en diffuus daglicht


| 11

aan de zee staan veelal een dakafwerking hebben van

op dat van de zee komt om het gebouw schoon te houden,

vorm zijn er geen gecompliceerde technieken nodig om

betonnen pannen die niet snel degraderen door de invloed

maar ook de zoutige nevel die van zee komt, waardoor het

de bibliotheek te beschremen tegen het warme klimaat.

van zouten in de zee. Het aluminium dat voor het dak van de

dak minder snel aangetast wordt.

Als er dan wordt gekeken naar de totstandkoming van verschillende ontwerpbeslissingen en de manier waarop

Alexandria library wordt gebruikt, kan bij slecht onderhoud wel snel degraderen onder invloed van zouten. Maar door

Kortom, standaard technieken geven de bibiotheek de

de architect de problematiek te lijf is gegaan, kan dan

het water rondom het gebouw wordt dit tegen gegaan.

bescherming die zij nodig heeft, waarbij de materialisering

ook worden gezegd dat de techniek gekozen is vanuit

Het water verdampt namelijk relatief snel door de hoge

in eerste instantie esthetisch is bepaald. Door de materialen

architectonische ontwerpoplossingen. De techniek wordt

temperatuur in Alexandrië. Deze waterdamp vangt het stof

zo toe te passen in combinatie met de oriëntatie en de

hier niet gerbuikt om de Alexandria Library tegen het extreme woestijnklimaat te beschremen. Het wordt gebruikt om het ontwerp te verwezenlijken. De Alexandria Library geeft de relatie tussen architectonische elementen en de techniek die vanuit de esthetiek wordt gekozen dan ook goed weer. Oftewel, het gebruik maken van architectonische elementen is het belangrijkste uitgangspunt geweest om het gebouw tegen het extreme klimaat te beschermen.

water rondom gebouw

fig. 14] 3d-model Alexandria library met rondom waterpartij

12 |


3. Projectanalyse 3.2 Palo Verde library

Gebouw:

Palo Verde library

Lokatie:

Phoenix (AZ), Verenigde Staten

Architect:

Wendell Burnette

Gould Evans

Oplevering:

2006

De Palo Verde Library is ontworpen door de architecten Burnette & Evans. Het is een bijzonder project ten aanzien van de andere twee onderzochte. De uitgangspunten voor het ontwerp liggen hier bij de functie, waarbij de gevel een belangrijke rol speelt voor de esthetiek. Het dak wordt hier gezien als een onzichtbaar technisch object. De balans tussen architectuur en techniek is hier totaal omgedraaid.

fig. 15] Impressies Palo Verde library


| 13


Het nadeel van deze keuze is dat het directe zonlicht haaks

het zonlicht gelijkmatig door de ruimte (zie figuur 16). Deze

Wanneer het dak een belangrijke esthetische functie

op het dakvlak valt waardoor men bijna automatisch een

oplossing is perfect voor het ‘technische dak’. Het past bij

aanneemt, is oriëntatie een groot onderdeel van de

gesloten dak creëert. Alleen de plint in het ontwerp biedt de

de visie en uitgangspunten van het ontwerp.

verschillende ontwerpbeslissingen. De Palo Verde Library is

mogelijkheid om daglicht toe te laten. In de diverse ruimtes

ontworpen als een gesloten geometrische box met een open

van het gebouw ontstaat een goede oriëntatie wanneer

2. Vorm

plint. Het dak heeft hierbij een technische rol ingenomen.

men dit combineert met een open structuur. Voor de interne

Het uitgangspunt van de architect is een gesloten doos met

Burnutte & Evans hebben het dak daarom verborgen achter

ruimtes die geen daglicht via de glazen gevel krijgen, moet

een uitnodigende plint. De esthetiek komt bij dit ontwerp

een hoge dakopstand.

een andere oplossing worden gevonden om daglicht toe te

vanuit de strak gevormde gevel, waarbij de gevel op een

laten. Aangezien het dak de enige oplossing was, heeft de

architectonische manier het dak verbergt. Dit betekent dat

Het gebouw en zijn oriëntatie is bedacht vanuit de context.

architect gekozen voor een technische oplossing, solatubes.

de vorm van het dak geen invloed heeft over de architectuur

Het dak heeft hierbij geen enkele relatie met de baan van

Een solatube is een technische innovatie die globaal diffuus

van het gebouw. De vorm wordt bepaald vanuit zijn functie.

de zon of haar oriëntatie. Het dak wordt gezien als een

daglicht naar binnen weet te transporteren.

extra ruimte om de toegepaste techniek en installaties in te

koker van ongeveer dertig centimeter die zonlicht opvangt.

Het dak van de Palo Verde Library is eigenlijk een

plaatsen en te verbergen voor het menselijk oog.

Met behulp van een spiegelreflexsyteem wordt zonlicht

verwoording van het ‘klassieke’ platte dak zoals dat in een

door de buis getransporteerd en verspreidt het uiteindelijk

woestijnklimaat wordt toegepast. Het wordt louter gezien

fig. 17] Oriëntatie/vorm: ‘plat’ dak houdt zonlicht buiten

fig. 18] Oriëntatie/vorm: gesloten geometrische box

fig. 16] Oriëntatie/vorm: gesloten geometrische box

14 |

Het is een


3. Projectanalyse als een dak dat het interieur beschermt tegen het warme

van het warme klimaat afkomen van de techniek.

klimaat. De vorm wordt hierbij hoofdzakelijk bepaald door

geconcludeerd worden dat de materialisering uitsluitend uit functioneel oogpunt is gekozen. Het dak is niet specifiek

klimaatomstandigheden zoals wind en regen (afwatering)

Omdat het dak geen esthetische waarde heeft, kent het een

voor dit klimaat ontworpen, maar kan in elke klimaatzone

en de diverse functies eronder. Om een vrije indeelbaarheid

simpele opbouw. Stalen vakwerken dragen de geïsoleerde

worden toegepast.

te realiseren heeft de architect gekozen voor totale

dakbedekking. Achter de hoge dakopstand, opgebouwd uit

overspanningen van gevel naar gevel. Met deze twee uit

sandwichpanelen, is ruimte opgenomen voor de plaatsing

gangspunten heeft de architect de vorm van het dak weten

van een deel van de installaties. De lichte dakafwerking die

te bepalen.

is toegepast, is puur gekozen op basis van weerkaatsing van de zon. Het materiaal dat voor de dakafwerking is gekozen,

3. Techniek

EPDM, is wel vanwege het klimaat. In tegenstelling tot de

Burnette & Evans hebben bij het ontwerp niet gekeken naar

veelgebruikte bitumen afwerking, is dit materiaal veel beter

architectonische oplossingen ten opzichte van het warme

bestemd tegen UV-straling, waardoor het beduidend minder

klimaat. Vanuit hun visie en ontwerpuitgangspunten zien zij

snel degradeert.

het dak bij dit project niet als onderdeel van de architectuur. Door deze invalshoek moesten de oplossingen ten opzichte

Als er wordt gekeken naar het dak en zijn locatie dan kan

fig. 19] Techniek: dak als zonkerende werking en toepassing solatube

fig. 20] Techniek: opbouw dak (2d en 3d)


| 15

3. Projectanalyse 3.3 House of earth and light

Gebouw:

House of earth and light

Lokatie:

Phoenix (AZ), Verenigde Staten

Architect:

Marwan Al-Sayed

Oplevering:

1997

Basis voor het ontwerp van de Arabische architect is de toepassing van materialen die in de oudheid werden gebruikt voor woningen in de woestijn. De plattegrond van de woning is opgebouwd uit twee nagenoeg gesloten bouwblokken (slaapvertrekken) aan de uiteinden met daartussen een ‘brug’ van glas (woongedeelte) die beide delen verbind. De wanden van de bouwblokken zijn opgetrokken uit een mengsel van aarde en portlandcement en referenen naar de zware archaische ‘woestijngevels’. Deze dikke massieve wanden stralen uit dat ze goed isoleren tegen de extremen van het woestijnklimaat. Het lichtgewicht dak daarentegen, dat is opgebouwd uit een aantal lagen gecoat PVC-folie en refereert naar de tenten waarmee woestijnnomaden vroeger rondtrokken, impliceert dat het juist weinig isolerende werking heeft en slechts het interieur beschermt tegen neerslag.

16 |

fig. 21] Impressies House of earth and light



de lage stand van de zon bij opkomst en ondergang. Ook

De vorm van het dak is hellend. Dit is in tegenstrijd met

De oriëntatie van House of earth and light is tweeledig:

een dakoverstek zou het zonlicht dan niet buiten kunnen

de ‘klassieke’ ontwerpgedachte dat er vooral platte daken

enerzijds is het ontstaan vanuit de context, anderzijds

houden. Om deze reden zijn de korte zijdes op het oosten

worden toegepast in een woestijnklimaat. De vorm van

vanuit de baan van de zon. Het gebouw is gelegen ten

en westen georiënteerde vrijwel gesloten muren.

het dak van House of earth and light komt dan ook niet voort uit woestijnarchitectuur, maar is toegepast vanwege

zuiden van de Squaw Peak mountains en ten westen van de Camelback mountain. Twee, volgens de architect,

2. Vorm

de materialisering van het dak. Het dak dat is opgebouwd

onaantrekkelijke gebergtes om naar te kijken. Vanwege

House of earth and light is langwerpig van vorm. Dit komt

uit drie lagen PVC-gecoat doek moet een zekere helling

deze reden is het gebouw dan ook zo gedraaid dat de

niet alleen voort vanuit de baan van de zon, maar ook door

hebben om hemelwaterafvoer te garanderen, ook al valt

zichtlijnen vanuit het glazen woongedeelte langs de Squaw

het materiaal dat is toegepast voor de massieve wanden.

er maar een beperkte hoeveelheid neerslag. Wanneer een

Peak mountains lopen. Door een gesloten, korte oostzijde

De productie van deze wanden, welk zijn opgebouwd uit

plat dak zou worden toegepast, of de helling te klein zou

is ook de Camelback mountain niet zichtbaar.

aarde in combinatie met portlandcement, is namelijk het

zijn, zal het doek namelijk gaan doorzakken vanwege het

meest efficiënt wanneer ze langgerekt zijn.

eigen gewicht van de neerslag dat op het dak zou blijven liggen.

De lange zijde van de woning is gericht op het zuiden. Wanneer de zon de hoogste stand heeft bereikt kan met

Zoals bij oriëntatie al is de plattegrond/vorm van het gebouw

een geringe dakoverstek het zonlicht buiten het interieur

bepaald door de baan van de zon om zo een optimaal

3. Techniek

worden gehouden. Als de lange zijde juist oost-west

binnenklimaat te garanderen.

Het lijkt alsof het dak door zijn dunne opbouw nauwelijks beschermt tegen de hoge temperaturen. Niets is minder

georiënteerd zou zijn, komt er wel veel zonlicht binnen door

zichtl

ijnen

gevel parallel aan straat

fig. 22] Oriëntatie: plattegrond House of earth and light

fig. 23] Orientatie en vorm: zonwering en vorm dak

fig. 24] Vorm: helling dak


| 17

3. Projectanalyse waar. Het dak dat eigenlijk een voortborduring is op Frank

fabric) en zorgt voor de afvoer van hemelwater. Samen

winter, en daarbij in acht nemende dat het in het veel mildere

Lloyd Wright’s Taliesin west biedt uitstekende bescherming.

met de onderste laag vormt het een vijftien centimeter dik

zeeklimaat staat, waarbij de temperatuursverschillen nog

Waar bij Taliesin west het éénlaagse canvas dak nog enkele

‘luchtdood’ gebied die zorgt voor een optimale isolatie tegen

beperkt zijn. Echter door de toepassing van een technische

bouwtechnische hiaten heeft, is het dak van House of earth

de stralingswarmte. Alle drie de lagen zijn lichtdoorlatend

hulpmiddel, het toevoegen van nikkel aan staal, is de

and light volledig bestemd tegen de weersinvloeden van

(vijf procent van het daglicht komt het interieur binnen),

werking van staal bij House of earth and light beperkt.

het woestijnklimaat, doordat er gebruik is gemaakt van

waardoor het dak eigenlijk werkt als een wolk voor de zon:

hedendaagse technische mogelijkheden.

het laat het licht wel door, maar directe zoninstraling buiten.

Kortom, over House of earth and light kan worden gezegd

De schaduw van omliggende bomen en over vliegende

dat zowel esthetiek als techniek een belangrijke rol spelen.

vogels wordt zichtbaar in het dak.

Het eerste uitgangspunt is echter wel de esthetische

Het dak is opgebouwd uit drie lagen, welke zijn gespannen tussen stalen vakwerken. De bovenste laag (PVC coated

waarde, waarbij duidelijk is ingespeeld op het klimaat. De

perforated fabric layer) is de eigenlijke zonwerende

In eerste instantie zou men denken dat het staal dat

materialen zijn in eerste instantie gekozen vanwege de

laag. Het reflecteert 87 procent van de zoninstraling en

wordt gebruikt voor de draagstructuur van het dak zeer

esthetische waarde. Met behulp van technische innovaties

stoot daarmee het grootste deel van de hitte af. Door de

ongeschikt is in een klimaat met grote verschillen tussen

zijn deze geschikt gemaakt om ze in het woestijnklimaat toe

perforatie in het materiaal wordt wel een groot deel van het

dag en nachttemperatuur, vanwege de sterke werking.

te passen.

zonlicht doorgelaten. Deze laag vormt ook het 1800mm

Helemaal als de draagconstructie niet is beschermd tegen

lange dakoverstek op de zuidzijde. De middelste laag

de buitenlucht. Kijk maar naar de Eiffeltoren in Parijs, die

is het waterkerende membraan (Kynar-coated polyvinyl

enkele centimeters in hoogte verschilt tussen zomer en

fig. 25] Frank Lloyd Wright’s Taliesin west

fig. 26] Techniek: opbouw dak

18 |


3. Projectanalyse

opzettelijk blanco


| 19

Oriëntatie

4. Conclusie Alexandria library

Palo verde library

House of earth and light

De Alexandria Library is gelegen in Egypte aan de Middellandse zee. Doordat

De Palo Verde Library is een gesloten gebouw dat geen specifieke oriëntatie

De oriëntatie is ontstaan vanuit de context en de baan van de zon. Gelegen ten

het dak op het noorden is georiënteerd en een lichte helling maakt ten opzichte

heeft aangenomen ten opzichte van de zon. De oriëntatie is ontworpen vanuit

zuiden van de Squaw peak mountains is de woning zo gedraaid dat de zichtlijnen

van de zon kan er geen direct zonlicht naar binnen vallen. Dit zorgt ervoor dat

zijn context. Om het gebouw tegen het zonlicht te beschermen is het dak een

vanuit het gebouw langs het gebergte lopen. Doordat de lange zijde van het

er alleen diffuus licht binnen komt en de warmte van de zon voor een groot

gesloten vlak. Het nadeel hiervan is dat de warmte van het zonlicht wordt

gebouw gericht is op het zuiden, is bij de hoogste stand van de zon een relatief

gedeelte buiten blijft. Hierdoor zijn technische innovaties voor het binnenklimaat

opgenomen in de massa van het dak wat weer kan leiden tot werking tussen de

klein overstek nodig om de warmte buiten de woning te houden. De korte zijdes

overbodig. De architect heeft hier dus voor een architectonische oplossing

verschillende materialen. De techniek speelt bij dit project dan ook een grote rol.

van de woning zijn gericht op het oosten en westen. Wanneer de zon laag staat

gekozen ten aanzien van het klimaat.

komt er een beperkte hoeveelheid direct zonlicht aan beide uiteinden van het

Vorm

gebouw binnen.

De ronde vorm van het dak is vanuit de Egyptische cultuur ontworpen. De

Het uitgangspunt van de architect is een gesloten doos met een uitnodigende

De langwerpige vorm is bepaald door de baan van de zon en de materiaalkeuze

architect wilde het ‘land van de zon’ terug laten komen in zijn ontwerp. Door de

plint. Zo wordt het binnenklimaat beschermd tegen het woestijnklimaat.

van de wanden. Wanneer de zon op het hoogste punt is, is het relatief eenvoudig

helling van het dak en de gesloten gevel kon de dakrand in het vlak van de gevel

De dakrand is dan ook ontworpen vanuit een esthetisch oogpunt. Om toch

om met een dakoverstek de warmte buiten de woning te houden. Door een

ontworpen worden. Hierdoor zijn er geen extra elementen nodig om schaduw te

daglichttoetreding in het hete klimaat te waarborgen, is er gebruik gemaakt

lange zijde op het zuiden te creëren is dit het meest efficiënt. Het dak is hellend

waarborgen voor eventuele gevelopeningen.

van een technische oplossing. In het dak zijn solartubes toegepast die door

vanwege het materiaal dat is toegepast. Ondanks dat het klimaat weinig

weerkaatsing in de tube diffuse daglichttoetreding mogelijk maakt.

neerslag kent, vraagt een dakafwerking van zeil wel een zekere helling, vanwege

Techniek

doorzakking van het materiaal door hemelwater.

De materialisering van het dak is esthetisch bepaald. De aluminium panelen

De architect heeft het dak ontworpen vanuit de techniek en heeft de hoge

De materialisering van het dak refereert naar de tenten van woestijnnomaden

waarmee het dak is afgewerkt, zorgen voor weerkaatsing van het zonlicht

dakopstanden gebruikt voor esthetische doeleinden. De materialisering van het

en is voortgeborduurd op het dak van het door Frank Lloyd Wrights ontworpen

dat refereert naar de vuurtoren die vroeger in Alexandrië stond. Doordat het

dak is uitsluitend uit functioneel oogpunt toegepast. Dit principe zou toegepast

‘Taliesin west’. Het dak bij House of earth and light bestaat uit drie lagen PVC

geîsoleerde panelen zijn, wordt de warmte eenvoudig buiten gehouden. De

kunnen worden in elk ander klimaat. Door toepassing van een lichtgrijze

gecoat doek en werkt als een wolk voor de zon om de hitte buiten te houden,

glaspanelen liggen diagonaal in de rechthoekige elementen van het dak en zijn

dakafkwering wordt veel zonlicht weerkaatst. Kortom, de materialen zijn gekozen

maar toch diffuus daglicht door te laten. Door de combinatie van esthetica en de

daarmee op het noorden gericht, waardoor er geen direct zonlicht binnen valt.

op de juiste eigenschappen voor een woestijnklimaat.

hedendaagse techniek heeft men de mogelijkheid gevonden om een aangenaam binnenklimaat te waarborgen.

fig. 27] Uiteenzetting karakteristieken gebouwen

20 |


4. Conclusie Uit historisch onderzoek bleek dat het klimaat in het

één technisch hulpmiddel al een redelijk binnenklimaat

maar de relatie tussen het dak en het klimaat verandert hierbij

algemeen de vorm van het dak bepaalt. Wordt deze relatie

gecreëerd.

niet. Techniek is een hulpmiddel om meer mogelijkheden te

aangetast door technische innovaties? Of beter gezegd,

creëren.

kan de vorm onafhankelijk worden van het klimaat door

Wanneer dan wordt gekeken naar het aandeel dat de

technische innovaties?

techniek levert bij de geanalyseerde projecten, kan gesteld worden dat het (de constructie, materialisatie en dergelijke)

Als er wordt uitgegaan van wat Le Corbusier stelt in zijn

de mogelijkheid geeft om de vormen van deze daken

‘Theorie du toit-jardin’ (1927) dan wordt de vorm van het

op dergelijke wijze te kunnen realiseren. De toegepast

dak inderdaad door de techniek bepaalt en dus minder

technieken worden dus gekozen vanuit de architectonische

afhankelijk van het klimaat.

ontwerpuitgangspunten. De onderzoeksvraag ‘Is de vorm van het dak in de hedendaagse architectuur onafhankelijk

In nevenstaand schema is een overzicht weergegeven

van het klimaat geworden door technische innovaties?’

met de belangrijke conclusies van het onderzoek. Als de

wordt dan ook negatief beantwoord.

geanalyseerde projecten worden vergeleken, blijken ze niet aan het gestelde van Le Corbusier te voldoen.

De vraag of nieuwe beschikbare technieken leiden tot minder creativiteit bij architecten kan eveneens negatief worden

Wanneer de afweging wordt gemaakt wat nu het zwaartst

beantwoord. Het is juist het tegenovergestelde. Marwan Al-

weegt bij het ontwerp van één van de geanalyseerde

Sayed had bijvoorbeeld als uitgangspunt om bij zijn ontwerp

projecten, de esthetische ontwerpoplossingen of de

materialen uit de woestijnarchitectuur te gebruiken. Zijn

technische, om een aantrekkelijk binnenklimaat te creëren,

ontwerpgeest en de huidige technieken hebben juist geleid

kan bij twee (de Alexandria library en het House of earth

tot het toepassen van een niet-alledaagse dakopbouw voor

and light) van de drie projecten gesteld worden dat de

woningen in de woestijn, dat met behulp van de huidige

esthetische uitgangspunten belangrijker waren. Hierbij komt

technieken geschikt is gemaakt voor het woestijnklimaat.

uit de analyse naar voren dat de relatie tussen het dak en

De technische uitwerking van dit dak vroeg juist ook om

het klimaat nagenoeg onveranderd is. De vorm van het dak

een creatieve technische insteek van de bouwtechnici. De

wordt wel degelijk door het klimaat bepaald. Dit is met name

nieuwe technieken leiden dus tot meer creativiteit.

bij de Alexandria library het geval. Het ronde, hellende dak is het meest opvallende deel van het gebouw. De vorm is in

Kortom,

eerste instantie louter zo toegepast vanwege de oriëntatie

onwerpmogelijkheden ten aanzien van het klimaat. Men

de

techniek

geeft

architecten

meer

ten opzichte van de zon. Hierdoor wordt er zonder ook maar

krijgt meer vrijheid in het bepalen van de vorm van daken,


| 21

5. Bibliography

Boeken

01]

Blaazer, A. (2000), Bouwproducten: vervaardiging, toepassing, onderhoud, hergebruik, ThiemeMeulenhoff

02]

CAE Nationale luchtvaartschool (ed.) (2002), Meteorology, CAE NLS

03]

Grillo, P.J. (1960), Form, function & design, General publishing company ltd.

04]

Serageldin, I. (2007), A landmark building: reflections on the architecture of the Bibliotheca Alexandrina, Bibliotheca Alexandrina

05]

Serageldin, I. (2007), Much more than a building... Reclaiming the legacy of the Bibliotheca Alexandrina , Bibliotheca Alexandrina

Artikelen

01]

Cook, J. (1996), Architecture indigenous to extreme climates, Energie and buildings, 23, p. 277-291

02]

Le Corbusier (1927), Theorie du toit-jardin, Architecture Vivant, p. 13-18

04]

Dubilet, S. en Boles D. (2002), McCue house, American house now, p. 236-241

04]

Taylor, R.L. (2009), The design of your roof is influenced by the climate and style of your house, AIA, (online),

te vinden via http://ezinearticles.com/?The-Design-of-Your-Roof-is-Influenced-by-the-Climate-and-Style-of-Your-House&id=562874

geraadpleegd op

Internet

01]

Gould Evans, http://www.gouldevans.com (geraadpleegd op 07-10-2009)

02]

Marwan Al-Sayed architects ltd, http://www.masastudio.com (geraadpleegd op 07-10-2009)

03]

Snøhetta, www.snoarc.no (geraadpleegd op 01-10-2009)

04]

Wendell Burnette architects, www.wendellburnettearchitects.com (geraadpleegd op 07-10-2009)

22 |


5. Bibliografie Afbeeldingen 01]

01, http://www.metoffice.gov.uk/education/teachers/images/worldclimate.gif

geraadpleegd op 26-10-2009

02]

02, Grillo, P.J. (1960), Form function & design, p. 90-91

03]

03, Grillo, P.J. (1960), Form function & design, p. 92-93

04]

04, http://www.love-egypt.com/images/library-alex.jpg

05]

05, 15, http://www.wendellburnettearchitects.com geraadpleegd op 07-10-2009

06]

06, 21, http://www.masastudio.com geraadpleegd op 07-10-2009

07]

07, Snøhetta architects

08]

08 t/m 13, 16 t/m 20, 22 t/m 24, 26, 27, R.V. van Kampen & R. Rijkse

09]

14, Serageldin, I. (2007), A landmark building: reflections on the architecture of the Bibliotheca Alexandrina, Bibliotheca Alexandrina, p. 48

10]

25, http://z.about.com/d/architecture/1/0/M/F/flw-taliesin05.jpg geraadpleegd op 06-10-2009

geraadpleegd op 07-10-2009


| 23

Form follows climatic conditions - Influences of technical innovations into roofdesign Seminar Roofscapes

Recommend Documents