1
HAN-engineering 1e jaar Datum: 31-01-2014 Projectleden Thijs van de Sande
(WTB)
Rienk Minderman
(TBK)
Bas van Kooten
(E)
Saskia Thien
(IPO)
Rick Reuvekamp
(IPO)
Nada Mandic
(E)
Machiel Koops
(WTB)
2
Inhoudsopgave
Inhoud Inhoudsopgave .................................................................................................................................... 3 Inleiding ................................................................................................................................................... 5 Brainstormsessie ..................................................................................................................................... 6 Ziekenhuis Rijnstate ............................................................................................................................ 6 Sonsbeekpark ...................................................................................................................................... 7 Ziekenhuis................................................................................................................................................ 8 Belangrijkste oplossingen voor parkeergarage ................................................................................... 8 Belangrijkste oplossingen voor voorgevel........................................................................................... 8 Belangrijkste oplossingen voor afdelingen.......................................................................................... 8 Pakket van eisen .................................................................................................................................. 8 Sonsbeekpark .......................................................................................................................................... 9 Geboortepakket .................................................................................................................................. 9 Basisschool .......................................................................................................................................... 9 Sonsbeek park ..................................................................................................................................... 9 Bijlage 1 Ziekenhuis Rijnstate ................................................................................................................ 10 Enquête ziekenhuis ........................................................................................................................... 10 Uitgewerkte ideeën ........................................................................................................................... 12 Alle potentiële oplossingen ............................................................................................................... 15 Datasheet bewegingsmelder............................................................................................................. 17 Bijlage 2 Sonsbeek ................................................................................................................................. 18 Bijlage 3 Enquête Sonsbeek .................................................................................................................. 19 Bijlage 4 Geboortepakket ...................................................................................................................... 21 Veiligheid Nachtlampje ..................................................................................................................... 21 Aandachtspunten .............................................................................................................................. 21 Afronding ........................................................................................................................................... 21 Elektra................................................................................................................................................ 21 Lichtintensiteit ................................................................................................................................... 22 Materialen ......................................................................................................................................... 22 Elektrisch schema .............................................................................................................................. 22 Ontwerp ............................................................................................................................................ 23 Bijlage 4 Doorkijkscherm ....................................................................................................................... 24 3
Eisen aan het doorkijkscherm: .......................................................................................................... 24 Eisen aan het raam ............................................................................................................................ 24
4
Inleiding Er is te veel licht in Arnhem. dat blijkt uit een gezamenlijk onderzoek van Milieudefensie en de ‘Gelderse Natuur en Milieufederatie’. Het licht zorgt voor lichthinder, zoals het woord al zegt ervaren mensen dit licht als hinderlijk. Veel licht kost meer energie dan weinig licht, daarom zou het beperken van het licht energie en dus kostenbesparend werken. Ook worden planten en dieren beïnvloed door de aanwezigheid van onnatuurlijk licht. Tegenover de genoemde nadelen staan wel de belangen van derden. Zo heeft een winkelier economisch belang bij een verlichte winkelstraat. En geeft licht het gevoel van veiligheid. Het vraagstuk waar we in dit rapport meer duidelijkheid over willen scheppen is: hoe kan lichthinder in Arnhem terug worden gedrongen? We hebben vele ideeën uitgewerkt maar voor dit rapport ons op twee situaties gericht. In dit rapport wordt het ziekenhuis Rijnstate getoetst op lichthinder en worden er alternatieven aangeboden. In de tweede situatie wordt het park Sonsbeek geïntegreerd in een plan om kinderen bewuster te maken van de hinder dat licht veroorzaakt.
5
Brainstormsessie Ziekenhuis Rijnstate De eerste brainstormsessie heeft een scala aan ideeën opgeleverd over het onderwerp licht terugdringen in ziekenhuis Rijnstate. -
6
Led strip die door de jaren heen gedempt wordt door ledjes uit te laten. Wake-up lichts toepassen Dimmer op aanwezigheid Grondverlichting Verminderen van aanrijroutes Tijdklok Binnen licht beperken Verlichting plaatsen in objecten Scanner bij in en uitgang (veiligheid) Obstakels aangeven met kleine ledjes Lampen in jassen en kleding die objecten kunnen laten oplichten Lichtbalk ‘Glow in the Dark’ paden Etage een voor 1 vol laten lopen Oplichtende tekens in parkeerplaats Vliegende wolken die een pad voor je verlichten Zonne-energie aangestuurde bladeren van een nep boom die licht geven Blindengeleider robot die mensen ‘s nachts moeten begeleiden Gefocust licht lazerverlicht Lichtwering met kleur Infrarood bril (alias google glass) Andere kleur licht Ondergrondse garage met automatische oplossing Sensoren in lampen en paaltjes Mini drone die verlicht Zuinigere lampen Positie licht Lichtgevend water Eenzijdig licht doorlatende raamwerken, het blokkeren van licht dat naar buiten wil Vliegende drone die licht geeft op een persoon Lichtsensoren die auto’s volgen Reflector spiegel, licht goed richten
Sonsbeekpark De tweede brainstormsessie heeft een aantal ideeën opgeleverd over het onderwerp: kinderen bewuster maken van lichthinder. -
7
Uitnodigend in donker Voordelen laten zien Groen Led Licht Propaganda (promotie van het donker) Veel afwisselend vermaak Kleurrijke lampen Vrolijke kleuren Kinderen bewust maken van milieu Internet spel met monstertjes Begeleiding Voostelling in het donker Spellen parcours met verschillende ervaringen Lichtpistolen Geboortepakket met alternatieve nachtlampje Belonen van minder lichtgebruik Nachtscherm (infrarood) Lichtgevende paden ‘Glow in the Dark’ Kinderen kennis over sterren bijbrengen Lichtgevende monsters Speltocht in het donker
Ziekenhuis In de parkeergarage is te veel licht. De glazen voorgevel van het hoofdgebouw geeft veel licht . Ook de afdelingen laten veel licht naar buiten via de ramen. De aanrijroute naar de spoedeisende hulp is voorzien van Led-verlichting en de hoeveelheid strooilicht daar is minimaal. (zie bijlage 1 voor gedetailleerde uitwerkingen)
Belangrijkste oplossingen voor parkeergarage -Vloeiend in- en uitschakelen. -Led-verlichting. -Verlichting dimmen wanneer niemand aanwezig is. -Licht goed richten. -Verlichting wordt fel door bewegingssensor.
Belangrijkste oplossingen voor voorgevel -Licht goed richten. -Led-verlichting.
Belangrijkste oplossingen voor afdelingen -Slim glas (lange termijn). -Afschermen met een gordijn of lichtwering (korte termijn).
Pakket van eisen We hebben voor de garage een alternatief systeem bedacht dat aan de volgende eisen moet voldoen: -Alle verlichting moet led zijn. -Elke verdieping moet onafhankelijk kunnen reageren. -Het systeem moet vanuit de slagboom direct kunnen omschakelen. -Het systeem moet na 30 seconden de lampen kunnen terugschakelen naar 10%. -Het systeem moet automatisch werken, maar ook met de hand bestuurd kunnen worden.
8
Sonsbeekpark Om mensen bewuster te maken van lichthinder gaan we ze vanaf jongs af aan kennis laten maken met lichthinder en zicht in het donker. Door een drietal stappen te doorlopen zijn kinderen gedurende de basisschooltijd optimaal bezig met donker en lichthinder. Door de angst van het donker als verleden tijd te beschouwen wordt de volgende generatie minderlicht-toleranter en wordt het vanzelfsprekend op lampen uit te zetten. Met de volgende stappen willen wij lichthinder onder de aandacht brengen. (zie bijlage 2 voor gedetailleerde uitwerking)
Geboortepakket Het geboortepakket wordt door de gemeente Arnhem uitgereikt. Het pakket bevat naast een bijzondere nachtlamp, een informatiebrochure in de vorm van een prentenboek en ‘Glow in de Dark’ stikkers. Door dit pakket te gebruiken raken kinderen in aanraking met licht donker en de voor en nadelen van beide.
Basisschool Tijdens de basisschoolperiode wordt er extra aandacht besteed aan de sterrenhemel, lichtvervuiling en lichthinder. Tijdens de lessen aardrijkskunde en wereldorientatie wordt het onderwerp lichthinder behandeld. Door hier aandacht aan te besteden worden kinderen geprikkeld met de opgedane kennis aan de slag te gaan.
Sonsbeekpark Tot slot is Sonsbeekpark de plek om kinderen in contact te laten komen met lichthinder vermindering. Door middel van spellen, educatie, events en een innovatief doorkijkscherm worden kinderen bewuster van lichthinder. Ook is dit een reclamezuil voor het milieubewustheid, de gemeente kan hierin een voortrekkersrol nemen.
9
Bijlage 1 Ziekenhuis Rijnstate Enquête ziekenhuis Vragen enquête omwonenden. Adres: Leeftijdscategorie:
25-
25-40 40-65 65+
1) Ziet u de verlichting bij Ziekenhuis Rijnstate vanuit uw huis? (A)
(B)
(C)
Goed
Matig
Nauwelijks/Niet
2) Hoe ervaart u het licht uitgestraald bij Ziekenhuis Rijnstate? (A)
(B)
(C)
Positief
Neutraal
(D) Negatief
Merk het licht niet
(a)Parkeergarage (b)Hoofdgebouw (c)Straatverlichting 3) Hoe goed houden de bomen langs de Mahlerstraat en de Kluizeweg het licht tegen. (A)
(B)
(C)
(D)
Te weinig
Voldoende
Te veel
Niet van toepassing
4) Wat vindt u van de lichtkleur uitgestraald bij Ziekenhuis Rijnstate? (A)
(B)
Te koud (blauwig)
Te warm (gelig)
(C)
(D) Precies goed
Liever een andere kleur
5) Wat vindt u van de lichtintensiteit van de parkeergarage van Ziekenhuis Rijnstate? (A)
(B)
(C)
(D)
Te weinig licht
Precies goed
Te fel
Geen mening
(Alleen als de geënquêteerd in de parkeergarage Rijnstate is geweest)
10
6) Stel u parkeert in een parkeergarage, wat vindt u van de lichtintensiteit. Wat vindt u een fijne lichtintensiteit t.o.v. de parkeergarage van Rijnstate. (A)
(B)
(C)
(D)
(E)
Lager
Voldoende
Hoger
Geen mening
Niet van toepassing
Toen we maandag avond aankwamen viel het ons gelijk op dat de parkeergarage overdreven veel licht afgeeft. We hebben een aantal foto`s gemaakt en kwamen al snel tot de conclusie dat de helft van de lampen uit kan. Ook is de parkeergarage helemaal open waardoor het licht alle kanten uit schijnt. Er staan wel bomen rond het ziekenhuis die het licht deels afschermen, maar wij denken dat dit niet genoeg is.
11
Uitgewerkte ideeën Er is te veel licht in de parkeergarage. De glazen voorgevel van het hoofdgebouw laat veel licht door. Ook de afdelingen laten veel licht naar buiten via de ramen. De aanrijroute naar de spoedeisende hulp is voorzien van Led-verlichting en de hoeveelheid strooilicht daar is minimaal.
Belangrijkste oplossingen voor parkeergarage
Wake-up sequence. Led-verlichting. Verlichting dimmen wanneer niemand aanwezig is. Licht goed richten. Verlichting wordt fel door bewegingssensor.
Belangrijkste oplossingen voor voorgevel
Licht goed richten. Led-verlichting.
Belangrijkste oplossingen voor afdelingen
Slim glas (lange termijn). Afschermen met een gordijn of lichtwering (korte termijn).
Voor de parkeergarage zoeken we een verlichtingsbron die goed te richten is. Ook moet de verlichting te dimmen zijn wanneer er niemand aanwezig is. De verlichting wordt op volle helderheid ingesteld als er een persoon of rijdende auto in de parkeergarage is. We willen dat de verlichting na 30 seconden dimt zodat het energieverbruik beperkt is en de lichtvervuiling ook afneemt. We kiezen voor een systeem met led armaturen met een kleine stralingshoek. Ook koppelen we daaraan een systeem met een bewegingssensor. De constructie van de parkeergarage hoeft bij deze oplossing niet aangepast te worden.
12
De verlichting ‘s avonds.
De verlichting bij detectie van beweging. Voor de voorgevel vervangen we de tl-armaturen door led armaturen. De kleinere stralingshoek beperkt de hoeveelheid licht die het gebouw verlaat. Voor het esthetische effect blijft de glazen voorgevel wel verlicht.
13
De mogelijke verlichting voor het ziekenhuis. Voor de afdelingen willen we overdag voldoende daglicht op de verblijven. We willen dat het licht overdag in beide richtingen door de ramen kan gaan. In de avonduren willen we dat het licht niet van binnen naar buiten kan gaan. Een snel haalbare en makkelijke oplossing is het gebruik maken van de al aanwezige zonwering in de avonduren. Ook kunnen de gordijnen automatisch worden gesloten. Op de lange termijn willen we een raamwerk introduceren waarbij het glas naar omstandigheden kan worden aangepast. Het raam zou dan in één richting geblindeerd kunnen worden.
Met dit Smart Glass wordt de lichtoverlast significant beperkt. 14
Alle potentiële oplossingen Parkeergarage:
Het licht richten. Gebruik maken van Led-verlichting met een lage stralingshoek. De kleur van de verlichting aanpassen. Het strooilicht afschermen. Beplanting laten groeien op de wanden van de parkeergarage. De reflectie van de vloer beperken. De wanden dichtmaken. De parkeergarage ondergronds (her)aanleggen. De verlichting dimmen. De verlichting uitschakelen of dimmen wanneer er niemand in de parkeergarage aanwezig is.
Voorgevel:
Het gebruik maken van privacy glas. Gebruik maken van een bewegingssensor. Het licht naar de vloer richten. Het gebruik maken van Led-verlichting. Gekleurd glas om bepaalde kleuren weg te filteren en daarmee de intensiteit afnemen. Het slim toepassen van lichtmanagement.
Afdelingen:
15
Het licht van het raam weg richten. Toepassen van automatische gordijnen of lichtwering. Elektrisch geblindeerd glas. Doorkijkspiegel. Verlichting dimmen.
Berekening verlichting Verlichtte oppervlak:
-
16
-
Diepte parkeervak: 6m Lengte parkeervakken: 50m + 70m = 120m Oppervlakte: 120m × 6m = 720m² Gewenste lichtintensiteit: 75 lm/m² Benodigde lichtstroom: 75 lm/m² × 720m² = 45000 lm Rendement: 100 lm/W Benodigd vermogen voor parkeervakken: 45000 lm / (100 lm/W) = 450W per parkeerverdieping. Vermogen per meter: 450W / 120m = 3,75W/m We stellen voor om circa 4 Watt per meter aan parkeerplaats te gebruiken. Het aantal meter inclusief doorrijpad : 120m + 70m = 190m Totaal maximaal vermogen voor een parkeerdek: 190m × 4w/m = 760W In gedimde stand is het vermogen ca. één vijfde dus 760W × 0,2 = 152W Overdag zijn 2 verdiepingen verlicht dus het vermogen dan is 152W × 2 = 304W 's Avonds zijn 6 andere verdiepingen ook verlicht dus P = 8 × 152W = 1216W De stralingshoek voor de uit te kiezen Led's is ongeveer 45°. Uiteindelijk plaatsen elke 50cm een Led met een vermogen van ca. 2W.
-
Een schematische plattegrond van de parkeergarage.
Datasheet bewegingsmelder
17
Bijlage 2 Sonsbeek Om het probleem licht aan te pakken hebben wij ook een maatschappelijke oplossing. Door het aanpakken van de aangeleerde omgang met licht, verwachten wij het probleem bij het begin aan te pakken. Zolang mensen licht met veiligheid associëren, blijft de behoefte om alles te verlichten bestaan. Om nu gearriveerde mensen binnen bedrijven en instanties ervan te overtuigen dat hun blik niet realistisch is gaat tot veel weerstand leiden. Daarom richten wij ons op de toekomst. Als kinderen opgroeien met het idee dat weinig licht ook fijn is zullen de toekomstige winkeleigenaars, bestuursleden en bewoners van steden hele andere eisen stellen aan verlichting. Het park Sonsbeek moet een centrale rol gaan spelen in de ontwikkeling van de bewustwording. Waar het park al het watermuseum heeft als educatieve en speelse manier om kennis te maken met water, vervuiling en waterverbruik moet dit ook voor licht zo functioneren. Het park krijgt door het goede imago en legio activiteiten vele bezoekers. Door de aantrekkingskracht is er automatisch draagvlak voor het project. Doormiddel van spelmiddagen en avonden willen we kinderen in verschillende leeftijdscategorieën motiveren om na te denken over lichthinder. Door een actieve begeleiding met uitdagende activiteiten verwachten wij dat kinderen vertrouwder raken met minder licht. Om de activiteiten te ondersteunen willen we de kinderen ook vanaf hun geboorte kennis laten maken met minder licht. Door bij geboorte van een kind het pakket aan te bieden vanuit de gemeente heeft ieder kind toegang tot de optie om bewuster met licht om te gaan. Het pakket moet een aantal elementen bevatten. Een praktische tool (dit kan in de vorm van een bijzonder nachtlampje), een informatie pakket (met mogelijk de vorm van een kinderprentenboek) en een beloningsprogramma. Dit programma gaat kinderen tijdens hun schooltijd uitdagen om kennis op te doen over licht en donker. Doormiddel van bijvoorbeeld een grote spelshow kunnen kinderen laten zien hoeveel ze weten over licht en/of hoe bewust ze met licht omgaan. Door deze positieve ervaringen met licht zal het standaardbeeld en de beleving van licht veranderen. Het aanpassen van een lamp, het vervangen van straat verlichting en het dimmen van licht is een korte termijn oplossing. Dit is vaak een verplichting of sturing van bovenaf, dat stuit op weerstand en werkt niet productief. Als mensen bewuster zijn van licht, zullen de problemen waar nu naar gekeken wordt niet eens meer bestaan.
18
Bijlage 3 Enquête Sonsbeek 1. 2. 3. 4. 5.
Wat geeft u voor cijfer voor uw ervaring in het park in de avond? ( 1t/m5) Waarvoor gebruikt u het park? A. ontspanning B. doorgangsroute C. overig Hoe vaak bezoekt u het park per week in de avond? Hoe vaak zou u het park blijven bezoeken als er geen verlichting zou zijn? Hoe belangrijk vindt u het dat het park belicht wordt? (1t/m5)
We willen weten hoe belangrijk mensen licht in het park vinden. Ook bekijken we hoe ze het zouden ervaren als er geen verlichting meer zou zijn. We verwachten uit deze resultaten te zien waarom mensen verlichting nodig hebben. Uit deze resultaten willen we indicatoren opmaken. Deze indicatoren moet ons helpen bij het opstellen van een programma om kinderen bewust te maken van lichtgebruik.
19
Gebruik Sonsbeek park 9 Recreatief Doorgangsroute 16
Bezoeken park bij avond
18 16
Aantal mensen
14 12
Met Kunstlicht
10
Zonder Kunstlicht
8 6 4 2
0 0
Aantal mensen
8
3
Cijfers park
12 10
1 2 Aantal bezoeken per week
Ervaring s'avonds Ervaring kunstlicht
6 4 2 0 1
20
2 3 4 Cijfer (1= Onprettig 5= Erg prettig)
5
Bijlage 4 Geboortepakket Het nachtlampje is een onderdeel van het geboorte pakket. Wij hebben het nachtuiltje bedacht. Hieronder staat het nachtuiltje beschreven.
Veiligheid Nachtlampje Een aantal aspecten zijn belangrijk bij het ontwerpen van een nachtlampje die gebruik gaat worden kinderen en ouders bewuster met stroom om te laten gaan.
Aandachtspunten - Goede afgeronde hoeken zodat kinderen zich niet aan het speelgoed kunnen snijden. - De elektra is op een veilige manier toegepast. - Er wordt een veilige lichtintensiteit gebruikt. - Geen open ruimtes in het nachtlampje. - Kunststof moet goed bestand zijn tegen een grote hoeveelheid impacts.
Afronding - Randen worden getest met de mandrel axis testmethode. Randen die deze test niet doorstaan zijn te scherp. Met name materialen als glas en metalen hebben geregeld snel last van scherpe randen. een mogelijke oplossing is om hier de randen om te buigen zodat hij niet scherp zijn. - Als een materiaal een dikte van 0,5 mm of minder heeft en de afstand tot het onderliggend materiaal groter dan 0,7 mm is dan is een rand scherp. - Oppervlaktes van metalen moeten glad zijn en geen ruwe kanten bevatten.
Elektra Voor het toepassen van elektra in nachtlampjesmoet er in het ontwerp rekening worden gehouden dat de leds dicht op een printplaat worden gemonteerd, en vast in de constructie De constructie die de draaischijf aan moet draaien zal bestaan uit een wiel dat op een timer is aangesloten, die door de jaren heen een aantal keer veranderd van stand. Deze beweging zal bestaan uit verspringingen die door een tijdsbestek van nader te bepalen periode is.
21
Lichtintensiteit De lichtbron zal bestaan uit een zacht gloeiend LED lampje. Door gebruik te maken van silicone plastic kun je het licht in de vleugels mooi egaal verdelen. De ledjes die in de ogen worden gebruikt voor de projectie, moeten een projectie op een afstand van 3-4m geven. Door de toepassing van LED zal er geen warmte ontwikkeling zijn.
Materialen De gekozen materialen, zullen kunststoffen zijn voor de body van het model. Door te kiezen voor een siliconen kunststof in de vleugels kan er een egale licht gloed ontstaan die een mooi model maakt. Voor de constructie kan er bijvoorbeeld gekozen worden voor een ABS model. Dit model kan worden spuitgegoten en doormiddel van schroeven bevestigd worden. Een spuitgegoten model heeft als voordelen dat je een hoge detaillering kan aanbrengen en een hoge productie hebt. Door het model uit 2 delen te bouwen, is de productie simpel te houden. De middelste draaiende schijf kan worden gemaakt uit PS met afbeeldingen van sterren eruit gehaald.
Elektrisch schema
22
Ontwerp
23
Bijlage 4 Doorkijkscherm We willen een raam ontwerpen waardoor je de warmte aan de andere kant van het raam ziet. Als infraroodstraling het raam bereikt, botst de straling tegen de cellen aan. De straling bestaat uit energie. De cellen van het raam worden door die straling geladen met energie en lichten op. Ja kan dus zien wat er aan de andere kant van het raam gebeurt. Onze nieuw ontworpen techniek voor het infraroodraam is breed toepasbaar. We willen een soort infraroodscherm maken waar je doorheen kan kijken. Je ziet dan alleen de warmte in van de omgeving. We willen het raam in een park plaatsen zodat mensen door het raam hun omgeving kunnen bekijken. De techniek voor het raam moet nog verder ontworpen worden. Het frame hebben wij al ontworpen.
Eisen aan het doorkijkscherm:
Stabiel Stootbestendig Corrosiebestendig.
Het doorkijkscherm bestaat uit drie onderdelen:
Het frame Het raam zelf De verankering
Eisen aan het raam Het scherm zelf moet ook worden beschermd. Dit is het duurste onderdeel. Daarom willen we ook een laagje normaal glas over het scherm plaatsen. Vuil is dan makkelijk te verwijderen. Ook is het scherm beschermd tegen stoten en krassen. Verankering Het scherm wordt verankerd in betonnen blokken. Deze blokken worden ingegraven in de grond. Frame We willen het frame maken van bijvoorbeeld s355. De bedoeling was het frame van rond staf materiaal te maken. Voor de dikte van het frame hebben we enkele berekeningen gemaakt. het volgende hebben we aangenomen:
σ v
De toegestane spanningen van het materiaal is 355 N/mm2 voor de windsnelheid hebben we windkracht 8 genomen daarbij hoort een snelheid van 20 m/s
cw De luchtweerstand coëfficiënt is 0,5 ρ A 24
De dichtheid van de bewegende stof (lucht) is 1,293 kg/m3 De oppervlakte is 6m2 (3m × 2m = 6m2)
De weerstandskracht die bij beweging op het voorwerp werkt is bij benadering te berekenen met onderstaande formule
Als we een massief frame nemen krijg je een buis met de diameter van:
Als we een holle buis nemen met een buiten diameter van 40mm krijg je een binnen diameter van 36,4 mm. We kiezen dan voor een wanddikte van 2mm.
25
Hier onder een schets van hoe het scherm in het park er uit moet gaan zien.
26
