I
!'
I
:]
CD
:E
c:
0
OJ
en
C.
0 :]
~
(Q
~
CD
'c.
3 0:]
c:
~
-
["
~-
1.......---
r
"""'C .....
-c -c 0
~ Q)
CD ~
"""'C
N 0
~I
CD
:] .-+
0
0
~
00 ... 0 ::1 01 a. CD ~ cC . m ~ """'C0 ~ ::1 3 a. eD en :J CD ~ t: -. 3 .... CD ::1
0 ....... 0 0
[i
I
I I I 'I
,I
~ I
J II
~ II I
Centrum Ondergronds
Bouwen
I~!
Buc h nerweg 1 Postbus 420, 2800 AK Gouda "
. :
Tel.: 0182 - 540660 Fax: 0182 - 540661 E-mail:
[email protected] Internet: http://www.cob.nl
COB coordineert en initieert onderzoek, regelgeving en kennisoverdacht op het gebied van ondergronds bouwen. COB is een duurzaam publiek-privaat samenwerkingsverband tussen overheden, kennis- en wetenschappelijke instituten, aannemers, ingenieursbureaus, industrie en toeleveranciers. Het publieke aandeel wordt in grote mate mogelijk gemaakt door een financiele impuls van de rijksoverheid ("ICES-impuls"). Binnen COB wordt in een precompetitieve sfeer samengewerkt, gericht op de ontwikkeling van kennis, succesrijke producten en concrete toepassingen. Het uiteindelijke doel is een versterking van de economische positie van de relevante sectoren. Voor het uitvoeren van de taken wordt gebruik gemaakt van de werkwijze en infrastructuur van de stichting CUR. De activiteiten zijn organisatorisch geclusterd onder de naam CUR/COB.
Civieltechn isch Centrum Uitvoering Research en Regelgeving
I~!
CUR houdt zich, als onafhankelijke non-profit organisatie, bezig met ontwikkeling, vergaring en overdracht van kennis en ervaring op het brede gebied van de civiele techniek. Karakteristiek is dat de programmering en de uitvoering van deze activiteiten worden aangestuurd door de marktpartijen die om kennis vragen. Kennis die van belang is voor de bouw, zowel het bedrijfsleven als voor de bij de bouw betrokken overheden, als ook voor onderwijs, onderzoek en wetenschap. CUR-producten zijn concreet van aard, gericht op technische, milieukundige en economische aspecten van het gehele bouwproces, met inbegrip van de toeleverende industrie. Zij worden in een op de bouwpraktijk toegesneden vorm gepresenteerd en vormen de basis voor kennisoverdracht.
Ondergronds Bouwen 0 105
WAARNEMEN Versie 27/08/99
Centrum Bouwonderzoek TNO TUE Ellie de Groot Susanne van der Jagt Renz van Luxemburg Cor Pernot Theo Raijmakers Laurens Zonneveldt
Voorwoord In het COB-1 programma zijn vijf thema's aan de orde gesteld. Vanaf 1997 is gestart met de voorbereiding van de uitvoering van het thema 0-100, 'ondergrondse ruimten'. In dit thema is het onderzoek naar de niet-constructieve aspecten van ondergrondse ruimten ondergebracht. Daarbij is aan uiteenlopende onderzoeksaspecten als toegankelijkheid, daglichttoetreding en ruimtebeleving gedacht. In het buitenland - en met name in de Verenigde Staten van Amerika - is door het Underground Space Center van de universiteit van Minnesota al sinds het begin van de jaren tachtig veel onderzoek verricht naar ondergrondse ruimten om in te werken en te wonen. Daarbij lag de nadruk op vormgevings- en belevingsaspecten en op wat we nu onder 'duurzaam bouwen' verstaan. Vooral de energieprestatie van ondergrondse ruimten werd sterk belicht. Publicaties van dit instituut had den in vakkringen over de hele wereld maar ook bij het brede publiek veel succes. Ge"inspireerd Ondergronds
op dit Amerikaanse centrum is in 1986 Stichting Nova Terra opgericht. bouwen was in Nederland toentertijd een vakgebied dat gedomineerd werd
door ingenieurs die bij de grote en kleine ondergrondse infrastructuur betrokken waren. Stichting Nova Terra was het eerste platform waaraan ook architecten, stedenbouwkundigen en andere vormgevers en adviseurs deelnamen. Niet alleen tunnels maar aile mogelijke ondergrondse ruimten voor menselijk verblijf waren onderwerp van studie. Speciale aandacht werd gegeven aan de bijdrage die ondergrondse bouwwerken kunnen geven aan het verlichten van de druk op de steeds schaarser wordende ruimte. Professor ir. H.P.S. van Lohuizen, een van de oprichters van stichting Nova Terra hield het welbekende pleidooi om de potentie van de ondergrond structureel in de ruimteverdeling mee te nemen en daarmee niet te wachten tot men net als in Japan niet meer anders kon. Voor velen leek dit toekomstmuziek, maar het is in deze tijd van intensief en meervoudig ruimtegebruik een krachtige visie gebleken. Niet alleen de potentiele ruimtewinst maar vooral de ruimtelijke kwaliteit die met ondergronds bouwen gerealiseerd of behouden kon blijven maakte deel uit van het studiegebied. Met de oprichting
van het COB
en de leerstoel ondergronds
bouwen aan de TUDelft, waar-
in stichting Nova Terra is opgegaan heeft ondergronds bouwen in Nederland een sterke ontwikkeling doorgemaakt. Aanvankelijk lag de focus op technisch onderzoek onder andere naar geboorde
tunnels.
Tegen de achtergrond
Ie werken ~Is de Betuweroute,
van de op stapel staande grote infrastructure-
de HSL en de Noord-Zuid
lijn was dat niet meer dan logisch.
In de strategische studie ondergronds bouwen (COB/ TUDelft) die eind 1997 verscheen werd nadrukkelijk aandacht gevraagd voor ruimtelijke, functionele, belevings- en waarnemingsvraagstukken van ondergronds bouwen, omdat het belang hiervan voor het succes of het falen van ondergrondse
ruimten werd onderkend.
Voor de uitvoering van het COB onderzoeksprogramma 0-100 'ondergrondse ruimten' is in 1998 het basisprojectplan geschreven waarin het doel is omschreven als het verkennen en uitdiepen van de belangrijkste aspecten die bij het ontwerpen van ondergrondse ruimten in Nederland van belang zijn. Het is een pioniersonderzoek: voor het eerst wordt hier in Nederland dergelijk onderzoek gedaan. Daarom: 'first things first'; in vervolgonderzoek meer gedetailleerd op deelgebieden worden ingegaan.
kan
De functies wonen, werken, recreeren, opslaan en transporteren zijn de vormen van gebruik van de ondergrondse ruimte die in het onderzoeksprogramma zijn betrokken. Niet alleen volledig ondergrondse ruimten, ook verschijningsvormen die enige mate van contact met het maaiveld hebben zoals verzonken en door aarde bedekte bouwwerken en kelders onder bovengrondse constructies zijn onderdeel van het onderzoek. Aile mogelijke schaalniveaus van de ondergrondse ruimte, van landschapsarchitectuur interieur, zijn onderwerp van studie. Het aldus breed geformuleerde allen die bij het ontwerpproces zijn.
en stedenbouw
tot architectuur
en
onderzoeksgebied heeft ook een brede doelgroep te weten en de totstandkoming van ondergrondse ruimten betrokken
De uitvoerders van het onderzoek, verenigd in de uitvoeringscommissie zijn afkomstig uit de doelgroep. Uiteenlopende ontwerpende vakdisciplines als architectuur, planologie, interieurvormgeving, stedenbouw en landschapsarchitectuur, nemen aan het onderzoek deal. In de anderhalf jaar doorlooptijd van het 0-100 programma zijn er tien deelprojecten gelijktijdig uitgevoerd: 0-101, Omgeving: stedenbouw en landschap; 0-102, Architectuur; 0-103, Beweging; 0-104, Techniek; 0-105, Waarnemen; 0-106, Intu"itief waarnemen; 0-110, Literatuurstudie;
0-120,
Projectenanalyse;
0-130,
Verbeelding;
0-140,
Proces. Tezamen
dekken ze het onderzoeksveld af. De samenhang tussen de deelprojecten werd onder meer bewerkstelligd door de uitvoeringscommissievergaderingen, individueel overleg met de deelprojectleiders
en een enkele workshop.
leder deelproject kent een analytisch gedeelte waarin is ge'inventariseerd wat er reeds op dit deelgebied is onderzocht, gepubliceerd, bedacht, ontworpen enl of gebouwd. In een aantal deelprojecten is tevens ontwerpend onderzoek verricht. Er zijn ruimtelijke visies en ideeen ontwikkeld die met veel creativiteit zijn onderzocht en gevisualiseerd. Daarbij zijn extreme scenario's Zo versterkt
het 0-100
nadrukkelijk
programma
niet geschuwd.
niet alleen de kennis over de ondergrondse
ruimte, het
stimuleert de beeldvorming en inspireert de doelgroep om met verbeeldingskracht en creativiteit de ondergrondse ruimte te exploreren. De vooroordelen waarmee de ondergrondse ruimte van oudsher te maken heeft worden gepareerd niet meer angst maar attractie is het motto.
met aantrekkelijke
feiten en beelden:
De onderzoeksresultaten deze uitgebracht.
van de tien deelprojecten worden in onderzoeksrapporten als Gezamenlijk levert dit een zodanige veelheid aan materiaal op dat er in
de loop van 2000 een publicatie zal verschijnen waarin de resultaten van 0-100 op overzichtelijke,
toegankelijke
en aantrekkelijke
wijze worden gepresenteerd.
Het deelproject 0-105, waarnemen - waarvan de resultaten in dit deelrapport zijn samengebracht - behandelt het waarnemen en functioneren van mensen. De kennis die wordt overgedragen is nodig om goed functionerende ondergrondse ruimten te bouwen en in te richten. Doe/ van het dee/project is inzicht te krijgen in de specifieke ro/ van de zintuigen in ondergrondse ruimten. Op vasthoudende wijze heeft een onderzoeksteam van de TU Eindhovenl TNO onder leiding van Renz van Luxemburg
daar invulling aan gegeven.
De meer algemene
kennis die
over de zintuiglijke waarneming wordt overgedragen is in veel gevallen zodanig bewerkt dat er ontwerpcriteria voor ondergrondse ruimten aan verbonden zijn. Dat is niet eenvoudig geweest. Dat de onderzoekers er desalniettemin in geslaagd zijn toont de ware pioniersgeest van dit onderzoeksteam aan.
De bijdrage van het 0-105 onderzoeksteam versterkt het kennisniveau van 0-100 als totaal. Het resultaat reikt zowel basiskennis over als inzicht in het onderzoeksgebied aan. Ik yond het leerzaam om de zoektocht naar het nu voorliggende resultaat te volgen en te begeleiden. Ik bedank hierbij het 0-105 team en in het bijzonder Renz van Luxemburg voor zijn inzet. Ook de andere deelprojectleiders Wim Snelders, Floris Alkemade, Peter Luthi, Peter Blesgraaf, Heather Griffioen-Young, Peter Jonquiere, Jeroen Trimbos en Rob van de Krogt en hun onderzoeksteams
wil ik danken voor het werk aan hun deelprojecten
aan de kwaliteit van 0-100 als geheel. Mari Baauw, secretaris van het 0-100 programma
en bijdrage
bedank ik hierbij voor zijn niet aflatende,
trouwe inhoudelijke en organisatorische ondersteuning. Tenslotte wil ik de staf van het COB, Hans Kuiper en zijn opvolger Han Admiraal, Mascha Sanders en haar opvolger Marjolijn Bakker danken. Zonder hun was de uitvoering van dit project onmogelijk geweest. Mijn dank is groot. Het was een inspirerend en een plezierig voorrecht voor en met jullie te werken. Ernst yon Meijenfeldt,
voorzitter
0-100
leden
uitvoeringscommissie
0100
ir. E.J. von Meijenfeldt voorzitter
Architecten- en ontwerpbureau Von Meijenfeldt (VROM}
ir. M.P. Baauw secretaris
De Weger Architecten- en Ingenieursbureau B.V. (Grontmij - De Weger)
0101: Om geving- stedenbouw en landschap ir. W.C.G. Snelders Ballast Nedam Engineering (BTC) 0102: Architectuur ir. F. Alkemade
OMA (Grontmij - De Weger)
0103: Beweging dhr. P. LUthi
TU Delft Bouwkunde (Kennis- en Wetenschappelijke Instituten)
0104: Techniek ir. P. Blesgraaf
Blesgraaf bureau voor bouwen & milieu (VROM)
0105: Waarnemen ir. LC.J. van Luxemburg
Centrum Bouwonderzoek TNO -TUE (Kennis- en Wetenschappelijke Instituten)
0106: Intu"itief waarnemen mw. dr. H. Griffioen-Young
TNO-TM (Kennis- en Wetenschappelijke Instituten)
0110: Literatuurstudie ir. P. Jonguiere
Zandvoort Ordening & Advies (Grontmij - De Weger)
0120: Projectanalyse ir. P. Jonguiere
Zandvoort Ordening & Advies (Grontmij - De Weger)
0130: Verbeelding ir. H.J.B.Z. Trimbos
PAM Consultants
0140 Proces drs. R.A.A. van der Krogt
DHV Milieu en Infrastructuur BV (TEC)
ir. J.W.A. Soeren
NS Railinfrabeheer
ir. M.C. Bakker coordinator COB
CUR/COB
B.V. (VROM)
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
3
INHOUD
1
INLEID ING ... 1.1 ONDERGRONDS 1.2 OPZET VAN HET RAPPORT 2. WAARN"EMING 2.1 ZICHT 2.1.1 Het oog 2.1.2 Licht 2.1.3 Kleur 2.1.4 Gezichtsscherpte 2.1.5 Randen 2.1.6 Ruimte 2.1.7 Licht en .gezondheid 2.1.8 Verschil tussen boven- en ondergronds 2.2 HOREN 2.2.1 Het oor 2.2.2 Geluid 2.2.3 Akoestiek 2.2.4 Effecten van horen 2.2.5 Verschil onder- en bovengronds 2.3 RUIKEN 2.3.1 Waamemen van geur 2.3.2 Geurhinder 2.3.3 Verschil tussen onder- en bovengronds 2.4 TASTZIN 2.5 EVENWICHT EN BEWEGING 2.5.1 Het evenwichtsorgaan 2.5.2 Verschil onder- en bovengronds
4 5 7 8 10 10 12 13 14 15 18 21 21 22 ......22 ...23 ...24 25 26 26 27 28 28 28 28 29 30
2 van 72
ONTWERP ASPECTEN 3.1 DAGLICHT 3.1.1 Daglicht in de bovengrondse gebouwde omgeving 3.1.2 Helderheid van het daglicht 3.1.3 Kleurtemperatuur van het daglicht 3.1.4 Kleurweergave van hetdaglicht '''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3.1.5 Verschillen tussen daglicht en kunstlicht 3.1.6 Daglicht in de werkomgeving 3.2 KUNSTLICHT 3.2.1 Kwaliteit 3.2.2 Ontwerpcriteria verlichting 3.2.3 Simuleren "uitzicht" 3.2.4 Plaats en aard van de lichtbron 3.2.5 Plaats en richting van de kunstverlichting 3.2.6 In- en uitgang 3.2.7 Kunstverlichting in circulatieruimten 3.2.8 Verlichting van verblijfsruimten 3.3 GELUID 3.3.1 Omgevingsgeluid 3.3.2 Achtergrondgeluidniveau 3.3.3 Ontwerpcriteria akoestiek 3.3.4 Circulatieruimten 3.3.5 Verblij fsruimten 3.4 BINNENKLIMAA T 3.4.1 Thermisch comfort '''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''' 3.4.2 W armteproductie 3.4.3
in circulati
34 35 35 36 40 41 42 44 46 46 47 50 50 51 51 54 54 55 55 57
eruimten
. .. .. .. . .. ... .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. .. ... 58
3.4.4 Klimaat in verblij fsruimten 3.5 LUCHTKW ALITEIT """"""" 3.5.1 Waarom ventileren
58 60 '"'' 60
3.5.2 3.5.3
Klimaat
31 31 31 32 33 34
Ventilatie en luchtkwaliteit Geurhinder
60 63
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
3.6 ELEKTROMAGNETISCHE VELDEN 3.6.1 Grenswaarden (Gezondheidsraad) 3.6.2
4
Maatregelen
27/08/99
WAARNEMEN
'"''''''''''''''''''''''''''''
"""""""""""'"''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
KANSRIJKE FUN CTIE TYPEN 4.1 SCHEIDING BOVEN- EN ONDERGRONDS 4.2 VERSCHIJNINGSVORMEN
4.3 HOOFDGROEPEN """"""""""""'"'''''''''''''''''''''''''''''''''''' 4.4 FUNCTIE VAN DE RUIMTE 4.5 RELEV ANTE FUNCTIETYPEN 5 MANIFEST. 6. LITERA TUUR.
64 64 64
65 65 65 66 66 68 70 71
3 van 72
ONDERGRONDS
1
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
INLEIDING
Bij de overheid en bij de onderzoeksinstellingen in de bouw bestaat grate belangstelling voor functioneel meervoudig ruimtegebruik. Om te voorkomen dat de natuurlijke gebieden door de groei van stedelijke gebieden en infrastructuur verdwijnen is het noodzakelijk om stedelijke verdichting te realiseren door niet alleen naar boven, maar ook naar beneden te bouwen.
weggenomen. Daarnaast wordt materiaal aangeleverd op het gebied van perceptie in ondergrondse ruimten. Hierbij ligt het accent op de consequenties voor het ontwerpen van ondergrondse ruimten uitgaande van sensorische en psychologische aspecten.
,--;-
.----------
De kennisontwikkeling op het gebied van ondergronds bouwen is vooralsnog hoofdzakelijk gericht op de bouwtechnische aspecten. Zo gauw echter de ondergrandse ruimten (langdurig) door mensen gebruikt gaan worden zal ook kennis nodig zijn over specifieke eisen die het gebruik van ondergrondse ruimten met zich meebrengt. Concreet betekent dit dat zicht moet worden verkregen op het verschil tussen bovengronds en ondergronds bouwen, uitgaande van het gebruik van de ruimten door mensen. Ondergronds bouwen, en met name de inrichting van ondergrondse ruimten, impliceert behoefte aan kennis inzake het reageren op en het functioneren van mensen in zo'n omgeving. Figllllr 1: Beweging naar een ondergrondse ruimte.
Bij ondergrandse ruimten komt bij veel mensen al gauw een beeld naar boven dat zich laat omschrijven met de woorden kil, koud, muf, onveilig, donker, opgesloten etc. Een doelstelling van dit deelproject is het aandragen van een wetenschappelijke onderbouwing voor het kunnen ontwikkelen van ontwerprichtlijnen waarmee deze vooroordelen of ervaringen kunnen worden genuanceerd of
4 van 72
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
De volgende vraag is richtinggevend
geweest voor het deelproject:
Welke rol spelen sensorische aspecten bij de waarneming ruimten?
en beleving in ondergrondse
Deze vraag stellen leidt tot de volgende deelvragen: . Welk effect heeft beslotenheid op de waarneming? . Hoe kan met fysische aspecten worden omgegaan in ondergrondse ruimten? . Welke psychologische barrieres bestaan er bij het betreden van ondergrondse ruimten en hoe kan daarmee worden omgegaan? . Wat is de invloed van de functietypen hierbij? . Speelt de gebruiks(verblijfs)duur daarbij een rol? . Hoe kan worden omgegaan met het ontbreken van contact met buiten (compenseren)? . Hoe belangrijk zijn dynamische impulsen die in de bovengrondse situaties veelvuldig aanwezig zijn en hoe kan daar ondergronds mee worden omgegaan?
1.1
ONDERGRONDS
Een bovengronds gebouw binnengaan is iets vanzelfsprekends. Of dat nu een supermarkt of een kantoorgebouw betreft, het gebouw beantwoordt aan een bepaalde verwachting. Het gebouw is al van verre zichtbaar en de ingang kan in bijna alle gevallen aan de straatzijde worden gevonden. Meestal is de structuur van het gebouw redelijk snel te doorzien. Om een gebouw meer status te geven is de ingang daarbij vaak overdadig geaccentueerd.
5 van 72
Die vanzelfsprekendheid is bij ondergrondse ruimten niet aanwezig. De ervaring van het ondergronds gaan is gebaseerd op een of meer van de volgende veranderingen: . Zien van een naar beneden gerichte toegang en zicht op lager gelegen verdiepingen; . Voelen (lift) of zien van een neerwaartse beweging (of een opwaartse beweging van de omgeving); . Het verdwijnen van horizontaal en daama ontstaan van vertikaal uitzicht; . Het verdwijnen van daglicht met overgang naar kunstlicht; . Het veranderen van het karakter van het omgevingsgeluid. . Het veranderen van de geur, karakteristiek voor de omgeving. De ondergrondse ruimte onderscheidt zich visueel niet van een bovengrondse ruimte zonder daglichtopeningen. Het verschil is vooral gelegen in het bewust en onbewust ervaren van een contact met de omgeving. Dit contact kan alleen bestaan als er daadwerkelijk informatie (licht, geluid, lucht, ..) van de omgeving kan doordringen in de ruimte. Ontbreekt deze informatie dan ontstaat een afgesloten gevoel. Een ondergrondse ruimte is voor velen een besloten ruimte die door de waarnemer niet meer in relatie te brengen is met de buitenwereld omdat hierover geen informatie bestaat.
Een ruimte kan ook daadwerkelijk gesloten zijn. De aanwezige kan met uit het vertrek of de uitweg is zo moeilijk te vinden dat een opgesloten gevoel ontstaat. De ervaring van opgesloten zijn kan
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
optreden terwijl toch infonnatie van buiten tot de ruimte kan doordringen. Een ruimte, die zowel besloten en gesloten is, moet te allen tijde worden venneden. Ret ervaren van het ondergronds zijn wordt bepaald door de wetenschap onder de grond te zijn. De afwezigheid van daglicht, het ontbreken van uitzicht, verse lucht, geuren van buiten en geluiden van de buitenwereld, constante licht en klimaatcondities, massieve dikke wanden en/of dikke kolornrnen, zullen deze ervaring versterken. Wanneer bovengrondse ruimten dezelfde kenrnerken vertonen dan kan ook hier een 'ondergronds' gevoel ontstaan. Ruimten onder de grond kunnen wel associaties oproepen die het waamemen beYnvloeden: Geheimzinnig Omdat een ondergronds gebouw aan de oppervlakte niet als massa zichtbaar is, is voor de bezoeker onbekend waar hij/zij naar toe gaat. Afgezien van een ingang kan er geen beeld worden gevonnd. Onvindbaar Omdat de gebouwmassa niet zichtbaar is, zal het moeilijker zijn om de ingang te lokaliseren. Niet voor niets zijn dit soort toegangen expliciet aangegeven (M als aanduiding voor metrostation etc.). Gat Over het algemeen zal de bewegingsrichting bij een ingang neerwaarts zijn, wat mogelijk negatieve associaties en angsten teweegbrengt (makkelijk in, moeilijk uit). Labyrint Door het niet aanwezig zijn van zichtopeningen en het niet zichtbaar zijn van de gebouwmassa reduceert het aantal
6 van 72
referentiepunten sterk ten opzichte van de buitenwereld. Rierdoor kan een ruimtelijke desorientatie optreden. Monotoon Door de afwezigheid van ramen is er een verlies aan stimuli als gevolg van het ontbreken van een verbinding met de natuur en de gebouwde omgeving. Besloten / gesloten Zonder ramen kan er makkelijk een gevoel van opgeslotenheid ontstaan. Minderwaardig Ondergrondse ruimten worden vaker geassocieerd met minder aantrekkelijke of kwalitatief minderwaardige ruimten (kelder, kruipruimte) Calamiteiten Ondergrondse ruimten zullen eerder worden geassocieerd met instortingsgevaar en overstromingen. Donker Ondergronds wordt geassocieerd met 'in de aarde' (als in een grot) en dus met afwezigheid van (dag)licht. Kunstlicht mist de karakteristiek van daglicht. Dit kan psychologische gevolgen hebben bij langdurig verblijf. Wanneer bovengronds de verlichting uitvalt blijft er daglicht ofzelfs licht van de maan en de sterren over ter orientatie. Ondergronds is en blijft het donker. Benauwd, muf, vochtig Ondergrondse ruimten zijn volledig afhankelijk van ventilatiesystemen en kunnen bij gebrekkigheid daarvan vochtig en muf zijn. Beschutting Ondergrondse ruimten kunnen bescherming bieden tegen extreme bovengrondse condities.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
Koel
Voor opslag van bederfelijke waren (voedsel, wijn) zijn keiders vanwege hun constante "Iage" temperatuur Iang een geschikte plaats geweest (ijskelders). In warme landen zijn voorbeelden te vinden van woningen met ondergrondse verblijfsruimten, juist vanwege dit effect. Omdat bij het betreden van ondergrondse ruimten de zintuigen op scherp staan moet extra aandacht worden besteed aan het wegnemen van mogelijke negatieve associaties.
1.2
OPZET VAN HET RAPPORT
Dit rapport behandelt de (sensorische) waameming in ondergrondse ruimten in relatie tot het menselijk functioneren (fysiologie, psychosomatische effecten, gezondheid en sociale aspecten). In het deelproject 0 106 "intu'itief' waamemen komen cognitieve en sociaal-psychologische aspecten van het waamemen aan de orde. Er wordt ingegaan op de door de ontwerper manipuleerbare grootheden, factoren en actoren. Op basis van de resultaten komt de relatie tussen functietypen en sensorische aspecten aan de orde in hoofdstuk 3 'Ontwerpaspecten'. Hiema worden in hoofdstuk 4 'Kansrijke functietypen' aanbevelingen gegeven, toegespitst op de als kansrijk geduide functietypen.
7 van 72
In hoofdstuk 5 "Manifest" zijn de belangrijkste punten opgenomen die nodig zijn voor nader onderzoek in het kader van menselijke waameming in ondergrondse ruimten. Dit rapport beperkt zich voorts tot ondergrondse ruimten waarvoor geldt dat het gebruik niet afwijkt van het als gangbaar te beschouwen woon- en werkpatroon. Extreme situaties, zoals langer ondergronds verblijf dan voor de werksituatie (8-urige werkdag) nodig is, zijn in dit deelproject niet meegenomen.
ONDERGRONDS
2.
BOUWEN
0105
. .
WAARNEMING
.
Wij nemen onze omgeving waar door middel van onze zintuigen. Waamemen is het gewaarworden van de omgeving (sensatie) en de psychologische verwerking hiervan (perceptie). De verwerking wordt
daarbij beinvioed door cognitie en emoties.
8 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
.
Sensatie heeft direct te maken met de zintuigen. Een voorbeeid van sensatie is het gewaarworden van de Iuidheid van een toon. Perceptie impliceert het interpreteren van de sensaties waardoor ze betekenis krijgen. Perceptie is het waamemen van gebeurtenissen of dingen, niet alleen van eigenschappen ofkwaliteiten. Een voorbeeid van perceptie is het ervaren dat de eerste vier tonen van een geluid een deuntje vormen.
. . . . .
ogen Zicht: oren Gehoor: huid Tast: Reuk: neus mond (gekoppeid aan geurzintuig) Smaak: Evenwicht: vestibulaire orgaan (middenoor) Beweging: motoriek Houding:
spieren en gewrichten
.m~,IBI~e
Figuur
2: De veelzijdigheid
van waarnemen.
Het "beeld" van de omgeving is gebaseerd op de informatievan alle
Cognitie heeft te maken met het verwerken, het opslaan, het ontsluiten en het gebruik maken van kennis. Hierbij spelen de verwachtingen, gedachten, vooroordelen en attitudes een ro1. Een voorbeeid van cognitie is het herkennen van de eerste vier tonen van het voikslied die je realiseren dat je moet opstaan. Ons cognitieve bewustzijn vormt een soort referentiekader voor onze waamemingen (zie 0106). In dit onderzoek worden cognitie en emotie verder niet behandeld. Deze komen voidoende aan bod in het deelproject 0106 "Intu"itief waamemen" Met de zintuigen hebben mensen de volgende sensaties:
zintuigen. Hierin spelen zien en horen een belangrijke ro1. De invioed van de andere zintuigen moet echter niet onderschat worden. Wanneer we eten koken dan zien, horen (prutteIen), voelen, proeven en ruiken we het voedse1. De verschillende aspecten worden door gescheiden kanalen waargenomen, en ais een gelntegreerd geheel weergegeven. Waarnemen gebeurt met aUe zintuigen tege/ijk. De zintuigen geven informatie over de toestand van ons Iichaam en zijn omgeving. We weten precies hoe we bewegen, waar we contact maken met voorwerpen (vioer, stoel) en hoe andere voorwerpen bewegen (auto, toetsen van een toetsenbord). Alleen via onze zintuigen is interactie met onze omgeving mogelijk.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
De relatie tussen onze waameming en de fysieke omgeving is, zoals gezegd, zeer complex omdat individuele elementen een rol spelen (emotie, cognitie en mentale belasting). Ieder mens heeft zijn eigen gewaarwording van de werkelijkheid. Te allen tijde moet rekening gehouden worden met een zekere spreiding van effecten die we willen bewerkstelligen (bandbreedte). De meeste prikkels uit de omgeving worden onbewust ervaren. Deze 'selectie' door de individueel bepaalde elementen duidt er op dat bekende gegevens minder belangrijk zijn (redundantie). Om de omgeving te begrijpen is het vaak voldoende om alleen de veranderingen op te nemen.
9 van 72
27/08/99
Een werkomgeving waarvan de omgevingsparameters gedurende langere tijd onveranderlijk zijn wordt als weinig stimulerend ervaren. Hoe een omgeving uiteindelijk individueel wordt ervaren is op grond van aIleen de zintuiglijke waameming niet aan te geven. In de volgende paragrafen komen de verschillende zintuiglijke waamemingen aan de orde.
Een belangrijke eigenschap van aIle zintuigen is dat alleen verandering wordt waargenomen. Wanneer een fysieke stimulus niet verandert, vervaagt de betekenis ervan en treedt adaptatie op. Als dit niet zou gebeuren dan zouden we overspoeld raken met niet relevante informatie. De adaptatie aan continue pijnlijke stimuli is veel minder, wat niet verwonderlijk is aangezien hieraan een waarschuwingsfunctie van levensbelang verbonden kan zijn. Om te kunnen waarnemen moeten we de prikkels uit de omgeving gewaarworden en de betekenis ervan ervaren. Afhankelijk van de activiteit is er meer of minder behoefte aan stimuli uit de omgeving. Een stimulerende omgeving prikkelt tot activiteit (figuur 3 onder). Een statische omgeving daarentegen kan rustgevend zijn (figuur 3 boven) maar ook saai. Wanneer men gaat slapen zoekt men een plek op die vertrouwd is en waar geen onverwachte dingen kunnen gebeuren.
.
~
a .:,;...
r;o
~
it,.
~~~~~
~ ,
I
~
I
I
,
Figuur 3: Een statische omgeving (weinig stimulans) naast een opwindende omgeving.
ONDERGRONDS
2.1
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
10 van 72
27/08/99
ZICHT
Het zicht is het zintuig waarmee mensen de meeste informatie over de omgeving verkrijgen. Naar schatting zo'n 80% van aIle informatie die de hersenen bereikt komt via de ogen binnen [28]. Deze informatie is zeer divers en heeft in de eerste plaats betrekking op het bepalen van de positie van mensen in de omgeving (orientatie en veiligheid) maar is ook van groot belang voor het uitvoeren van allerlei taken. Licht en zicht Voordat een beschrijving van de waameming met behulp van het oog kan worden gegeven is het nuttig een belangrijke (schijnbaar paradoxale) opmerking te maken: licht is onzichtbaar. Licht kan alleen worden waargenomen door te kijken naar de bronnen of wanneer het wordt teruggekaatst door materie. Lichtstralen zijn zichtbaar te maken met behulp van rook (materie) maar zonder dit soort trucs gewoon onzichtbaar. De consequentie hiervan is essentieel voor het begrip van verlichting: de waameming heeft betrekking op het waamemen van helderheden (luminanties) niet op verlichtingssterkte (illuminanties). Dit betekent dat in de verlichtingskunde bij voorkeur gebruik wordt gemaakt van een beschrijving van de omgeving in term en van helderheden en niet van verlichtingssterkte. Een verlichtingssterkte is op basis van optische eigenschappen van de materie altijd te vertalen in een helderheidsverdeling, maar deze slag is niet altijd eenduidig te maken Deze paragraaf gaat in op hoe mensen zien, de fysiologische aspecten die daarbij een rol spelen en de invloed op de gezondheid.
2.1.1
Het oog
Het oog zet licht (de waargenomen helderheden) om in elektrische (neurologische) signalen die in de hersenen bewerkt worden tot een beeld van de omgeving. Het oog bevat dus zowel optische als neurologische delen. De optische delen (het hoomvlies, de lens, de pupil en het oogvocht) zorgen voor de beeldvorming. De spieren rond de lens (cilliaire spieren) kunnen de sterkte van het oog regelen door de boIling van de lens aan te passen, dit heet accommodatie. Hiermee kan het oog voorwerpen op verschillende afstanden waamemen. Het optische deel wordt vaak vereenvoudigd voorgesteld als een camera. Hierbij wordt de functie van de ooglens, het hoomvlies en het oogvocht vergeleken met de lens van de camera en de functie van de pupil met het diafragma van de camera.
Figuur 4:
Een dwarsdoorsnede
van het oog {30j.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
De optische doorlating van het oog is afhankelijk van de golf1engte en van de leeftijd. In jonge ogen valt straling met een golflengte tussen 380 en 950 nm vrijwel zander aanpassing op het netvlies, terwijl boven de 950 nm (in het infrarode gebied) de doorlating variabel is tot 1400 nm. Daarom kunnen bronnen met vee1 infrarood (bijvoorbeeld warmtelampen tegen spierpijn) zeer schadelijk zijn voor de ogen van kinderen. In het zichtbare deel van het spectrum laat het optische deel van het oog minder licht aan de kortgolvige (blauwe kant) van het spectrum door dan aan de rode kant. Naarmate mensen ouder worden neemt de doorlating over het hele spectrum af, waarbij de kortgolvige kant het hardst (4x) terugloopt. Dit is vooral het gevolg van de verdikking en vergeling van de ooglens. Een tweede gevolg van dit proces (naast de verminderde doorlating) is dat er meer verstrooiing in het oog optreedt hetgeen bij oudere mensen leidt tot het sneller optreden van verblinding. Er bevinden zich in het oog twee soorten receptoren: de kegeltjes en de staafjes. Het functioneren van deze receptoren wordt bepaald door de hoeveelheid licht en de grootte van het gebied op het netvlies dat wordt aangestraald. De kegeltjes werken alleen bij hogere lichtniveaus (dag zien offotopisch zien, de yeA) kromme in figuur 5) en zijn in staat kleuren door te geven. De staafjes werken bij lagere niveaus (nacht zien of scotopisch zien, de V' (A) kromme in figuur 5) en geven alleen helderheden (zwart-wit) door. Om bij weinig licht toch nog iets te kunnen waamemen zijn veel receptoren nodig (dus een groot gebied op het netvlies); om details te kunnen waamemen is een onderverde1ing over kleine gebiedjes nodig. Er is dus een belangrijke consequentie: het waamemen van details vraagt om voldoende hoge verlichtingsniveaus, bij hele lage niveaus zijn slechts grove vormen waar te nemen.
11 van 72
507 nm
1,0
555 nm
~ "ID ~ "~ ID
0,8
~ ID
0,6
g
OA
en en
ID >
~ro ~
0,2
a 400
Figuur 5:
500 600 golflengte [nm]
Relatieve ooggevoeligheidskromme (dag) zien V(A) en voor scotopisch
700 voor fotopisch (nacht) zien V'(A).
Adaptatie
Het menselijk oog is in staat om over een zeer groot bereik helderheden waar te nemen (ongeveer 12 decaden). Het proces van aanpassing aan dit bereik (van de donkerste nacht tot een zonnige dag in de hoogzomer) heet adaptatie. Het oog doet dit door: . verandering in grootte van de pupil (binnen 0,3 - 1,5 seconde) . neurale adaptatie (> 1 seconde) . fotochemische adaptatie van 10 - 60 minuten . transient adaptatie van 1 seconde tot vele minuten. Bij het creeren van verlichtingscondities moet altijd rekening worden gehouden met de tijd nodig voor adaptatie. Binnen de directe (werk)omgeving betekent dit een verhouding van 1:10 van de
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
12 van 72
helderheden. Bij de overgang van licht naar donker (ingang tunnel, van vertrek naar verkeersruimte) moet her verloop in helderheden worden aangepast aan de adaptatietijd.
900
Oogbewegingen Het oog neemt helderheden waar en geen direct licht. Om toch een beeld op te bouwen zijn de bewegingen van het oog belangrijk. Ais het oog niet beweegt verdwijnt het beeld in de hersenen. Het oog tast daartoe voortdurend de omgeving af en neemt daarbij helderheden waar. Uit de verschillen in helderheden (randen, contrasten) wordt zo het beeld opgebouwd. Voor het verlichten is het dus van belang om die helderheidverschillen zichtbaar te maken en dus om een directe (gerichte) component in de verlichting te hebben.
2700
Figuur
Het gezichtveld Het gezichtsveld van mensen is beperkt en heeft een vorm zoals weergegeven in figuur 6. Er wordt daarbij onderscheid gemaakt in het directe en het perifere (rand) gezichtsveld. Normaal 'zien' mens en alleen in het directe gezichtsveld. Beweging of opvallende helderheden in het perifere gezichtsveld roepen echter van nature reacties op. Het oog richt zich dan op die verstoringen. Sommige vormen van verlichting kunnen daardoor op schijnbaar 'onverklaarbare wijze' tot irritatie leiden. Het centrum van het gezichtsveld is vooral bedoeld voor scherp zien, de periferie is juist heel gevoelig voor bewegingswaarneming. Dit is in evolutie ontstaan om tijdig gevaar te ontdekken.
00
1800
2.1.2
6: Het normale gezichtsveld
van een paar ogen. Het witte deel in het centrum stelt het deel voor dat door beide ogen wordt gezien. De grijze delen zijn die gebieden van het gezichtsveld die enkel door het linker resp. rechteroog worden gezien. Het zwarte gebied wordt afgesneden door wenkbrauwen, wangen en neus
Licht
Licht is het met het oog waameembare deel van het elektromagnetische spectrum. Het elektromagnetische spectrum kan worden onderverdeeld in een aantal banden (zie figuur 7). Voor waameming van mensen zijn drie gebieden in het spectrum direct van belang: . Ultraviolet licht (250-380 nm), golf1engtes korter dan van het zichtbare licht. Door omzetting in verschillende stoffen kan zichtbaar licht ontstaan. UV licht is ook van belang voor het omzetten door de huid in va or mens en belangrijke vitaminen. UV licht kan tegelijk schadelijk zijn bij overdosering.
ONDERGRONDS
.
.
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
13 van 72
27/08/99
Zichtbaar licht (380-780 nm). Niet al het licht tussen 380-780 run wordt evengoed waargenomen. Mensen nemen licht waar met een spectrale gevoeligheid beschreven door de ooggevoeligheidskromme. In feite zijn er twee krommen gedefinieerd; een voor fotopische en een voor scotopische waamemmg. Infrarood licht. (>780 nm). Golflengtes aangrenzend aan de langgolvige kant van het zichtbare gebied. Infrarood straling is de (vaak voelbare) warmtestraling.
van een oppervlak de reflectiefactor p (als maat voor de intensiteit) de derde coordinaat vormt. Om de kleur van een object juist te kunnen waamemen dient daartoe de betreffende kleur of het mengsel van kleuren wel in het licht dat op het voorwerp valt aanwezig te zijn. Daglicht is daartoe de meest ideale bron. Voor kunstlicht is dit afhankelijk van de toegepaste lichtbron. Gloeilampen bijvoorbeeld zijn voor wat betreft
kleurweergavegelijkwaardig aan daglicht
.
;-\
2.1.3
.
Kleur
Kleuren zijn bij de visuele waameming van mensen heel belangrijk. Kleuren vormen een essentieel onderdeel in de communicatie en geven ook aanvullende informatie over de toestand van de dingen. De gelaatskleur van mensen bijvoorbeeld zegt veel over hun emotionele of fysiologische gesteldheid. Licht is veelal samengesteld uit een groot aantal kleuren. Het spectrum van het zichtbare licht kan worden gescheiden in de samenstellende kleuren en verloopt van violet via blauw, groen, geel, oranje naar rood. Er zijn verschillende systemen om kleuren te kunnen beschrijven.
~C'400-==.
1XE
-
-
berChtsn.
-
1
rrr+
1'1
1-
,. !,. ... ,I
---
I
...
sua
10"
7. Hef spectrum
-dtathormie
..
Ichtll>e..pie -I ont9O".,..lng g.am;;;aStta~ osm;scl!e
-.
~O!"
.Figuur
-IR..,..lng
_.-
" II 10"
winnie
---" IWi>tlR
It
Ien I!I!.
nducbeYe
capaObeve wann1e
II ,1
1-
Het Munsell systeem voor de beschrijving van de kleur van een oppervlak bijvoorbeeld gebruikt de termen Hue (kleur of dominante golflengte), Value (waarde of Iichthei d) en Chroma (verzadiging).
...
11
geneesltunde
nm
doordraad I,aadloos
-
I l'
7~~!;';O
1km
II'
II
en drogen
-
1m
~0!1:..~
II
-
fOi>Wlchniek
6~
1mm 'cm
I'
II
I
~
-~
'pm !
If'll
VOrw8rrn&f\
-
I~I
1A 1nm
I
radio
kosmische
Het CIE systeem kan ook gebruikt worden voor het karakteriseren van lichtbronnen en gebruikt coordinaten in de kleurendriehoek waarbij de x en y coordinaten het kleurpunt definieren en in het geval
450 ~~t-LJ
.,,!:
10'
10.
, ''-' I Gi~d M~d T"'1"3 Frequenbe(Hz)
\0-' I K,I(\
-
~
st..1en
-
van elekfromagnefische
golven {23].
Kleuren worden gekoppeld aan bijvoorbeeld beelden van de seizoenen en roepen associaties op. Groen kan worden geassocieerd met planten, blauw met de hemel en water. Rood roept beelden op
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
14 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
van wannte, vuur, gevaar. Kleuren hebben hierdoor een sterke signaalwerking.
... ~,
Figuur 9: Opvallende kleuren.
In simultane kleurcontrasten verandert de verschijning van een kleur door de aanwezigheid van een andere kleur: grijs ziet er een beetje blauw uit tegen een gele achtergrond en wit ziet er een tikkeltje blauw uit als we eerst naar een wit vlak hebben gekeken. .~,' ~
a ~
Figuur 8: Herfst- en winterkleuren.
In de natuur worden primaire kleuren als signalen gebruikt om dieren aan te trekken of af te schrikken. Voorwaarde is wel dat de kleuren duidelijk afsteken tegen de achtergrond. Ook voor mensen zijn primaire kleuren sterke stimuli. Het gebruik hiervan moet echter op een gedoseerde manier gebeuren. Het gebruik van verschillende kleuren kan identieke ruimten een totaal verschillend karakter geven. Een object in de ruimte op laten vallen kan door het een kleur te geven die duidelijk afwijkt van de achtergrondkleuren.
De invloed van cultuur is ook belangrijk bij het interpreteren van kleuren. Dit komt al tot uiting in de woorden waannee de kleuren worden beschreven. Een en ander staat los van het beter of slechter kunnen zien van kleuren. Eskimo's hebben bijvoorbeeld heel veel woorden om de kleur van sneeuw te beschrijven, omdat voor hen de kleurverschillen van de sneeuw van levensbelang kunnen zijn.
2.1.4
Gezichtsscherpte
Voor het scherp kunnen zien is een goede focus van het beeld op het netvlies een eerste vereiste, naast een voldoende hoeveelheid licht. In hoeverre mensen scherp zien kan worden gemeten, bijvoorbeeld met de Snellen-kaart zoals weergegeven in onderstaande figuur.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
leesbaar leesbaar leesbaar leesbaar leesbaar leesbaar
15 van 72
Echter de kegeltjes hebben meer licht nodig. Vandaar dat de gezichtsscherpte toeneemt naannate de helderheid van de waargenomen objecten toeneemt. Bij 3000 cd/m2 is de maximum waarde bereikt [28]. Een belangrijke factor die de gezichtscherpte nadelig be'invloedt is verblinding. Een fel tegenlicht is letterlijk verblindend omdat de kegeltjes minder gevoelig worden door adaptatie aan het sterke licht.
leesbaar leesbaar leesbaar leesbaar leesbaar leesbaar
2.1.5
Randen
leesbaar leesbaar I~~~r
De Snellen kaart
Er zijn een aantal factoren, die de gezichtsscherpte be'invloeden. Allereerst zien mens en alleen scherp met de gele vlek (fovea). Aan de randen van ons gezichtsveld zien ze steeds yager. Om alles scherp te kunnen zien (bijvoorbeeld de tekst van dit blad) moeten de ogen bewegen. Om voorwerpen op verschillende afstanden scherp te kunnen zien kan de brandpuntsafstand van de ooglens met behulp van de cilliaire spieren aangepast worden (accommodatie). Voor scherpe projectie van voorwerpen op korte afstand is een lens met kortere brandpuntsafstand nodig dan voor voorwerpen op grote afstand. Bij afwijkingen van devonn van het oog kan echter ver- of bijziendheid optreden. mensen die bijziend zijn zien alleen voorwerpen op korte afstand scherp. Een verziend iemand ziet alleen voorwerpen op grotere afstand scherp. Mensen met brilglazen met een sterkte van -7 dioptrie zien zonder deze bril maar tot ongeveer 20 cm afstand scherp. De verlichtingssterkte is ook van invloed op de gezichtsscherpte. Met de kegeltjes kunnen mensen beter scherp zien dan met de staafjes.
Een van de basiseigenschappen van het zien is het waamemen van randen. Schaduw en contrast ontstaan door plotselinge veranderingen van helderheid en kleur. In het linker vlak van figuur 10 is als voorbeeld een object afgebeeld zonder contrast en schaduw. In de twee afbeeldingen daamaast is dat wel gedaan. Ondanks dat het twee dimensionale afbeeldingen zijn worden de afbeeldingen direct drie dimensionaal ge'interpreteerd met in de middelste afbeelding het licht van rechts komend en in de rechtse afbeelding het licht van linksonder komend.
Figuur
10: Objecten zander en met contrast
en schaduw.
ONDERGRONDS
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
Uit figuur 11 blijkt dat als gevolg van het gebruik van willekeurige kleuren en patronen de tafels moeilijk te onderscheiden zijn, omdat het voor de hersenen moeilijker wordt patronen te herkennen. Aangezien elke tafelpoot een andere kleur heeft duurt het even voor mensen doorhebben hoe de tafels zijn opgebouwd.
Figuur
11: In een bonte ruimte kunnen details makkelijk
verdoezeld
worden.
Voor het goed kunnen waamemen van randen en contrasten is een goede verlichting nodig. Direct daglicht kenmerkt zich door een hoge verlichtingssterkte waardoor de schaduwwerking veel sterker is dan bij kunstlicht. Het zien van contrasten wordt minder bij lagere verlichtings-sterkten.
':.
Vormen De Gestalt-benadering stelt dat mensen objecten waamemen als goed georganiseerde gehelen en niet als van elkaar gescheiden gei"soleerde onderdelen. Wat dit betekent voor het waamemen is aan de hand van de voorbeelden in figuur 12 toe te lichten. Van A en B zijn de delen hetzelfde, maar in A wordt wel een vorm herkend en in B niet.
16 van 72
Delen ordenen zich spontaan tot eenheden volgens de wet der ruimtelijke nabijheid (C en D). Door de wet der gelijkheid zien we in E vertic ale strepen. F heeft dezelfde vertic ale lijnen als C, maar door de wet van de geslotenheid ontstaan andere eenheden. Door de geslotenheid worden in G geen twee A's maar een ruit met twee strepen waargenomen. Zelfs de neiging tot geslotenheid in H is voldoende om de eenheden van F weer te geven. I en J bevatten dezelfde delen maar door de symmetrie wordt in J een balk met een vierkant waargenomen. De twee lijnen in K hebben elk hun eigen continui"teit. De "4" in L is in M ook aanwezig maar steekt niet duidelijk af tegen de achtergrond. Door de wet van de vertrouwdheid zien mensen in N een cirkel en een vierkant en niet de twee tegen elkaar geschoven vormen uit O. Van deze principes wordt sinds eeuwen in de bouwkunst gebruik gemaakt zonder dat mensen zich dit wellicht expliciet bewust zijn. Een ontwerper hanteert dergelijke waamemingsprincipes vanuit zijn eigen ervaringswereld en interpretatie. Onbewust zal een ontwerper van ondergrondse ruimten zich ook laten leiden door eigen associaties. Ruimte effecten De praktische vertaling van de Gestalt-wetten betekent bijvoorbeeld het bewust gebruiken van patronen. Onder patronen worden verstaan een samenstel van lijnen, vlakken ofvoorwerpen die visueel worden ervaren als een geheel. Zo worden afzonderlijke vloertegels of plafondtegels van dezelfde kleur als een vlak ervaren en niet als losse vlakjes. Zou een enkele tegel echter een afwijkende kleur hebben dan springt die er plotseling wel als een afzonderlijk voorwerp uit.
ONDERGRONDS
BOUWEN
A
0105
27/08/99
WAARNEMEN
. .
\l;{0.0.0
000 000 000
c
0
0 0 000
G
9
I1111I
F 1001
~ I ~J
I
.
0.0.0 0
E
17 van 72
c: elk deelvlak in het plafond wordt als gelijk waargenomen; D: de twee ramen worden als even groot gezien. Ondanks een verloop van de luminantie van de wandvlakken worden de vlakken als egaal ervaren; E&F: door een donker plafond lijkt de ruimte lager.
0.0.0 0.0.0
J][ <>
]1 I
A
K/L~M~
NCTIo
0
LJ
Figuur 12: Het zien van vormen: Gestalt-wetten.
Dit fenomeen wordt gebruikt bij het aanbrengen van markeringen gebouwen.
in
Aan de hand van figuur 13 wordt toegelicht hoe deze effecten in het ontwerp zijn te gebruiken: . A&B: de achterwand in A lijkt donkerder en dichterbij door de lichtere t1ankerende vlakken. Wanneer de t1ankerende vlakken donkerder zouden zijn lijkt de achterwand transparanter en meer open;
Figuur
13: Voorbeelden
van visuele effecten.
ONDERGRONDS
2.1.6
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
Ruimte
Mensen zijn in staat uit twee vlakke afbeeldingen op het netvlies een ruimtelijk beeld te creeren, ze kunnen diepte en afstand zien. Elementen die een rol spelen bij het bepalen van diepte en afstand ZIJn: Elevatie: Naarmate een object (of onderdelen van een object) dichter bij de horizon wordt gezien lijkt het verder weg. In figuur 18 zien we dat de voeten en het hoofd van de figuur in de deur een kleinere afstand tot de "horizon" (het midden van de figuur) hebben dan bij de grote figuur in het midden.
In ruimten zonder uitzicht ontbreekt de horizon. Aan de hand van de perspectieflijnen kan deze echter herleid worden. Wanneer een gang flauw naar beneden loopt nemen mensen dit niet visueel waar.
27/08/99
18 van 72
Wanneer in figuur 14 de wanden van de gang worden geopend en we daardoor zicht krijgen op de horizon zien we ineens dat de gang omlaag loopt. Tevens lijkt de deur aan het einde van de gang in de rechter figuur dichterbij en daarmee ook kleiner. In de linker figuur nemen we namelijk de fictieve horizon waar ter hoogte van de deur, in het snijpunt van alle perspectieflijnen. Door het ontbreken van zicht op de horizon kan dus ruimtelijke desorientatie ontstaan. Een ruimte waarin alle vlakken onder een verschillende hoek zijn aangebracht zal als zodanig niet worden waargenomen. Pas als er kunstmatig een horizon wordt gegeven realiseert men zich hoe de vlakken zijn samengesteld. In het Grand Palais te Lille heeft de architect (Koolhaas) in een van de vergaderzalen dit principe gebruikt. Bijkomend effect is dat zo gauw een horizon wordt gegeven (dia's) de waamemer gedesorienteerd wordt en verschijnselen van zeeziekte kan gaan vertonen. Interpositie en overlapping: Wanneer een object door een ander geheel of gedeeltelijk bedekt wordt dan wordt dat bedekte object als verder weg ervaren. Grootte: Ais twee gelijk gevonnde objecten tegelijk of direct na elkaar worden waargenomen, wordt het object waarvan de afbeelding op het netvlies meer plaats inneemt als dichterbij ingeschat. Relatieve grootte:
Figuur 14: Een naar beneden lopende gang zonder en met horizon.
Wanneer van twee ogenschijnlijk identieke objecten die zich op gelijke afstand bevinden het ene object groter is dan het andere (bv. twee ballonnen waarvan de ene harder is opgeblazen) dan wordt het grootste als dichterbij ervaren.
ONDERGRONDS
Bekende
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
grootte:
Het bekend zijn van de afmetingen van een object levert een cue voor hun afstand op. Dit is echter niet de belangrijkste factor, maar wel nuttig. Textuurgradienten: De meeste oppervlakken hebben een textuur of structuur. De grOOtte van elementen met verschillende textuur en hun onderlinge afstanden worden kleiner als de afstand tot het oppervlak groter is, net zoals dit het geval is bij lineair perspectief. Textuurgradienten zijn naast interpositie en lineair perspectief belangrijke elementen bij het waamemen van de afmetingen van een object.
19 van 72
Helderheidverschillen of luchtperspectief Objecten waarvan de retinabeelden helder en scherp zijn, worden als dichterbij gezien dan beelden die vaag zijn. De lucht tussen de waamemer en de objecten is niet helemaal zuiver. Zeer kleine deeltjes en vocht maken objecten die ver weg zijn vaag en ze veranderen lichtreflecties, waardoor de objecten een beetje blauw lijken. Zie figuur 16.
. -, I
.l!l1II-"
~.I"-Io
.......
Lineair perspectief De grootte van de elementen en hun onderlinge afstand wordt kleiner als de afstand tot de elementen groter wordt. Parallelle lijnen lopen naar elkaar toe en verdwijnen in het verdwijnpunt, zie figuur 15. Figuur
16:
Luchtperspectief
Licht en schaduw werking: Wanneer een driedimensionaal object van een zijde wordt verlicht, ontstaan schaduwen, zie figuur 17.
Figuur 15: Het verdwijnpunt van de parallelle lijnen.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
20 van 72
27/08/99
Het fenomeen illusie is gebaseerd op een aantal van bovengenoemde elementen. Mensen zien iets anders dan wat er in werkelijkheid is. In feite zijn alle driedimensionale tekeningen gebaseerd op illusie. We zien namelijk diepte in een tweedimensionaal vlak. Dit is in figuur 18 gei11ustreerd.Hierin zien we twee volwassenen en een kind. In werkelijkheid zijn de twee buitenste figuren even groot getekend.
Figuur 17: Schaduwwerking; links een heuvel met uitholling, rechts een uitholling met een verhoging (?). Bewegingsparallax:
Als het oog beweegt ten opzichte van de ruimtelijke omgeving dan lijken objecten op verschillende afstanden met verschillende snelheden te bewegen. Objecten veer het fixatiepunt van de waamemer lijken in tegengestelde richting te gaan aan de beweging van objecten voorbij dat fixatiepunt. Kinetisch diepte effect: Dit effect is duidelijk te illustreren door van een verwrongen stuk ijzerdraad een schaduw op een wit stuk papier te projecteren. Wanneer de draad niet beweegt zien we in de schaduwfiguur een wirwar van lijnen. Wordt de draad rondgedraaid dan nemen we in het schaduwbeeld ineens diepte waar. Stereoscopisch zien:
Naarmate een object dichterbij komt draaien de ogen naar elkaar toe (convergeren). Het beeld dat het ene oog ziet is anders dan het beeld van het andere oog.
Figuur 18:
Een perspectieflekening gei"nterpreteerd.
is illusie, dezelfde afmetingen
worden anders
Bij ondergrondse ruimten waar een gemis is aan het uitzicht op een veranderende buitenwereld zal de ruimte eerder statisch en saai worden ervaren.
ONDERGRONDS
2.1.7
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
Licht en gezondheid
Recentelijk zijn er meer en meer aanwijzingen dat de invloed van het licht op de algehele gezondheidstoestand van mensen aanzienlijk is. Deels spelen hier het oog en de waameming een rol in. Wanneer te weinig of geen visuele informatie van buiten de ruimte binnenkomt zal de ruimte als besloten worden ervaren. Bij langdurig ontbreken van deze stimuli kunnen effecten optreden die het dag/nachtritme (circadische cycli) van mensen verstoren, door het gebrek aan natuurlijk licht en het positieve effect van natuurlijk licht op het welbevinden en de gezondheid van mensen (gebrek aan lichtvitaminen). Uit onderzoek van Kuller [21] naar de invloed van ondergronds werken op het welbevinden en de gezondheid van militair personeel, dat gedurende een zekere periode in een ondergronds commando centrum werkte, blijkt in vergelijking met een bovengrondse referentiegroep een evident verschil in de productie van melatonine (slaaphormoon) en cortisone (stresshormoon). Het is bekend dat de productie van beide hormonen gekoppeld is aan de circadische cyclus van het daglicht. Het betreft niet alleen licht dat door de ogen signalen aan de hersenen doorgeeft, maar ook licht dat via onze huid ons lichaam bereikt. In de waar te nemen veranderingen in het daglicht kan onderscheiden worden:
.
. .
De jaarcyclus seizoensinvloed: zonshoogte, helderheid zon. De dagcyclus: lengte van de dag De weersinvloeden: bewolking, vochtigheid van de lucht, waardoor het zonlicht gefilterd wordt.
27/08/99
21 van 72
Onze biologische klok wordt het sterkst beYnvloeddoor de dagcyclus. Dit komt tot uiting bij mensen die in ploegendiensten werken en bij mensen die als gevolg van vliegreizen naar andere tijdzones de gevolgen van eenjetlag ervaren. Naast de invloed van het daglicht op de biologische klok van mensen heeft daglicht en met name UV-licht een directe uitwerking op de gezondheid van het lichaam. UV-licht kan schadelijk zijn voor de gezondheid. Vensterglas neemt ongeveer 70% van het UV-licht weg. In een gebouw komen gezondheidsklachten als gevolg van UV-licht dan ook zelden voor. Voar een verblijfin een ondergronds gebouw is het van belang om ook de voordelen van UV-licht te kennen. Positieve effecten van UVlicht zijn vertraging van de hartslag, versnelling van het metabolisme en vergroting van de activiteit, snellere reactie op geluid, licht en andere stimuli, minder vermoeidheid van de visuele receptoren, betere weerstand tegen sommige luchtweginfecties, aanmaak van vitamine D, bevordering van de calcium en fosfor stofwisseling in het menselijk lichaam [29]. Onderzoek door Veitch [34] toont aan dat geen extra UV-licht voarzieningen nodig zijn voar de productie van vitamine D, indien mensen regelmatig buiten zijn.
2.1.8
Verschil tussen boven- en ondergronds
Het visueel waamemen geschiedt in ondergrondse ruimten niet anders dan in bovengrondse ruimten. Het belangrijkste visuele verschil tussen een ondergrondse en bovengrondse ruimte is het ontbreken van uitzicht en daglicht. In bovengrondse ruimten worden met daglicht verlichtingniveaus bereikt, die in daglichtloze ruimten met kunstlicht praktisch niet haalbaar zijn. Dit geschiedt op zodanige wijze dat
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
22 van 72
mensen zich dit vaak niet eens bewust zijn. Zonlicht is evenwel niet na te bootsen. Indirect daglicht kan nog wel nagebootst worden, maar dan slechts met een beperkte helderheid omdat indirect daglicht dan altijd via reflecties wordt geleid. Bij elke reflectie wordt een deel van het licht geabsorbeerd.
Door beweging en trilling van voorwerpen worden trilling en in de lucht veroorzaakt. Deze worden met het oor als de sensatie ge1uid ervaren.
De vraag is in hoeverre de invloed van daglicht te simuleren is met behulp van kunstlicht, met andere woorden of voldoende "informatie" over het daglicht kan worden overgebracht.
2.2.1
Het verloop van de verlichtingssterkte van daglicht gedurende de dag wordt onder de grond niet ervaren, wat bij langdurig verblijfkan leiden tot verstoring van de biologische klok. Of en hoe dat moet worden gecompenseerd is nog niet bekend.
Indirect daglicht geeft veel minder of geen informatie over de buitencondities. De grote schommelingen in verlichtingsniveau door wolken worden door de veellagere verlichtingssterkte en de daarbij noodzakelijke compensatie met kunstlicht sterk afgezwakt. Het directe zonlicht, dat informatie geeft over de aard van de bewolking en over de tijd, ontbreekt. Uitzicht op een dynamische en dus stimulerende omgeving kan ondergronds wel worden gecreeerd (een grote centrale hal), met dit verschil dat ook hier de verlichtingsniveaus van een buitensituatie nooit geevenaard kunnen worden. Uitzicht met een "horizon" of de uitgestrektheid van buiten zijn niet zichtbaar te maken. Wel kunnen foto's of muurschilderingen dezelfde illusie wekken. De "levendigheid" van buiten ontbreekt echter vaak bij deze methode.
2.2
HOREN
Het oor
Het oor bestaat uit drie delen, het buiten-, midden- en binnenoor. Het buitenoor bestaat uit de oorschelp, de gehoorgang en het trommelvlies. De oorschelp draagt bij aan het bepalen van de richting waaruit het geluid komt. De gehoorgang werkt als een hoom en versterkt het geluid bij de voor de mens belangrijkste frequenties. Het trommelvlies zet de geluidsgolven om in mechanische bewegingen en vormt de grens met het middenoor. In het middenoor worden de trillingen van het trommelvlies overgebracht naar het binnenoor. Dit gebeurt via kleine botjes: de hamer, het aambeeld en de stijgbeugel. Het middenoor is via de buis van Eustachius verbonden met de mondholte om zodoende de luchtdruk in het middenoor ge1ijk te houden aan de atmosferische druk. Het binnenoor, dat de vorm heeft van een slakkenhuis, is gevuld met een vloeistof. Hierin bevindt zich een stelsel van receptoren, zenuwen en steunweefsel. Een belangrijk onderdeel in het midden van het slakkenhuis is het orgaan van Corti, dat zorgdraagt voor de omzetting van trillingen in zenuwimpulsen. Vanafbeide oren lopen zenuwbanen naar de hersenen waar de zenuwimpulsen verwerkt worden.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
Pinna
Semicircular
canals
23 van 72
in de eenheid pascal (1 Pa = 1 N/m2). De "sterkte" van het geluid, zoals wij die ervaren, wordt bepaald door de zogenaamde effectieve geluiddruk en niet door de maximale of gemiddelde geluiddruk. De met het oor waameembare geluiden hebben een effectieve geluiddruk die ligt tussen de gehoorgrens (2810'5Pa) en de pijngrens (200 Pa). Dit grote verschil (een factor 107)heeft ertoe geleid dat de sterkte van een geluid in een logaritmische verhoudingsgrootheid wordt uitgedrukt: geluiddrukniveau, uitgedrukt in decibel (dB). Het aantal trilling en per seconde bepaalt de toonhoogte of frequentie bij een zuivere toon. Alleen bij een zuivere toon wordt geluid geproduceerd bij een toonhoogte of frequentie. De meeste geluiden zijn echter een samenstel van allerlei verschillende toonhoogten of frequenties. De grafische weergave hiervan wordt een spectrum genoemd.
Figuur
19. Een schematische
doorsnede
van het oor [28].
Luidheid 2.2.2
Geluid
Geluid ontstaat doordat een mechanisch systeem dat in trilling is via het oppervlak de luchtdeeltjes van de omringende lucht in beweging brengt. De luchtdeeltjes nemen de trilling over en de beweging plant zich voort. Dit kan worden verge1eken met het in het water gooien van een steen. In een steeds groter wordende cirkel breidt de golfbeweging zich over het wateroppervlak uit. De voortplanting van geluid heeft een richting waarrnee we kunnen bepalen waar een geluid vandaan komt. Naarrnate een geluid luider wordt nemen de drukschornrnelingen als gevolg van de luchttrillingen toe. De in de tijd varierende drukschornrnelingen wordt geluiddruk genoemd en wordt uitgedrukt
en toonhoogte:
Het menselijk oor kan luidheid en toonhoogte waamemen. Naarrnate de frequentie van het geluid toeneemt neemt de toonhoogte toe. Het menselijk oor kan tonen waamemen van 20 Hz tot ongeveer 20.000 Hz. Het oor is niet voor alle frequenties even gevoelig. Lage tonen worden als minder luid ervaren als hoge tonen. Bovendien is de gevoeligheid voor bepaalde frequenties van mens tot mens verschillend.
Spectrum: Het spectrum en tijdsafhankelijke variaties in dat spectrum bepalen het karakter van een geluid. Hierdoor zijn we in staat om sternrnen van verschillende mensen te herkennen evenals geluiden van allerlei voorwerpen en fysische processen. In de gebouwde omgeving spelen vooral frequenties tussen de 50 en 5000 Hz een roI.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
24 van 72
27/08/99
Richting en relatieve a/stand: Mensen horen met het ene oar niet precies hetzelfde als met het andere oar. Met dit auditieve systeem kunnen richting en relatieve afstand worden bepaald. Hierbij worden monaurale en binaurale gegevens (cues) gebruikt. Naarmate de intensiteit ofluidheid van een geluid afueemt wordt de bron als verder weg ervaren. Doordat een geluid ineens in intensiteit afueemt, terwijl bekend is dat de bronsterkte gelijk blijft, is hoorbaar dat er een object tussen de waamemer en de bran door beweegt, waardoor de bron afgeschermd wordt. Met de binaurale gegevens kan richting worden bepaald. Hierin worden tijdverschillen en intensiteitverschillen onderscheiden. Een tijdverschil treedt op omdat geluid het ene oor eerder bereikt dan het andere. Een verschil in intensiteit wordt veroorzaakt doordat het hoofd als obstakel functioneert voor het oor dat van de geluidbron is afgewend. Een probleem treedt op als het geluid recht van voren, van boven of van achteren komt (mediaan vlak). Geluiden uit die richtingen veroorzaken diotische stimuli (geen tijds- en intensiteitverschil). Ook twee bronnen die gelijke tijdsverschillen geven kunnen niet zonder meer van elkaar worden onderscheiden. Mensen lossen dit probleem eenvoudig op door het hoofd te bewegen. Zonder beweging van het hoofd is het toch mogelijk om te bepalen of een geluid van voren of van achter komt omdat de oorschelpen het geluid dat van achter komt enigszins afschermen, vooral in de hogere frequenties, en geluid dat van voren komt juist versterken.
2.2.3
Akoestiek
Geluid bevat informatie over de bron, maar ook over de ruimte waarin het geluid zich voortplant. Een viool klinkt in een concertzaal anders dan midden in een weiland. De zaal kleurt als het ware het geluid van de vioo!. Op het gehoor kan dan ook een ruimtelijk beeld worden verkregen van de omgeving. Deze auditieve informatie vult hiermee de visuele informatie aan. De auditieve waarneming van een ruimte 0/ deel van de gebouwde omgeving is een evidente aanvulling op de visuele waarneming. Het gehoorde heeft net als het zicht een "Gestalt-karakter". Zoals een kubus een eenheid vormt zo vormt een melodie, een woord, een zin of een geluidsignaal ook een eenheid. In tegenstelling tot visueel waamemen is deze "Gestalt" niet ruimtelijk van aard (wat door zijn delen in de ruimte verspreid is wordt als eenheid gezien), maar temporaal van aard (wat door zijn delen in de tijd verspreid is wordt als eenheid gezien), omdat geluid sterk samenhangt met toestanden of bewegingen van voorwerpen (een passerende auto, een vallend voorwerp ). De visuele en auditieve interpretatie van een ruimte moeten wel overeenkomen. Ais mens en een tunnel of zwembad betreden en deze klinkt als een rijk gestoffeerde ruimte, dan leidt dat tot verwarring of desorientatie. De akoestische waameminglbeleving van een ruimte is kwalitatief te beschrijven met de in tabell gegeven grootheden.
ONDERGRONDS
Tabell:
BOUWEN
Kwalitatieve
Grootheid
0105
WAARNEMEN
27/08/99
akoestische grootheden. DeIeving
25 van 72
Auditieve effecten: Onder auditieve effecten worden de effecten verstaan van blootstelling van het gehoororgaan aan veel geluid (hoge geluidniveaus) : . Tijdelijke en perrnanente lawaaislechthorendheid . Oorsuizen en andere fantoomgeluiden . 'Recruitment' (gevoeligheidscompressie) Extra auditieve effecten:
Zo'n kwalitatieve beschrijving is nodig voor de kwantificering van de akoestische kwaliteitsbepalende grootheden die deel uitmaken van het programma van eisen, voor zowel bovengrondse als voor ondergrondse ruimten.
2.2.4
Effecten van haren
Bij auditiefwaamemen moeten mens en zich bewust zijn van de eventuele extra auditieve effecten die kunnen optreden. Het gehoor is irnrners ook bedoeld om signalen van gevaarlijke of ongewenste situaties waar te nemen. Afhankelijk van het soort signaal kan dit tot gevolg hebben dat het lichaam "voorbereid" wordt voor een snelle reactie (toeslaan, vluchten). Dit impliceert dat de bloeddruk verhoogd kan worden, extra adrenaline geproduceerd wordt, etc. Er is een onderscheid te maken tussen auditieve effecten die voortvloeien uit een directe blootstelling van het gehoororgaan aan geluid en extra-auditieve effecten, die invloed hebben op gezondheid en welzijn.
Onder extra-auditieve effecten vallen alle andere nadelige effecten op de gezondheid en welzijn. Deze effecten zijn niet specifiek, hetgeen wil zeggen dat ook andere omgevingsinvloeden dan geluid tot deze effecten kunnen leiden ofbijdragen. Genoemd kunnen worden: . Schrikeffecten; . Psychosomatische effecten: stijging bloeddruk, versnelling harts lag en adernhaling; . Functionele effecten: concentratiestoomissen, belernrnering spraakcornrnunicatie, verstoring auditieve en visue1e perceptie, verhoogd ongeval risico; . Belevingseffecten: hinder, irritatie, gevoel van ontbrekende pnvacy; . Stressverschijnselen: verrnoeidheid, hoofdpijn, agressie, gespannenheid, slaapstoomissen.
Om dergelijke (negatieve) effecten te voorkomen zijn grenzen te stellen aan het geluidniveau ten gevolge van storende bronnen in de directe werkomgeving en aan de gewenste nagalmtijd in een ruimte i.v.m. luidheid en spraakverstaanbaarheid. De nagalmtijd is de tijd die nodig is om een geluidbron na het uitschakelen 60 dB in niveau te laten dalen. Voor een aantal genoemde effecten is primair de (absolute) sterkte van het stoorgeluid van belang: functionele effecten, een deel van de
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
psychosomatische en stressverschijnselen. Het maximaal toelaatbare geluidniveau is dan, zonodig gewogen naar gewicht van de oortaak, direct uit de oortaak af te leiden.
26 van 72
27/08/99
zal ook voor ondergrondse situaties op zijn minst sprake zijn van een overgangssituatie, waarin de omgevingseigen geluiden worden waargenomen en opgeslagen, zodat na enige tijd ook de nieuwe ondergrondse situatie als gewoon wordt beschouwd.
Voor andere effecten is veel meer van belang in welke mate het storend geluid waameembaar is in het (altijd aanwezige) 'natuurlijke' omgevingsgeluid. Het toelaatbare niveau van een storend geluid is dan afhankelijk van het niveau van het 'natuurlijke' omgevingsgeluid en de situatie. Dat niveau is dan een referentie voor de beleving van de storende geluiden. Voor de functionele en belevingseffecten is het eveneens van belang in welke mate de ruimte geluid reflecteert. Zowel de luidheid als de spraakverstaanbaarheid worden hierdoor bepaald.
In bovengrondse kantoren in Nederland accepteert het merendeel van de werknemers niet dat de luchtbehandelingsinstallatie te veel geluid maakt. Bij een niveau van 50 dB(A) ofmeer zullen er veel klachten zijn. Ondergronds zal het horen van deze geluiden evenwel inhouden dat men de zekerheid heeft dat een technische installatie nog functioneert. Hierdoor zal dit geluidniveau ondergronds eerder een geruststellend effect hebben dan klachten veroorzaken.
2.2.5
Omdat mensen stimuli nodig hebben om actief en alert te blijven moet in ondergrondse ruimten te allen tijde vermeden worden dat het achtergrondgeluidniveau te laag is. Ook moet er een zekere dynamiek in aanwezig zijn. Een constant gedreun van de klimaatinstallatie wordt als irritant ervaren.
Verschil onder- en bovengronds
In de akoestische beleving is er niet direct een verschil tussen ondergrondse en niet-ondergrondse ruimten. We1 is het mogelijk dat de wetenschap dat men ondergronds is, de beleving van bepaalde akoestische aspecten be'invloedt. Zo zullen typische buitengeluiden (natuur, fauna, wegverkeer, vliegverkeer) in ondergrondse ruimten nauwelijks of niet hoorbaar zijn en kan het ontbreken van geluid als even hinderlijk worden ervaren (te lage arousal) als een teveel aan geluid (te hoge arousal). Het is heel normaal dat mensen aan nieuwe omgevingsgeluiden moeten wennen.
De normaliter aanwezige geluiden worden in het geheugen opgeslagen en dienen als referentie voor het herkennen en onderkennen van ongewone situaties. Uitgaande van dit verschijnsel
2.3
RUIKEN
In het dagelijkse leven lijkt geur geen belangrijke rol te spelen, onbewust heeft het echter een grote invloed op het menselijk gedrag. Praktisch heeft de neus drie hoofdfuncties; . Alarmfunctie: we kunnen giftige stoffen ruiken in concentraties die vele malen lager zijn dan de voor ons gevaarlijke dosis; . Smaakfunctie: de neus is een aanvulling op het smaakzintuig, (maar helpt ook bij het zoeken van voedsel); . Sociale functie: Geur heeft een grate invloed op emotie. Geuren worden affectief gewaardeerd, maar ze beYnvloedenook de gemoedstoestand.
ONDERGRONDS
2.3.1
BOUWEN
0105
Waarnemen
WAARNEMEN
27/08/99
27 van 72
van geur
Geuren bereiken de neusholte via twee wegen, enerzijds via het inademen van lucht door de neus en anderzijds via het eten en drinken of ademen door de mond. Bovenin de neusholte zit het zogenaamde olfactorisch epithelium, dat de reukreceptoren bevat. Zie figuur 20. Door de vorm van de botjes in de neusholte stroomt de meeste lucht direct naar de keelholte. Een klein deel van de lucht stroomt in de bovenzijde langs de reukreceptoren. De bulbus olfactorius zet de signalen van de reukreceptoren om in elektrische signalen en voert deze naar de hersenen. Het deel van de hersenen waar de geursignalen binnenkomen ligt dicht bij de plaats waar basale zaken als honger, temperatuurregeling, slaapritme en emotioneel gedrag gelokaliseerd zijn. Dit verklaart wellicht waarom geur veel te maken heeft met emotie. Geuren hebben een grote invloed op het gedrag. Ze kunnen een bepaalde stemming brengen waardoor we bijvoorbeeld ons werk beter kunnen doen. In sommige omstandigheden kunnen geuren stress verminderen. Het blijkt dat vrouwen gevoeliger zijn voor geuren dan mannen. Ook de verwachting die men heeft over de aanwezigheid van een geur blijkt een rol te spelen (geur illusie).
Figuur 20: Een schematische
doorsnede van het reukorgaan rot
geurig
etherisch
I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I
Mensen kunnen ca. 500.000 geuren waamemen. Velen hebben geprobeerd een c1assificatiesysteem op te zetten. Een van de bekendste is het prisma van Henning [28], zie figuur 21. Hij gaat uit van zes basisgeuren aan de buitenkant van het prisma. Binnenin zijn de complexe geuren te vinden.
ver~and .."... " ,'"
..'
"
kruidig
Heel kleine concentraties geurstofkunnen al worden waargenomen. De absolute drempelwaarden zijn erg laag. De verschildrempels, het Figuur
21: Prism a van Henning
.,'"
"'''''''''''"II> "... "'.. "''''..
harsachtig
met zes basisgeuren
[28].
[28J
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
28 van 72
27/08/99
verschil tussen twee stimuli die een persoon nog net kan aangeven, zijn erg groot. De herkenningsdrempel heeft die concentratie waarbij de geur ook herkend wordt. Deze waarde varieert van 1,5 tot 10 maal de gewone drempelwaarde, afhankelijk van de stof en proefpersoon. Dat reuk en smaak nauw samengaan is bekend. Wanneer iemand zijn reukvermogen verliest gaat dit altijd gepaard met smaakverlies, waardoor bijvoorbeeld het eten niet meer smaakt.
Vit onderzoek naar waargenomen geurhinder in scholen bleek dat de bouwmaterialen gemiddeld 20% aan de hinderlijke geur bijdragen, de luchtbehandeling 40% en de gebruikers 40%. In vergelijkbaar onderzoek in kantoorruimten in Kopenhagen bleek dat bouwmaterialen 20% van de ervaren luchtvervuiling veroorzaakten, de luchtbehandeling 42%,25% door roken en 13% door de gebruikers zelf.
Ook de visue1e waameming heeft invloed op de reukzin (Zellner, 1991). Vit proeven met geurstoffen in wel en niet gekleurde vloeistoffen blijkt dat geuren van gekleurde vloeistoffen sterker worden ervaren. V oor smaak is een vergelijkbaar resultaat gevonden.
2.3.3
2.3.2
Geurhinder
Het reuksysteem adapteert heel goed aan de olfactorische omgeving. De tijdsduur varieert afhankelijk van de stof en de concentratie. Een reductie van 70% van de gevoeligheid voor een stof is waargenomen. De blootstelling aan een bepaalde geur kan de drempelwaarde voor andere geuren be'invloeden (kruisadaptatie). Fanger [14] heeft een methode ontwikkeld om geumiveaus te meten met behulp van' geurpanels'. Hij introduceerde de eenheden olf en decipol. Een olf is de emissie van luchtvervuiling van een standaard persoon. De decipol wordt gebruikt om de concentratie uit te drukken van luchtvervuiling zoals die door mensen wordt waargenomen. Een decipol is de vervuiling die door een standaard persoon wordt geproduceerd waarbij de ventilatie 10 liter niet-verontreinigde lucht per seconde is.
Verschil tussen onder- en bovengronds
Geuren worden onder- en bovengronds op dezelfde wijze waargenomen. De associatie die ondergrondse ruimten oproepen kunnen door geuren echter versterkt worden. Een donkere ruimte die vochtig is zal muf ruiken en daardoor onaangenaam overkomen.
2.4
TASTZIN
Directe verschillen tussen het bovengronds en ondergronds waamemen met de tastzintuigen zijn er niet. Om deze reden wordt er hier niet verder op in gegaan.
2.5
EVENWICHT
EN BEWEGING
Met het lichaam ervaren wij: . Versnelling (lift, optrekkend voertuig) (line air en radiaal)
. .
Rotatie (draaimolen, hellend grondvlak)
Boven en onder (rekstok, gewicht in de hand)
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
. Helling / niveauverschil (verandering loopbeweging, scheefstand voet en bekken) . Zwaartekracht (druk op de voetzolen, gewicht)
2.5.1
Het evenwichtsorgaan
Om het lichaam in balans te houden worden rotaties van het hoofd geregistreerd met de evenwichtszintuigen (in combinatie met de ogen) en beweging en houding door middel van het kinesthetisch waarnemen (bewegingszin). Rotaties van het hoofd worden waargenomen met het evenwichtsorgaan (vestibulair orgaan) in het middenoor. Op de geringste veranderingen wordt al gereageerd, nodig om het lichaam bij complexe bewegingen in evenwicht te houden. Het evenwichtsorgaan bestaat uit drie cirkelvormige kanalen die elk georienteerd zijn in een van de drie hoofdrichtingen, zoals de X-, y- en z-as in een driedimensionale grafiek. De kanalen zijn gevuld met een vloeistof en bekleed met haarcellen. Wanneer het hoofd wordt geroteerd om een van die drie assen dan zal slechts een kanaal de rotatie waarnemen doordat de vloeistof door zijn massatraagheid stil blijft staan en waardoor de haarcellen op de kanaalwand buigen. Het evenwichtsorgaan werkt nauw samen met het visueel waarnemen. Door visueel verwarrende informatie te geven, bijvoorbeeld een ruimte die kan worden gekanteld (Vila Volta in de Efte1ing) kan de illusie van rotatie opgewekt worden. Een ze1fde effect treedt op in een bioscoop bij filmbeelden uit een vliegtuig waardoor de horizon op het filmdoek op en neer gaat en kantelt. De schuine wand en van de Blom-woningen (Helmond, Rotterdam) hebben invloed op de evenwichtszin.
29 van 72
Met de gewaarwording van verandering van spanning in de spieren, de mate waarin ze uitgerekt zijn, en verandering van druk in de gewrichten zijn mensen in staat om versnellingen waar te nemen, maar ook welke houding het lichaam heeft. Hiervoor wordt gebruik gemaakt van receptoren in de spieraanhechting, waarmee spanning wordt geregistreerd. Versnellingen van en krachten op het gehele lichaam of lichaamsdelen worden hiermee geregistreerd. Receptoren in de spieren zelf registreren de mate waarin de spieren zijn uitgerekt. Geringe onverwachte hoogteverschillen (oneffenheden, helling, kromming) van de vloer worden direct waargenomen en als storend ervaren. Voorbeelden hiervan zijn ongelijke vloeren, een trap met een kleinere laatste optrede, een verandering in helling, stilstaande roltrap. Onze evenwichtszintuigen werken nauw samen met informatie uit spieren en gewrichten, maar vooral met de visuele waarneming. Dit kan heel eenvoudig worden verstoord door naar de ogen tegenstrijdige informatie te sturen. In § 2.2 Visueel waarnemen is hier al op ingegaan. Wanneer het visuele beeld niet overeenkomt met versnellingen en rotaties leidt dit tot desorientatie. Wanneer een langdurige draaibeweging ineens stopt, wordt dit ervaren als een radiale versnelling, terwijl ons visueel beeld stil staat (dolgedraaid). Grote versnellingen worden door sommige mensen als onbehaaglijk ervaren en door anderen juist als spectaculair. Dit hangt ondermeer afvan leeftijd, motorische gesteldheid, fysiologische gesteldheid van de betreffende persoon. Bij extreme bewegingen draait letterlijk de maag om, maar gaan ook bloeddrukveranderingen meespelen.
Trillingen worden geassocieerd met instabiliteit van de bodem en of het gebouw. Het onderscheid tussen de verschijningsvorm van
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
laagfrequent geluid en trillingen is niet altijd even duidelijk. Wel is duidelijk dat trillingen voelbaar en hoorbaar kunnen zijn.
2.5.2
Verschil onder- en bovengronds
De evenwichtswaameming is ondergronds heel anders dan bovengronds. De relatie tussen visueel- en gravitatie gevoel (boven versus beneden) is essentiee1. Bijvoorbeeld op een schip zijn mens en benedendeks, zonder zicht op buiten, eerder zeeziek dan wanneer men zich op het dek bevindt. Het aanwezig zijn van uitzicht speelt een grote ro1. Een grote ruimte met schuine wanden en hellende vloeren kan desorienterend zijn. Een voorbeeld is gegeven in figuur 22.
Figuur 22: Desorientatie door schuine lijnen en vlakken.
30 van 72
ONDERGRONDS
3
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
ONTWERP ASPECTEN
In dit hoofdstuk worden aspecten behandeld die zowel ondergronds als bovengronds een rol spelen bij het ontwerp. Omdat een waamemer in een uitzonderlijke (ondergrondse) situatie zich veel meer bewust is van bepaalde signalen zal de waameming anders worden ge'interpreteerd en gewaardeerd. Kemvraag is: Wat zijl1 de effectel1 val1 sel1sorische stimuli op het waarl1emel1 il1 ol1dergrol1dse ruimtel1 el1 hoe kUl1l1el1
we ze befl1vloedel1, mal1ipulerel1 of beheersel1?
3.1
DAGLICHT
3.1.1
Daglicht in de bovengrondse omgeving
gebouwde
In de verlichtingskunde wordt onderscheid gemaakt tussen dag- en kunstlicht. Daglicht is daarbij de natuurlijke bron van verlichting. Al het daglicht is afkomstig van de zon, maar door verstrooiing, reflectie en absorptie in de atmosfeer en aan het aardoppervlak bereikt slechts een deel van het zonlicht rechtstreeks het aardoppervlak. De rest van het licht is diffuus van aard. De verstrooiings- en absorptieprocessen be'invloeden niet alleen de hoeveelheid maar ook de kleur (spectrale samenstelling) van het daglicht.
31 van 72
In de dagverlichting wordt onderscheid gemaakt tussen drie verschillende componenten: . Het directe zonlicht, gekenmerkt door een evenwij dige bundel van doorgaans hoge intensiteit; . Het diffuse hemellicht, afhankelijk van de mate van bewolking varierend van blauwachtig licht met een matige intensiteit (onbewolkte hemel) tot koud wit licht zwaar bewolkte hemel) met een lage intensiteit; . Het door het aardoppervlak gereflecteerde daglicht. Meestal is dit diffuus licht, een enkele keer wordt door wateroppervlakken en spiegelende gebouwen ook het directe zonlicht gericht gereflecteerd. In het gematigd maritieme klimaat waarin Nederland zich bevindt kan voor het verlichten middels daglicht niet uitgegaan worden van de beschikbaarheid van direct zonlicht. De zon is te vaak en te omegelmatig verscholen achter de bewolking. Ook zijn de hier voorkomende zonshoogten relatief laag, hetgeen de toch al beperkte beschikbaarheid nog versterkt. Vandaar dat in het Nederlandse klimaat bruikbare daglichtoplossingen altijd uit dienen te gaan van het benutten van het diffuse hemellicht. Ais de natuurlijke lichtbronnen niet voldoende of een onjuiste verde ling van licht geven voor een activiteit dan wordt kunstverlichting gebruikt als aanvullende lichtbron. Uiteraard betekent dit voor de avondsituatie - of ondergronds voor de gehele verblijfsperiode - dat het kunstlicht de volledige verlichting van aIle relevante taken moet kunnen bieden. Volledig ondergrondse ruimten zijn uitsluitend aangewezen op de kunstverlichting die daardoor van extra kwaliteit moet zijn.
~
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
3.1.2
Figllllr 23: De zon, de natllllrlijke /ichtbron.
Belangrijke constateringen in de beleving van daglicht en kunstlicht ZIJn: . Aanwezigheid van daglicht impliceert dat er ook een directe
. . .
.
verbinding is met buiten. Het gebruik van daglicht is alleen dan zinvol als dit gecombineerd wordt met uitzicht dat informatie biedt over (in volgorde van prioriteiten): ~ de tijd van de dag, ~ het weer, ~ de omgeving ; Daglicht dynamisch is, met andere woorden varieert in de tijd zowel in niveau als in kleurtemperatuur (verschilt over dagperiode, voorbijtrekkende wolken, beschaduwing, enz.); Daglicht (en ook kunstlicht) van invloed is op de stemming van mensen (winter- en lentedepressie); Daglicht een duidelijke directe (zon) en diffuse (hemel) component heeft die met kunstlicht niet eenvoudig kan worden nagebootst; De maximale helderheden van daglicht zijn met kunstlicht niet te evenaren.
32 van T2
Helderheid van het daglicht
De verdeling van helderheden van het daglicht varieert constant. Deze variaties van het daglicht in de tijd worden gekarakteriseerd door een aantal typische frequenties. In de eerste plaats valt daarbij het dag - nacht ritme als gevolg van de schijnbare beweging van de zon op. Dit is de meest belangrijke frequentie, niet alleen omdat de zonnestand de bepalende parameter van het daglicht is, maar ook omdat . dit ritme bij mens en dier de biologische klokcycIus stuurt. Een andere opvallende frequentie is de invloed van het weer. Weertypen houden typisch een aantal dagen tot soms een week stand (Grosswetterlagen). Het is de tijdschaal van het bestaan van weerssystemen (hogedrukgebieden en depressies) die typisch gekoppeld is aan de variaties in de golfstromen op grote hoogte in de atmosfeer. Bij een gegeven weertype zijn er vaak weer kortdurende variaties. Deze zijn het gevolg van de invloed van de bewolking. Het effect van bewolking is grillig. Wolken zijn niet homogeen in dichtheid. Vaak is er sprake van meerdere lagen bewolking, die soms ten opzichte van elkaar bewegen. Bij een geheel bewolkte hemel zijn er dus nog steeds variaties (in de orde van een tot enkele minuten) in het daglicht, hoewel die door mensen vaak niet bewust worden waargenomen. Deze variaties zijn echter wel een deel van de stimuli van mensen in de bovengrondse leefomgeving Bij een geheel bewolkte hemel treden gemiddelde horizontale verlichtingssterktes op van 10.000 - 30.000 lux. Ais de hemel geheel bewolkt is, is er uitsluitend diffuus daglicht. De variaties in de bewolking geven een beeld met verlichtingssterktevariaties in de orde van 25-40% rond het gemiddelde, op een tijdsschaal van 5-10 minuten. Deze variaties zijn zo langzaam dat het oog er zich moeiteloos aan adapteert.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
Een complexere situatie treedt Opindien de bewolking niet aaneengesloten is. Dan zien we niet alleen het effect van de dichtheidsvariaties in de bewolking maar ook het effect van de zon die soms wel en soms niet zichtbaar is. Een extra complicatie is dat het directe zonlicht tussen de losse wolken reflecteert. De helderheid van die door de zon beschenen wolken kan niet alleen tot visuele problemen leiden, maar kan ook de intensiteit van het daglicht kortstondig versterken. Dan treden kortstondig zeer hoge intensiteitpieken op in de verlichtingssterkte (tot 130.000 lux). Bij halfbewolkt weer zien we dan ook variaties (die vaak wel bewust worden waargenomen) op een korte tijdsschaal (van 5 seconden tot 5 minuten) met een vaak grote dynamiek (200-300%). Relatief eenvoudig is de situatie bij een onbewolkte hemel. De belangrijkste onvoorspelbare grootheid is dan de hoeveelheid stof en waterdamp in de atmosfeer. Het verloop over de dag is gelijkrnatig en de variatie in de tijd kan direct uit de zonnestand worden beschreven. De tijdsschaal is hier in uren. Al de hierboven beschreven variaties vormen, bewust of onbewust, een essentieel onderdeel van onze natuurlijke, bovengrondse leefomgeving.
3.1.3
Kleurtemperatuur
van het daglicht
De kleur van licht, ook aangeduid met de kleurtemperatuur, is gerelateerd aan het licht dat wordt uitgezonden door een zogenaamde 'zwarte straler' bij een gegeven temperatuur. De kleurtemperatuur is eigenlijk alleen goed gedefinieerd voor lichtbronnen met een continu spectrum. Om toch een uitspraak te kunnen doen wordt gebruik gemaakt van de 'gecorreleerde kleurtemperatuur' (Tc).
33 van 72
Lage kleurtemperaturen horen bij roodachtig licht, hoge kleurtemperaturen horen bij blauwachtig licht. Paradoxaal genoeg heet in het gangbare spraakgebruik het licht met een lage kleurtemperatuur 'warm' en het licht met een hoge kleurtemperatuur 'koud ofkil'. De kleurtemperatuur van het daglicht varieert net als de intensiteit voortdurend. Met name bij bewolkt weer komen zeer hoge waarden van de kleurtemperatuur voor. Het kille licht met een hoge kleurtemperatuur wordt dan ook geassocieerd met onprettig donker weer. Ook in een werkomgeving wordt licht met een hoge kleurtemperatuur en een laag niveau niet acceptabel gevonden. Afhankelijk van de oogtaak wordt een bepaalde kleurtemperatuur geprefereerd. Uit onderzoek [31,32] is gebleken dat de gewenste kleurtemperatuur afneemt met het afnemen van de verlichtingssterkte. Uit deze experimenten, waarbij de psychologische effecten bestudeerd werden van varierende kleurtemperatuur van de lamp in relatie tot de verlichtingssterkte, blijkt dat de combinatie hoge kleurtemperatuur en lage verlichtingssterkte een ruimte 'koud' en 'schirnrnig' doet lijken. Omgekeerd geldt ook dat de combinatie van lampen met een lage kleurtemperatuur en een hoge verlichtingssterkte een ruimte 'onnatuurlijk' en 'overdreven kleurrijk' maakt. In figuur 24 is dit zogenaamde Kruithof effect grafisch weergegeven.
Ais bij bewolkt weer het daglicht naar een ondergrondse ruimte gebracht wordt is het waarschijnlijk dat er daarbij een verlichtingsconditie ontstaat die een laag niveau aan een hoge kleurtemperatuur paart. Zo zal een onaangename sfeer
gecrei!erd worden en dus een averechts effect optreden.
ONDERGRONDS
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
een continu spectrum en bevat dus licht van alle kleuren zodat bij daglicht oak alle kleuren kunnen worden waargenomen. Gloeilampen hebben net als daglicht een Ra van 100. Veel andere kunstlichtbronnen hebben geen continu of een onregelmatig spectrum en daarmee een Ra < 100. Getinte beglazing of spectraal selectieve reflecterende vlakken kunnen de kleurweergave van invallend daglicht nadelig be'invloeden doordat er delen van het spectrum uitgefilterd worden. Bij het toepassen van systemen om daglicht in ondergrondse ruimten te brengen kan hierdoor mogelijk een belangrijke kwaliteit van daglicht verloren gaan.
50.000 20.000 10.000 5000
x OJ :;;;:
~2000 1000
CD
(;)
en C) c: :E .2
500 200 ~100
>
50 20
Systemen bedoeld om daglicht in ondergrondse ruimten te brengen kunnen de kleurweergave van invallend daglicht nadelig beiitvloeden.
10 5 2000
2250
2500
3000
Kleurtemperatuur
Figuur
3.1.4
24:
34 van 72
De
gewenste
kieurtemperatuur
Kleurweergave
4000
5000
[K]
ais functie
van
de
verlichtingssterkte.
van het daglicht
Voorwerpen krijgen kleur doordat ze (selectief) een deel van het opvallende licht reflecteren. Als de kleur van het reflecterende vlak niet in het spectrum van het opvallende licht voorkomt, wordt de kleur van het voorwerp dus onjuist waargenomen. De keurweergaveindex (Ra) [0-100] is een maat voor de mate waarin kleurenjuist worden weergegeven, gebaseerd op de weergave van een aantal standaard kleuren. Als referentie hiervoor geldt licht van een zogenaamde 'zwarte of thermische straler' omdat dit het licht is dat alle frequenties bevat. Het daglicht dat afkomstig is van de zon (een thermische straler) heeft
3.1.5
Verschillen tussen daglicht en kunstlicht
Het maken van een precieze vergelijking tussen daglicht en kunstlicht is moeilijk omdat de verschillen tamelijk groot zijn. In figuur 25 worden de voomaamste eigenschappen nogmaals opgesomd.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
35 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
3.2 KUNSTLICHT
DAGLICHT
Figuur
3.1.6
I
I
I
I
I
I
I
I
Dynamisch Kleurvariatie Ra = 100 Raam (groot) Vaak vertikaal
25: Verschillen
tussen daglicht
Statisch Vaste kleur Ra :::;100 Lamp (klein) Vaak horizontaal en kunstlicht.
KUNSTLICHT
In ondergrondse ruimten zal vanzelfsprekend geen of te weinig daglicht aanwezig zijn. Kunstlicht is hierdoor een noodzaak. De eigenschappen van de lichtbron kunnen worden beschreven met drie eigenschappen:
. . .
Kwantiteit (vermogen); Kleur; Ruimtelijke verdeling (varierend van diffuus tot gericht).
Dit is grafisch weergegeven in figuur 26. KWANTITEIT
Daglicht in de werkomgeving
In veel werkomgevingen dient een combinatie van dag- en kunstlicht te worden gebruikt. Wettelijke bepalingen m.b.t. daglichttoetreding voor werkplekken en woongebouwen volgen ondermeer uit het Bouwbesluit [BB] en de ARBO-wet: . BB: daglichttoetreding in verblijfsgebieden is vereist; . ARBO: maximaal verblijf in daglichtloze ruimte 2 uur, tenzij het ontbreken van daglicht gecompenseerd wordt. Verder wordt in de bepalingen aangegeven dat er een voorziening dient te zijn om direct zonlicht te weren, daar de helderheid van de zon storend is. Ook de helderheid van door de zon beschenen vlakken kan trouwens storend zijn. Aan de wettelijke bepalingen moet in ieder geval worden voldaan zolang de ruimten niet volledig ondergronds gelegen zijn.
RUIMTELlJKE VERDELING KLEUR -~-~---
--~
//
Figuur 26: ledere lichtbron kan beschreven worden met drie hoofdeigenschappen.
..,-
~
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
Onder diffuus licht wordt verstaan het licht waarvoor geen directe bran is aan te wijzen, bijvoorbeeld het gereflecteerd licht van aangelichte vlakken of licht dat door een translucent diffuserend materiaal valt (bv. melkglas, doek).
3.2.1
Kwaliteit
Vanuit de architectuur is een indeling voor het beschrijven van de verlichting gebaseerd op een subjectieve beoordeling van de kwaliteit in termen van Functie, Vorm, Sfeer. Vanuit een technischfunctionele indeling in termen van Veiligheid, Orientatie en Taak. Hieronder wordt deze indeling tevens aan de hand van foto' s toegelicht. Deze foto' s zijn afkomstig uit documentatie van Philips.
36 van 72
27/08/99
Functie (Function). Onder het functionele aspect wordt verstaan het goed kunnen uitvoeren van de oogtaak. Deze eis is relatief goed in getallen en verhoudingen vast te leggen. In deze functionele beschouwing speelt daglicht veelal een ondergeschikte roi. Het waamemen van de voor de oogtaak relevante details is maatgevend. - ~ -- I:IiIii ~ ~~,~~ ~~""!'
""'"'"
;0:- :~~
r~~
[
'\...~
~a.::i ~
\
~ J;""~"
[!1',-:r
I
~
, ,", ",:",.~.. ..~
r~J,~~~~ ",,'-"!!
;
1~ --
~'
'
"-':-,:,~ ...
~(~.~-c.,
."1:-
.,
I~" ~, II . ..
't..'
.
~
O i".~
~
11':.. ",
~-
:;./ - -
..L_..~;~J- ..;-
B
~>jJ., , I). ... I "'"
001 ~
.;;;;... i,;.-
~-..~
'~'
..-;.
::
ti
r
~
,-' iOiiiiiI.:T.: '-
~
<
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
Varm (Form).
Het weergeven van de vorm, de architectuur. Hieronder wordt het esthetische aspect van verlichting verstaan. Dat wil zeggen het tot uitdrukking laten komen van de ruimte op een vooropgezette wijze. Daarbij kan ook eventueel gebruik gemaakt worden van effecten om dit doel te bereiken. In dit aspect van verlichting speelt daglicht vaak een grote rol, men kan daarbij bijvoorbeeld denken aan het speciale daglichtgebruik in kerken.
37 van 72
Sfeer (Feeling). Het bereiken van een vooropgezette sfeer of stemming. In het ondergrondse bouwen zal dit aspect uiteraard belangrijk zijn. Een "harde" verlichting met sterke contrasten en diepe schaduwen is nu eenmaal niet bevorderlijk voor een gevoel van geborgenheid. Ook is dit het aspect waaronder de niet bewuste, biologische aspecten van verlichting te rangschikken ZlJn.
II
.~
~\
",
r°&,
"
...,
I r
~" ~I
I.
.. .. t" i.'
~N"
'\
,
t~ 111 I
~ t1
...
~ :
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
38 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
Orienta tie
Een technisch - functionele indeling van de verschillende aspecten is die op basis van criteria voar het verlichten in verband met:
Veiligheid Hierbij gaat het zowel om het vermijden van ongevallen (zoals struikelen) als om het maken van fouten bij het uitvoeren van de oogtaak (zoals verkeerd lezen van een etiket op een verpakking). Hierbij wordt gelet op de juiste en voldoende verlichting.
1 v..1..g:,.-".":'~
.,;;~
",:~~f'r:T,.,:;j
Verlichting, met name van verkeersruimten, draagt veel bij aan de orientatie in het gebouw. Onjuiste verlichting kan leiden tot verwarring en desorientatie. Door aanpassing van de verlichting kan de VOrmvan een ruimte anders worden weergegeven ('hoger', 'breder', etc.).
ONDERGRONDS
BOUWEN
27/08/99
a 105 W AARNEMEN
Taak
Hieraan wordt doorgaans veel aandacht besteed. Het hangt af van de soort oogtaak, kijkafstand, detailgrootte en contrast. Daarnaast spelen leeftijd, duur en belang van de oogtaak een rol.
39 van 72
De thans bekende norm en en richtlijnen voor verlichting hebben betrekking op het werken in bovengrondse ruimten en zijn voor een belangrijk deel gebaseerd op het uitgangspunt dat daglicht en uitzicht voor een grote klasse van werkzaamheden als vanzelfsprekend aanwezlg ZlJn. In ondergrondse ruimten is dit vanzelfsprekend aanwezige daglicht niet meer gegarandeerd.
~::r=~~-"~4'.
.......
Bovengrond komt in veel gevallen het daglicht vanuit de gevel de ruimte binnen. Het verlichten van opzij is in feite specifiek voor daglicht. De belangrijkste vraag va or het verlichten van ondergrondse ruimten is dan oak of en hoe het gemis of tekort aan daglicht aangevuld en gecompenseerd moet worden. Daarbij moet bij voorkeur getracht worden om op een of andere wijze rekening te houden met het gemis aan de informatie besloten in daglicht. Daamaast dient te worden aangegeven wat belangrijk is om het psychologische aspect, namelijk het gevoel van' onder de grond te zitten', te verminderen. Er worden in de verlichtingskunde een aantal parameters gehanteerd om de verlichtingscondities in een ruimte te beschrijven. Voor een aantal van deze parameters is het mogelijk aan te geven welke waarde of range in de (bovengrondse) praktijk moet worden aangehouden (zie § 3.2.3). Van elk van deze criteria zal verderop worden aangegeven in hoeverre het ondergronds werken tot andere eisen leiden.
ONDERGRONDS
3.2.2
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
Ontwerpcriteria
verlichting
Een goed verlichtingskundig ontwerp dient tenminste een kwantificering te bevatten van de aspecten zoals gegeven in tabel 2: Tabel2: Verlichtingskundige criteria en voorwaarden voor toepassing. Criterium
Waarde
Voorwaarde
Hoe te beinvloeden
Verlichtingssterkte op de oogtaak
Atbankelijk kijkafstand en detailgrootte, duur, belang en leeftijd
Bepalen ter plaatse van oogtaak
Keuze van en positie van lichtbronnen
Ruimtelijke verhoudingen
1:3:10 regel
Bepalen vanuit positie waamemer
Keuze van en positie van lichtbronnen
Storende Verblinding
Luminantlb cd/m2
Beoordelen vanuit specifieke positie waamemer in een specifieke kijkrichting
Mscherming lichtbronnen
Beoordelen vanuit specifieke positie waarnemer in een specifieke kijkrichting
Mscherming lichtbronnen en spreiding van licht uit de bronnen
Beoordelt;)1 vanuit specifieke positiew~memer in een specifieke kijkrichting bijvoorbeeld met behulp van een spiegel
Positie lichtbronnen ten opzichte van oogtaak
Hinderlijke Verblinding
Glans
Contrasten dan 1:40
Spiege\irig oogtaak
1 betekenis
> 1 * I 05
groter
in
Kleurweergave index
Stralingstt;mperatuur en spectrum van de lichtbron
Aileen te bepalen voor 'witte' verlichting
Lampkeuze
Gelijkmatigheid op de oogtaak
Emi"! Eave
Voor het vlak van de oogtaakltaken in de ruimte
Keuze en plaatsing lichtbronnen
Gelijkmatigheid in de ruimte Kleurtemperatuur
Modelling
Emi"! Eave
V oor het werkvlak ruimte
in de gehele
Keuze en plaatsing lichtbronnen
40 van 72
Bet is van belang te realiseren dat niet de verlichtingssterkte het beeld van een ruimte bepaalt maar de zichtbare helderheidverhoudingen. De afwerking van de ruimte, kleur en textuur van materialen spelen hierbij een grote rol.
De criteria zoals vermeld in tabel 2 zijn voor ondergrondse ruimten hetzelfde als voor bovengrondse ruimten. Verlichtingssterkte: In tabel 3 zijn aanbevelingen gegeven voor de aan te houden verlichtingssterkte in ondergrondse ruimten in vergelijking met bovengrondse situaties. Tabel 3: Aanbevolen (gemiddelde) verlichtingssterkte op de werkplek voor verschillende gebieden en activiteiten. Aanbevolen verlichtingssterkte [lux] Bovengronds Ondergronds 30 45 750 100 150
Soort gebied of activiteit Loopzones
en werkgebieden
buiten
Verkeersknooppunten Loopzones,
eenvoudige
orientatie
150
225
Kamers die niet voortdurend werkdoeleinden
300
450
Visueel eenvoudige taken Gemiddelde visuele taken
500 750 1000 1500 3200
750 1100 1500 2000 3200
Visueel veeleisende
ofkorte
bezoeken
gebruikt worden voor
taken
Taken met moeilijke
visuele eisen
Taken met speciale visuele eisen Zeer inspannende Microminiaturisatie,
visuele taken operatietafel
Uit onderzoek blijkt dat men zich ondergronds het prettigst voelt bij een verlichtingssterkte van 2500 lux [17].
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
Luminantieverhoudingen (1:3:10 regel): Niet alleen het verlichtingsniveau, maar ook de verdeling van de luminanties is van belang. De aandacht wordt getrokken door de grootste helderheid. Dus datgene dat een geregelde oogtaak inhoudt moet de hoogste luminantie hebben. Als dat niet kan, moeten de hog ere luminanties niet te veel afwijken, of ver van de kijkrichting afliggen, zodat men geen actie hoeft te ondememen om die hogere luminantie in het gezichtsveld te krijgen. Ook te donkere vlakken in de omgeving van de oogtaak zijn storend. Een praktische en wijd geaccepteerde schaal voor de verdeling van luminanties is de "10:3:1-regel". De oogtaak heeft een luminantie, die een factor 3 afwijkt van de directe omgeving en een factor 10 van de wijdere omgeving van de oogtaak. Als er in een ruimte hogere luminanties dan die van de oogtaak (moeten) voorkomen, dan is het wenselijk eerst een iets minder heldere zone om de oogtaak heen te leggen en vervolgens in stappen van 3 naar de hogere luminantie te gaan. Als maximum verhouding, die na een verandering van blikrichting optreedt, is een factor 30 a 40 nog toegestaan daar anders hinderlijke verblinding optreedt. Naarmate het verlichtingsniveau, waaraan het oog is geadapteerd, hoger wordt, is ons visuele systeem minder tolerant voor luminantiesprongen; de bovengenoemde waarden dienen dan lager te worden g~kozen. Kleurtemperatuur en kleurweergave-index van kunstlicht: Bij hoge kleurtemperaturen (8000-10.000 K) lijkt het licht blauw of wit. De warme kleuren (oranje en rood) hebben een kleurtemperatuur van 800-900 K. Voor kunstlicht als vervanging van daglicht worden de in tabel 4 gegeven kleurtemperaturen aanbevolen.
41 van 72
Tabel4:
Relatie verlichtingssterkte en de invloed van kleurtemperatuur op het welzijn [29].
Verlichtingssterkte [lux]
Kleurtemperatuur
Warm «3500) < 500 1000-2000 >3000
Comfortabel Stimulerend Onbehaaglijk
Neutraal (3500-5500)
Neutraal Comfortabel Stimulerend
[K]
Koud (>5500) Koud Neutraal Comfortabel
Naarmate de verlichtingssterkte daalt gaat de voorkeur uit naar warmere kleurtemperaturen, zie figuur 24. De keuze van de toe te passen kleurtemperatuur van de kunstverlichting is meestal ook een kwestie van smaak. Voor een goede kleurweergave mag de kleurweergave-index echter niet kleiner zijn dan 80 (Ra > 80).
3.2.3
Simuleren "uitzicht"
Ondergronds uitzicht kan worden gesimuleerd (zintuigen bedriegen). Een verkeersruimte met voldoende grote afmetingen (vooral hoogte), een juiste belichting (een dubbele gevel met licht van boven) en aankleding met bijvoorbeeld planten kan de suggestie wekken dat er een relatie met 'buiten' is. Er zijn een aantal instrumenten om daglichttoetreding tot een ondergrondse ruimte te simuleren: . Lichtkokers om verschillen in daglichtsituatie door te geven; . Videowall als compensatie van uitzicht; . Het verlichten van het plafond zoals in figuur 27 geeft het effect van een lichtkoepel, maar zijn de wanden onvoldoende verlicht dan lijken de wanden op de waamemer af te komen. Het
ONDERGRONDS
. . . .
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
verlichten van een van de wanden geeft de suggestie van een opening in de wand; Lokale verlichting voor het accentueren van effecten; (Lumi)led's; Varieren verlichtingssterkte en kleurtemperatuur om natuurlijke overgangen te simuleren; Gebruik van koven en nissen waarin licht met hoge kleurtemperatuur daglicht suggereert.
42 van 72
3.2.4
Plaats en aard van de lichtbron
Dat de wijze van verlichten een ruimte anders kan doen voorkomen is te illustreren aan de hand van figuur 28. Bij hoge plaatsing van een lichtopening krijgt men de indruk in een souterrain te staan. Het plafond en de vloer geven de indruk omlaag te komen. In zo'n ruimte krijgen mensen de neiging om het hoofd in te trekken. Bij een lage plaatsing lijken het plafond en de vloer omhoog te komen.
In 0104 zijn technische voorbeelden hiervan nader uitgewerkt.
Hiliii' II n II' II II
n
II
1'1 cdl'r!I IlIi!
"
",.
Dill aB 111'"
III II III
~II:.
.. II naB HIIIII! III \!i
iP'IoVr. 1>" ~ '3~ a iii Ii ill
II
~
~!t . ~D
II 1& III
,-
ill
,ft
~u
U aiD n"IJW"O"
!.I 'D II'!!.
UU
II
": t!J" l~If::~"~'T.'t'~ '",
.
.
iI
~ ,,,1111
tIIlJ"
II
.. 1: ';'.~"II f1 ~ a'~ R" IlllIi .
\II
/
III
DI "II.U
'I,' t~\!''1i'
'
Figuur 27: Met een uplighter in de ruimte kan de indruk van een lichtkoepel gewekt worden.
Figuur 28: Ruimte met raam laag en hoog in de gevel.
Voor daglichttoetreding in ondergrondse ruimten is een directe verbinding met de buitenwereld uiteraard altijd noodzakelijk. Dit kan worden gerealiseerd met (indien mogelijk):
.
daglichtopening in de wand . hoog raam (ruimte gedeeltelijk onder de grand)
ONDERGRONDS
. .
. .
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
43 van 72
. . .
koekoek atrium open lichtschacht met lichte wandafwerking daglichtopening in plafond . lichtkoepel . lichtschacht lichte wanden . lichtschacht spiegelend daglicht via lichtgeleiders, (beperkt toepasbaar: zie 0104) . spiegels, lenzen . glasvezel . light guides daglicht via een andere ruimte . centraal verkeersgebied met glazen kap daglicht via water . raamopening onder water (Maastheater Rotterdam)
Het effect op de lichtinval en werking van een daglichtopening in het dak van een ruimte wordt geYllustreerd in figuur 29. In deze figuur zijn vijfvarianten gegeven voor een daglichtopening met gelijkblijvend oppervlak doch varierend in plaats en afmetingen. Zo'n variantenstudie is bedoeld als hulpmiddel bij het ontwerpen van de kunstverlichting in een ondergrondse ruimte. Belangrijk is te onderkennen welk effect men wil bereiken en vooral ook waarom. Bij niet volledig ondergrondse ruimten heeft men meer en andere mogelijkheden om daglicht binnen te halen. In figuur 30 is een voorbeeld gegeven van daglichttoetreding via een ondergrondse ruimte grenzend aan water.
~~
Figuur
---.--
29: Variantenstudie
voor daglichtsituaties
met openingen
in het piafond.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
Figuur
Figuur 30: "Patrijspoort"
3.2.5
44 van 72
27/08/99
31: Dezelfde ruimte op twee man,ieren verlicht.
als daglichtopening.
Plaats en richting van de kunstverlichting
Genoemde effecten van daglichtopeningen kunnen echter ook middels kunstverlichting worden opgeroepen. In figuur 31 is een ruimte met een zelfde lichtbron verlicht. In de linker figuur schijnt de lichtbron vertikaal omlaag (downlighter) naar een relatief donkere vloer en in de rechter figuur ornhoog (uplighter) naar een licht plafond. De atbeeldingen zijn gecorrigeerd voor de waameming met het menselijk oog. Doordat de lichtvlek op het plafond heel helder is en het oog zich hierop instelt, lijkt de ruimte donkerder. Het is belangrijk, vooral als er geen of slechts een beperkte hoeveelheid daglicht beschikbaar is, het kunstlicht zorgvuldig af te sternmen op het (ontbreken van) daglicht. Een weloverwogen keuze en plaatsing van armaturen kan het daglichteffect 'versterken' of compenseren. Voorbeelden van 'versterken' zijn: . Op het daglichtniveau geregelde lampen in een lichtkoker, . De kleurtemperatuur van het kunstlicht regelen met het daglicht.
Met licht kunnen zo een aantal effecten worden gerealiseerd die vooral voor ondergrondse ruimten belangrijk zijn: . Compenseren van daglicht; . Vergroten ruimte door wandvlakken te verlichten; . Ruimte kleiner doen lijken door plaatselijk te verlichten; . "Grazing" (strijklicht langs de wand of piafond, lichtbron afgescherrnd); . "Washing" (gelijkrnatig verlichten van wanden of piafond); . "Framing" (met spots accentueren van een voorwerp, schilderij, waarbij de bundelvorrn aangepast is aan vorrn voorwerp/schilderij); . Accentuering (met spots verlichten van bepaalde gebieden); . Ambient (algemene verlichting zonder richting). Tegenwoordig zijn hulpmiddelen beschikbaar voor de ontwerper om het effect van verlichtingsontwerpen te kunnen onderzoeken. Met het programma Radiance bijvoorbeeld kunnen realistische lichtsituaties worden gesimuleerd. In figuur 32 zijn hiervan enkele voorbeelden gegeven. Het betreft steeds dezelfde ruimte, met dezelfde afwerking, maar met verschillende lichtbronnen: plafondarrnaturen, uplighters, up-downlighters, plafond met lichtkoof aan de randen.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
45 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
~
l
~.
~. :
~' ~i?
A. Daglicht valt van boven langs de kolommen. B. Gangbare manier van verlichten met fluorescentiebuizen. C. Downlights tussen kolommen nemen de functie van daglicht over, veel ritme (schaduwpatronen op de vloer), weinig diepte. D. Lijnverlichting, goede orientatie, saai beeld. E. Rij downlights, helder beeld, veel diepte, eentonig. F. Verlichting vanuit een deur met gloeilampen, geen diepte, maar goede orientatie op in- en uitgangen.
'<
.
"
.
..-.
",,"
A
'""
B
-c CII
~ -1:1
'~
c
D
Figuur 32: Dezelfde ruimte met dezelfde afwerking maar met verschillende lichtbronnen.
Een andere mogelijkheid om de effecten van de plaatsing, de richting, en de kleur van lichtbronnen te bestuderen is in een testruimte. In figuur 33 zijn een aantal foto's van een gang met verschillende verlichtingsscenario's te zien (Lighting Application Center van Philips). De foto's spreken voor zich.
.
'W.,
.1
.~jll
~ '~~II
'811-'. w~
'Figuur 33: Dezelfde gang met verschillende verlichtingen (LAC Philips).
Het zal duidelijk zijn dat wanneer we situatie A willen simuleren, optie C meestal de voorkeur verdient.
ONDERGRONDS
3.2.6
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
In- en uitgang
Vooral voor ondergrondse ruimten is het van groot belang om veel aandacht te besteden aan de toe- en uitgang. Juist de hoofdingang vonnt het visitekaartje van het ondergrondse gebouw en niet meer het gehele gebouw, zoals bovengronds het geval is. Op dit punt zullen de associaties met ondergrondse ruimten, zich sterk manifesteren. Dit verhoogt de drempel tot het betreden. De eerste indruk/waameming van een ondergrondse ruimte moet voorallogisch zijn. Dat wil zeggen dat er een goede balans is tussen visuele en overige waamemingsaspecten.
.
.
.
.
Aantrekkelijkheid ingang: Met behulp van de lichtkleur kan de ingang aantrekkelijk gemaakt worden. De kleur hangt van het seizoen af. In de zomer met wann weer verdient het aanbeveling de ingang te voorzien van een blauwachtig licht met hoog verlichtingsniveau. In de winter daarentegen van een roodloranjeachtig licht met een lager verlichtingsniveau. Ingang met hoge helderheid: Dit geeft de indruk van een buitengebied waarbij de overgang vervaagt zodat men makkelijker van buiten naar binnen loopt. Van buiten af gezien moet de toegang een open en licht karakter hebben, zodat het aantrekkelijk is om naar binnen te gaan. Voor de ruimtelijke verhoudingen moet worden aangehouden de regel 1:3:10. Voorbeeld: Buiten 50.000 lux entree I in-uit 5000-50.000 lux circulatie 500-5000 lux verblijfsruimte300-3000 lux Plotselinge veranderingen in verlichting moeten worden venneden, om situaties te voorkomen waarbij men bijvoorbeeld
.
.
46 van 72
om een hoek komt en plotseling in fellicht kijkt. Dit kan worden gerealiseerd door een geleidelijke verandering van de kijkhoek zoals een nadering van een opening die al van ver zichtbaar is. Hoeken kunnen afgerond of afgeschuind worden. Te abrupte overgangen tussen buiten en toegang/ontsluiting van een ondergrondse ruimte moeten worden venneden. Dit zal stremmingen teweeg brengen wanneer veel mensen tegelijk door een opening moeten. Het gevolg is dat de afstand tussen mensen onderling te klein wordt, wat een opgesloten gevoel kan veroorzaken. Indien mogelijk moet tegelijkertijd zichtcontact met de ruimte die men heeft verlaten en met de ruimte die men gaat betreden aanwezig zijn. Hiennee wordt de drempel verlaagd en zal orientatie makkelijker zijn. In liften moet duidelijk zijn aangegeven dat de bewegingsrichting omlaag is. Dit kan met displays of met panoramaliften. Zicht op de lager gelegen verdiepingen via vides verlaagt de drempelvrees. Een nauwe doorgang (afgestemd op de benodigde capaciteit) geeft een zekere spanning, die de sensatie van het betreden van een daarachter liggende grote ruimte kan versterken.
3.2.7
Kunstverlichting
in circulatieruimten
In het ondergrondse gebouw is een netwerk van ontsluitingsroutes nodig. Voor de waamemer is belangrijk dat deze routes een duide1ijk begin en eindpunt hebben. Hoofdfunctie van ontsluitingsroutes is natuurlijk verplaatsing van mensen en goederen.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
Om er voor zorg te drag en dat men zich prettig voelt in deze verkeersgebieden moet aandacht worden besteed aan de overzichtelijkheid, de vormgeving, de afwerking, kleurgebruik, signalering routes, de verlichting en de meubilering. Om de aantrekkelijkheid nog meer te vergroten kunnen rustpunten worden ingebouwd. Dit kunnen plaatselijke verbredingen zijn in een verkeersroute ofter plaatse van knooppunten. Door de verbreding ontstaan plaatsen met veel minder verkeer. Door deze gebieden op een afwijkende wijze in te richten en te verlichten, wordt het aantrekkelijk om langer te blijven. Hierdoor wordt deze plek geschikt voor het opnemen van informatie, het nuttigen van een consumptie of het aangaan van sociale contacten. Ook bevordert de herkenning van deze gebieden de way-finding. Dit principe is overal toe te passen. In winkelcentra zullen pleintjes ontstaan met terrasjes en in kantoorgebouwen zijn het zit- of leeshoeken. Goed zicht en licht kan gerealiseerd worden door: . Knooppunten te accentueren door een afwijkende inrichting, andere kleurstelling, hoger verlichtingsniveau; . In de passages altijd zicht te hebben op het begin- of eindpunt en, als dat vanwege bochten niet mogelijk is, bij die bochten extra ruimte te creeren door plaatselijke verbreding en verhoging met extra licht zodat het gevoel van "gevaar om de hoek" minder snel opkomt. . Smalle gangen moeten een hoger verlichtingsniveau hebben (minimaal 400 lux) dan ruime gangen (minimaal 200 lux), omdat men in een smalle gang het gelaat van een tegemoetkomer beter wil zien. In een brede gang heeft men meer uitwijkmogelijkheden bij het passeren. . Voorkomen moet worden dat ontsluitingsroutes verlaten en stil zijn. Er mogen geen "dode" stukken zijn waar men niet gezien
47 van 72
27/08/99
. . .
wordt. Dit heeft weer relatie met de zichtbaarheid van begin en eind. Ondergrondse gemeenschappelijke verkeersruimten moeten zo hoog mogelijk zijn (~3,5 m). Een te laag plafond versterkt de gewaarwording van het onder de grond zijn. Lange eentonige routes moeten worden vermeden. Ze kunnen desorienterend zijn door het ontbreken van herkenningspunten en patronen voor het inschatten van afstanden. Ook moeten verschillende routes zich onderscheiden in verlichting, kleur en eventueel inrichting.
3.2.8
Verlichting van verblijfsruimten
v oor bovengrondse
ruimten zijn eisen gesteld voor het minimum verlichtingsniveau. Deze zijn gebaseerd op de avondsituatie. Overdag echter is het verlichtingsniveau veel hoger door toetreding van daglicht. In tabel 3 zijn aanbevolen verlichtingssterkten voor boven[17] en ondergrondse ruimten aangegeven. In ondergrondse situaties moeten aan de verlichting meer dan alleen functionele eisen worden gesteld. Voor het welbevinden is aan te raden de verlichtingssterkte op de werkplek ten minste met een factor 1,5 te verhogen. Dit om te compenseren voor het bovengronds aanwezige additionele daglicht. In de meeste dagverlichte werkruimten is het niveau een groot deel van de werktijd ver boven het ontwerpniveau. Volledig ondergrondse verblijfsgebieden kunnen alleen uitzicht bieden op verkeersgebieden. Door deze een levendige sfeer te geven (beweging, kleur, veel verlichting) wordt het ontbreken van daglicht enigszins gecompenseerd. In tegenstelling tot kunstlicht bevat daglicht "informatie" over het tijdstip van de tijd. Zonder dat er rechtstreeks uitzicht is kan met
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
indirect daglicht al door de veranderingen in helderheid en kleurtemperatuur een indicatie worden verkregen hoe laat het is en wat voor weer het buiten is. Misschien is het voldoende een eenvoudig weerstation in de ruimten te installer en, of op de PC beschikbaar te stellen, om aldus deze informatie te verschaffen. Bij langdurig verblijf onder de grond (werkdag), waarbij vooral in de winterperiode geen daglicht meer wordt waargenomen is het belangrijk dat de voor mensen onmisbare kenmerken van daglicht gecompenseerd worden: . De dynamiek van het daglicht kan onder de grond worden gesimuleerd door de verlichtingssterkte van de algemene verlichting van's morgens tot's avonds random te laten varieren met een factor 4 (piek midden op de dag). . De verlichtingssterkte mag niet overal gelijk zijn. In de bovengrondse situatie is al een natuurlijk verschil tussen binnen en buiten aanwezig. Het verlichtingsniveau op de werkplekken moet minimaal gelijk zijn aan de bovengrondse situatie (zo'n 1000 lux). Vit onderzoek [26] blijkt dat bij langdurig verblijf mensen zich het prettigst voe1en bij 2500 lux. Een probleem dat optreedt bij het realiseren van hoge verlichtingssterkten (> 1500 lux) met behulp van kunstlicht is dat de bronnen naast licht ook warmtestraling uitzenden. Deze warmtestraling zorgt bij hoge lichtniveaus voor een onacceptabele thermische belasting. . Vanuit de werkplekken moet zicht zijn op gedeelten binnen de ruimte of er buiten (zoals verkeersgebieden) met een horizontale verlichtingssterkte van 2500 lux. Hierdoor wordt een "buiten" situatie gesimuleerd. . De pauzes moeten bij voorkeur (en zeker de middagpauze) in een verblijfsruimte met daglicht en uitzicht doorgebracht kunnen worden.
27/08/99
48 van 72
De kunstverlichting in bovengrondse ruimten wordt ontworpen voor de avondsituatie. Overdag is het verlichtingsniveau als gevolg van het daglicht veel hoger. In ondergrondse ruimten zal door het ontbreken van daglicht de minimale verlichtingssterkte van het kunstlicht veel hoger moeten liggen. Onderzoek toont aan dat mensen zich het prettigst voelen bij 1500-2500 lux op hun werkplek [17, 26J. Het kunstlicht is in principe statisch. Het veranderlijke karakter van daglicht in helderheid en kleur en de informatie die daglicht (en uitzicht) in zich draagt is daarom in ondergrondse ruimten niet aanwezig. Indien dit niet wordt gecompenseerd zullen ondergrondse ruimten als saai en monotoon worden ervaren. Wonen: Voor de verlichting van woonhuizen bestaan in Nederland alleen voorschriften die een minimale daglichttoetreding garanderen. Het kunstlicht wordt volledig aan de gebruikers overgelaten. Dit is terecht omdat iedereen een eigen sfeer wenst te creeren. In de ondergrondse situatie vormt deze vrijheid een probleem, omdat een tekort aan licht in een aantal gevallen tot gezondheidsproblemen zalleiden.
Voor wonen is daglicht en uitzicht onmisbaar
Werkruimten: Een werkruimte moet op de werkplekken voldoende verlicht zijn. De oogtaak (het vlak/gebied waar het oog voor een bepaalde werkzaamheid op is gericht) dient altijd gelijkmatig verlicht te zijn. Dit om vermoeidheid en daarmee fouten in het werk te vermijden.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
Andere delen van het vertrek moeten bij voorkeur niet egaal verlicht worden, maar schaduwhoeken en eenzijdige lichtinval (bijvoorbeeld een wand sterk verlichten) moeten juist gesimuleerd worden. Vanuit een werkplek moet zicht zijn op een dynamisch tafereel. Dit kan een verkeersgebied of een atrium zijn. Dit tafereel kan aan de kant van de toegang van het werkvertrek liggen of aan een andere wand waardoor een effect van een raam naar buiten wordt verkregen. Wanneer men uitzicht heeft op lagere verdiepingen geeft dit een suggestie dat men zich hoog bevindt (werkt het ondergrondse gevoel enigszins tegen?). Tijdens het werk moet de mogelijkheid bestaan om te pauzeren in een omgeving die afleiding geeft. In ondergrondse gebouwen vormen de verkeersgebieden tevens een kunstmatige 'buitenruimte', waar in de pauzes ontspanning gevonden kan worden. Door hier een hoge verlichtingssterkte toe te passen in combinatie met een hoog plafond en een ruime opzet zal een suggestie van 'buiten' worden ervaren. Voor ontspanning en verzorging moeten de ruimten een rustige indruk maken met herkenbare geluiden (muziek, natuurgeluiden, kantinegeluiden) en dynamische activiteiten. Kantoorwerk Wellicht de meest voorkomende vorm van werk in gebouwen is kantoorwerk. Ret wordt nog gekenmerkt door vaste werkplekken met doorgaans goed omschreven taken. Er is een onderscheid te maken tussen taken die individueel worden uitgevoerd (beeldschermwerk, papierwerk, telefoon) en in groepsverband (communicatiewerk, vergaderen). Voor kantoorwerk is, voor het kunstlicht, goed omschreven hoe de verlichtingscondities dienen te zijn. Daar is naast het kunstlicht ook daglicht aanwezig. Kijken we naar de totale verlichtingssterkte in de
49 van 72
gangbare kantooromgeving dan zien we verlichtingssterkten van 5002000 lux. Dat is aanzienlijk hoger dan de in de normen voorgeschreven waarden. In onderzoek blijken proefpersonen niveaus van 1200-2000 lux (totale verlichtingssterkte) te prefereren [26]. Vergadercondities (waarbij sfeer een rol spee1t) vragen om een stimulerende omgeving. Bij afwezigheid van daglicht kan door het aanlichten van de wanden, accentverlichting en het gebruik van koven in wanden en plafonds dit effect bereikt worden. Ook hier zal naar een niveau van minimaal 700 lux gestreefd dienen te worden. Laboratoria In de werkplaatsen en laboratoria wordt veelal werk verricht waarbij het waamemen van kleine details een vereiste is. Ook is het precies waamemen van kleur vaak zeer belangrijk. De verlichtingsniveaus moeten hiervoor hoger zijn dan bij kantoorwerk: 1000-3000 lux. Winkels Winkels worden verlicht vanuit het streven kopers aan te trekken en te leiden langs de uitgestalde producten. Deze verlichting biedt de kopers in de eerste plaats een beeld van de prijsklasse van de winkel (bijvoorbeeld van kale fluorescentieverlichting in de textielsupermarkt tot geraffineerde halogeen spotjes in de dure boetiek). Daamaast worden kleuren en lamptypen gebruikt om producten optimaal te tonen. In de winkels werken echter ook mensen. Voor het personeel dat in daglichtloze winkels werkt geldt dat licht belangrijk is vanwege biologische effecten. In de praktijk zijn gevallen bekend van in hogere mate voorkomende winterdepressies onder winkelpersoneel. Er zal dus, in de niet verkoopruimten, voldoende mogelijkheid moeten zijn om het gemis aan daglicht te compenseren (door het
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
aanbrengen van een verlichtingsniveau van >2500 lux) ofhet creeren van werktijden waarbij het personeel regelmatig naar buiten kan gaan. Onderwijs Onderwijsactiviteiten, die niet langer dan 1 a 2 uur duren, vinden thans ook in daglichtloze ruimten (collegezalen) plaats en kunnen dus ondergronds gebracht worden. Hierbij moet vooral worden gedacht aan middelbare scholen en hoger beroepsonderwijs. In de pauzes moeten echter ruimten betreden kunnen worden waar daglicht aanwezig is. Ziekenhuis Patientenverblijven en ziekenzalen vragen om daglicht en verse lucht. Er is geen sprake van dat zulke functies onder de grond kunnen plaatsvinden. Vele andere functies vinden thans al een plaats onder de grond (operatieruimten) of in daglichtloze ruimten. Ook hier dient zorg te zijn voor het personeel bij langdurig verblijf. Zij moeten in pauzes in ontspanningsruimten kunnen verblijven met hoge verlichtingssterkte (>2000 lux) en met een stimulerende aankleding en dynamiek ofbovengronds. Vrije tijd / ontspanning
Een promenade moet de bezoeker uitnodigen om langzaam te lopen, zodat winkels en horecagelegenheden voldoende aandacht krijgen. Dit wordt bereikt door een rustige en aantrekkelijke inrichting met voldoende ruimte. Het verlichtingsniveau moet hoog zijn (>4000 lux) om details en gelaatstrekken goed te kunnen onderscheiden. Om deze verlichtingssterkte te bereiken moeten voorzieningen getroffen worden om het thermische comfort te waarborgen. De promenade moet hoog zijn en kan hiervoor over een aantal verdiepingen doorlopen en ter plaatse van knooppunten zijn voorzien van daglichtopeningen.
3.3
50 van 72
GELUID
De akoestische kwaliteit van een ruimte kan beschreven worden met enkele zaalakoestische grootheden. De belangrijkste hiervan zijn: . Achtergrondgeluidniveau; dit is het niveau dat gedurende 95% van de tijd aanwezig is. . Nagalmtijd; de nagalmtijd van een ruimte is van belang in verb and met spraakverstaanbaarheid en beleving van de ruimte. Het maximaal toelaatbaar achtergrondgeluidniveau en de gewenste nagalmtijd hangen afvan het gebruik (tabel5 en 11) en de belevingswaarde van de ruimte. De afmetingen; (lengte, breedte en hoogte) van een vertrek, in combinatie met de vorm (rechthoekig, rand, schuin) en de afwerking van de ruimte spelen een rol bij de verdeling van het geluid in een ruimte.
3.3.1
Omgevingsgeluid
In ondergrondse ruimten ontbreekt veelal het "natuurlijke" omgevingsgeluid, voorzover daar in een stedelijk gebied nog over kan worden gesproken. De natuurlijke omgevingsgeluiden gelden in veel situaties als referentie voor de beoordeling van geluiden. Geluiden die hiervan sterk afwijken worden als hinderlijk ervaren. Geluiden die als karakteristiek voor een omgeving gelden zullen zelfs bij hoge geluidniveaus niet tot irritatie leiden.
ONDERGRONDS
3.3.2
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
51 van 72
27/08/99
Achtergrondgeluidniveau -,
Voor een kwalitatieve beschrijving van het aanwezige achtergrondgeluidniveau kunnen de volgende termen worden gebruikt: . onhoorbaar; . aanvaardbaar; . verdraaglijk; . onduldbaar. Voor elke functie moet bepaald worden wat de bandbreedte is die voor het betreffende gebruik als aanvaardbaar of draaglijk kan worden beschouwd. Hierbij gelden bij ondergrondse ruimten veelal andere overwegingen dan bij bovengrondse ruimten het geval is. Zo zal het bijvoorbeeld van belang zijn dat in verband met gevoel voor veiligheid men voortdurend wil horen dat de verse luchtvoorziening ook daadwerkelijk functioneert.
""
~_.i'
""""-~--
""""",...-...
--. ...., - -
om..
... -
Figuur 34: Relevante geluidsbronnen voor een ondergronds theater.
3.3.3
Ontwerpcriteria
akoestiek
Omdat de akoestische eigenschappen bijdragen aan de beleving van een ruimte moet afhankelijk van het gebruik rekening worden gehouden met helderheid, warmte, ruimtelijkheid, luidheid en galm van het geluid. Het definieren van het akoestisch kwaliteitsniveau per ruimte dient te geschieden op de laagste waarde van het (eventueel gewogen) toelaatbare stoorgeluidniveau voor de taakuitvoering. Het maximaal toelaatbare stoorgeluidniveau (Lftoe,Jin een ruimte is direct gerelateerd aan het uitvoeren van een (oor)taak.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
In tabel 5 zijn functionele basiswaarden (Lfbasis)gegeven die niet overschreden mogen worden om de verschillende taken optimaal te kunnen uitvoeren. Tabel 5: Basiswaarde
52 van 72
Tabel6: oortaak.
. .
achtergrondniveau. 35 dB(A)
Correcties
Essentieel Nodig
inzake belang, duur en ondergrondse
verrichten
van de
-5 dB OdB +5 dB
. +5 dB OdB
.
Toehoren / instructie
30 dB (A)
.
-5 dB
Om tot eisen ten aanzien van toelaatbaar geluidniveaute komen dient
De basiswaarde kan voor een gegeven situatie (ruimte) gecorrigeerd worden voor het belang van de (oor)taak (Tw) en de tijdsduur (TDvan de (oor)taak. In geval van ondergrondse ruimten wordt hier nog een extra correctiefactor aan toegevoegd (To). Enkele waarden voor belang, duur en het ondergrondse verrichten van de oortaak staan in tabel 6. In formulevorm wordt deze relatie: Lftoel = Lfbasis + Tw + Tt + To
met: Lftoel ~asis Tw Tt To
functioneel toelaatbaar stoorgeluidniveau i.v.m. oortaak; functionele basiswaarde i.v.m. oortaak; correctie gewicht oortaak; correctie tijdsduur oortaak; correctie ondergronds.
dus bekend te zijn welke activiteiten in een bepaalde situatie verricht worden, gedurende welke tijdsperiode dit geschiedt en wat het belang van de oortaak voor de taakuitvoering is. Hiervoor is een activiteitenanalyse noodzakelijk. Een onderdeel van de activiteitenanalyse is het beantwoorden van de vraag ofhet uitvoeren van de taak ondergronds anders is dan bovengronds. Aangenomen is dat men ondergronds gevoeliger is voor geluid van de luchtbehandelingsinstallatie en van trillingen. Geluidproductie De mate waarin een bepaald geluid uit een andere ruimte of uit de omgeving storend is voor het functioneren van mensen, is afhankelijk van het overschrijden van het functioneel toelaatbare geluidniveau. Als de geluidpieken van een bron niet boven het achtergrondniveau uitkomen, zal de bron niet hoorbaar en dus niet hinderlijk zijn. De mate waarin bij overschrijding hinder optreedt is niet voor elke bron gelijk, maar hangt verder nog af van het karakter van de bron, de
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
sterkte van de bran (LAeq)en de relevante tijdsperiode. Het blijkt dat de mate van hinder niet bij iedere bran even groat is. Er zijn twee eigenschappen aan een bran toe te kennen die van invloed zijn op de hinderlijkheid: . dynamiek van het geluid. Naarmate de dynamiek grater is zijn er
.
grotere variaties en piekniveaus, wat meer hinder tot gevolg heeft; tolerantie, de acceptatie van verschillende brannen wordt mede bepaald door herkenbaarheid en associatie.
De dynamiek hangt samen met het tijd-amplitude spectrum van het geluid. Om de dynamiek in te schatten voor onbekende bronnen, is in tabel 7 een aantal criteria gegeven alsmede de waarde waarmee de dynamiek moet worden beoordeeld.
53 van 72
In tabel 9 is voor een aantal voor kantoorsituaties specifieke brannen het equivalente geluidniveau aangegeven met de tolerantie en de dynamiek. Tabel9:
Geluidproductie
verschillende
activiteiten.
Geluidbron
Tdyn
Ttnt
telefoon
60 70 Tabel 7: Dynamiek
van verschillende
type brongeluiden.
Type geluidbron
Tdyn
+12 dB
De tolerantie ten aanzien van een geluidbron hangt ook af van subjectieve factoren. Van bekende geluiden zal men eerder overlast ondervinden. In tabel 8 is voor een aantal gevallen de waarde gegeven waarmee de tolerantie moet worden beoordeeld. Tabel8:
Tolerantie
ten aanzien van verschillende
type brongeluiden.
De benodigde geluidwering (~LA) tussen ruimten wordt bepaald door het maximaal toelaatbare geluidniveau (functioneel toelaatbaar ofhet referentieniveau) en de geluidpraductie in de aangrenzende ruimte. In formulevorm: ~LA = LA + T dyn- Ttol - min(Lftoel)
[dB(A)]
Nagalmtijd Een gebruikelijke grootheid om de akoestische kwaliteit van een ruimte te beschrijven is de nagalmtijd. De nagalmtijd moet voor het goed functioneren van een ruimte binnen bepaalde grenzen liggen.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
In de literatuur zijn richtwaarden te vinden voor de nagalmtijd gerelateerd aan de ruimte. In tabell 0 warden een aantal ruimten genoemd met de daarbij gewenste nagalmtijden. TabellO: Gewenste nagalmtijden voor ruimten.
De gewenste nagalmtijd is een gevolg van de activiteiten die in een ruimte plaats moeten vinden. Voar spraak is een eenvoudige relatie aan te geven tussen het volume (V) van de ruimte en de gewenste nagalmtijd bij 500 Hz (T 500): T500
= 0,4 * log V - 0,28 [s]
De nagalmtijd voor de andere frequenties (Tr) voIgt uit de formule: Tr=Tsoo*(1-210g(f/500)/24)
[s]
De spraakverstaanbaarheid is voor functietypen de belangrijkste randvoorwaarde voar de nagalmtij d.
3.3.4
Circulatieruimten
Een circulatieruimte in een ondergronds gebouw heeft ook de functie van "buiten"ruimte voor de verblijfsgebieden. Karakteristiek voor bovengronds buitengebied is de openheid die tot uiting komt in de
54 van 72
geluidafname met toenemende afstand. In een besloten ruimte is dit niet het geval en bepaalt het galmveld het geluidbeeld. Bij een te lange nagalmtijd kan de richting van verschillende geluidbronnen niet meer worden bepaald en wordt de ruimte rumoerig en onrustig. Omdat bij een lange nagalmtijd het geluid ook verder draagt is moeilijker te bepalen hoe ver de geluidbron verwijderd is. Het niet meer kunnen horen waar een geluid vandaan komt kan een gevoel van onveiligheid geven. Een korte nagalmtijd in combinatie met een sterk verlicht plafond zal eerder een gevoel van openheid oproepen.
3.3.5
Verblijfsruimten
Ten aanzien van ondergrondse ruimten gelden in aanzet dezelfde akoestische eisen als voor bovengrondse ruimten. Een belangrijk verschil is echter dat natuurlijke buitengeluiden en geluiden van wegverkeer niet doordringen. Hierdoar is niet alleen het visuele contact met buiten afgesneden, maar ook het auditieve contact. Geluiden van het weer (wind, neerslag, onweer), de natuur (ruisen van de bomen, dieren) en van menselijke activiteiten geven "diepte" en dynamiek aan de omgeving. Ondergronds kunnen deze geluiden niet doordringen. In de ondergrondse verblijfsruimten moet een minimaal achtergrondgeluidniveau aanwezig zijn veroorzaakt door: . stemmen (niet verstaanbaar), . activiteiten, . ventilatievoarzieningen. Als streefwaarde voor het achtergrondgeluidniveau moet het maximum niveau van bovengrondse ruimten worden aangehouden verhoogd met 5 dB.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
Werkomgeving In een werkvertrek zonder uitzicht mogen andere activiteiten hoorbaar zijn, opdat men zich niet afgesloten voelt van de omgeving. Vanwege de beleving is het zaak te voldoen aan de te stell en eisen voor de nagalmtijd voor het functietype. In ruimten waar lawaaiige activiteiten plaatsvinden (werkruimten) moet voldoende geluidabsorberend materiaal aanwezig zijn. Apparaten of installaties die trillingen veroorzaken moeten trillingsvrij opgesteld worden.
Vrije tijd In verblijfruimten van vrijetijdsgebouwen waar hoge eisen gesteld worden aan het achtergrondgeluidniveau (concertzalen) worden normaal onhoorbare door trillingen veroorzaakte geluiden eerder hoorbaar. Hier moet ondergronds extra rekening mee worden gehouden omdat een ondergronds gebouw geheel omsloten kan zijn door de bodem zodat trillingen van wegverkeer, metro en zware machines op veel meer manieren kunnen doordringen in het gebouw.
3.4
BINNENKLIMAA T
Met betrekking tot het binnenklimaat geldt dat het wezenlijke verschil met bovengronds bouwen is: . Het buitenklimaat kan niet worden gebruikt om het binnenklimaat individueel en direct te compenseren. Er zijn altematieven nodig; . Invloeden van het buitenklimaat op het binnenklimaat worden in het uiterste geval tot nul gereduceerd; Mechanische ventilatie is noodzakelijk. Effectiviteit van de ventilatie is belangrijk; . Comforteisen blijven gelijk. Er ligt meer nadruk op individueel comfort.
.
55 van 72
27/08/99
3.4.1
Thermisch comfort
De thermische comfort condities zullen bij ondergrondse ruimten niet wezenlijk verschillen van die bij bovengrondse ruimten. Bij ondergronds bouwen zal het binnenklimaat op mechanische wijze geconditioneerd dienen te worden. Natuurlijke ventilatie kan niet te allen tijde een voldoende hoog ventilatiedebiet waarborgen en tevens is de effectiviteit van de ventilatie een functie van de windrichting en -snelheid. Daarmee, bij geen direct contact met buiten en dus weinig of geen mogelijkheden om natuurlijke ventilatie toe te passen, wordt de gebruiker van een ondergrondse ruimte een belangrijke optie om het binnenklimaat te belnvloeden uit handen genomen. De literatuur (Sick Building gerelateerde problemen) laat zien dat zo een mogelijkheid om invloed uit te oefenen op de thermische condities in een ruimte juist zeer belangrijk is voor de gebruiker van die ruimte. leder mens is immers verschillend en heeft verschillende momentane behoeftes die resulteren in een grote variatie van de optimale thermische condities tussen personen en in de tijd. Het klimaat moet individueel regelbaar zijn. Bij het ontwerp van de luchtbehandelingsinstallatie in een ondergronds gebouw moet er dan ook bij voorkeur voor worden gezorgd dat iedere ruimte mogelijkheden biedt om de thermische condities (operatieve temperatuur, luchtsnelheid [debiet]) binnen een bepaalde range en met een hoge responsietijd te regelen. Voor de thermische conditionering van de ruimte kan ook gebruik gemaakt worden van stralingspane1en (koelplafond, vloerverwanning). Voor de operatieve temperatuur zal een bandbreedte van :t3°C (18-24°C) op de aangeboden comfort temperatuur in het algemeen voldoende zijn [10]. Voor de luchtsnelheid is minder eenduidig een bandbreedte aan te geven. Lokaal, dat wil zeggen nabij de werk- ofverblijfplek,
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
zou de mogelijkheid geboden moeten worden am een voelbare luchtstraming te creeren. Een straming kan al worden waargenomen bij luchtsnelheden die grater zijn dan 0,15 mls. In het algemeen is het eenvoudiger am binnen een korte periode de luchtsnelheid te varieren dan de luchttemperatuur. Deze reactietijd spee1t een belangrijke rol aangezien de gebruiker het effect van zijn actie wil voe1en. Bij ondergronds bouwen worden oak de effecten van de variatie in het buitenklimaat op het binnenklimaat geminimaliseerd. De zoninstraling heeft geen of slechts een beperkte invloed op de warmtebalans van de ruimte. De effecten van het buitenklimaat op het binnenklimaat in de vorm van een variatie van de temperatuur en luchtsnelheden in een ruimte, bij bijvoorbeeld een openstaand raam, zijn uitgesloten. Zulke tijdelijke variaties kunnen echter een positieve factor vormen bij de beoordeling van het binnenklimaat van een ruimte. Cabanac [9] definieert thermisch comfort als 'the subjective indifference to the thermal environment' en daarmee als een stabiele situatie. 'Sensory pleasure' wordt volgens Cabanac opgewekt wanneer een minder comfortabele situatie wordt gecorrigeerd. Dit levert dus vanuit een psychologisch oogpunt meer waardering op dan het 'statische' comfort. Het is onduidelijk of dit nag steeds optreedt wanneer zo'n variatie niet door het openen van een raam wordt ge"initieerdmaar op een kunstmatige manier. De vraag is dus ofje korte termijneffecten van het buitenklimaat (bijv. wind) op het binnenklimaat in ondergrondse gebouwen moeten weerspiegelen. De seizoensinvloeden op het binnenklimaat zijn reeds vertaald in de normen en moeten zeker hun weers lag vinden op het binnenklimaat van een ondergrands gebouw. Het langzaam verlopen van de binnenluchttemperatuur gedurende de dag kan worden gezien als een welkome variatie, op het 'dade' karakter van een zeer constant op peil gehouden luchttemperatuur.
56 van 72
Natuurlijk moet deze variatie liggen binnen het interval van de klimaatparameters waarvoor geldt dat deze nag een comfortabel binnenk1imaat opleveren. In bovengrandse ruimten zal het buitenklimaat vrij gemakkelijk deze variatie tot stand kunnen brengen. Bij het regelen van het binnenklimaat in de zomer wordt gebruik gemaakt van dit natuurlijke gegeven. Het scheelt immers aan inspanning am lucht te koelen als de luchttemperatuur in de loop van de dag enkele graden mag oplopen. Het kunnen waamemen van het buitenklimaat, bijv. een zonnige dag, zal ertoe leiden dat een hogere binnentemperatuur sneller wordt geaccepteerd dan wanneer deze terugkoppeling ontbreekt. In ondergrondse ruimten is de natuurlijke invloed van het buitenklimaat op het binnenklimaat geringer. Om een gewenst verloop in de binnenluchttemperatuur te realiseren moeten bewuste regelacties worden uitgevoerd. De bandbreedte van de luchttemperatuur zal wellicht smaller zijn in deze situatie omdat de directe terugkoppeling met het buitenklimaat ontbreekt. In alle gevallen blijft het belangrijk dat de gebruiker van een ondergrondse ruimte, zeker wanneer deze gedurende langere tijd (uren) daar verblijft, zelfinvloed moet kunnen uitoefenen op de thermische condities. De minimale eisen moeten echter te allen tijde gewaarborgd kunnen worden! Enerzijds vanwege de thermofysiologische verschillen tussen personen maar ook vanwege de momentane psychische gesteldheid (gemoedstoestand, tijdsdruk, etc.).
ONDERGRONDS
3.4.2
BOUWEN
0105
57 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
Warmteprod uctie
De temperatuur in een ruimte hangt af van de warmteproductie van de verschillende warmtebronnen en de mate waarin warmte wordt afgevoerd. Als warmtebronnen kunnen worden genoemd: . Radiatoren / convectoren; . Inblaasopeningen verwarmde lucht; . In de ruimte aanwezige apparatuur (computerhardware, kopieermachines, e.d.); . Verlichting; . In de ruimte aanwezige mensen. In tabel 11 zijn enkele waarden van de warmteproductie (metabolisme) in het menselijk lichaam bij verschillende activiteiten gegeven.
kwantificeren van de warmteoverdracht door straling wordt de stralingstemperatuur gebruikt. De stralingstemperatuur is een gewogen gemiddelde temperatuur van de omringende oppervlakken en is afhankelijk van de positie van de persoon in de ruimte. Naarmate de afstand van een persoon tot een oppervlak kleiner wordt neemt de invloed van de temperatuur van dat oppervlak in de stralingstemperatuur toe. De kleding die het lichaam bedekt be"invloedt de warmteoverdracht door verdamping en diffusie. De thermische weerstand van de kleding - uitgedrukt in de eenheid 'cIo' (1 cIo = 0,155 m2.K/W) - speelt dus ook een rol bij het bereiken van een comfortabele conditie. In tabel12 zijn enkele waarden van de warmteweerstand van kledingcombinaties gegeven. Tabel12:
Warmteweerstanden van kledingcombinaties.
Kledingcombinatie
Tabelll:
Warmteweerstand
Warmteproductie (metabolisme) in het lichaam.
0,12 Zwaar winterpak
Lichte activiteit, (winkels, lichte i
l65~210 300
Voor een thermisch behaaglijke situatie is de gewenste luchttemperatuur en -vochtigheid afhankelijk van de activiteit van mensen. Het verschil in temperatuur en vochtigheid tussen mensen en hun omgeving moet voldoende groot zijn om via de verschillende transportmechanismen warmte af te kunnen voeren. Voor het
Samenvattend van belang:
.
. . .
0,23
1,5
zijn de volgende omgevingsafhankelijke
variabelen
luchttemperatuur;
luchtsnelheid; luchtvochtigheid;
stralingstemperatuur. Bovendien zijn de volgende persoonsafhankelijke variabelen van belang: . metabolisme; . kledingweerstand.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
Met de methode zoals beschreven in de NEN ISO 7730 is het mogelijk om op basis van bovengenoemde parameters een schatting van het thennisch comfort te geven. Omgekeerd kan, als de activiteit en het kledinggedrag bekend zijn, de optimale temperatuur worden bepaald. Voor de ISO 7730 methode geldt dat de parameters moeten voldoen aan de grenswaarden in tabel 13. Dat wil zeggen dat deze methode niet geschikt is in extreme situaties. Tabel13:
Grenswaarden NEN ISO 7730.
Parameters
Grenswaarde
KJedingweerstand
0 - 0,3 m2.K/W(0 - 2 c1o)
Het al dan niet als behaaglijk ervaren van het binnenklimaat hangt nauw samen met een aantal parameters die van de persoon en de omgeving afhangen. Door het niet kunnen waamemen van het buitenklimaat in ondergrondse ruimten ontbreekt deze prikkel in het beoordelen van het binnenklimaat. Dit is echter niet te kwantificeren in termen van de variabelen die het binnenklimaat bepalen. Het binnenklimaat in ondergrondse ruimten zal in het algemeen als saai en statisch worden ervaren. Meer dan in bovengrondse ruimten zal in de ondergrondse situatie de binnenklimaatparameters daadwerkelijk moeten varieren tussen de grenzen zoals die door de omgevingsvariabelen worden toegestaan.
58 van 72
In ondergrondse ruimten moet een monotoon binnenklimaat worden vermeden. In ondergrondse ruimten kunnen in beginsel voor het thermisch klimaat dezelfde criteria worden gehanteerd als voor bovengrondse ruimten. Gedurende de zomermaanden kan in ondergrondse ruimten de absolute luchtvochtigheid hoog zijn. Hierdoor wordt de warmteafgifte door verdamping van transpiratievocht moeilijker waardoor het binnenklimaat al gauw als benauwd en warm wordt beoordeeld. Ais de vloer en wanden een te lage temperatuur hebben zal de relatieve vochtigheid erg hoog worden, mogelijk kan condensatie op deze vlakken ontstaan. Bij ondergrondse ruimten is het van belang om hier extra aandacht aan te schenken. door de vloer en wanden voldoende te isoleren.
3.4.3
Klimaat in circulatieruimten
Door de temperatuur van de lucht in de circulatieruimten variabel te maken, afhankelijk van het seizoen en het weer, wordt de indruk gewekt dat er een verbinding met buiten is. Bij een hogere luchttemperatuur moet er wel voor worden gewaakt dat de relatieve vochtigheid niet te laag wordt, respectievelijk bij een lag ere temperatuur niet te hoog.
3.4.4
Klimaat in verblijfsruimten
Het openen van geveldelen en het gebruik van natuurlijke ventilatie is in nieuwe bovengrondse gebouwen weer mogelijk als antwoord op de klachten die ontstonden nadat gebouwen werden afgeleverd met een
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
gesloten goed ge'isoleerde gevel. Het opgesloten gevoel en de beperkte mogelijkheden om iets aan het binnenklimaat te veranderen leidde tot gebouwgerelateerde problemen bij een significant deel van de gebruikers van dit type gebouwen. Bij ondergrondse gebouwen moet het idee van een opgesloten gevoel worden voorkomen ondanks het feit dat er geen (of weinig) te openen delen in de buitenwand geplaatst kunnen worden. Dit stelt hoge eisen aan het klimatiseringssysteem en grijpt terug op het eerder beschreven algemene verhaal dat de gebruiker de thermische condities zelf moet kunnen regelen. De minimum eisen zoals beschreven in de normen moeten te allen tijde gewaarborgd kunnen blijven. Bij verzame1ruimten (vergaderzalen), gang en, receptie, e.d. zullen de gestelde eisen slechts weinig afwijken van die van bovengrondse gebouwen. Voor doorloopgebieden zou de stelling aangehouden kunnen worden dat de buitenlucht op de meest verafgelegen plek van de ingang van het gebouw wordt ingebracht (met geurtje?) en afgevoerd nabij de ingang. Door op deze wijze de luchtkwaliteit dieper in het gebouw te garanderen zou een eventuele psychologische barriere enigszins worden tegengegaan. De luchtkwaliteit nabij de ingang moet aan de in de normen gestelde eisen blijven voldoen. Voor verblijfruimten waar meerdere mensen samen zijn zullen de optimum condities moeten worden gevonden via de geldende comforteisen. Bij voorkeur moet echter gezocht worden naar systemen die nabij de gebruiker lucht kunnen toevoeren, eventueel onder controle van de betreffende gebruiker. Om ondergronds vergaderen meer acceptabel te maken zal gebruik moeten worden gemaakt van nieuwe technieken, bijv. microklimaat. Op die manier kunnen de beperkingen en de vooroordelen ten aanzien van ondergronds bouwen enigszins worden gecompenseerd. De temperatuur in verblijfsruimten moet in de zomer liggen tussen 21-25 °e en in de winter tussen 20-24 °e.
27/08/99
59 van 72
Het temperatuur interval geeft niet zonder meer de dagvariatie van de temperatuur. De luchtsnelheid in het "binnen" gebied (zittend) moet in de zomer kleiner zijn dan 0,25 m/s zijn en in de winter kleiner dan 0,15 mls. In het "overdekt" buitengebied (vaak lopend, zittend met overkleding: terras e.d.) in de zomer kleiner dan 1 mls en in de winter kleiner dan 0,5 mls. Bij temperatuur en luchtsnelheid corresponderen de intervallen, d.w.z. de hoge waarde van de luchttemperatuur hoort bij de hoge waarde van het luchtsnelheidsinterval. Vrije tijd / ontspanning
In deze situatie liggen de grenzen minder star, maar zijn afhankelijk van de activiteit. Bij intensieve sport zullen de temperaturen gemiddeld lager zijn dan bij niet lichamelijke intensieve sporten. Tabel12: Grenswaarden voor ondergrondse vrijetijdsbesteding.
Luchtvochtigheid Luchtkwaliteit
De relatiefkorte verblijftijd van mensen in een schouwburg oftheater en de normaal gesproken minder relevante invloed van klimaattechnische parameters op deze activiteit beperken de aanvullende eisen die gesteld moeten worden aan een ondergronds theater. Dit uitgangspunt geldt in principe voor aIle genoemde vrije tijdsbestedingen die onafhankelijk zijn van buiten. In het geval van
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
een theater zal het ondergronds bouwen eerder aanspreken dan afschrikken.
Uitgaande van een volledige luchtbehandeling zijn speciale eisen eigenlijk alleen gewenst voor de constructie (denk aan oppervlaktecondensatie en RV) en voor de veiligheid bij calamiteiten. Noodvoorzieningen en de locatie van nooduitgangen liggen minder voor de hand. Ais altematief op de bovengrondse vluchtwegen, die (bijna) direct in de buitenlucht uitkomen, zou men bij een ondergrondse vluchtweg kunnen denken aan een soort bufferruimte die op overdruk staat.
3.5
LUCHTKWALITEIT
Over het meten van de luchtkwaliteit is de laatste jaren veel onderzoek gepubliceerd in de wetenschappelijke literatuur. Ook hier heeft Fanger en zijn groep een belangrijke bijdrage geleverd door de geurbelasting van de elementen in een vertrek (indusief mensen) op de binnenlucht te kwantificeren [14, 15]. Met behulp van een panel van geYnstrueerdepersonen is een meetmethode ontwikkeld en in een aantal Europese gebouwen getest [16]. De methode is bewerkelijk en kostbaar. Toekomstige ontwikkelingen zijn de vervaardiging van sensoren die de taak van het team 'geoefende neuzen' kunnen ovememen. Voor ondergrondse ruimten is het wenselijk om de ventilatiehoeveelheid te regelen op basis van de werkelijke behoefte, waarbij een minimum ventilatie wordt gehandhaafd. Deze regeling kan autonoom werken op basis van de gemeten verontreiniging in de lucht zoals de vochtigheid, concentratie stof of CO2. Hiermee wordt
60 van 72
vermeden dat te weinig wordt geventileerd als de bezetting van de ruimte hoog is en dat er onnodig wordt geventileerd als de bezetting minimaal is (energiebesparing). Om infecties van op de grond levende organismen te vermijden dient erop te worden gelet dat de verse lucht niet rechtstreeks vanaf het maaiveld de ruimten kan binnenstromen. Ergo: ook geen te openen gevelramen op maaiveldniveau.
3.5.1
Waarom ventileren
In de eerste plaats wordt er geventileerd omdat levende wezens zoals mensen en dieren zuurstof nodig hebben om in leven te kunnen blijven.
De hiervoor benodigde luchtvolumestroom is echter klein, vergeleken met de stroom die nodig is om tevens de concentraties van door mensen geproduceerde geuren en andere stoffen effectief te verlag en tot een aanvaardbaar niveau. Uit hygienische overwegingen, met het oog op de gezondheid en het welbevinden, worden dus zwaardere eisen aan de ventilatie gesteld dan strikt noodzakelijk is om te overleven.
3.5.2
Ventilatie en luchtkwaliteit
Ventilatie zorgt voor verdunning en afvoer van in de lucht voorkomende en homogeen gemengde verontreinigingen. In de Nederlandse regelgeving wordt ervan uitgegaan dat ventilatie nodig is voor de aanwezige personen in een ruimte en de activiteiten die onverbrekelijk verbonden zijn met het gebruik van die ruimten.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
Men ventileert ten behoeve van mens en en niet ten behoeve van door bouw en inrichtingsmaterialen afgegeven emissies. Het overheidsbeleid richt zich op het terugdringen en beheersen van emissies van material en tot een niveau waarbij zelfs bij een zeer laag ventilatieniveau nog geen problemen mogen ontstaan. In het algemeen zullen gasvormige verontreinigingen evenredig met het ventilatieniveau worden verlaagd in concentratie. Dat ligt iets anders voor stofvormige verontreinigingen. Met name bij zwaardere deeltjes (>10 /lm) treedt het zogenaamde "uitzakken" op waardoor de verlaging van de concentratie van dat stof niet evenredig zal zijn met het ventilatieniveau. Vocht zal zich in het algemeen meer gedragen als een goed met de lucht gemengde verontreiniging in de lucht. Behalve in grenslagen en bij duidelijke vochtproductie in een ruimte zullen zich binnen de lucht in de ruimte vrijwel geen verschillen in vochtconcentraties voordoen. De lucht in een gebouw is nooit vrij van veron trein igingen.
De samenstelling van de lucht wordt bei"nvloeddoor mensen en de activiteiten die in het gebouw plaats vinden en door de materialen in het gebouw. De belangrijkste verontreinigingen van de binnenlucht zijn [12]: . lichaamsgeur . koolstofdioxide . vocht . organische bestanddelen . verbrandingsproducten . stofdeeltjes . allergenen . radon
61 van 72
Lichaamsgeur De bron voor lichaamsgeur zijn uiteraard mens en ze1f. Als indicator voor de door het lichaam afgescheiden producten wordt vee1al de concentratie van het door mensen geproduceerde koolstofdioxide genomen. Koolstofdioxide Koolstofdioxide komt vrij bij het uitademen door mens en dier. Ook door planten wanneer het donker is. Verder komt koolstofdioxide vrij bij verbrandingsprocessen zoals bij een gasfomuis maar ook bij roken van sigaretten. Als hygienische grenswaarde wordt in het algemeen een concentratie varierend van 0,1 tot 0,15 % aangehouden. In de Nederlandse regelgeving is voor woningen een grenswaarde van 0,12% als uitgangspunt gekozen. Vocht Zowel een (te) lage relatieve vochtigheid als een (te) hoge RV kunnen onze gezondheid bei"nvloeden, direct via de invloed op de vochtbalans van het menselijk lichaam, indirect door hun invloed op het v66rkomen van diverse stoffen in de binnenlucht, te onderscheiden naar biologische en chemische agentia. Voor wat betreft de biologische agentia in het binnenmilieu gaat het hierbij, in samenhang met een relatiefhoge luchtvochtigheid, in het bijzonder om (afvalproducten van) huisstof- en voorraadmijten, schimmels, bacterien en zilvervisjes; en in samenhang met droge en re1atiefwarme omstandigheden om schimmelsporen en meelmijten. Voor wat betreft de chemische agentia geldt dit voor vluchtige organische verbindingen (VaV's) zoals anhydriden, waaronder ftalaatesters (weekmakers) en diisocyanaten die worden toegepast in
ONDERGRONDS
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
onder meer PVC producten, PUR schuim, (latex)verven, lijmen.
27/08/99
lakken en
62 van 72
Zo mag formaldehyde geen concentratieniveaus opleveren die tot problemen leiden bij een ventilatieniveau dat ruwweg een factor 6 lager ligt (0,15 dm3/s) dan het in het Bouwbesluit vereiste niveau. Stofdeeltjes Stofdeeltjes komen op velerlei manieren vrij. Afgezien van de belangrijke bron roken is stof ook atkomstig van papier, textiel en van buiten. Stofdeeltjes kunnen eventueel dragers en transporteurs zijn van vocht.
Figuur 34: De huisstofmijt (max. 0,3 mm lang) is een algemene gast in textiel van bedden, meubilair en tapijt van de Nederlandse woningen {i2].
Bij een lage RV en een relatiefhoge binnentemperatuur, kunnen elektrostatische verschijnselen optreden, die hinder door elektrische ontlading ('schokken') veroorzaken. Deze verschijnse1en treden op bij een RV van de binnenlucht van 35-40% oflager, het eerst als sprake is van een 'schone' slecht geleidende vloerbedekking. V 0oral 's winters bij vorst, wanneer het absolute vochtgehalte van de buitenlucht laag is, zal bij opwarming van de binnentredende lucht de RV ervan dientengevolge laag zijn. Organische bestanddelen Oplossingsmiddelen, verf, meubelen en dergelijk scheiden vluchtige organische verbindingen af. Voor formaldehyde, een afscheidingsproduct van bijvoorbeeld spaanplaat, is in het Bouwbesluit een eis gesteld.
Radon Radon is een radioactief edelgas dat onder andere vrijkomt uit bouwmaterialen. Ook uit de grond kan radon vrijkomen. Met betrekking tot radon uit bouwmaterialen wordt op dit moment beleid door de overheid geformuleerd. De rol van ventilatie voor al deze verontreinigingen is afvoer en verdunning. Daarbij moet men bedenken dat het wegnemen van de bron effectiever is dan het wegventileren. Eisen t.a.v. luchtkwaliteit / ventilatie Omdat het effect van natuurlijke ventilatie bij ondergronds bouwen nagenoeg wordt uitgesloten is een betrouwbaar en goed ontworpen mechanisch ventilatiesysteem onontbeerlijk. Denk daarbij ook aan de werking van het systeem bij calamiteiten. In de norm en worden eisen aan het minimale ventilatiedebiet gesteld. Dit debiet is in het algemeen afgestemd op het aantal gebruikers van een ruimte en gebaseerd op de CO2-concentratie. Om mechanische doorspuiing van de ruimte mogelijk te maken zou het debiet in een ruimte aanzienlijk verhoogd moeten kunnen worden (gebalanceerd per ruimte). Zo een doorspuiing is vergelijkbaar met het effect dat optreedt wanneer een raam geopend wordt. In ieder geval moet het
ONDERGRONDS
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
mogelijk zijn om per ruimte het ventilatiedebiet thermische condities).
te regelen (zie
In de normen wordt niet gesproken over de effectiviteit van de ventilatie. Kortsluiting van ventilatielucht moet in alle gevallen voorkomen worden aangezien de gebruiker weinig of geen correctiemogelijkheden heeft via natuurlijke ventilatie. In het algemeen wordt een mengventilatie stromingspatroon aangehouden.
.
.
.
.
.
Alle verblijfsruimten moeten direct van buiten ventilatielucht kunnen krijgen met een dauerliiftung en een spuivoorziening. Eisen t.a.v. luchtkwaliteit De concentratie CO2 moet onder 1000 ppm blijven. Dit betekent extra veel ventilatie daar waar gerookt mag worden! In de lijn van het huidige antirookbeleid ligt het voor de hand in ondergrondse ruimten roken te verbieden. Eisen t.a. v. straling.
Elektromagnetische straling afkomstig van buiten speelt geen rol in ondergrondse ruimten. Ioniserende straling is mogelijk via inademing van Radongas dat exhaleert uit gebruikte bouwmaterialen. Radon afkomstig uit de grond speelt, gezien de dichte buitenconstructie, geen rol. Ventilatie
Ventilatie moet gebeuren met 100% buitenlucht. Gebalanceerde mechanische ventilatie met buitenlucht is het meest geschikt. Omdat de mogelijkheid tot doorspuiYngvia ramen ontbreekt, zal het mechanische systeem daartoe mogelijkheden moeten bieden. Materiaalgebruik Vanwege de toch al hoge ventilatielast verdient het aanbeveling am ondergronds gebruik te maken van niet ofweinig emitterende materialen.
3.5.3
63 van 72
Geurhinder
Bij een hoge relatieve vochtigheid (RV) van de lucht of een hoog vochtgehalte van materialen kan geurhinder optreden. De lucht wordt dan vaak 'muffig' genoemd. Schimmels en bacterien kunnen daarvan de bron vormen. Zo produceren schimmels tal van vluchtige verbindingen, zoals alcoholen en ketonen, die deze typische lucht veroorzaken. Maar ook kan, veelal in combinatie met een hoge binnentemperatuur, geurhinder ontstaan door emissies uit, al dan niet via de lucht, vochtig geworden spaanplaat, ureumformaldehydeschuim (UP schuim) en bindmiddelen in vochtig glas- of steenwol. Gegevens omtrent emissies uit bouw- en inrichtingsmaterialen en de omstandigheden, waarbij geurhinder optreedt, zijn echter nog zeer beperkt. Onderzoek aan de hand van een vijftal bouw- en inrichtingsmaterialen (PVC vloerbedekking, een polyamide vloerbedekking, watergedragen acryl muurverf, vernis en lak) wees uit dat naarmate de luchtvochtigheid en temperatuur hoger waren, de geur van de emissies uit deze material en steeds minder acceptabel werd gevonden. Overigens bleek daarbij tevens dat het vermogen om een specifieke geur waar te nemen (of de lucht te beoordelen op kwaliteit) beter is naarmate de RV lager is. Bij een hoge R V ruikt men meer, bij een lage R V ruikt men beter.
ONDERGRONDS
3.6
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
ELEKTROMAGNETISCHE
VELDEN
Ondergronds bouwen betekent dat extra aandacht gegeven moet worden aan het ontstaan en voorkomen van elektromagnetische velden. Een elektromagnetisch veld heeft twee componenten: . een elektrisch wisselveld; . een magnetisch veld. Een elektromagnetisch veld is daarbij het gevolg van laagfrequente wisselvelden. Magnetische velden worden veroorzaakt door bewegende elektrische ladingen en gaan dus altijd samen met een elektrisch veld. In ruimten met veel apparatuur en bekabeling moet voldoende aandacht worden besteed aan afscherming. Elke stralingssoort wordt gekenmerkt door zijn frequentie (golflengte) en veldsterkte. De veldsterkte is een maat voor de amplitude van een golf. De elektrische veldsterkte wordt uitgedrukt in volt per meter (Vim) en de magnetische veldsterkte in tesla (T). De gezondheidsraad onderscheidt frequentie gebieden zoals aangegeven in tabel15. Mensen wordt blootgesteld aan een breed scala van elektromagnetische straling, ook wel 'elektrosmog' genoemd. Deze mix bestaat voor een belangrijk deel uit velden met extreem lage frequentie (elf) velden (50/60 Hz) die worden opgewekt bij de productie en transport van elektriciteit in hoogspanningskabels en het gebruik van elektrische apparaten.
. .
64 van 72
Laag frequente elektrische velden: maximale veldsterkte 5 Vim; Laag frequente magnetische velden: maximaallOO nT.
3.6.2
De laatste j aren menen steeds meer mensen dat hun gezondheid wordt geschaad door het wonen in de nabijheid van een zendmast of hoogspanningsleiding of door het gebruik van elektromagnetische apparatuur zoals bijv. GSM telefonieapparatuur en magnetrons. Van hoogfrequente stralingsbronnen zoals ultraviolette straling en rontgen of gammastraling is de schadelijkheid allange tijd bekend. Sinds enkele decennia worden ook stralingsbronnen met zeer lage frequenties en de radiofrequenties ervan verdacht een negatieve invloed op de gezondheid te hebben. Gezondheidseffecten van extreem laag frequente elektromagnetische velden afkomstig van het elektriciteitsnet zijn uitvoerig onderzocht. Momenteel is er uit wetenschappelijk onderzoek van schadelijkheid niets gebleken zolang de grenswaarden worden gerespecteerd. Desondanks zijn de volgende maatregelen geformuleerd: . Geaarde afscherming elektrische kabels; . Toepassen net vrij schakelaar;
.
.
Afstand houden tot grote stroomverbruikers; Aarden wapening, stalen bouwelementen.
Tabel13:
3.6.1
Grenswaarden
(Gezondheidsraad)
Door de gezondheidsraad zijn grenswaarden geformuleerd voor elektromagnetische velden:
Maatregelen
Door gezondheidsraad
onderscheiden
frequentiegebieden.
ONDERGRONDS
4
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
27/08/99
KANSRIJKE FUNCTIETYPEN
In "Strategische Studie Ondergrandse Ruimten" worden kansrijke functietypen genoemd. Dit zijn primair de functietypen voor ondergrondse ruimten in drukke stedelijke gebieden en woongebieden waarin mens en kunnen verblijven zoals : . Industriele productie- en nutsbedrijven, met stedelijke werkplaatsen; . Detailhandel en kleinschalige productie, winkelpassages, snackbars, studio's etc.; . Onderwijs en onderzoek: laboratoria, collegezalen; . Sport en recreatie binnen: sportzalen, oefenruimten; . Cultuur: concerthallen, poppodia, oefenruimten; . Horeca: discotheken, muziekpodia. Wonen komt hierin niet in voor, omdat in deze studie alleen volledig ondergrandse ruimten zijn meegenomen. Aangezien ook de verschijningsvormen bedekt, verzonken en kelder als ondergronds worden gezien komt in dit rapport het wonen wel aan de orde. In de deelstudies 0 110 literatuurstudie en 0 120 prajectanalyse worden diverse ondergrondse prajecten behandeld.
4.1
SCHEIDING
BOVEN- EN ONDERGRONDS
Er is een duidelijke grens tussen boven- en ondergronds aan te geven. Deze grens, maaiveld of grondoppervlak genoemd wordt in het algemeen in verticale richting gepasseerd. Boven de grand is een
65 van 72
open ruimte gevuld met lucht beschikbaar. Onder de grand is de ruimte gevuld met aarde en water. Heuvelachtige gebieden zoals de duinen aan de kust en de heuvels geven daar een extra dimensie aan. Daar kan in horizontale richting de grens worden gepasseerd. Denk hierbij aan de mergelgrotten in Zuid- Limburg. Omdat Nederland een rivierdelta is moet er ten aanzien van ondergronds bouwen rekening gehouden worden met: . Het grandwaterpeil en maaiveld liggen nooit ver uit elkaar; . De bodem heeft in principe een geringe samenhang. De grand in gaan is in Nederland niet altijd even vanzelfsprekend geweest. Allerlei mogelijkheden zijn er om het maaiveld te manipuleren en daarmee de harde scheiding tussen boven- en ondergronds te doorbreken. In 0101 en 0102 wordt hierop dieper ingegaan.
4.2
VERSCHIJNINGSVORMEN
In de basisstudie 0 100 "Ondergrondse ruimten" wordt onderscheid gemaakt tussen de volgende verschijningsvormen van ondergrandse ruimten, zie figuur 35: . volledig ondergronds . verzonken . souterrainloverdekt/kelder onder gebouwen . met aarde (deels) bedekt Het moge duidelijk zijn dat met name de volledige ondergrondse
situatiehet grootste verschil met de bovengrondse situatie zal
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
27/08/99
WAARNEMEN
oproepen. Alleen via kunstgrepen is een (indirecte) relatie met de bovengrondse omgeving (buiten) te realiseren.
66 van 72
Voor elk functietype kan onderscheid worden gemaakt in:
.
privaat deel: ruimten alleen toegankelijk
.
(bewoners, personeel, e.d.). publiek deel: ruimten toegankelijk voor bezoekers, publiek.
4.4
De wijze waarop een ruimte wordt gebruikt is bepalend voor de condities in die ruimte. De volgende factoren spelen daarbij een rol:
HOOFDGROEPEN
. .
De ondergrondse ruimten kunnen op basis van de functies worden ingedeeld in hoofdgroepen zoals in tabel 16 is aangegeven. Tabel14: Hoofdgroepen. Privaatdeel
Vrije tijdsbesteding
FUNCTIE VAN DE RUIMTE
Zowel in een bovengronds als in een ondergronds gebouw zijn verschillende soorten verblijfsruimten / -gebieden en verkeersgebieden te onderscheiden, die verschillende of meerdere functies kunnen hebben, zoals: . Verplaatsing; . Activiteit (ontspanning, werkplaats, kantoor, keuken, etc.); . Privacy / verzorging (sanitaire ruimten, slaapvertrekken); . Sociale contacten (vergaderruimten, kantines, boulevard).
Figuur 35: Verschijningsvormen.
4.3
voor gebruikers
Publiek deel
Verblijfsruimten
Verblijfsduur;
Taakuitvoering.
Verblijfsduur De tijd dat iemand in een verblijfsruimte aanwezig is kan varieren in frequentie en in tijdsduur. Een reiziger in een metro op weg naar zijn werk komt twee keer per dag gedurende gemiddeld ongeveer een half uur in de metro. Een administratief medewerker zit acht uur op dezelfde werkplek. Naarmate de frequentie en de tijdsduur toenemen zal enerzijds gewenning optreden aan het feit dat men een ondergrondse ruimte betreedt. Anderzijds echter zal het ontbreken
ONDERGRONDS
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
van daglicht en uitzicht steeds meer bewust/onbewust merkbaar worden.
en fysiologisch
Complexiteit van de activiteit Een activiteit kan qua fysieke en mentale inspanning varieren van volledige rust tot zeer intensief en geconcentreerd (analyse van problemen, besturen van ingewikkelde processen, zware moeilijke lichamelijke arbeid). Mensen hebben slechts een beperkte capaciteit tot het verwerken van informatie [12]. Moeilijke taken (100% inzet en concentratie) kunnen het beste worden uitgevoerd in een omgeving waar weinig of geen exteme stimuli zijn. Overigens zullen dan de meeste stimuli niet meer bewust worden waargenomen. Het gebrek aan uitzicht zal dan ook niet als een gemis worden beschouwd. Voor volledige rust en ontspanning heeft men behoefte aan een stille omgeving met liefst vertrouwde zaken en geluiden. Routinematige arbeid (lopende band werk), vergt weinig mentale inspanning. Zouden deze moeten worden uitgevoerd in een rustige weinig stimulerende omgeving dan heeft het lichaam de neiging om in een rusttoestand te geraken. Stimuli zoals sociaal contact, buitengeluid, uitzicht en muziek hebben dan een positieve invloed. Bij routinematige arbeid speelt ergonomie een belangrijke rol omdat vaak dezelfde houding wordt aangenomen en dezelfde handelingen worden verricht waardoor lokale overbelasting van het lichaam kan optreden. Ook de mogelijkheid om regelmatig de benen te strekken in een aantrekkelijke en afleidende omgeving moet daarom aanwezig zlJn.
67 van 72
Inspanning en rust wisselen elkaar af. Het dag- nacht ritme is hier een voorbeeld van. Maar ook gedurende een werkdag vindt er een afwisseling plaats (de pauzes) en ook tijdens een activiteit. Te lange belasting leidt tot uitputting (fysiek ofmentaal). 100% inzet en inspanning is slechts korte tijd vol te houden en moet worden gecompenseerd met perioden met lichtere activiteit of rust. Dat wil zeggen dat ook de omgeving hieraan moet beantwoorden. In figuur 36 is de relatie tussen de mate van inspanning en de behoefte aan stimuli weergegeven. Er worden twee soorten onderscheiden: stimuli die rechtstreeks voortkomen uit de activiteit, zoals informatie op een computerbeeldscherm en stimuli uit de omgevmg. In de over het algemeen statische en stille ondergrondse ruimten zijn weinig stimuli aanwezig. Dit betekent dat zeer intensieve taken hier goed uitgevoerd kunnen worden, mits natuurlijk de juiste fysische condities heersen. Voor de oogtaak moet voldoende licht aanwezig zijn en het klimaat moet zijn afgestemd op de fysieke inspanning van het lichaam. Juist bij de activiteiten die minder inspanning vergen is de behoefte aan stimuli het grootst. Er moeten voldoende prikkels aanwezig zijn om de activiteit van lichaam (spieren) en geest (alertheid) op gang te houden. Deze prikkels liggen vooral in het visuele en auditieve vlak.
In de slaap- en rustperioden is de inspanning minimaal. Dit betekent echter niet dat er geen behoefte aan stimuli is. Deze zijn echter heel anders van aard en worden vooral met de tastzintuigen waargenomen. Men wil makkelijk zitten of liggen. Makkelijke kleding wordt aangetrokken en de behoefte aan lichamelijk contact met anderen wordt groter (knuffelen, massage, etc.). Ook het zien en horen van
~=-
ONDERGRONDS
BOUWEN
27/08/99
0 105 W AARNEMEN
trage en rustige beelden en geluiden dragen er toe bij dat de harts lag en ademhaling rustiger worden en spieren verslappen. Behoefte aan stimuli uit de omgeving
~---
--
Stimuli uit de activiteit ,,"
68 van 72
personeel (meerdere aaneengesloten werkdagen aanwezig) in een ondergronds gebouw de mogelijkheid en de gelegenheid te geven om de pauzes (elke twee uur) in een ruimte door te brengen met uitzicht en daarmee ook daglicht, om zo letterlijk een lichtje en een luchtje te kunnen scheppen. Deze ruimte moet op betrekkelijk eenvoudige wijze bereikt kunnen worden (de mogelijkheid) en in de organisatie moet dit ondersteund en zelfs gestimuleerd worden (de gelegenheid).
/
100
0
[81'.4 :m:):::1 L(.:.~"1I.I~ [~
Figuur
4.5
36: Relatie inspanning
en behoefte aan stimuli.
RELEVANTE
FUNCTIETYPEN
Voor het welzijn en de gezondheid heeft het ontbreken van contact met de natuurlijke omgeving gedurende een langere tijdsduur een negatieve invloed. Het is daarom ook aan te bevelen om vast
Het waarnemen in ondergrondse fuimten legt geen beperkingen op ten aanzien van het gebruik ervan. Wel belangrijk is dat het ontbreken van natuurlijke stimuli, zoals achtergrondgeluid van buiten, uitzicht en vooral daglicht, worden gecompenseerd door andere stimuli, zoals inspirerende ruimten, voldoende activiteit in de verkeersruimten, bewegingsmogelijkheden en afleiding (leeshoeken, tv's, zithoeken, kantines). Aspecten als veiligheid zijn voor ondergrondse ruimten architectonisch op te lossen. Voor een aantal activiteiten is uitzicht en daglicht onmisbaar. Het betreft activiteiten die niet zonder het contact met de natuurlijke omgeving kunnen. Dat de woonomgeving voldoende rust, vrijheid, licht en lucht moet bieden mag duidelijk zijn. Ondergronds wonen is dan ook geen optie (behalve dan uit noodzaak in schuilkelders). Ook vallen hieronder ziekenzalen, dagverblijven, etc. Moeilijk oplosbare problemen worden op het gebied van licht ondergronds en op kelder niveau verwacht bij o.a. de functietypen kantoren, onderwijsruimten en laboratoria. Hier speelt opnieuw het feit dat mens en behoefte hebben aan daglicht, vooral wanneer zij langere tijd ergens moeten verblijven. Er moet zorg worden gedragen voor stimulerende werkruimten en extra aandacht worden geschonken aan de pauzeruimten.
ONDERGRONDS
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
27/08/99
Ook in een ondergronds museum kan daglicht onontbeerlijk zijn, wanneer de uitgestalde werken daardoor beter tot hun recht komen. Er zijn echter ook veel expositieruimten zonder daglicht, die dus ook ondergronds kunnen worden gebouwd. Met name op het gebied van luchtkwaliteit worden ondergronds en op kelder niveau hoge eisen gesteld in hospitalen, laboratoria en zwembaden. Verder zullen de autoweg en de parkeergarage ondergronds vooral moeilijkheden ervaren met het afvoeren van de geproduceerde uitlaatgassen. Bedekt en verzonken geldt dit alleen voor autowegen en parkeergarages, vanwege de al eerder genoemde uitlaatgassen. Extra aandacht voor ondergronds bouwen is nodig voor bijna alle functietypen op het gebied van geluid. Op de andere niveaus zijn de verschillen met bovengronds op dat gebied niet zo groot, en hetzelfde geldt voor binnenklimaat en in beperkte mate ook voor licht.
69 van 72
ONDERGRONDS
5
BOUWEN
0105
WAARNEMEN
MANIFEST
Contact met de natuurlijke omgeving is voor mensen van levensbelang. Mensen zijn in staat om gedurende een korte tijd in van de natuurlijke omgeving afWijkende condities goed te functioneren, mits dit gecompenseerd wordt. Het gebruiken van ondergrondse ruimten voegt een nieuwe belevingswaarde toe, die zich vooral positief uit bij korte (of sporadische langere) tijdsduur.
Bij frequent langere tijdsduur onder de grond is het uitzonderlijk en sensationeel ervaren van ondergronds gaan verdwenen en wordt het gemis aan daglicht en uitzicht eerder merkbaar. Omdat mensen diep geworteld zijn in de natuur, maar door de modemisering van de maatschappij steeds vaker in een kunstmatige omgeving worden geplaatst, is onderzoek naar de invloed hiervan op het welzijn en de gezondheid van mensen van het allergrootste belang. Ontwerp van een gebouwde omgeving met optimale fysische condities geeft nog geen garantie voar een optimaal welbevinden van de gebruiker zonder dat aandacht is besteed aan de psychosociale factoren (werkdruk, management systeem, organisatiecultuur, werkmethoden, waardering, sociale omgeving, communicatie, informatie, prive-situatie, opleiding, etc.).
27/08/99
70 van 72
ONDERGRONDS
6. 1.
BOUWEN
0 105 W AARNEMEN
LlTERATUUR Neer, Drs. R. Van. Inleiding tot de psychologie. L.C.G. , Malmberg, s-Hertogenbosch
2.
N720-02. De nieuwe kaart verdiept. COB, mei 1998
3.
Horvat, Prof ir. E, cs. Strategische studie ondergronds bouwen. Samenvatting
4.
en conclusies OB, februari 1997
NIROV, PAM consultants, Zandvoort Ordening en Advies. Projectanalyse Ondergrondse Ruimten. juni 1998.
5.
Miller James D. EjJects of Noise on People. Acoust. Soc. Am, Vol. 56, No 3, September 1974
6.
MacMillan, Neil A., Howard L. Kaplan, C.Douglas Creelman. ThePsychophophysicsof Categorial Perception. Psychological Review, 1977, Vol 84
71 van 72
27/08/99
9.
Cabanac, M. 1996. Pleasure andjoy, and their role in human life, Proc. Indoor Air '96, vol.3, pp.3-14, Nagoya, Japan
10.
Wyon, D.P. 1994. Assessment of human thermal requirements in the thermal comfort region, Proc. Thermal Comfort: past,
present and future (ed. Oseland, N.A. and Humphreys, M.A.), pp.144-155, Garston, United Kingdom bij Ondergronds Bouwen. AMOI-WP4
11.
COB. Humanfactors
12.
SBR. Handboek Vocht en Ventilatie. 1999 (in voorbereiding).
13.
Vrij A., Winkel F.W.. Characteristics of the building environment and fear of crime: A research note on interventions in unsafe locations. Deviant Behavior: An interdisciplinary Joumal12, 203-215 (1991)
14.
P.O Fanger, Introduction Quantify Air Pollution
of the olf and the decipol Units to Perceived by Humans Indoors and
Outdoors, Energy and Buildings, 12 (1988) 1 - 6
7.
Bell, Paul A., Thomas C. Greene, Jeffrey D. Fisher, Andrew
Baum. Environmental Psychology (Fourth Edition). Harcourt
15.
Pollution Sources in Offices and Assembly Halls, Quantified by
Brace College Publishers, 1996 (1978), ISBN 0-15-501496-X. 01/15/990105. 8.
Korz Sander, Henk Aarts. Hoe dieper hoe gevoeliger. Een experimentele studie naar de ejJecten van omgevingsfactoren op gevoelens van sociale veiligheid in ondergrondse versus bovengrondse NS Stations. Afstudeerverslagfaculteit
Technologie Management, Technische Universiteit Eindhoven. 1998
P.O. Fanger, J. Lauridsen, P. Bluyssen, G. Clausen. Air the olfUnit,
16.
Energy and Buildings, 12 (1988) 7 - 19
P. Bluyssen, Europees binnenluchtkwaliteitsonderzoek, Magazine,jaargang 25, december 1996 20 - 32. Overzichtsartikel.
TVVL
ONDERGRONDS
17.
BOUWEN
0105
72 van 72
27/08/99
WAARNEMEN
NSVV. Handboek verlichtingstechniek. Bouwstenen en richtlijnen voor een succesvol verlichtingsplan. Kluwer Techniek.
27.
Brainard George C., Bernecker Craig A., The effects of Light On Human Physiology and Behavior
18.
Praktijkboek gezonde gebouwen (1997). Gezamen1ijke uitgave van SBR, ISSO en Intechnium
28.
Matlin Margaret W., Foley Hugh J.. Sensation and Perception. Allyn and Bacon. USA. 1997 (4th edition)
19.
Carmody. Underground space design. John Wiley ans Sons Inc. 1993. New York
29.
Rostron Jack. Sick Building Syndrome. E & Fn Spon. 1997
30.
IESNA 1993. Lighting Handbook. Illuminating Engineering Society of North America. New York
20.
Gaillard, Anthony W.K.. Stress. Produktiviteit en gezondheid. Uitgeverij Nieuwe Zijds. 1996 31.
21.
Killler, R., L. Wetterberg. The subterranian work environment: impact on Well-being and Health. Environmental International. Vol. 22, no. 1, pp. 33-52, 1996
Kruithof A. A. 1941. Tubular luminescence lamps for general illumination. Philips Tech. Rev. 6(3):65-73
32.
Gagge, A.P., Fabelets, A.P. and L.G. Berglund. A standard predictive index of human response to the thermal environment. ASHRAE-transactions vol 92:2B, pp. 709-731,1989.
Begeman S.H.A., G.J. van den Beld, A.D. Tenner. November 1995. Daylight, artificial light and People, Part 2. 23 session of the CIE, New Delhi. Volume 1.
33.
Handbuch fur Beleuchtung. Ecomed (uitg.), 1998
34.
Veitch, Jennifer A. June 1994. Full-Spectrum Lighting Effects on Performance, Mood and Health, National Research Councel Canada. Internal Report No. 659
22.
23.
Fanger, P.O. Thermal comfort; analysis and applications environmental engineering.
24.
Melntyre, D.A. Indoor climate, London, 1980.
25.
26.
in
Hensen, J.L.M. Thermische behaaglijkheid in niet-stationaire omstandigheden, een literatuuronderzoek. Klimaatbeheersing 20,nr.6,pp. 173-191, 1991. Tenner A.D., Begemann S.H.A., Beld G.J. van den. Kantoorverlichting voor meer dan alleen maar kunnen zien. Congres Ergonomie en Uitvoering, Garderer 1996
Figuren (indien niet vermeld): Foto's: c1ipart Micrografx@ Tekeningen: ir. T.M.J. Raijmakers Computersimulaties: Radiance
