Prototype bootwoning Harlingertrekweg 82 te Leeuwarden Opzet en ervaringen, opgedaan in de periode 2004-2006 Bart Jan van den Brink, 29-8-2006 Het prototype bootwoning Het prototype bootwoning bestaat uit een drijvende verdiepinghoge betonnen bak, die tevens dienst doet als installatieruimte en een in houtskeletbouw uitgevoerde geïsoleerde bovenbouw van 13 x 7 meter waarin de woonfuncties zijn ondergebracht. Om thermische massa te verkrijgen is de op het houtskelet steunende verdiepingsvloer in beton uitgevoerd.
Ontwerp voor een drijvende woonwijk in Leeuwarden, 2001
Wonen op Water De zeewaterspiegel stijgt. Nederland krijgt steeds grotere concentraties van water te verwerken. Door waterbergingsgebieden aan te leggen kan de piekafvoer van water gedempt worden. Een deel van deze nieuw aan te leggen watergebieden, vooral tegen de bestaande steden aan, kan gebruikt worden voor wonen op het water. Zo vervult het water ook nog een woonfunctie. Voor Friesland kan de productie van drijvende woningen, in het vervolg bootwoningen te noemen, een belangrijke economische impuls worden. De Friese bouwers kunnen vlak bij huis blijven en de woningen in gecontroleerde omstandigheden (een werf) bouwen. Dit komt ten goede aan de bouwkwaliteit en vermindert de belasting van het milieu door reizende bouwvakkers. Als een bootwoning gereed is wordt deze naar de plaats van bestemming gevaren, bv. de Randstad of het rivierengebied. Om te laten zien hoe het wonen op water kan zijn en hoe een bootwoning verschilt van een woonboot is het prototype ontwikkeld.
Het prototype vaart Leeuwarden binnen, april 2004
Op de beganegrond is een woningplattegrond ontwikkeld die zoveel mogelijk voldoet aan de eisen van levensloopbestendigheid. De verdieping is niet ingevuld. Zoveel mogelijk geveldelen krijgen een functie bij het winnen van energie: De zuidoostgevel met veel glas dient om de passieve zonne-energie op te vangen (opwarming van de woning in de winterochtend) De zuidwestgevel is bestemd voor het opvangen van thermische zonneenergie, ten behoeve van tapwater en verwarming. Door de reflectie van het water heeft deze gevel een hoger rendement dan normaal De zuidgerichte dakhelling is bestemd voor het winnen van Photo Voltaische zonne-energie (amorf) Delen van de gevel zijn uitgevoerd als energiegevel; met behulp van een warmtepomp wordt energie uit de lucht gehaald en omgezet in ijs, de energie die vrijkomt bij het smelten daarvan
wordt gebruikt om de woning te verwarmen als de thermische zonne-energie niet volstaat Aan de noordwestgevel boven het dak wordt een turby windmolen geplaatst om samen met de PV voldoende elektriciteit te produceren om te kunnen spreken van een nul-energiewoning Zonwering en dakoverstekken helpen oververhitting in de zomer te voorkomen Door de eigen waterinstallaties (schoon water, grijs water, afvalwater) en vergaande energietechnieken (energiewinning, energieopslag, lagetemperatuurverwarming, laagspanning) hoeft de woning slechts aangesloten te worden op het elektriciteitsnet. Er is uitgegaan van het drager-inbouw principe. De bouwkundige hoofdopzet laat het toe dat in een later stadium makkelijk binnenwanden kunnen worden toegevoegd. Maar ook installaties kunnen in een later stadium makkelijk toegevoegd, veranderd of verwijderd worden. Enerzijds gaat het erom om de installaties zoveel mogelijk te scheiden van het bouwkundige, anderzijds gaat het erom de verschillende componenten zo te integreren in het ontwerp, dat er meerwaarde ontstaat: BV. kort leidingverloop, waterzuivering werkt beter doordat hij in een warme omgeving ligt, warmtepomp wordt pas ingeschakeld als de thermische zonne-energie niet meer volstaat. Door het toepassen van een lange loopplank kan de woning, die qua indeling levensloopbestendig is, ook door mensen die slecht ter been zijn toegankelijk blijven bij in beperkte mate wisselende waterstanden. De lange loopplank maakt het mogelijk dat hellingen niet te steil worden.
dwarsdoorsnede met de drijvende bak, die tevens dienst doet als installatiekelder en daarboven de twee woonverdiepingen
zuidgevel met verticale zonnecollectoren en aan de uiteinden de “energiegevels” en PV op het dak
In het prototype worden op kleine schaal een reeks van installaties is toegepast. Die moeten leiden tot een grote mate van zelfvoorzienendheid. Verder worden in het prototype voorzieningen van voorzieningen geintegreerd, die de levensloopbestendigheid garanderen, in een bouwkundig ontwerp dat daarop is toegespitst. Doordat het prototype in verschillende situaties en oriëntaties getest wordt, zowel in bewoonde als onbewoonde toestand, komt veel informatie beschikbaar, die kan leiden tot het ontwerp van een verbeterde en compactere versie van vooral de installaties.
Ervaringen met de technische installaties Stabiliteit In een artikel in het blad Cement is de stabiliteitsproblematiek uit de doeken gedaan en zijn oplossingsrichtingen gegeven. Er wordt nu gewerkt aan een relatief eenvoudig systeem waarbij water van de ene naar de andere ballasttank gepompt wordt. Op deze manier kan gereageerd worden op een veranderde windrichting of een toename van het gewicht aan een zijde van de woning. Het prototype ligt verankerd aan de kade dmv stalen trekkabels en ijzeren beugels, die het geheel los van de kant houden. De beugels waren niet degelijk genoeg aan de betonnen bak en de kademuur bevestigd. De bevestigingsstukken zijn vervangen door stevigere. Systeem rioolwater
Het rioolwater wordt gezuiverd door een IBA systeem van LTA advies. Het vuile water wordt opgevangen in een buffervat en vervolgens door een vat gepompt met bacterien, die zich afzetten op kunststof balletjes. Uiteindelijk wordt het naar een opslagtank gepompt, waar het een grijswatervoorraad vormt voor het doorspoelen van het toilet. Verstopping Lange tijd raakte de intemitterende voeding snel verstopt, waardoor het buffervat overliep. Dit probleem is verholpen door de installatie aan te passen, conform schema hierboven
Stank Gaandeweg is de stank van de zuiveringsinstallatie verminderd. Het stinkt ook minder als de temperatuur in de ruimte waar de installatie staat hoger is. Als er veel zonneenergie is. Wel is het zo dat de installatie meer stinkt als er een regenbui in aantocht is. Grijs water Het gezuiverde rioolwater wordt gebruikt om toilet en urinoir door te spoelen. Op een gegeven moment bleef het urinoir doorlopen.Waarschijnlijk bevat het gezuiverde rioolwater teveel vervuiling. Bij het reservoir van het toilet zijn er geen problemen. De drukverhogingsinstallatie van het grijswater liep erg met horten en stoten. Waarschijnlijk ook het gevolg van vervuiling. Nu wordt er voorlopig huishoudwater gebruikt voor het doorspoelen. Hierdoor wordt vuil, dat zich in het reservoir van het toilet had afgezet, losgeweekt. Het leidingenbeloop was al zo gemaakt dat makkelijk omgeschakeld kan worden Systeem Drinkwater
Het water uit de Harlingertrekvaart wordt opgepompt en door drie filters gestuurd: o Een filter om het vuil eruit te spoelen o Een koolstoffilter’ o Een UV-filter Het resultaat ziet er helder uit en is enigszins bruingeel getint. Het wordt opgeslagen in 2 rvs opslagvaten, tezamen 400 liter. Zolang er door bemonstering niet aangetoond wordt dat het te drinken is wordt het alleen gebruikt om te wassen en in te koken en nu dan het urinoir door te spoelen. Het vullen van de vaten gaat nogal onregelmatig. Het zuiveren is nog niet geautomatiseerd. PV
http://www.thyssen-solartec.com/nl.html De PV-elementen van Thyssen Krupp (op stalen dakplaat gelamineerde zonnecellen op basis van amorfe drielaagse celtechnologie functioneren probleemloos. Via de converter wordt elektriciteit teruggeleverd aan het net. De converter gewoon aansluiten via de kabels van het Kiss-systeem bleek niet mogelijk. De jaarjijkse opbrengst is….kwh
Thermische zonne-energie
Opslag Leegloop
Automatisering Afgelopen jaar is de automatisering van de regeling van de thermische zonne-energie grotendeels afgerond. Het principe is als volgt: o We onderscheiden een zomer- en een wintersituatie. o Er zijn een tank voor de opslag van het heetste water en een tank voor de opslag van minder heet water. o In de zomer wordt alleen de tank voor de opslag van heet water gebruikt. Via een warmtewisselaar wordt zo het warme tapwater (voor) verwarmd o In de winter worden ook de overige tanks gevuld met warmte. Als de zonneenrgie op z’n sterkst is, dan wordt de heetste tank gevuld.
Programma PLC project: “Bootwoning”. Het programma in de PLC bestaat globaal gezien uit drie delen, één dat de vloerverwarming regelt, een tweede deel voor
het tapwater en het derde voor de regeling van de zonne-collectoren. Daarnaast is er nog een deel dat zorgt voor communicatie met het internet. De eerste twee delen doen niets meer dan op commando een pomp inschakelen en met een tijdvertraging weer doen uitschakelen. Het derde deel, de daadwerkelijke regeling is iets gecompliceerder opgezet. Eerst wordt de kalender in de PLC geraadpleegd om aan de hand daarvan te bepalen in welke mode het programma verder doorloopt. In de maanden mei t/m september staat het programma in de zomer-mode en de overige maanden in de winter-mode. Het verschil in beide modes is dat in de zomer de tank voor het tapwater voorgaat en in de winter juist de buffertank voor de vloerverwarming. De pomp van de zonne-collectoren wordt pas ingeschakeld wanneer de sensor in de collector een minimale temperatuur registreert van 5 graden hoger dan het medium in buffertank van de mode waar het programma op dat moment in verkeert. Op het moment dat hier niet meer aan wordt voldaan gaat een timer lopen van 3 minuten. Pas na aflopen van deze timer wordt er gekeken of de temperatuur van het retourwater uit de collectoren onder de temperatuur van het opslagvat komt. Wanneer dit het geval is zal de pomp worden uitgeschakeld. De 3 minuten geeft een overbruggingstijd die nodig is omdat de collector door de instroming van koud water snel doet afkoelen. Warm Tapwater Het warme tapwater wordt voorverwarmd door het water uit de heetste tank via een warmtewisselaar. Vervolgens wordt het naverwarmd door een elektrische boiler. Dit systeeem werkt zonder problemen Verwarmingssysteem
Voorlopig is lage temperatuurverwarming in de betonnen verdiepingvloer de enige verwarming. De warmte uit de 3 minder warme tanks wordt via een warmtewisselaar en een regelunit overgedragen op de slangen van de vloerverwarming. Een optie om het water uit de tanks direct door de slangen te laten lopen (zonder warmtewissellaar) werkte niet omdat…… Warmtepomp
De open bovenverdieping van 80 m² , die zich goed leent voor instructies en lessen wordt ook gebruikt voor het maken van een maquette 1:1 door human Engineering
Gebruik door de Noordelijke Hogeschool o Jaarlijks in juni wordt de bovenverdieping door eerstejaarsstudenten van Human Engineering gebruikt in het kader van de module Levensloopbestendige Woning o Het woonlab vervult een functie in het onderzoek van het Lectoraat Domotica., het staat in verbinding met het Domoticalab in het NHL-gebouw op de Tesselschadestraat o CMD (Multimedia Design) heeft de boot gebruikt voor een retraitedag o Human Engineering, het Lectoraat Domotica en de Vakgroep Stedenbouwkunde gebruiken het prototype soms als vergaderlocatie of voor begeleiding. Voordeel is dat het prototype een inspirerende locatie is, die ook gebruikt kan worden als de NHLgebouwen gesloten zijn. o Studenten Stedenbouwkunde hebben er hun afstudeerpresentatie gegeven o BCV heeft het prototype gebruikt bij een kennismakingsdag voor middelbare scholieren. Een groot succes
o o
Er was een excursie van 1ejaarsstudenten in het kader van de Module Watermanagement Deelnemers aan de Internationale Module van Neptune kregen een excursie naar het prototype. De nadruk lag daarbij op de wateraspecten
Ligging in de omgeving Het prototype ligt op een wat verlaten plek. Wel zijn er veel voorbijgangers. Na wat baldadigheid in het begin is er niets meer gebeurd. Mogelijk heeft het leven op deze plek een gunstig effect. Er is sprake sociale controle. De ligging nabij de locatie Tesselschadestraat van de NHL is
praktisch Logboek Prototype Bootwoning Aangemeerd in Leeuwarden 12 april 2005 Geopend op 21 april 2005 door wethouder Hetty Hafkamp (10.000e zonnecel) Automatisering voltooid najaar 2005 Zonnecollectoren bevroren 25 januari 2006-08-29 Systeem weer in bedrijf: juni 2006 Voorbereiding gestart van het aanpassen van de installatie thermische zonneenergie leegloopsysteem vervangen door een systeem gevuld met antivries met extra pomp en warmtewisselaar Publicaties Leeuwarder courant, 13 april 2005 Leeuwarder Courant, 20 april 2005 Mijn Ark, juni 2005, Drijvend woonlab in Leeuwarden Vakblad Cement, editie “Drijvend Beton”, november 2005, Stabiliteit van een betonnen kelder met opbouw
