Afstudeerverslag
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

Afstudeerverslag

on

  • 5,829 views

Afstudeerverslag de Wijk van Morgen

Afstudeerverslag de Wijk van Morgen

Statistics

Views

Total Views
5,829
Views on SlideShare
5,814
Embed Views
15

Actions

Likes
0
Downloads
72
Comments
0

2 Embeds 15

http://www.slideshare.net 14
http://www.linkedin.com 1

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Adobe PDF

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    Afstudeerverslag Afstudeerverslag Presentation Transcript

    • 2
    • Voorwoord Voor u ligt ons afstudeerverslag. Een samenvatting van traditionele methoden. Ons is tijdens deze Auteurs: 17 weken onderzoek, ontwerp en technische afstudeeropdracht wel duidelijk geworden dat hierin Roy Konings uitwerking. Voor ons als studenten deels bekende stof, verandering moet komen. Studentnummer: 2045154 maar voor een overgroot deel nieuwe materie In dit verslag kunt u lezen hoe wij middels onderzoek Jos Puts betreffende duurzame bouw. Deze nieuwe stof tot een ontwerp voor een woon- werkgebouw zijn Studentnummer: 2055745 maakten wij ons tijdens dit afstudeerproces eigen. Het gekomen. Dat ging volgens een geïntegreerde betrof niet alleen een berg aan informatie over de methode: alle afzonderlijke onderdelen van deze Bronnen: ontwikkelingen in de duurzame energieopwekking en opdracht hingen zeer nauw met elkaar samen. Het energiebesparing, maar ook nieuwe of alternatieve SenterNovem www.senternovem.nl ontwerp, energieconcept en constructieve methoden van ontwerpen en construeren. Kortom: Boomer België www.boomerbvba.be oplossingen zijn stap voor stap samen tot ontwikkeling Een voor ons nieuwe manier van denken. Stiebel Eltron www.stiebel-eltron.nl gekomen. De hoofdstukken in dit verslag zijn in een zo Enicon www.enicon.nl En niet alleen voor ons. Helaas denkt het overgrote logisch mogelijke volgorde geplaatst, maar dit dus Optwin www.optiwin.net deel van de architecten, adviesbureaus, aannemers, zeker niet de volgorde van aanpak. overheden, leveranciers etc. nog altijd volgens de Meewerkende organisaties Hogeschool Zuyd www.hszuyd.nl Betonson www.betonson.nl Solland Solar www.sollandsolar.nl Begeleidende docenten: Dhr. ir. H. Adams Mw. ir. W. Broers Dhr. R. Driessen Dhr. ir. L. Gommans Dhr. ir. J. Hendriks Dhr. ir. H. Sap Dhr. ir. R. de Theije Dhr. ir. P. Wöltgens Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 3
    • 4
    • Inhoudsopgave 1. Inleiding 6 Detailering 25 Omschrijving opdracht 6 10. Energieschema 26 Programma van Eisen 6 Ontwerpmaatregelen 26 2. Passieve Energie 7 Zonwering 27 3. Energiebesparing 8 Schema actieve energie 27 Conclusie 9 11. Constructie 28 4. Actieve Energie 10 Stramienen 28 Ruimteverwarming 10 Algemene opbouw staalconstructie 29 Koeling 12 Verticale krachtsafdracht 30 Warm tapwater 12 Horizontale krachtsafdracht 32 Elektra 13 12. Wand- en Vloeropbouw 34 5. Ventilatie 14 Wand- en vloerpanelen 34 Ventilatiesystemen 14 Integratie systemen 35 Vraaggestuurd ventilatiesysteem 14 Wandopeningen 36 6. Bouwmethode 16 13. Afwerking 37 7. Isolatie 17 Exterieur 37 Interieur 38 8. Wet- en Regelgeving (Bouwbesluit) 18 Oppervlaktes 18 14. Referentiebeelden 39 Brandveiligheid 18 15. Demontage 40 Daglichttoetreding 19 Gedeeltelijke demontage 40 9. Ontwerpproces 20 Volledige demontage 40 Stedenbouwkundig plan. 20 16. Samenvatting 41 Concept 20 Bijlagen 42 Oriëntatie en relatie 21 Gebruikte afbeeldingen 43 Ontwerp 23 Index 44 Uitwerking en materialen 24 Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 5
    • 1. Inleiding Kantoorruimte Omschrijving opdracht De kantoorruimte moet flexibel indeelbaar zijn bij De afstudeeropgave, onderdeel van het project “De oplevering in elk geval voorzien zijn van: Wijk van Morgen”, bestaat uit het ontwerpen en technisch (bouwtechnisch, constructief, • Een eigen entree(hal) installatietechnisch) uitwerken van een flexibel, • Garderobe demontabel, uitbreidbaar, duurzaam, nulenergie • Werkplek voor 8 personen (incl. balie) woon-werkgebouw op het grensoverschrijdende • Een vergaderruimte voor minimaal 8 personen bedrijfsterrein Avantis. Dit gebouw is de eerste van ca. • Een expositieruimte 4 nulenergie gebouwen (van elk ca. 1000m3) op een • Een opslagruimte (archief) aan de Hogeschool Zuyd ter beschikking gestelde • Een keuken kavel op Avantis. • Een ruimte om te pauzeren • Toiletruimte • Installatieruimte Programma van Eisen • Meterkast Een gebouw met een bruto vloeroppervlak van ca. Figuur 1: Maquette van het stedenbouwkundig plan 360 m2. Het gebouw is een voorbeeld hoe flexibele Woonruimte woon- en werkruimte in de echte wijken van morgen toegepast kan worden. De woonruimte moet flexibel indeelbaar zijn en bij oplevering in elk geval voorzien zijn van: In onze real-life-lab omgeving wordt het kantoorgedeelte daadwerkelijk gebruikt als kantoor • een eigen entree(hal) met garderobe door een bedrijf dat verwantschap heeft met het • Woonkamer project. De woning wordt gebruikt voor tijdelijk • 3 slaapkamers huisvesting van onderzoekers en bezoekers van het • Keuken Avantis terrein. De bezoekers krijgen een eigen • Eetkamer slaapvertrek maar maken gezamenlijk gebruik van de • Berging leefruimte, keuken, bad en toilet. • Een badkamer • Een toilet Beide functies(wonen en werken) dienen in zichzelf • Stallingruimte voor een elektrisch voertuig. flexibel indeelbaar te zijn. De functies hoeven niet • installatieruimte uitwisselbaar te zijn; er kan een vast kantoorgedeelte • Meterkast en een vast woninggedeelte ontworpen worden. De woonfunctie en kantoorfunctie dienen zelfstandig te kunnen functioneren. Wellicht zijn sommige functies/ruimtes uit het PvE te combineren. Figuur 2: Plattegrond van het stedenbouwkundig plan 6
    • 2. Passieve Energie seizoenen juist helemaal geen ruimteverwarming Wat is passieve energie? nodig is. Het is dan ook de kunst om in de zomer het Passieve energie is energie in de vorm van warmte directe zonlicht uit het gebouw te vermijden. Dit is op en/of licht, die zonder tussenkomst van installaties te lossen middels goede zonwering die aan de benut kan worden. Deze energie is met name buitenzijde van het glasoppervlak geplaatst wordt, of afkomstig van de zon. Door het zonlicht en de middels grote overstekken die de laagstaande daarmee gepaard gaande warmte te benutten kan winterzon doorlaten, maar de hoogstaande zomerzon behoorlijk bespaard worden op het actieve (en dus tegenhouden. (Loof)bomen zijn ook zeer geschikt als kosten- en milieubelastende) energieverbruik. zonwering in de zomer. (Zie Figuur 3) Bij optimaal gebruik van deze passieve energie in Een andere optie is het “vasthouden” van de combinatie met een zeer hoge isolatiewaarde wordt zonnewarmte middels een serre aan de zuidzijde. gesproken over een passiefhuis. Vide en lichtstraat Zonlicht Middels een vide kan daglicht en zonnewarmte verder Door voldoende daglicht in de verschillende ruimtes te tot in het gebouw doordringen. Wanneer het licht en realiseren kan het elektriciteitsverbruik t.b.v. kunstlicht de warmte tot in de ruimtes op het noorden kunnen verminderd worden. Dit geldt vanzelfsprekend met doordringen, wordt de zonnewarmte beter over het name voor de ruimtes die overdag gebruikt worden, gebouw verdeeld en kunnen de ramen op het zoals de woonkamer, keuken, eetkamer, maar vooral noorden (die voor warmteverlies zorgen) ook de werkruimten. Vooral bij deze laatste is diffuus geminimaliseerd worden. (Zie Figuur 4). Figuur 3: Mogelijkheden voor zonwering in de daglicht aangenamer dan direct zonlicht. zomer en lichttoetreding in de winter Conclusie Wanneer geen of weinig ramen gerealiseerd kunnen worden in een dergelijke verblijfsruimte, kan daglicht Het is aan te bevelen zoveel mogelijk passieve energie binnengelaten worden middels een dakraam, of te benutten, omdat dit tot energiebesparing leidt. lichtbuizen. Alleen bij toelating van zonnewarmte moet rekening gehouden worden met kans op oververhitting. Direct Zonnewarmte zonlicht kan als irritant ervaren worden. Met het directe zonlicht gaat ook warmte gepaard. Grote glasoppervlakken op het zuiden, zonwerende Door deze binnen te laten via glasoppervlakken, kan voorzieningen op het zuiden en weinig glas op het deze warmte in het gebouw benut worden. Deze noorden zijn noodzakelijk in dit ontwerp, om het glasoppervlakken dienen dus liefst richting het zuiden energieverbruik terug te dringen. gericht te zijn. In de koudere seizoenen bespaart dit Het toepassen van een vide met lichtstraat is in dit aanzienlijk op het energieverbruik t.b.v. project zeer gewenst, met name als gevolg van de ruimteverwarming. noordelijke oriëntatie van het gebouw ten opzichte van de collectieve tuin. Zonwering In de warmere seizoenen is deze passieve Figuur 4: Het effect van een lichtstraat met vide warmteopbrengst echter erg hoog, terwijl in die Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 7
    • 3. Energiebesparing (her)gebruikt voor ruimteverwarming of warm Isolatie / kierdichting tapwater. De isolatiewaarden die normaal zijn in de traditionele Deze warmtewisselaars kunnen ook gebruikt worden woningbouw zijn veel lager dan de normale als bron voor een warmtepomp. Hier wordt nader op isolatiewaarden die gebruikt worden bij nulenergie ingegaan in het hoofdstuk “Actieve Energie”. gebouwen of passiefhuizen. Kiezen voor een hogere isolatiewaarde resulteert in verlaagde mate van Elektrische energiebesparing energieverlies. Hoe beter er wordt geïsoleerd, hoe meer warmte in de winter en koude in de zomer zal Dit project zal volledig gevoed worden vanuit de worden vastgehouden. opgewekte energie uit de PV-cellen en evt. windenergie. Om het elektrisch energieverbruik tot een Echter, beter isoleren heeft ook consequenties: zowel minimum te beperken kunnen een aantal op financieel gebied (isolatie kost geld) en technisch maatregelen genomen worden: gebied (de wandopbouw verandert). Daarnaast zijn er grenzen: grote glasoppervlakken zorgen voor veel • Verlichting energieverlies, en zo ook deuren en kozijnen. De nieuwste LED-verlichting geeft een Figuur 5: LED-lampen en spaarlampen aangenaam licht en verbruikt aanzienlijk minder Koudebruggen dienen voorkomen te worden, en bij energie dan traditionele gloeilampen. Zelfs detaillering dient eraan gedacht te worden kieren en spaarlampen zijn duidelijk minder efficiënt. Dit is naden tot een minimum te beperken. ook te zien in het berekende energieverbruik in Voor meer informatie, zie hoofdstuk ”IsolatieIsolatie”. bijlagen. Middels een zogenaamde daglicht-dimschakeling Warmteaccumulatie is het resultaat van goede daglicht toetreding meteen merkbaar. Het licht wordt automatisch Het binnenklimaat kan positief beïnvloed worden door gedimd zodat de netto aanwezige lichtsterkte een grote massa aan materialen aan de binnenkant incl. daglicht voldoende is. Dit bespaart bij goede van het gebouw. Beton of staal kan veel warmte daglichttoetreding tot 60%. accumuleren. Hierdoor warmt het gebouw tijdens veel Een bewegingssensor kan ervoor zorgen dat in zonneschijn langzaam op, en verliest het de warmte bij delen van het gebouw waar zich niemand afkoeling minder snel. De temperatuur in het gebouw bevindt, de verlichting automatisch wordt blijft daardoor constanter. uitgeschakeld. De geaccumuleerde warmte kan indien nodig verspreid worden in het interieur, middels ventilatie. • Witgoed Wasmachines en vaatwassers warmen water op Warmteterugwinning d.m.v. elektrische elementen. Wanneer voorverwarmd water middels een zogenaamde Warmte die normaal gesproken verloren gaat via “Hotfill” gebruikt wordt voor deze apparaten geventileerde lucht, of via warm water in krijgen deze een hoger rendement. afvoerleidingen kan terug gewonnen worden middels warmtewisselaars. Deze warmte wordt vervolgens Figuur 6: De werking van een douche-WTW • Computers Computers met een LCD scherm, of laptops, 8
    • gebruiken minder energie dan traditionele keuze van het soort isolatiemateriaal wordt verwezen computerschermen. naar hoofdstuk “Isolatie”. Toevoeging van zogenaamde “Stand-by-Killers” Uit de keuze van constructiesysteem (zie hoofdstuk zorgt ervoor dat computers in stand-by modus “Constructie”) blijkt dat het toepassen van geen energie meer verbruiken. De stand-by-killers warmteaccumulatie beperkt mogelijk is. Er wordt kunnen ook toegepast worden op televisies, gebruik gemaakt van stalen elementen, en wanneer beamers of andere apparaten die een stand-by deze zo ver mogelijk aan de binnenzijde van de modus hebben. thermische schil geplaatst worden, kan van de grote massa van het staal gebruik gemaakt worden van Conclusie warmteaccumulatie. Zoveel mogelijk energie besparen is de eerste stap in Wat elektra betreft wordt LED verlichting toegepast in de “Trias Energetica” (Figuur 7), de 3-stappen-richtlijn combinatie met bewegingssensoren en daglicht- voor energiezuinig bouwen. De toepassing van een dimschakelingen. Op elektrische apparaten worden zeer goede isolatie ligt dan ook voor de hand. stand-by killers toegepast. De gebruikte computers zijn Gekozen werd voor een isolatiewaarde van 6,0m2K/W. laptops of computers met LCD schermen en het Deze waarde is voortgekomen uit een vergelijking in witgoed bestaat uit A+ kwaliteitsmodellen met hotfill. Figuur 7: De Trias Energetica de programma’s EPW en trnsys, tussen warmtevraag, koelvraag en de dikte van het isolatiepakket. Voor de Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 9
    • 4. Actieve Energie kookpunt van een koelvloeistof verhoogd of Wat is actieve energie? verlaagd. Op deze manier kan warmte onttrokken Actieve energie wordt opgewekt middels installaties. worden aan een bron, en vervolgens gebruikt Voor deze opwekking is energie nodig. Deze energie is worden voor verwarming. Een warmtepomp heeft afkomstig uit verschillende bronnen. Bij duurzaam gemiddeld een COP van ongeveer 4. Dit wil bouwen is het natuurlijk een streven om deze zeggen dat de pomp uit 1 deel elektrische energie benodigde energie zoveel mogelijk uit duurzame gemiddeld 4 delen warmte haalt. Dit gaat bronnen te laten komen. uiteraard wel ten koste van de brontemperatuur. Mogelijke bronnen: Ventilatielucht, Middels deze energiebronnen kunnen installaties oppervlaktewater, bodemsonde (diep) of gevoed worden die zorg dragen voor de aanvullende bodemgrid (ondiep) energievraag (naast de passieve energie) in het gebouw. De verschillende soorten energievraag staan Conclusie ruimteverwarmingssysteem hieronder verder toegelicht. De meest gunstige keuze uit bovenstaande systemen voor ruimteverwarming is zonder meer de Ruimteverwarming warmtepomp. Deze heeft een zeer hoog rendement, Een groot deel van de aanwezige ruimtes zal en kan als één systeem ingezet worden voor zowel Figuur 8: Een 20 kW warmtepompset van Stiebel-Eltron verwarmd moeten worden. Dit kan middels ruimteverwarming, koeling en (een deel van) het verschillende systemen: warm tapwater. • Open haard De warmtepomp haalt zijn warmte uit verschillende De open haard verwarmt door middel van het bronnen: stoken van hout. Het rendement is hierbij laag, en er wordt CO2 uitgestoten, al is dat minimaal. De • Ventilatielucht haard is centraal geplaatst en er moet dus een De warmte van afgevoerde ventilatielucht kan koppeling zijn met een leidingsysteem gebruikt worden als bron voor ruimteverwarming, (bijvoorbeeld ventilatie) om de warmte door het en in de zomer voor koeling. Met name voor gebouw te verspreiden. ruimteverwarming is dit een geschikt medium. De toepasbaarheid is echter afhankelijk van het type • Elektrische elementen in het ventilatiesysteem ventilatiesysteem (zie hoofdstuk “Ventilatie”. Elektrische elementen kunnen verse buitenlucht voorverwarmen. Dit is een heel effectieve en • Bodemwisselaar Figuur 9: Een schema van de werking van een eenvoudige oplossing. Het energieverbruik van Middels een bodemwisselaar kan warmte in de warmtepomp deze elektrische elementen is echter erg hoog. winter en koude in de zomer uit de grond (of Om die reden wordt het gebruik van elektrische grondwater) gehaald worden. Dit gaat via een U- naverwarmers in welke vorm dan ook afgeraden lus, een leiding met koelvloeistof die tot diep in de bij een dergelijk nulenergie project. grond loopt. Het is essentieel dat de grond geregenereerd • Warmtepomp wordt: in de winter wordt meer warmte aan de Een warmtepomp(Figuur 8) werkt als een koelkast, grond onttrokken dan dat er in de zomer aan maar dan omgekeerd (Zie Figuur 9). Middels afgegeven wordt. Dit kan gecompenseerd verhogen en verlagen van de druk wordt het 10
    • worden middels diverse systemen. Regeneratie worden toegepast: Waar grote glasoppervlakken kan het rendement aanzienlijk verhogen. zijn is geen verwarming nodig, terwijl daar juist wel het meeste warmteverlies optreedt. Daarnaast Conclusie warmtepompbron stijgt warmte op en zal de bovenkant van elke Gezien de keuze van ventilatiesysteem is een ruimte het snelst opwarmen. Dit is nadelig, met bodemwisselaar een geschikte bron voor de name omdat er vides in de woonkamer aanwezig warmtepomp. De U-lus heeft echter een relatief lage zijn (zie hoofdstuk “Ontwerpproces”) energieopbrengst. • Vloerverwarming Een alternatieve bodemwarmtewisselaar is de Energy- Vloerverwarming verwarmt de ruimte gelijkmatiger Heipaal. Dit is een prefab betonnen heipaal met dan andere verwarmingstypen. Echter, het daarin aangebrachte spiraalleidingen (zie Figuur 10). onderste deel van de ruimte wordt het best Deze leidingen hebben een grotere lengte per verwarmd. Voor het gevoel is dat goed: Warme strekkende meter heipaal dan een normale U-lus. Dit voeten en een fris hoofd. Vloerverwarming kan zorgt voor een grotere energieopbrengst. Bovendien gelijkmatig over alle verwarmde ruimtes verdeeld dient dit gebouw op palen gefundeerd te worden en worden. (Zie Figuur 12) is de Energy-Heipaal financieel ook aantrekkelijk. Conclusie verwarming Bodemregeneratie kan gebeuren middels een De keuze valt op vloerverwarming. Met name met het zonnecollector. Een alternatief voor een Figuur 10: De Energy-Heipaal van Betonson oog op het ontwerp van dit gebouw is zonnecollector is het Energy-dak (Zie Figuur 11). Dit vloerverwarming de meest gunstige variant. dak wordt vaak gecombineerd met de hierboven genoemde Energy-heipalen. Om die reden is het Energy-dak geoptimaliseerd voor deze combinatie. Het wordt geleverd in prefab elementen. Voor meer informatie over de Energy-Heipaal en het Energy-Dak vindt u in de bijlagen. De opgewekte warmte (of koude) kan op verschillende manieren in het gebouw verspreid worden. Wanneer gebruikt wordt gemaakt van LTV (lage temperatuur verwarming) wordt het temperatuurverschil tussen warmtepompbron en warm water verkleind, wat het rendement van de warmtepomp ten goede komt. De verschillende verwarmingssystemen: • Wandverwarming Figuur 12: Verschil in temperatuurverdeling Wandverwarming zorgt voor een aangename vloerverwarming of radiator / wandverwarming warmtestraling. Door deze straling wordt de gevoelstemperatuur verhoogd, met als gevolg dat de minimumtemperatuur per ruimte verlaagd kan Figuur 11: Het Energy-dak worden. Dit bespaart energie. De wandverwarming kan echter niet overal Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 11
    • Koeling Warm tapwater Met name in de werkruimtes kan het noodzakelijk zijn • Warmtepomp om in het zomerseizoen te koelen. Door een eventueel De warmtepomp kan ingezet worden om warmte verhoogde isolatiewaarde wordt warmte zo goed voor warm tapwater te verzorgen. Hoe lager het vastgehouden dat oververhitting in overdag intensief temperatuurverschil tussen de bron en de gebruikte ruimtes vrijwel niet uit te sluiten is zonder uiteindelijke warmte, hoe hoger het rendement goede koeling. van de warmtepomp. Vandaar dat gebruik gemaakt wordt van “zeer lage temperatuur • Warmtepomp verwarming”. Deze zeer lage temperatuur (ca. 30 Door een warmtepomp omgekeerd te laten °C) is niet voldoende voor warm tapwater. werken wordt warmte uit de woning onttrokken en Wegens risico op legionella dient de wordt de bron verwarmd. Indien het de koelvraag watertemperatuur minimaal 55°C te zijn. Vandaar en de warmtevraag nagenoeg gelijk zijn, wordt de dat een toegevoegde warmtewisselaar het door bron geregenereerd en blijft de brontemperatuur de warmtepomp verwarmde water verder constant. Dit verhoogt het rendement. Bij een opgewarmd moet bijverwarmen. kleinere koelvraag dan de warmtevraag kan het noodzakelijk zijn de bron middels zonnecollectoren • Zonneboiler te regenereren. Regeneratie kan niet plaatsvinden Een zonneboiler haalt de warmte uit bij gebruik van ventilatielucht als bron. zonnecollectoren. Vloeistof in de collectoren kan zelfs in het winterseizoen zeer hoge temperaturen Conclusie koeling bereiken. Deze warmte wordt opgeslagen in de De warmtepomp gebruiken voor koeling ligt voor de zonneboiler (Figuur 13), zodat ook tijdens minder zonnige dagen voldoende warm water aanwezig Figuur 13: De werking van een zonneboiler hand, gezien deze ook gebruikt wordt voor ruimteverwarming. De overtollige warmte uit het zal zijn. gebouw worden middels vrije koeling (kost geen elektrische energie) aan de bodem afgegeven Conclusie warm tapwater middels de eerder omschreven Energy-Heipalen. Voor ruimteverwarming wordt de warmtepomp Dat gekoeld wordt via de voor verwarming gebruikte gebruikt, en het is een logische stap om diezelfde vloerverwarming ligt ook voor de hand. warmtepomp ook voor warm tapwater te gebruiken. Omdat warm tapwater i.v.m. gezondheidsredenen een minimale temperatuur van 55 tot 60 graden moet hebben, gaat het rendement van de warmtepomp achteruit. Daarom kan een deel van het Energy-dak (geïntegreerde zonnecollector in het dak, die gebruikt wordt voor regeneratie van de bodem) gebruikt worden voor de verwarming van het tapwater. 12
    • • Windenergie Elektra Windturbines of windmolens zetten windenergie Elektrische energie is (gezien de afwezigheid van een om in elektrische energie. Deze vorm van energie gasaansluiting) de bron van energie voor zowel de opwekken wordt voornamelijk toegepast op huishoudapparaten als de voorgenoemde systemen. grotere schaal maar heeft ook voordelen voor particulier gebruik. Een windturbine levert • Photo-Voltaïsche Cellen gemiddeld 2000 kWh per jaar aan energie, hier zijn PV-cellen zetten zonlicht om in elektrische energie. wel een aantal voorwaardes aan verbonden die Dit is de meest voorkomende duurzame tevens een aantal nadelen opleveren. stroomopwekking. Het rendement van de cellen is Een windturbine dient op de betreffende locatie echter nog niet heel hoog (dit is wel in op een hoogte van 12 tot 18 meter boven ontwikkeling). Eén vierkante meter zonnecellen maaiveld geplaatst te worden en wanneer er levert ongeveer 90 tot 100 Wattpiek. In Nederland meerdere turbines geplaatst worden dienen deze moet deze waarde met 80% vermenigvuldigd Figuur 14: Back Contact Cell van Solland Solar ongeveer 6 maal de diameter van de rotorbladen worden om de daadwerkelijke hoeveelheid uit elkaar te staan. energie te berekenen. Conclusie Elektra De zogenaamde Back Contact Cells van Solland Solar (Avantis) zijn op dit moment de nieuwste PV- Voor het opwekken van elektrische energie wordt in cellen die te verkrijgen zijn (zie Figuur 14). Deze eerste instantie gekozen voor PV-cellen. Beide vormen hebben een nieuwe indeling waardoor per van energieopwekking zijn rendabel voor dit project, oppervlakte zonnecel meer energie opgewekt echter windturbines hebben een groot nadeel. kan worden. Dit heeft in eerste instantie geen Windturbines moeten zoveel mogelijk wind vangen. hogere energieopbrengst als gevolg, maar een Het is daarom niet te voorkomen dat de windturbines dunnere siliciumlaag. Dit heeft minder duidelijk in het zicht staan. Dit concurreert met de milieuvervuiling (productie) en lagere gestelde uitgangspunten voor het ontwerp (zie aanschafkosten tot gevolg. hoofdstuk “Ontwerpproces”. Figuur 15: Voorbeeld van een kleine windturbine voor De energieopbrengst van de PV-cellen is Om die reden is gekozen voor PV-cellen voor particulier gebruik afhankelijk van de ligging. Optimaal is het als de elektrische energie. cellen naar het zuiden gericht zijn, onder een hoek Deze cellen zullen op een plat dak geplaatst worden, van 36 graden (zie Figuur 16). Wanneer de cellen en worden zo laag mogelijk gehouden zodat ze uit het op een plat dak onder 36 graden worden gezet zicht blijven. Dit komt de flexibiliteit van het ontwerp middels een frame, moet rekening worden ten goede: Het gebouw zou op dezelfde manier in gehouden met de schaduwval van de cellen, op een andere oriëntatie gebouwd kunnen worden. In de cellen daarachter. De rijen zonnecellen dienen verband met regenwater en vervuiling wordt gekozen daarom voldoende afstand t.o.v. elkaar te voor een hellingshoek van 10 graden. Hierbij leveren hebben. Het kan daarom rendabeler zijn de cellen de cellen nog 92% van hun vermogen dat met een onder een iets lichtere hoek te zetten. Een hoek hellingshoek van 36 graden gehaald zou worden. van ongeveer 10 graden wordt aangeraden t.a.v. het wegspoelen van vervuiling dat de zonlichttoetreding kan verhinderen. Figuur 16: Energieopbrengst afhankelijk van ligging PV- cellen Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 13
    • de luchtkwaliteit, en dat komt de gezondheid van de 5. Ventilatie bewoners niet ten goede. Conclusie Ventilatiesystemen Het meest energiezuinige systeem is gebalanceerde Ventilatiesystemen zijn er in verschillende soorten en ventilatie, echter, door de gezondheidsrisico’s is niet maten. De keuze van het juiste systeem is essentieel gekozen voor dit systeem. omdat er veel energie verloren kan gaan door ventilatie. Hieronder worden de meest gangbare Vandaar dat de keuze gevallen is op de combinatie systemen verduidelijkt. van mechanische afvoer en natuurlijke toevoer. Verse lucht is direct afkomstig van buiten en het is daarom Natuurlijke ventilatie ook minder schadelijk voor het energieverbruik als de Bij natuurlijke ventilatie wordt geventileerd (zowel bewoners een raam wensen open te zetten. toevoer als afvoer) via ventilatieopeningen. De hoeveelheid geventileerde lucht is niet zelf te regelen. Vraaggestuurd ventilatiesysteem Bij de afvoer treedt veel warmteverlies op, en bij de Koude aangezogen lucht van buiten zorgt voor veel toevoer komt in de winter koude buitenlucht binnen. warmteverlies. Ventilatie is dus slecht voor het Dit komt het energieverbruik niet ten goede, maar hier energieverbruik. kan wat aan gedaan worden. Middels een grondbuis kan de toevoerlucht in de Omdat de afzuiging mechanisch gebeurt, is het winter opgewarmd worden en in de zomer afgekoeld. mogelijk de ventilatiecapaciteit te sturen, afhankelijk van de vraag naar ventilatie. Wanneer geen ventilatie Mechanische afvoer, natuurlijke toevoer nodig is, wordt er ook niet afgezogen. Er wordt dan Figuur 17: Itho DemandFlow ventilatie-unit ook geen koude buitenlucht binnengelaten, en er Hierbij wordt in elke ruimte een gecontroleerde vindt dus geen extra warmteverlies plaats. hoeveelheid lucht mechanisch afgezogen, die vanzelf (door onderdruk) wordt aangevuld met verse Middels het zogenaamde Itho “DemandFlow” systeem buitenlucht die via ventilatieroosters het gebouw kan deze vraaggestuurde ventilatie ook afzonderlijk binnen komt. Ook hier geldt dat er veel energieverlies per ruimte geregeld worden. Wanneer zich niemand in optreedt, maar dat verlies kan verminderd worden een slaapkamer bevindt, wordt daar ook niet middels een grondbuis. De warmte uit de afvoerlucht geventileerd. Zo kan het warmteverlies door ventilatie kan middels een warmtewisselaar en een enorm terug gebracht worden. warmtepomp gebruikt worden voor verwarming of Om dit te realiseren moet op elke ruimte een warm tapwater. afzuigpunt geplaatst te worden, en moeten per ruimte aparte leidingen gelegd worden naar de technische Gebalanceerde ventilatie met WTW ruimte. Dit vergt een grote leidinglengte, waarvoor Bij gebalanceerde ventilatie wordt zowel de toevoer redelijk veel ruimte in de constructie vereist is. als de afvoer mechanisch verwezenlijkt. Dit heeft als gevolg dat alles perfect gecontroleerd kan worden. Figuur 18: Overzicht Demandflow systeem / Door een warmte terugwinning te gebruiken kan verse leidingen lucht opgewarmd worden met de warmte uit de afgevoerde lucht. Echter, uit gebruik van dit systeem is gebleken dat dit ernstige gevolgen kan hebben voor 14
    • Ventilatie-unit In de technische ruimte wordt een ventilatie-unit geplaatst, waarop alle afzonderlijke leidingen aangesloten worden. De ventilatie-unit van het DemandFlow systeem (zie Figuur 17) zal elke 3 minuten een hele kleine hoeveelheid lucht van elke ruimte afzuigen. Dit luchtmonster wordt op verontreiniging gemeten. Na meting wordt automatisch bepaald of ventilatie vereist is. Wanneer ventilatie nodig is, blijft de ventilatie-unit de ruimte ventileren totdat de dan constant lopende meting aangeeft dat ventilatie niet meer nodig is. Naast het feit dat de afzuiging mechanisch en dus gecontroleerd is, kan de natuurlijke aanvoer ook gecontroleerd worden. De ventilatieroosters behorende bij het “DemandFlow” systeem kunnen in het kozijn, of in de wand geplaatst worden. Deze roosters kunnen middels een domotisch systeem Figuur 20: Luchtstroom in de woonkamer gekoppeld worden aan de ventilatie-unit. Wanneer in een ruimte niet geventileerd wordt, worden in dat geval de ventilatieroosters in die ruimte kierdicht afgesloten. Om het comfort te maximaliseren is het ook mogelijk de ventilatieroosters handmatig open te zetten. Vanwege esthetische redenen is ervoor gekozen om de ventilatieroosters in de wand te verwerken. Afhankelijk van de wandafwerking is het mogelijk de roosters achter de wandafwerking te verbergen. Afzuigpunten De afzuigpunten dienen in elke ruimte op de juiste locatie geplaatst te worden. Verse lucht wordt nabij raamopeningen aangezogen. Door de afzuigpunten ver van de raamopeningen te plaatsen kan zoveel mogelijk luchtstroom gerealiseerd worden. Hoe de afzuigpunten geplaatst zijn is zichtbaar in Figuur 20 en Figuur 19. Figuur 19: Luchtstromen in de slaapkamers Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 15
    • 6. Bouwmethode Er zijn verschillende bouwmethoden mogelijk voor een milieubelastend, maar gezien de standaard duurzaam gebouw als dit. Gezien de wens afmetingen en de zeer lange levensduur kan dit staal demontabel te bouwen is het een must om met vaak hergebruikt worden. prefab elementen te werken. De belangrijkste Staal kan zeer grote overspanningen aan en is bouwmethoden die dit toelaten worden hieronder daarom geschikt voor slanke constructies en voor toegelicht: overstekken. In het staalskelet moeten vervolgens (niet Houtskeletbouw constructieve) wanden, vloeren en daken worden De hele draagstructuur wordt vervaardigd uit houten geplaatst. balken. Alle balken hebben standaardafmetingen. Hout is een natuurlijk materiaal dat zich goed laat Prefab betonbouw bewerken. Het hout is ook goed te hergebruiken of Bij deze bouwmethode worden betonnen elementen eventueel “terug te geven” aan de natuur. (kolommen, balken, vloeren, daken en wanden) Figuur 21: Voorbeeld staalframebouw Verbranden levert eventueel ook nog energie op. geprefabriceerd en op de bouwplaats in elkaar gezet. Vandaar dat houtskeletbouw een milieuvriendelijke Beton is zeer sterk maar ook erg zwaar. Beton kan methode is die goed in de Cradle to Cradle gedachte slechts gedeeltelijk worden hergebruikt past. (betongranulaat), maar bij hergebruik gaat dat ten De houten balken in combinatie met platen kunnen koste van de kwaliteit. als prefab elementen worden vormgegeven zodat de Beton heeft wel het voordeel dat het door zijn grote bouwtijd ingekort kan worden. massa veel warmte kan accumuleren. Staalframebouw Conclusie Staalframebouw is als houtskeletbouw, maar maakt Gezien de overspanningen en uitkragingen van het gebruik van dunne koudgevormde stalen profielen. ontwerp (zie hoofdstuk “Ontwerpproces”) is er Standaardafmetingen zijn er niet echt, maar omdat gekozen voor een staalskeletbouwconstructie. Dit Figuur 22: Voorbeeld staalskeletbouw het staal zich koud goed laat vormen kan het meeste zorgt voor een zeer sterk en stabiel systeem dat licht staal wel hergebruikt worden. Het past echter minder gedimensioneerd kan worden. Door gebruik te maken goed in het Cradle to Cradle principe dan van zoveel mogelijk dezelfde maten kunnen houtskeletbouw. Staal is sterker dan hout en kan staalskelet onderdelen (portalen) prefab geleverd daarom veel lichter gedimensioneerd worden. In worden. De opvulling (wanden, vloeren, daken) staalframebouw kunnen daarom grotere overstekken kunnen prefab in hout uitgevoerd worden. Gezien de en overspanningen gerealiseerd worden. standaard afmetingen van het staalskelet kunnen de wand- en vloerpanelen flexibel ingedeeld worden. Staalskeletbouw De slanke dimensionering van het staalskelet en het Staalskeletbouw maakt gebruik van warmgewalste feit dat de houten panelen niet constructief zijn zorgt staalprofielen die in standaardmaten worden voor veel plaats voor een dikke isolatielaag. Voor toegepast. De productie van deze profielen is meer informatie zie hoofdstuk “Isolatie”. Figuur 23: Voorbeeld houtskeletbouw 16
    • 7. Isolatie Gezien het feit dat dit project zo weinig mogelijk krantenpapier en is past dus goed in de Cradle to milieubelastend moet zijn, en een zeer hoge Cradle gedachte. De isolatiewaarde is zonder meer isolatiewaarde gewenst is, zijn een aantal goed. Cellulosewol kan ingespoten worden, maar kan isolatiematerialen in onderstaande tabel naast elkaar ook als bevochtigde “pap” op constructieonderdelen gezet. gespoten worden. Het materiaal is zeer geschikt voor prefab constructies en past dus ook uitstekend bij de Conclusie gekozen bouwmethode (zie hoofdstuk Uit deze tabel komt Cellulosewol (Isofloc) het beste uit “Bouwmethode”). de test. Deze isolatie wordt vervaardigd uit gerecycled Figuur 24: Het inspuiten van IsoFloc isolatie Isolatiesoort Lambda- Ecobalans Afbraak Prijs Duurzaamheid Brandbestendigheid Opmerkingen / Waardering waarde fabricatie Geëxtrudeerde polystyreen 0,029 – 0,038 -- - €38,- / m3 - -- (M1) Giftig bij brand, niet ecologisch Geëxpandeerde 0,033 – 0,042 -- - €38,- / m3 - -- (M1) Giftig bij brand, niet ecologisch polystyreen Rotswol 0,040 - - €55,- / m3 + - (M0 of M1) Niet ecologisch Perliet 0,045 - 0 €120,- / m3 ++ ++ (M0) Vermiculiet 0,060 - 0 €40,70 / m3 ++ ++ (M0) Geëxpandeerde klei 0,100 - + €41,50 / m3 ++ ++ (M0) (Argex) Houtwol 0,060 0 + €216,- / m3 + - (M2) Cellulosewol 0,039 0 ++ €40,- / m3 + - (M2) Beste prijs-kwaliteit-verhouding Geëxpandeerde kurk 0,033 0 ++ €227,- / m3 + - (M2) Hennep 0,080 0 ++ €87,- / m3 + - ontvlambaar Vlas 0,037 - ++ €180,- / m3 + - ontvlambaar Productie niet milieu-vriendelijk Kokoswol 0,047 - 0 €220,- / m3 + - ontvlambaar Productie is vervuilend Waardering: -- = zeer slecht - = slecht 0 =neutraal + = goed ++ = zeer goed Brandbestendigheid: M0 = onbrandbaar M1 = ontvlambaar M2 = moeilijk brandbaar Bron: Boomer – www.boomerbvba.be Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 17
    • 8. Wet- en Regelgeving (Bouwbesluit) Ruimtebeschrijving Oppervlakte VR Souterrain Oppervlaktes Woon- / eetkamer 44,3 m² + De totale oppervlakte van het verblijfsgebied dient minimaal 55% van de Gebruiksoppervlakte te zijn. In Figuur 25 is te zien dat dit percentage in dit gebouw 83% bedraagt. Aan deze eis wordt dus ruimschoots voldaan. Technische ruimte 1,4 m² Badkamer 1 6,1 m² Brandveiligheid Gang 3,1 m² Het kantoorblok is volledig gescheiden van het woondeel. Er wordt daarom gesproken van een apart Wasruimte 2 m² brandcompartiment. Daarom wordt tussen de woning en het kantoor een brandscheiding geëist van 60 minuten Slaapkamer 1 13,2 m² + WBDBO (bouwbesluit 2003 artikel 2.106 lid 1). Begane Grond Gezien de constructieve opbouw van het gebouw ligt het voor de hand dat de scheidende wand tussen het kantoor en de woning opgebouwd is als een buitenwand. Met die opbouw voldoet deze wand aan de eisen t.a.v. Toilet 1,2 m² brandwerendheid. Hal 11,8 m² Het bouwbesluit bevat ook eisen t.a.v. het plaatsen van rookmelders. Deze rookmelder dient van niet ioniserende Badkamer 2 3,4 m² aard te zijn, aangesloten te zijn op het elektriciteitsnet en te zijn voorzien van een secundaire energiebron. Slaapkamer 2 11,8 m² + Rookmelders zijn verplicht op de vluchtroute vanuit een brandcompartiment (bouwbesluit 2003 artikel 2.146 lid 7). Slaapkamer 3 11,8 m² + Dit betekent dat zowel de woning als het kantoor voorzien moeten zijn van tenminste één rookmelder. Deze Werkruimten 41,4 m² + rookmelders moeten geplaatst worden in de vluchtroute, oftewel in de hal van beide gebouwdelen. 1e verdieping m² Vergaderruimte 20,6 m² + Keuken 6,2 m² + Toiletten 1,5 m² Totaal VG 149,3 m² Totaal GO 179,8 m² Percentage VG 83 % Figuur 25: Bepaling VR, VG en GO 18
    • Daglichttoetreding Het bouwbesluit stelt eisen aan de hoeveelheid daglicht die in een aantal ruimtes binnen komt. De daglichtberekening staat in onderstaande tabel. A_d;i is de oppervlakte per raam, C_b;i is de belemmeringsfactor, A_e;i is de totale daglichttoetreding per ruimte. Vloeroppervlak A_d;i Souterrain [m2] [m2] C_b;i A_e;i A_e Eis Resultaat Woon- / eetkamer 44,30 27,27 4,43 VOLDOET Raam Zuid 36,00 0,66 23,76 Raam West 4,08 0,86 3,51 Techniek 2,30 0,00 Badkamer 1 2,70 0,00 Gang 2,50 0,00 Wasruimte 1,50 1,05 0,00 Raam West 3,28 0,32 1,05 Slaapkamer 1 13,20 2,10 1,32 VOLDOET Raam West 6,55 0,32 2,10 Begane Grond 0,00 Werkruimte 33,80 13,05 3,38 VOLDOET Raam Oost 3,18 0,86 2,73 Raam West 12,00 0,86 10,32 Hal 11,80 4,31 0,00 Raam Oost 5,01 0,86 4,31 Meterkast 0,60 0,00 Toilet 1,20 0,00 Badkamer 2 3,40 0,00 Slaapkamer 2 13,20 1,99 1,32 VOLDOET Raam West 2,31 0,86 1,99 Slaapkamer 3 13,20 1,99 1,32 VOLDOET Raam Oost 2,31 0,86 1,99 1e Verdieping 0,00 Vergaderruimte 20,60 5,35 2,06 VOLDOET Raam West 6,22 0,86 5,35 Keuken 6,20 8,94 0,62 VOLDOET Raam Oost 10,40 0,86 8,94 Toiletten 6,00 0,00 Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 19
    • 9. Ontwerpproces Stedenbouwkundig plan. Het stedenbouwkundig plan is gegeven door de studenten van de Academie van Bouwkunst in Maastricht. Het plan biedt een grote uitdaging op ontwerpgebied vanwege de afwijkende oriëntatie. Deze situatie maakt dat aan de straatzijde een open karakter gewenst is en aan de achterzijde, aangrenzend aan de gemeenschappelijke tuin, juist een gesloten karakter. Gezien het doel een real-life lab voor “de wijk van morgen” biedt dit plan mogelijkheden om ontwerpen en ideeën te genereren om in te passen in iedere situatie. Concept Als eerste gedachtegang bij de opgave van “de wijk van morgen” hebben wij gedacht over een beeld van hoe wij in de toekomst een woonwijk zouden willen zien. De opgave van dit afstudeerproject biedt grote vrijheid in het Figuur 28 Plattegrond van het stedenbouwkundig plan ontwerp, verschillende principes van traditioneel tot hightech of ecologisch kunnen worden uitgewerkt. Onze visie op “de wijk van morgen” wijkt niet ver af van het beeld van de huidige nieuwbouw, het is niet ons doel om de gemiddelde huizenkoper een ander beeld op te leggen van een nieuwbouwwoning. Als concept hebben wij er voor gekozen om met een minimale verandering een maximaal resultaat te bereiken. Om de woning in de toekomst ook daadwerkelijk aantrekkelijk te maken voor realisatie of verkoop hebben we er voor gekozen om de uiterlijke kenmerken van ons ontwerp niet te veel te laten afwijken van een traditioneel beeld van een moderne woning, het uiterlijk verandert weinig maar het resultaat op het gebied van verminderen van energieverbruik en terug dringen van milieubelasting wordt gemaximaliseerd. Om de energievraag van een ontwerp te kunnen realiseren is een van de eerste stappen het ontwerp compact uitvoeren. Voor het ontwerp hebben we een tweede concept bedacht om het gebouw uit te voeren en te relateren aan een van de meest compacte voorwerpen van onze samenleving, het zwitsers zakmes. Een dergelijk zakmes is zeer compact vormgegeven maar bevat een groot aantal functies die aanwezig zijn wanneer met ze nodig heeft. Figuur 28 Concept Figuur 28 Concept 20
    • Oriëntatie en relatie Het ontwerp is vanuit een compacte vorm opgebouwd en aangepast aan de situatie en de daarbij behorende oriëntatie. Voor iedere functie is afgewogen welke oriëntatie en welke relatie met de omgeving deze dient te hebben. Om een voorbeeld te noemen de woonkamer heeft vanuit het oogpunt van passieve energie een groot glas oppervlak nodig gericht op het zuiden maar een relatie met buiten is wel gewenst. Deze relaties zijn verwerkt in een schema. Aan de hand van deze schema’s zijn de keuzes gemaakt voor de plaatsing van de ruimtes en hun relatie met de omgeving. Noord Oost Zuid West Kantoor Entrée 0 0 0 0 Werkplekken + + - + Kantine 0 + 0 + Vergaderriumte + + - + Woning Entrée 0 0 - 0 Woonkamer - - + 0 Keuken - + 0 + Slaapkamer 0 + - + Badkamer 0 + 0 + Kantoor Entrée Werkplekken Kantine Vergaderruimte Buitenruimte Entrée X 0 - 0 - Werkplekken 0 X 0 + 0 Kantine - 0 X + + Vergaderruimte 0 + + X - Buitenruimte - 0 + - X Woning Entrée Woonkamer Keuken Slaapkamer Badkamer Buitenruimte Entrée X + + + 0 - Woonkamer + X + - - 0 Keuken + + X - - 0 Slaapkamer + - - X + 0 Badkamer 0 - - + X - Buitenruimte - 0 0 0 - X Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 21
    • Vanuit deze tabellen hebben we de oriëntatie van de ruimtes afgeleid. De woonruimtes zijn georiënteerd op het zuiden met een aangrenzende buitenruimte en de slaapvertrekken zijn oost-west georiënteerd zodat er overdag niet te veel zonnewarmte de ruimte binnen dringt. Het kantoor heeft ook een oost-west orientatie wat betreft de raamopeningen vanwege het open karakter naar de entree en een snelle voor verwarming van de ruimtes in de ochtenduren maar wanneer de zon op mijn hoogst staat is het kantoor dat voornamelijk koeling nodig heeft volledig afgeschermd van de passieve zonnewarmte. Met behulp van schuimblokjes hebben we een aantal transformaties uitgevoerd op een standaard kubus die de compacte vormgeving uitbeeld. Deze transformaties zijn gemaakt met de gegevens van de bovenstaande tabellen in ons achterhoofd. Vanuit de tabellen en massastudies hebben we voor een plattegrond voor de woningen het kantoor relatieschema’s opgesteld. Het onderstaande schema is de laatste variant en ook de variant waarvan we zijn uitgegaan bij het ontwerp van de plattegrond. Voor het kantoorgedeelte hebben we deze schema’s in afgeslankte vorm gemaakt, omdat dit deel als vrij indeelbaar is ontworpen en een grote ruimte omhelst. Figuur 32 relatieschema begane grond Figuur 32 relatieschema souterrain Figuur 32 relatieschema kantoor Figuur 29 Massastudies 22
    • Ontwerp Vanuit de massastudies en de relatieschema’s hebben we plattegronden opgezet, deze plattegronden zoals afgebeeld hier onder omvatten het relatieschema en zijn afgestemd op een optimale oriëntatie, zo zijn de woonkamer en keuken lichtelijk geroteerd vanwege een maximale zon instraling in de winter situatie. De ruimtes die een relatie met een buitenruimte of de gemeenschappelijke tuin hebben gekregen bevinden zicht in het souterrain de overige ruimtes zoals bijvoorbeeld de tienerslaapkamers bevinden zicht op de begane grond. Hierdoor ontstaat in het souterrain een woonruimte met keuken, badkamer en slaapkamers. Door op deze verdieping de hoofdbadkamer te realiseren worden de leiding lengtes voor het water en dergelijke beperkt en treed er weinig warmte verlies op. Voor een comfortabel ontwerp te realiseren hebben we bij de tienerslaapkamers een afzonderlijk toilet en een afzonderlijke doucheruimte gerealiseerd. Het kantoor is volledig evenwijdig met de straat gepositioneerd met de entreezijde in het oosten. Vanwege het grote glasoppervlak in deze gevel warmt het kantoor in de ochtend snel op en heeft het een herkenbare gevel voor de mensen die het gebied binnen rijden. Het grote gevelvlak aan de voorzijde geeft eventueel de mogelijkheid voor het plaatsen van een bedrijfslogo of een bedrijfspromotie naar eigen invulling. Figuur 33 Plattegronden Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 23
    • Uitwerking en materialen Het ontwerp is uitgewerkt volgens een gestandaardiseerde maatvoering, de keuze voor een vast constructieprincipe met een vaste maatvoering. Met de cradle to cradle gedachte voor de keuze van materialen hebben we gekozen voor reeds gebruikte of uit productie afval resten samengestelde materialen. Door een staalskelet van hergebruikt staal en wand panelen van OSB-platen te gebruiken kunnen we een standaard afmeting aan de verschillende wandpanelen toekennen. Op deze manier ontstaat een flexibel systeem met weinig uitzonderingen in detaillering en constructieprincipe. Dit wordt verder toegelicht bij de hoofdstukken wand en vloer opbouw en constructie. Om het ontwerp op meerdere manieren toe te kunnen passen en een vrij invulbaar beeld van de woning te creëren hebben we de afwerking van de gevels ingevuld met materialen die aan de buitenkant van de wanden bevestigd kunnen worden. Omdat iedere situatie of opdrachtgever kan verschillen is in principe ieder materiaal toe te passen. Wij hebben een keuze gemaakt wat betreft materialen met 3 bepaalde beelden; modern, traditioneel en duurzaam. Door toepassing van verschillende materialen kan ieders wens wat betreft uitstraling worden ingevuld. De gevels zijn verder zonder specifieke kenmerken van stijl of bouwmethode vormgegeven. Een duidelijk patroon van de standaard afmetingen in de constructie is bewust niet herkenbaar gemaakt in het gevelbeeld om dit niet vooraf te beïnvloeden met een bepaald patroon wat er herkenbaar in terug komt. Aan de buitenzijde hoeft dus niet getoond te worden welk constructieprincipe is toegepast. Op deze manier kan iedere bewoner of gebruiker een eigen invulling geven aan het gebouw. Figuur 37 gevels 24
    • Detailering Samen met het ontwerp hebben we een constructieprincipe ontwikkeld, de vormgeving van het gebouw is samen met de maatvoering van de constructie ontwikkeld om een zo compleet mogelijk ontwerp met een zo klein mogelijk aantal uitzonderingen in de detaillering te maken. De onderstaande doorsneden zijn volledig uitgewerkt in de bijgevoegde tekeningen. Op deze pagina is een detail voorbeeld gegeven van de gevelopbouw dit geeft een duidelijk beeld van de bouwkundige opzet van het gebouw. Ook deze details zijn in bijgevoegde tekeningen groter en overzichtelijk uitgewerkt. Figuur 38 Opbouw detaillering Figuur 39 doorsneden Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 25
    • 10. Energieschema Dit hoofdstuk geeft weer welke maatregelen in het ontwerp genomen zijn om de energievraag in alle Ontwerpmaatregelen aspecten te realiseren. De keuzes voor deze In het ontwerp zijn een aantal maatregelen getroffen maatregelen zijn verduidelijkt in de hoofdstukken die het energieverbruik ten goede komen. Deze staan “Passieve Energie”, “Energiebesparing” en “Actieve in Figuur 28 afgebeeld. Ter verduidelijking zijn enkele Energie”. 3D-impressies toegevoegd. Dichte gevel op het zuiden in het kantoorblok ter voorkoming van Figuur 40: Zonstudie: Wintersituatie t.p.v. overstek overtollige warmte Overstek: houdt direct Oriëntatie van de zonlicht in de zomer ruimtes: tegen. De open Warmtevragende vormgeving laat wel ruimtes aan de veel diffuus daglicht zuidkant, kantoordeel binnen aan de noordkant Groot glasoppervlak op het zuiden resulteert in veel zonnewarmte – extra zonwering nodig om in de zomer Figuur 41: Zonstudie: Zomersituatie t.p.v. overstek overtollige warmte buiten te houden Figuur 42: Ontwerpmaatregelen voor energiezuinig bouwen 26
    • Het bedrijf Soltis levert screendoeken die voorzien zijn van een Zonwering dunne reflecterende metaalcoating, Boven de ramen die op het zuiden gericht zijn bevindt waardoor maarliefst zich een overstek. Dit overstek bestaat uit slanke stalen 95% van de kokertjes, met een tussenruimte. Het overstek houdt zonnewarmte direct zonlicht tegen, maar laat diffuus daglicht tegengehouden wordt, toetreden tot de woning. terwijl diffuus daglicht Dit is echter niet voldoende om te voorkomen dat met nog goed doorgelaten name de woonkamer in de zomer ernstig oververhit wordt. raakt. Dit is vastgesteld middels berekeningen uit de programma’s EPW en Trnsys. Om oververhitting te Figuur 43: Zonwering die bovenaan voorkomen moet extra buitenzonwering toegepast Figuur 44: Soltis 92 screens geopend kan worden laat meer diffuus worden. Dit gebeurt middels screens. Screens zijn daglicht door textiele doeken die op verschillende manieren voor het raam gespannen kunnen worden. Wanneer zonwering van boven naar beneden afgelaten wordt, wordt eerst het diffuse daglicht tegengehouden, en later pas het directe zonlicht. Vervolgens moet de kunstverlichting ingeschakeld worden om voldoende licht in de woning of het kantoor te krijgen. Het is dus beter als de zonwering van beneden naar boven zou kunnen gaan. Screens kunnen een verstelbare onder- EN bovenrand hebben, waardoor het vlak in het raam waarin de zon geweerd wordt geheel verstelbaar is. Schema actieve energie De gemaakte keuzes voor de actieve energie zijn in het gelijknamige hoofdstuk terug te vinden. Uit deze conclusies is al af te leiden dat er zoveel mogelijk geïntegreerd gebruik wordt gemaakt van dezelfde systemen (in dit geval de warmtepomp). Wanneer de verschillende onderdelen nauw met elkaar samenwerken kan het beste resultaat bereikt worden. Vandaar dat ook andere onderdelen van het actieve energieschema in verband met elkaar staan. Hieronder is schematisch weergegeven hoe zowel Dit energieschema is ruimteverwarming, koeling, warm tapwater en elektra ook afgedrukt op A2 in het gebouw werken. formaat in de tekeningenset (zie Figuur 45: Het Energieschema bijlagen), op blad BT.14 Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 27
    • 11. Constructie Stramienen De plaatsing van stramienen is de eerste stap naar de realisatie van de constructie. Voor dit project is er aandacht aan besteed zoveel mogelijk vergelijkbare maten te hanteren zodat de houten panelen waarmee de wanden en vloeren opgebouwd worden, zoveel mogelijk dezelfde maten hebben en dus gestandaardiseerd kunnen worden. Zoveel mogelijk dezelfde afmetingen hanteren heeft positieve gevolgen op het verminderen van het materiaalgebruik, en het standaardiseren van wanden, vloeren, maar ook vloerverwarming, ruimte indelingen, enzovoorts. Uit de afmetingen van het schetsontwerp is gebleken dat het afronden van de stramienmaten op hele meters het gunstigst uitkwam. Bij een vrije hoogte (bouwbesluit) van 2600 mm blijkt een verdiepinghoogte van precies 3000 mm ook goed haalbaar is. Op deze manier is het gebouw eenvoudig en logisch te maatvoeren. De stramienen zijn in drie blokken verdeeld (A, B en C, te zien aan de nummering). Dit zijn het kantoorblok (groen), het woonblok (blauw) en het slaapkamerblok (rood). In dit geval ligt blok C in het verlengde van blok A. Het is echter mogelijk dat, wanneer dit ontwerp op een andere locatie (oriëntatie) geplaatst zou worden, deze blokken ten opzichte van elkaar zouden draaien. Zo kan de oriëntatie op het zuiden geoptimaliseerd worden. Bij een dergelijke aanpassing zou de constructie en de indeling van de wandpanelen echter opnieuw onderzocht moeten worden. Figuur 46: Stramienen 28
    • Algemene opbouw staalconstructie Zoals in het hoofdstuk “Bouwmethode” werd omschreven is gekozen voor staalskeletbouw. Hiernaast (Figuur 33) is te zien hoe deze staalconstructie vormgegeven is. Er is zoveel mogelijk gebruik gemaakt van gelijke staalprofielen. Het betreft voornamelijk IPE160 profielen, die als kolommen en liggers portaalconstructies vormen. De liggers waarop vloeren liggen zijn uitgevoerd als kokers 160 x 80 x 6 mm. Deze kokers zijn wringstijf. Daardoor wordt het mogelijk vloeren asymmetrisch op te leggen zonder nadelige consequenties voor de constructie. De gehele staalconstructie heeft scharniervormige verbindingen. Zoals het staalskelet hiernaast is afgebeeld, is het dus instabiel (t.a.v. horizontale krachten). Wanneer er echter wand- en vloerelementen in deze constructie worden bevestigd, nemen deze de stabiliteit van de constructie voor hun rekening. Tijdens het bouwproces, voordat de wand- en vloerelementen geplaatst worden, zal deze constructie tijdelijk geschoord moeten worden. Figuur 47: Perspectief staalconstructie Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 29
    • Verticale krachtsafdracht Door overstekken en plaatselijk ongelijke overspanningen dienen extra maatregelen getroffen te worden om verticale krachten af te dragen naar de fundering. Knelpunt 1 t.g.v. verticale krachten: Slaapkamer 2 (de slaapkamer aan de westkant, op de begane grond) steekt 3 meter over het terras. Om dit overstek te realiseren zijn op 3 plaatsen staalstrippen F aangebracht die trekkrachten voor hun rekening R;a R;b nemen. Dit is zichtbaar in Figuur 34. De rode krachten geven de massa’s van het overstek (puntlasten) aan, de blauwe pijlen geven aan hoe de reactiekrachten vervolgens werken en hoe die krachten zich naar de fundering verplaatsen. Uit de uiteindelijke constructieberekeningen kan blijken dat de kolommen die op extra drukkracht belast worden groter Figuur 48: Verticale krachtsafdracht overstek slaapkamer gedimensioneerd moeten worden. Knik en buiging kunnen worden tegengegaan door de stabiliteit die de wandpanelen aan de constructie zullen geven. Ter verduidelijking staat naast Figuur 34 het statisch schema van dit constructieonderdeel. Knelpunt 2 t.g.v. verticale krachten: In Figuur 35 is de krachtsafdracht t.p.v. het overstek van het kantoorblok weergegeven. Wederom stellen de rode pijlen de puntlasten van de massa van het kantoorblok voor. De directe reactiekrachten (groen) worden via de liggers onder het kantoorblok (groen) overgedragen aan de schuine ligger (blauwe lijn). Via kolommen onder deze schuine ligger worden deze krachten afgedragen aan de fundering (blauwe F pijlen). R;a R;b Figuur 49: Verticale krachtsafdracht overstek kantoorblok 30
    • Knelpunt 3 t.g.v. verticale krachten: In de woonkamer, waarboven zich een vide bevindt, zijn geen kolommen gewenst. Het kantoorblok, dat gedeeltelijk in de woonkamer steekt, dient echter wel ondersteund te worden. Door een grotere kolomvrije overspanning kan dit niet zomaar gerealiseerd worden. De ligger (in Figuur 36 blauw gekleurd), die 9 meter overspant, kan groter gedimensioneerd worden om dit probleem op te lossen. Een andere, goedkopere mogelijkheid, is het toepassen van trekstrips die in principe een extra steunpunt voor deze ligger kunnen realiseren. Hierdoor kan deze ligger kleiner gedimensioneerd worden, maar wordt de kolom waaraan de staalstrip bevestigd is zwaarder belast. Door deze maatregel wordt de vrije overspanning van de ligger beperkt tot 6 meter, en voldoet een IPE300 profiel (bepaald d.m.v. vuistregels). Wanneer een soortgelijke trekstrip ook aan de andere zijde aangebracht zou worden, zou de vrije overspanning van de ligger terug gebracht kunnen worden naar 3 meter. Echter, de kolommen staan daar niet recht boven elkaar, wat ervoor zou zorgen dat er een grote momentkracht in deze knoop zou ontstaan. R;a F F R;b Figuur 50: Verticale krachtsoverdracht in woonkamer Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 31
    • Horizontale krachtsafdracht Horizontale krachten, t.g.v. windkrachten kunnen door deze staalconstructie niet worden opgenomen: Alle verbindingen tussen stalen elementen zijn scharnierend uitgevoerd. Tijdens de bouw betekent dat dat het staalskelet als een kaartenhuis in elkaar zou vallen. Het skelet moet daarom tijdelijk geschoord worden. Na montage van de wand- en vloerpanelen zullen deze de horizontale stabiliteit overnemen. Vrijwel alle wand- en vloerpanelen kunnen de krachten t.b.v. windbelasting opnemen, met uitzondering van de panelen die doorbroken worden door grote raamopeningen. Deze grote raamopeningen bevinden zich met name in de zuidgevel, en in de kopse kanten van het kantoorblok (entreepartij en L-vormig raam). Omdat de wand- en vloerpanelen zorgen voor de horizontale stabiliteit moeten deze op een bepaalde manier bevestigd worden, zodat de krachten goed Figuur 51: Horizontale stabiliteit in het C-blok aan de staalconstructie worden doorgevoerd. Hoe dit opgelost is wordt nader toegelicht in hoofdstuk “Wand- en vloeropbouw”. Hieronder wordt per gebouwblok beschreven hoe het zijn stabiliteit verkrijgt. In de afbeeldingen zijn kruizen getekend om aan te geven waar de stabiliteitselementen zich bevinden. Deze stabiliteitselementen zijn de wand- en vloerpanelen. Er worden dus geen windkruizen in de stalen constructie geplaatst. Stabiliteit in het C-blok Het blok waarin zich de slaapkamers, badkamers, hal, technische ruimte en toilet bevinden (in de tech. tekeningen het blok aangegeven met de C- stramienen, in dit verslag vanaf nu C-blok genoemd) is volledig gestabiliseerd met wand- en vloerelementen. Hiervoor is het essentieel dat in dit C-blok het dak, en minstens 3 wandvlakken als stabilisatiewand fungeren. Figuur 52: Horizontale stabiliteit in het B-blok 32
    • Hoe dat in dit blok gerealiseerd is, is aangegeven in Figuur 37. Met lichtblauw is het blok aangegeven. De rode kruizen geven de dak- en wandvlakken aan die essentieel zijn voor de stabiliteit van dit blok. Al deze wand- en vloerelementen hebben geen of nauwelijks raamopeningen. Stabiliteit in het B-blok Het B-blok (het schuine blok met daarin de woonkamer) is gekoppeld met het C-blok, en ontleent hieraan zijn stabiliteit voor wind uit het oosten en westen. Voor wind uit het noorden en zuiden zijn de beide kopse kanten van het blok geschoord (zie Figuur 38). Een probleem is, dat het dak van dit blok niet geschoord kan worden: Het dak is namelijk gesplitst in twee bouwlagen, omdat dit blok word doorsneden Figuur 53: Horizontale stabiliteit in het A-blok door het A-blok. Daarnaast bevindt zich in het dak een lichtstraat die de stabiliteit van het dak onmogelijk maakt. De oplossing ligt in de stabiliteit van het zwevende A-blok. Wanneer de vloer van het A-blok gekoppeld wordt aan de geschoorde kopse kanten van het B-blok, ontstaat daar ook een stabiel element. Stabiliteit in het A-blok Het A-blok (het kantoorblok) heeft zijn eigen stabiliteitselementen. Het is net als het C-blok volledig stabiel middels een gesloten dak en 3 wandelementen. Dit is te zien in Figuur 39. Er is hier echter een probleem: Het kantoorblok heeft geen verbinding met de fundering. De krachtsafdracht zal dus via een ander blok naar de fundering afgedragen moeten worden. Dit gebeurt via het B-blok, dat een groot deel van zijn dak deelt met de vloer van het A-blok (zie ook Figuur 38). De vloer van het A-blok en het dak van het B-blok omvatten dezelfde vloerpanelen. Via deze panelen en de schuine ligger in het A-blok kunnen de Figuur 54: Samenhang vloer A-blok en dak B-blok horizontale krachten in het A-blok doorgegeven worden aan de fundering onder het B-blok. Dit is verduidelijkt in Figuur 40. Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 33
    • De reden hiervoor is, dat de wand- en vloeropbouw 12. Wand- en Vloeropbouw slechts een deel van het warmteverlies kunnen In dit gebouw worden wanden en vloeren beperken. Een groot deel van de inwendige warmte opgebouwd uit prefab panelen die opgebouwd zijn zal verloren gaan door kozijnen, kieren, en via als een soort niet-dragende HSB-wanden. Dit zorgt ventilatie. voor een lichte opbouw, die geheel in de fabriek Constructieve elementen Uit de eerder genoemde computerprogramma’s is vervaardigd kan worden. Bij het ontwerpen van het gebleken dat een isolatiewaarde (R-waarde) van 6,0 staalskelet is hier al rekening mee gehouden: De Isolatiepakket m2K/W een goed optimum is. Vandaar dat voor deze panelen hebben dezelfde afmetingen als de waarde gekozen is binnen dit project. stramienen. Deze stramienen hebben vaak dezelfde maten, waardoor het mogelijk wordt veel In de wand- en vloerpanelen bevinden zich Platen gelijksoortige panelen te gebruiken. Dat bespaart constructieve elementen (houten balken) die geld, afvalmateriaal en bouwtijd. plaatselijk de isolatielaag verdringen. Ter plaatse van deze balken zal de isolatiewaarde dan ook minder Wand- en vloerpanelen bedragen dan de gewenste waarde. De wanden en vloeren van dit gebouw hebben Om dit teniet te doen is ervoor gekozen de algehele meerdere functies: isolatiewaarde te verhogen naar 6,5 m2K/W, zodat het gemiddelde nog altijd rond de 6,0 m2K/W zal liggen. Figuur 55: Onderdelen van een wand- / vloerpaneel • Het zorgen voor een isolerende schil om het gebouw Bij gebruik van de isolfloc isolatie (zoals omschreven in hoofdstuk ”Isolatie”), met een lambda-waarde van • Het zorgen voor een kierdicht gebouw zodat 0,039, is een isolatielaag van 250 mm vereist om een R- warmteverlies en tocht voorkomen worden waarde van 6,5 m2K/W te halen. • Het zorgen voor een waterdichte schil om het Omdat houten stijlen in een paneel de thermische gebouw schil volledig zouden doorbreken, is er gekozen voor • Het verzorgen van de stabiliteit t.a.v. krachten in een stijlen- en regelwerk, als zichtbaar in Figuur 42: horizontale richting van de constructie Opengewerkte wandpanelen in het staalskelet. Op deze manier is de plaatselijke verdunning van de Deze verschillende punten zullen hieronder worden thermische schil minimaal, en de isofloc isolatie kan toegelicht. probleemloos overal in de panelen doordringen. Het zorgen voor een isolerende schil om het gebouw Het zorgen voor een kierdicht gebouw zodat Omdat dit een nul-energie woning is, is een zeer hoge warmteverlies en tocht voorkomen worden isolerende waarde vereist. Door middel van De wand- en vloerpanelen bestaan uit constructieve berekeningen met het programma EPW en trnsys is elementen (balken), een isolatielaag, en uit platen die bekeken wat deze isolatiewaarde voor een effect de panelen zichtzetten (zie Figuur 41). heeft op de algehele prestatie van de woning. Dit dichtzetten zorgt er in eerste instantie voor dat de Figuur 56: Opengewerkte wandpanelen in het staalskelet Algemeen geldt de regel: hoe meer isolatie, hoe beter isolatievlokken op hun plaats blijven. De isofloc isolatie de prestatie. Echter, boven een bepaald punt heeft dringt bij inspuiting door tot in de kleinste naden en het toevoegen van meer isolatie weinig invloed op de kieren, wat ervoor zorgt dat de panelen vrij eenvoudig prestaties. naaddicht te krijgen zijn. 34
    • Het zou dus een voordeel kunnen zijn, de panelen aan hun plaats gehangen zullen worden. Deze stevigheid de kopse kanten open te laten en de isofloc in-situ in kan dan meteen gebruikt worden voor de stabiliteit. te spuiten. Dat zorgt ervoor dat de overgangen tussen Haar eigen stabiliteit verleent een wandpaneel aan de verschillende panelen ook met zekerheid kierdicht de platen aan de binnen- en buitenzijde. Die platen zijn. moeten dus goed bevestigd worden aan de houten Dan moet er alleen nog voor gezorgd worden, dat de stijlen in het paneel. Dit gebeurt middels schroeven, isolatievlokken er niet uit kunnen ter plaatse van de die om de 500 mm geplaatst worden. paneelovergangen. Dit zou kunnen door de panelen De stijlen en regels die de platen op afstand van deels in elkaar te laten schuiven middels standaard elkaar houden, worden prefab met elkaar verlijmd. messing en groef aansluitingen zoals die op OSB platen zijn aangebracht. Echter, er is dan maar een De wandpanelen moeten, om de stabiliteit van de overlapping van ongeveer 1 cm, en er zou meer constructie goed te kunnen verzorgen, zowel aan de bouwmateriaal verloren gaan omdat alleen op maat zijkanten als aan de boven- en onderkant goed gezaagde platen met een messing of groefkant bevestigd worden aan de staalconstructie. Dit geldt Figuur 57: Compriband bruikbaar zouden zijn. ook voor de vloerpanelen, die behalve oplegging ook verankerd dienen te worden. Uitgaande van een recht afgezaagde kant van de platen, en van eventuele maatafwijkingen is ervoor Deze verankering wordt gerealiseerd middels aan de gekozen de panelen op de kopse kanten te voorzien staalconstructie gelaste stalen platen. Middels bouten van een compriband (Figuur 43), die de naden tussen worden de regels en stijlen van de panelen met die verschillende panelen dicht zet. stalen platen verbonden. Hierdoor ontstaat tevens de mogelijkheid de wand- en vloerpanelen in alle drie de Wandopeningen worden prefab in panelen gemaakt. dimensies te stellen, zodat eventuele maatafwijkingen Kozijnen worden in de fabriek in het paneel gelijmd. Dit geen problemen kunnen vormen. zorgt voor minder bouwwerk op de bouwplaats. Figuur 58: Opbouw wandpaneel prefab Verlijmen verzekert een goede naaddichting rondom Om deze boutverbindingen te kunnen maken, moet kozijnen. Glas en deuren worden later geplaatst. het op de bouwplaats mogelijk zijn dat een bouwvakker deze bouten in het paneel kan Het zorgen voor een waterdichte schil om het gebouw vastzetten. Om die reden is ervoor gekozen de Voor het buiten houden van vocht, en het naar buiten binnenste houten plaat van wandpanelen, en de transporteren van damp, zijn folies nodig in een wand onderste houten plaat van vloerpanelen nog niet te en vloer. Deze folies worden in-situ aangebracht op de bevestigen in de fabriek. panelen. Integratie systemen Figuur 59: Opbouw vloerpaneel prefab Het verzorgen van de stabiliteit t.a.v. krachten in Het feit dat de binnenste platen van de panelen in-situ horizontale richting van de constructie geplaatst worden, geeft tevens de mogelijkheid Omdat de staalconstructie geen voorzieningen heeft leidingen achteraf in de panelen te verwerken. Het is voor horizontale stabiliteit, nemen de wand- en uiteraard mogelijk dat leidingen prefab in de panelen vloerpanelen deze functie voor hun rekening. gezet worden. Dit ligt voor de hand: De panelen moeten een zekere stevigheid hebben omdat ze met een bouwkraan op Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 35
    • Hierbij dient (met name bij verlichting) rekening te worden gehouden met de isofloc isolatie, die wellicht niet in aanraking mag komen met elektrische elementen vanwege brandgevaar. Een systeem dat zeker prefab geïntegreerd wordt in de vloerpanelen, is de vloerverwarming. In een deel van het dak geldt hetzelfde voor het Energy-Dak systeem. De leidingen hiervoor worden op de vloerpanelen bevestigd (voorzien van contactgeluid- isolatie) en vervolgens afgedekt middels een gipsvezelplaat, om het lopen over de platen tijdens de bouw mogelijk te maken. Wandopeningen Zoals al in de vorige paragraaf vermeldt, worden kozijnen prefab in de panelen bevestigd. Van het gehele gebouw wordt een goede isolatiecapaciteit verwacht. Zo ook van de kozijnen. Standaard houten kozijnen zouden een te grote koudebrug vormen voor dit gebouw. Om die reden is gekozen voor een beter isolerend type kozijn: Het Optiwin Passiefhuis kozijn (zie Figuur 47). Dit kozijn is opgebouwd uit houten delen, met daartussen een laag kurk. Kurk heeft een veel betere isolatiewaarde vergeleken met hout. Deze samenstelling geeft het kozijn een U- waarde van 0,7 W/m2K. Figuur 61: Het Optiwin Passiefhuis Drei3Holz kozijn Figuur 60: Montagevolgorde en detaillering panelen 36
    • 13. Afwerking Van de gebruikte materialen zijn in hoofdstuk worden bij hoekomzettingen en gevelopeningen. Riet “Referentiebeelden” afbeeldingen geplaatst. werd al sinds jaren gebruikt als dakbedekking bij traditionele dakkappen, maar kan ook goed verticaal Exterieur tegen gevels gezet worden. Het wordt op een regelwerk bevestigd, en kan daarom eenvoudig Ten aanzien van het materiaalgebruik in het exterieur tegen de buitenkant van de wandpanelen bevestigd van het gebouw zijn een drietal varianten uitgewerkt. worden. Deze varianten hebben heel verschillende uitstralingen, echter bij elke variant is het kleurcontrast Variant 2: Modern tussen het woon- en het werkgedeelte duidelijk zichtbaar. De moderne variant bevat moderne materialen die het gebouw een zeer strak uiterlijk geven. Dit past het Variant 1: Traditioneel beste bij het geometrisch ogende gebouw. De uitstraling wordt echter minder traditioneel en meer De traditionele variant geeft het gebouw een huiselijke gedurfd. uitstraling door gebruik te maken van voor de Figuur 62: Variant 1: Riet en Stucwerk bewoner bekende materialen. Dit sluit aan bij de Onderdeel Materiaal ontwerpgedachte een woning te maken die er niet uitziet als een milieuvriendelijke nul-energiewoning, Gevel woning Lariks horizontale latten maar als een modern woonhuis. Gevel kantoor Cortenstaal panelen Onderdeel Materiaal Kozijnen woning Hout, antraciet Gevel woning Leemstuc met olie- Kozijnen kantoor Hout, antraciet coating (wit) Zonwering zuidgevel Staal, antraciet Gevel kantoor Rietpakket Lariks is een licht gekleurde naaldhoutsoort die in Kozijnen woning Hout, antraciet Europa veel voorkomt. In milieuopzichten is Lariks dus Kozijnen kantoor Hout, antraciet geschikt als gevelafwerking. De horizontale latten kunnen bevestigd worden op een houten verticale Zonwering zuidgevel Staal, antraciet regelwerk. Door paneeltjes van 50 cm hoog te maken kunnen deze prefab aangeleverd worden en hoeven Leemstuc is de milieubewuste vervanging van normaal ze op de bouwplaats slechts (blind!) vastgeschroefd te stucwerk. Leemstuc is verkrijgbaar in veel verschillende worden. kleuren. Het is echter niet geschikt voor buiten, tenzij het een coating van olie krijgt. Door deze coating Ook Cortenstaal kan op een regelwerk bevestigd wordt het stucwerk waterafstotend. Het stucwerk kan worden, en behoeft dus geen ingewikkelde Figuur 63: Variant 2: Cortenstaal en Larikshout op een primer aangebracht worden op de afwijkende detaillering. Staal klinkt niet zo milieubewust buitenplaten van de wandpanelen. als riet of hout, echter, Cortenstaal is in standaardafmetingen verkrijgbaar, heeft een zeer Het rietpakket aan het kantoor geeft het een groot lange levensduur (kan dus hergebruikt worden), en contrast met het strakke stucwerk op de woning. Riet heeft bovendien nagenoeg geen onderhoud nodig. kan ondanks zijn grove structuur zeer strak afgewerkt Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 37
    • Variant 3: Duurzaam Interieur De duurzame variant laat met zijn materialen duidelijk In het interieur zijn geen varianten gemaakt. Bij de drie zien dat het om een duurzaam gebouw gaat. De verschillende buitengevel varianten hoort dus steeds gebruikte materialen geven een natuurlijke of hetzelfde interieur. bijzondere uistraling aan het gebouw. Dit is in principe in strijd met de ontwerpgedachte een gebouw te Wand / Plafondafwerking ontwerpen waaraan niet zichtbaar is dat het om een Binnenwanden en plafonds worden afgewerkt middels nul-energie gebouw gaat. MDF panelen, met uitzondering van de toiletten, Deze ontwerpopdracht is echter deels fictief: Het badkamers en waskamer. De MDF panelen zijn prefab gebouw zal niet gebruikt worden als echt woonhuis, op maat gemaakt en kunnen blind bevestigd worden maar als een real-life-lab (zie Inleiding). op de wandpanelen. Onderdeel Materiaal MDF kan op meerdere manieren bewerkt worden. Ze kunnen glad geleverd worden, maar ook Gevel woning Plantengevel geperforeerd, of 3D-gefreesd. Bij deze laatste optie Gevel kantoor Stalen persroosters kan elke willekeurige textuur aan de MDF platen gegeven worden. Kozijnen woning Hout, antraciet Figuur 64: Variant 3: Persroosters en Plantengevel Binnen dit gebouw is er naar gestreefd een lichte, Kozijnen kantoor Hout, antraciet moderne uitstraling te creëren. Het grootste deel van Zonwering zuidgevel Staal, antraciet de MDF platen krijgen dan ook een witte kleur, en krijgen een textuur die vergelijkbaar is met stucwerk. Het kantoorblok, dat in de woonkamer steekt, moet Een plantengevel is overduidelijk duurzaam van binnenuit ook zichtbaar zijn. Daarom hebben de verantwoord. De gevel heeft een drainagelaag nodig, binnenwanden, die eigenlijk tot het kantoorblok maar inclusief die drainagelaag kan de plantengevel behoren, een andere textuur en kleur. Hierbij zijn vrij eenvoudig op de buitenkant van de wandpanelen talloze opties mogelijk, en kan dus ook gevarieerd bevestigd worden. Onderhoud van deze gevel is zeer worden aan de hand van de keuze van het exterieur. gering. Stalen persroosters worden voor veel doeleinden Vloerafwerking gebruikt, en ze zijn er dan ook in groten getale. De Alle vloeren, met uitzondering van de toiletten, meeste persroosters worden gebruikt voor tijdelijke badkamers en waskamers, worden afgewerkt met een functies en worden dus verhuurd of hergebruikt. bamboe-parket vloer. Bamboe is de snelst groeiende Omdat ze een zeer lange levensduur hebben en na houtsoort ter wereld. Bamboe is daarom een erg hun functie gewoon weer ergens anders gebruikt milieubewuste keuze. Van bamboe worden smalle kunnen worden zijn ze erg duurzaam. Ze hebben een repen gezaagd, die vervolgens geperst worden tot open structuur. Achter deze roosters wordt een platen of latten. Uit deze platen is het parket donkere folie geplaatst. Ook dit kan bevestigd worden vervaardigd. op een regelwerk, dat net als andere materiaalkeuzes eenvoudig op de houten wandpanelen bevestigd kan Natte cellen worden. Sanitaire ruimtes (natte cellen) worden betegeld met antraciet kleurige vloertegels en witte wandtegels 38
    • 14. Referentiebeelden Figuur 70: Cortenstaal Figuur 70: Lariks gevelafwerking Figuur 70: Verzinkt stalen persroostes Figuur 70: Plantengevel Figuur 70: Rietgevel Figuur 70: Bamboe Parket
    • 15. Demontage Een van de wensen van de opdrachtgever was, dat Wandafwerkingen zijn ook volledig te verwijderen, met het gebouw demontabel moest zijn. Dit bespaart uitzondering van de lijm waarmee tegels bevestigd afval, energie, en nieuwe grondstoffen (Figuur 57). Er zijn. zijn verschillende maten van mogelijkheden tot demonteren. In deze opdracht is er zeer veel rekening Volledige demontage gehouden met deze mogelijkheid, echter enkele Wanneer verdere demontage gevraagd wordt, onderdelen zijn onmogelijk te demonteren. oftewel, wanneer het geheel uit elkaar gehaald zou moeten worden tot de oorspronkelijke materialen, Gedeeltelijke demontage waarbij ook de prefab elementen uit elkaar gehaald Het gebouw bestaat grotendeels uit prefab zouden moeten worden tot de oorspronkelijke balken, onderdelen die op de bouwplaats aan elkaar platen, enz., is de mogelijkheid tot demonteren een bevestigd worden. Die bevestiging gaat via schroeven ander verhaal. en bouten. Al deze verbindingen zijn probleemloos uit De prefab wand- en vloerpanelen zijn deels verlijmd: elkaar te halen wanneer het gebouw haar functie De regels en stijlen in de panelen zijn met elkaar via vervuld heeft. lijm bevestigd, en hetzelfde geldt voor de bevestiging Figuur 71: Onnodig energieverbruik en afvalproductie Met uitzondering van de betonnen poeren, die in-situ van de kozijnen. Deze zullen dus moeilijk (of niet) te gestort worden, en (in geval van gevelvariant 1) het demonteren zijn. Dit is een nadeel, maar de stucwerk, kunnen alle prefab onderdelen uit elkaar lijmverbinding biedt in dit geval veel voordelen voor gehaald worden en elders weer gebruikt worden om de kierdichting van het gebouw. hetzelfde gebouw (of een soortgelijk gebouw) De staalconstructie kan, net als bij gedeeltelijke opnieuw op te bouwen. demontage, volledig uit elkaar gehaald worden tot In dat geval dient de bouwvolgorde (Figuur 46, pagina standaardprofielen. Er moeten dan wel koppelplaten 36) achterwaarts doorlopen te worden. Hierbij moet en dergelijke middels flexen verwijderd worden. opgemerkt worden dat de ingespoten cellulose Met uitzondering van de gestorte isolatie ook weer uit de constructie gezogen kan funderingselementen en het eventuele stucwerk kan worden en elders weer ingespoten kan worden. Er verder alles volledig gedemonteerd worden. moet dan wel rekening mee gehouden worden dat een klein deel van de isolatie verloren kan gaan, maar dit is milieu- en kostentechnisch te verwaarlozen. 40
    • 16. Samenvatting Voor de afstudeerproject “De Wijk van Morgen” werd de opdracht geformuleerd een energie-neutraal woon-werk gebouw te ontwerpen en technisch uit te werken. Dit vergde een geïntegreerde aanpak van zowel het ontwerpproces, de energie-analyse en de constructieve en bouwtechnische uitwerking. Tijdens ontwerpproces moest rekening gehouden worden met maatregelen die het gebruik van passieve energie zo optimaal mogelijk maken. Voor actieve energieopwekking zijn er talloze systemen op de markt. De kunst is het, deze verschillende systemen met elkaar te integreren om zo tot een optimaal rendement te komen. Het gebruik van een warmtepomp voor ruimteverwarming en warm tapwater is een vrij logische keuze, maar voor de keuze voor warmte en koudebronnen is een uitgebreider onderzoek nodig. Voor deze woning is gekozen voor de combinatie van het Energy-heipaal en Energy-dak concept van het bedrijf Enicon. Deze systemen werken goed met elkaar samen. Door integratie van het Energy-dak met de PV-cellen wordt deze samenwerking nog verbeterd en verhoogt het rendement van de PV cellen. Het ontwerp geeft een duidelijke scheiding weer tussen kantoor (werk) gebouwdeel, en het woongedeelte. Echter, beide delen zijn ontworpen met het doel het passiefhuis-gehalte van dit gebouw buiten beeld te laten. Het gebouw heeft een uitstraling van een “normaal” modern woonhuis gekregen. Constructief bestaat dit gebouw uit een stalen skelet, waarin houten gevel- en wandpanelen met standaardafmetingen worden geplaatst. Dit geheel zorgt voor een flexibel indeelbaar gebouw, zowel in gevel als in plattegrond. Door deze opbouw is het mogelijk het gebouw zeer snel te monteren en ook weer te demonteren, en daardoor ook eenvoudig aan te passen aan de gewenste situatie. Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 41
    • Bijlagen Als bijlagen treft u de volgende documenten aan: I. Bepaling / berekening elektrisch energieverbruik II. Betonson / Enicon Energy-palen en Energy-dak, TNO testrapport III. Betonson berekening benodigde lengte Energy-palen en oppervlakte Energy-dak IV. EPW berekening met PV-cellen V. EPW berekening zonder PV-cellen VI. Deel verslag studenten werktuigbouwkunde (Trnsys berekeningen) VII. Itho DemandFlow productinformatie VIII. TNO gelijkwaardigheidverklaring Itho DemandFlow ventilatiesysteem IX. Optiwin Drei3Holz kozijn productinformatie X. MOSO bamboeparket productinformatie 42
    • Gebruikte afbeeldingen Figuur 1: Maquette van het stedenbouwkundig plan 6 Figuur 35 gevel met stalen persroosters en planten 24 Figuur 2: Plattegrond van het stedenbouwkundig plan 6 Figuur 37 gevels 24 Figuur 3: Mogelijkheden voor zonwering in de zomer en Figuur 38 Opbouw detaillering 25 lichttoetreding in de winter 7 Figuur 39 doorsneden 25 Figuur 4: Het effect van een lichtstraat met vide 7 Figuur 26: Zonstudie: Wintersituatie t.p.v. overstek 26 Figuur 5: LED-lampen en spaarlampen 8 Figuur 27: Zonstudie: Zomersituatie t.p.v. overstek 26 Figuur 6: De werking van een douche-WTW 8 Figuur 28: Ontwerpmaatregelen voor energiezuinig bouwen 26 Figuur 7: De Trias Energetica 9 Figuur 29: Zonwering die bovenaan geopend kan worden laat Figuur 8: Een 20 kW warmtepompset van Stiebel-Eltron 10 meer diffuus daglicht door 27 Figuur 9: Een schema van de werking van een warmtepomp 10 Figuur 30: Soltis 92 screens 27 Figuur 10: De Energy-Heipaal van Betonson 11 Figuur 31: Het Energieschema 27 Figuur 11: Het Energy-dak 11 Figuur 32: Stramienen 28 Figuur 12: Verschil in temperatuurverdeling vloerverwarming of Figuur 33: Perspectief staalconstructie 29 radiator / wandverwarming 11 Figuur 34: Verticale krachtsafdracht overstek slaapkamer 30 Figuur 13: De werking van een zonneboiler 12 Figuur 35: Verticale krachtsafdracht overstek kantoorblok 30 Figuur 14: Back Contact Cell van Solland Solar 13 Figuur 36: Verticale krachtsoverdracht in woonkamer 31 Figuur 15: Voorbeeld van een kleine windturbine voor Figuur 37: Horizontale stabiliteit in het C-blok 32 particulier gebruik 13 Figuur 38: Horizontale stabiliteit in het B-blok 32 Figuur 16: Energieopbrengst afhankelijk van ligging PV-cellen 13 Figuur 39: Horizontale stabiliteit in het A-blok 33 Figuur 17: Itho DemandFlow ventilatie-unit 14 Figuur 40: Samenhang vloer A-blok en dak B-blok 33 Figuur 18: Overzicht Demandflow systeem / leidingen 14 Figuur 41: Onderdelen van een wand- / vloerpaneel 34 Figuur 19: Luchtstromen in de slaapkamers 15 Figuur 42: Opengewerkte wandpanelen in het staalskelet 34 Figuur 20: Luchtstroom in de woonkamer 15 Figuur 43: Compriband 35 Figuur 21: Voorbeeld staalframebouw 16 Figuur 44: Opbouw wandpaneel prefab 35 Figuur 22: Voorbeeld staalskeletbouw 16 Figuur 45: Opbouw vloerpaneel prefab 35 Figuur 23: Voorbeeld houtskeletbouw 16 Figuur 46: Montagevolgorde en detaillering panelen 36 Figuur 24: Het inspuiten van IsoFloc isolatie 17 Figuur 47: Het Optiwin Passiefhuis Drei3Holz kozijn 36 Figuur 25: Bepaling VR, VG en GO 18 Figuur 48: Variant 1: Riet en Stucwerk 37 Figuur 26 Plattegrond van het stedenbouwkundig plan 20 Figuur 49: Variant 2: Cortenstaal en Larikshout 37 Figuur 27 Concept 20 Figuur 50: Variant 3: Persroosters en Plantengevel 38 Figuur 28 Concept 20 Figuur 53: Cortenstaal 39 Figuur 29 Massastudies 22 Figuur 51: Lariks gevelafwerking 39 Figuur 30 relatieschema begane grond 22 Figuur 52: Verzinkt stalen persroostes 39 Figuur 31 relatieschema souterrain 22 Figuur 54: Plantengevel 39 Figuur 32 relatieschema kantoor 22 Figuur 55: Rietgevel 39 Figuur 33 Plattegronden 23 Figuur 56: Bamboe Parket 39 Figuur 34 gevel met larikshout en cortenstaal 24 Figuur 57: Onnodig energieverbruik en afvalproductie 40 Figuur 36 gevel met stucwerk en riet 24 Afstudeerverslag “De Wijk van Morgen” Roy Konings en Jos Puts Datum: 10-4-2008 43
    • Index actieve energie ............. 27 Horizontale Referentiebeelden......... 39 Wand- en Vloeropbouw krachtsafdracht ......... 32 ......................................34 Actieve Energie ............. 10 Ruimteverwarming......... 10 Houtskeletbouw ............. 16 Wand- en vloerpanelen 34 Afwerking ........................ 37 staalconstructie .............. 29 Interieur............................ 38 Wandopeningen ............36 Afzuigpunten .................. 15 Staalframebouw ............ 16 Isolatie .......................... 8, 17 Wandverwarming ...........11 bewegingssensoren ........ 9 Staalskeletbouw ............. 16 isolerende schil ............... 34 Warm tapwater ..............12 Bodemwisselaar............. 10 stabiliteit........................... 35 Kantoorruimte ................... 6 Warmteaccumulatie ....... 8 Bouwbesluit..................... 18 Stabiliteit ....................32, 33 kierdicht ........................... 34 Warmtepomp ........... 10, 12 Bouwmethode ............... 16 stand-by killers ................. 9 kierdichting ....................... 8 warmtepompbron .........11 Brandveiligheid .............. 18 Stramienen ...................... 28 Koeling ............................. 12 Warmteterugwinning ....... 8 Computers ........................ 9 Trnsys ..........................27, 42 LCD schermen .................. 9 waterdichte schil ............35 Conclusie ........................ 41 Ventilatie ......................... 14 LED verlichting .................. 9 Wet- en Regelgeving.....18 Constructie ..................... 28 Ventilatielucht................. 10 lichtstraat........................... 7 Wijk van Morgen............... 6 daglicht- ventilatiesysteem .....10, 14 dimschakelingen......... 9 Mechanische afvoer ..... 14 Windenergie ....................13 Ventilatiesystemen ......... 14 Daglichttoetreding ........ 19 Natte cellen .................... 38 Witgoed.............................. 8 Ventilatie-unit.................. 15 DemandFlow .................. 14 natuurlijke toevoer ......... 14 Woonruimte ....................... 6 Verlichting ......................... 8 Demontage .................... 40 Natuurlijke ventilatie ...... 14 WTW ..................................14 Verticale krachtsafdracht Elektra .............................. 13 Ontwerpmaatregelen... 26 ...................................... 30 Zonlicht............................... 7 Elektrische elementen .. 10 Open haard .................... 10 Vide .................................... 7 Zonneboiler .....................12 Energiebesparing ............ 8 Oppervlaktes .................. 18 Vloerafwerking ............... 38 Zonnewarmte ................... 7 Energieschema .............. 26 Passieve Energie .............. 7 Vloerverwarming............ 11 Zonwering ....................7, 27 Exterieur ........................... 37 Photo-Voltaïsche Cellen13 Vraaggestuurd ............... 14 Gebalanceerde ventilatie Prefab betonbouw ........ 16 Wand / Plafondafwerking ...................................... 14 ...................................... 38 Programma van Eisen ..... 6 44