Klimaat Campus Onderzoeksdocument

106
pueblo bonito The Jean-Marie Tjibaou Cultural Center Three art museums Round house Sunken courtyards

Transcript of Klimaat Campus Onderzoeksdocument

Page 1: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

pueblo bonito

The Jean-Marie Tjibaou Cultural Center

Three art museums

Round house

Sunken courtyards

Page 2: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

onderzoeksdocument_Klimaat campusRAvB, januari 2012 kasper Zoet

badgir

wall house

malqaf

case obus

Philippe Rahm architectes

Puits Aerien

American University

weather project

IUO Heidelberg

merino schaap

mangh

Page 3: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

inhoudsopgave:

Algemene verkenning.................................................................05 positionering klimaat overzichtskaarten Nederland CO2 Nederlandse energiehuishouding Isolatie en energie verbruik Wind en de effecten op de mens Passieve windenergie Warmte overdracht

Welbehagen................................................................................23 Sensorische beleving temperatuur temperatuur zones luchtvochtigheid luchsnelheid en tocht kleding licht

Locale omstandigheden..............................................................35 Rotterdam zonstudie Rotterdam windcondities Rotterdam studie watertemperatuur Maas locatie onderzoek massastudie Rotterdam

Opgave klimaat campus.............................................................59 de campus locatie bepaling programma verkenning mogelijke richtingen

Referentie projecten....................................................................79

Page 4: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

Introductie: Mijn afstudeeropdracht voor de Academie van de Bouwkunst is het ontwerpen van een klimaatcampus. In deze opdracht staat het “klimaat als instrument” centraal.

De opgave behelst een ontwerp waarin onderzocht wordt hoe klimaatinvloeden (luchttemperatuur, zonneschijn, wind, neerslag en vocht) kunnen worden ingezet als architectonisch instrument.

De opgave begeeft zich op het spanningsveld tussen techniek en emotie, tussen de hard-facts en de soft-facts. Hoe gaat de architectuur om met de vraag naar het sensorische element?De opgave is erop gericht om meer inzicht te krijgen in de ver-schillende vormen van de sensorische belevingen van de klima-tologische elementen in de architectuur. De vraag die ik hierbij stel is hoe de architectuur kan bijdragen aan de ervaring van de klimatologische elementen, maar ook hoe de klimatologische elementen kunnen bijdragen aan de ervaring van de architectuur. Vormen ze samen naast de afzonderlijke kwaliteiten ook nog een extra kwaliteit welke zonder samenkomst nooit had kunnen plaatsvinden?

Dit onderzoeksdocument is een bundeling van de door mij onderzochte aspecten. De resultaten van dit onderzoek zijn de grondslag voor de verdere uitwerking van mijn afstudeerop-dracht.

Page 5: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

5

Page 6: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

6

Algemene verkenning: Het eerste deel van mijn onderzoek richt zich op het afbakenen van de opgave. Tevens bevat dit onderdeel een verkenning naar het klimaat, het toepassen van het klimaat in de architectuur en het vergroten van kennis op het gebied van duurzaamheid en klimaat.

Page 7: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

7

Verwarmen

Koelen

Ventilatie

watergebruik

Energie tradi t i on

eel

centrale verwarmingboilercommerciele opwekking

mechanische ventilatieairconditioning

zonnewarmtezonlicht

winddrukwarmte opslagkoude opslag

Wind / luchtAardeWaterZon

Klimaat ontwerpe

n d

tec h nisc

h

klimaat als architectonisch in-strument: Dit schema geeft de positie van het klimaat in mijn opgave weer. In plaats van aan de behoeften te voldoen via de traditionele weg, is het klimaat leidend. Het klimaat kan op twee manieren worden ingezet, namelijk de technische en ontwerpende manier. De nadruk in mijn opgave ligt op de ontwerpende kant.

Page 8: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

8

uitwerking

betonkern activeringzonneboilerwarmtewisselaarzonnecellenwindmolenwarmtekrachtkoppelingvergistingsinstallatie

ondergrondsbouwenverschijningsvorm

materialiseringintegratie omgevingorientatieindelinggroenprogramma

warmte- koude accumulatiekoelen, bevochtigengebruik van grijswaterverwarmendaglichttoetredingzonwering

ventilatie

klimaatbelevingatmosfeer, licht- en zoninval

wind, water, aarde en zon

ruimtebeleving

efficient gebouw (compact)binnenklimaat

reduceren mechanisch transportvormoptimalisatiebewustw

o r ding

bi n nen

kli

maat

Page 9: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

9

Klimaat Campus

Ontwerp parameters: In het ontwerp is het klimaat de bepalende factor! Naast de vanzelfsprekende primaire rol van het bieden van bescherming tegen de elementen moeten met name de kansen en mogelijkheden worden verkend om de aanwezige klimatologische factoren ten volle te benutten. Naast het benutten van het klimaat in praktische zin (hard facts) is het zichtbaar en voelbaar maken van het klimaat (soft facts) voor de gebruiker een belangrijk punt. Dus naast het visuele en functionele vlak waarop de architectuur zich begeeft, speelt sensorische beleving een belangrijke rol.

De opgave begeeft zich op het spanningsveld tussen techniek en emotie, tussen de hard-facts en de soft-facts. Hoe gaat de architectuur om met de vraag naar het sensorische element?

winddruk

waterzonlichtzonnewarmte

geotechniek

zien

voelenruikenproeven

horen

creëren van omzorgt voor warwanneer het d

Wind AardeWaterZon

ontwerpend

HARD FACTS:

SOFT FACTS:(klimaat in het gebouw ervaren)

(klimaat in het gebouw benutten)

Beschermenervare

nb e

nutte

n

Page 10: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

10

De opgave is erop gericht om meer inzicht te krijgen in de ver-schillende vormen van de sensorische belevingen van de klima-tologische elementen in de architectuur. De vraag die ik hierbij stel is hoe de architectuur kan bijdragen aan de ervaring van de klimatologische elementen, maar ook hoe de klimatologische elementen kunnen bijdragen aan de ervaring van de architectuur. Vormen ze samen naast de afzonderlijke kwaliteiten ook nog een extra kwaliteit welke zonder samenkomst nooit had kunnen plaatsvinden?

Het ontwerp begeeft zich op het spanningsveld tussen techniek (optimali-satie) en ervaarbaarheid. Tussen de hard-fact en de soft-facts.

mgeving die zich aanpast aan de behoefte van de gebruiker:rmte wanneer het koud is, voor koeling als het warm is, voor lichtdonker is en zorgt voor stilte wanneer dit nodig is.

Water (voelen horen zien):koelen, geluidsproductie, reflectie, getij

Wind (voelen, horen, zien):koelen, geluidsproductie, bewegingAarde (voelen):koelen, beschermen

Zon (voelen, zien):warmte, licht, luchtstroming

efficient gebouw (compact)binnenklimaat

reduceren mechanisch transportvormoptimalisatie

reductie energiegebruik

ventilatiereductie waterbehoefte

bevochtigenkoelen verwarmen

daglicht

Page 11: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

11

Klimaat:Welke factoren bepalen het klimaat?niet meteorologische factoren:- Locatie (geografi sche ligging)- terrein omstandigheden- bodem- aanwezige natuurlijke elementen - microklimaat op de locatie- makroklimaat op de locatie

meteorologische factoren:- Zon- regen- wind

Conclusies:- Orientatie van het ontwerp- vorm- gevelopeningen- schaduwbehoefte

Niet meteorologische invloeden: Geografi sche ligging, terrein, bodem

Page 12: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

12

Ervaren / beleven

zonwind voelen, horen, zien, ruiken

voelen, zien

voelen, horen, zien, proeven, ruikenwater

Zon Regen

Meteorologische invloeden: en de impact op ons doen en laten (bron: Climate and Architecture, School of Architecture, Copenhagen

Wind

zon

zon

regen

rege

n

wind

wind

licht

Page 13: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

13

maand

windrichting

Hoek van Holland

N

Z

W O

ONOWNW

NONW

NNONNW

OZOWZW

ZOZW

ZZOZZW

j f m a m j j a s o n d

5 m/s

10 m/s

15 m/s

maand

windrichting

Den Haag (loosduinen)

N

Z

W O

ONOWNW

NONW

NNONNW

OZOWZW

ZOZW

ZZOZZW

5 m/s

10 m/s

15 m/s

30mm

50mm

70mm

j f m a m j j a s o n dmaand

windrichting

Rotterdam Airport

N

Z

W O

ONOWNW

NONW

NNONNW

OZOWZW

ZOZW

ZZOZZW

j f m a m j j a s o n d

5 m/s

10 m/s

15 m/s

30mm

50mm

70mm

windsnelheid neerslag

AMSTERDAM

Den HaagLeiden

Utrecht

Rotterdam

TilburgBreda

Eindhoven

Den Bosch

Arnhem

Middelburg

Maastricht

Zwolle

Enschede

GroningenLeeuwarden

Amersfoort

Dordrecht

7,5 m/s

3,5 m/s

Gemmiddelde windsnelheid (m/s)

Page 14: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

14

AMSTERDAM

Den HaagLeiden

Utrecht

Rotterdam

TilburgBreda

Eindhoven

Den Bosch

Arnhem

Middelburg

Maastricht

Zwolle

Enschede

GroningenLeeuwarden

Amersfoort

Dordrecht

975mm

750mm

maand

windrichting

IJmuiden

N

Z

W O

ONOWNW

NONW

NNONNW

OZOWZW

ZOZW

ZZOZZW

j f m a m j j a s o n d

5 m/s

10 m/s

15 m/s

maand

windrichting

Utrecht

N

Z

W O

ONOWNW

NONW

NNONNW

OZOWZW

ZOZW

ZZOZZW

j f m a m j j a s o n d

5 m/s

10 m/s

15 m/s

30mm

50mm

70mm

maand

windrichting

Schiphol

N

Z

W O

ONOWNW

NONW

NNONNW

OZOWZW

ZOZW

ZZOZZW

j f m a m j j a s o n d

5 m/s

10 m/s

15 m/s

30mm

50mm

70mm

Gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid neerslag

Page 15: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

15

Gemiddelde jaarlijkse hoeveelheid globale straling

AMSTERDAM

Den HaagLeiden

Utrecht

Rotterdam

TilburgBreda

Eindhoven

Den Bosch

Arnhem

Middelburg

Maastricht

Zwolle

Enschede

GroningenLeeuwarden

Amersfoort

Dordrecht

385000

345000

Joules per cm2

Page 16: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

16

0°C5°C

10°C15°C

20°C

juli

aug

sept

okt

nov

dec

jan

feb

mrt

aprmei

juni

gemiddelde temperatuur in Nederland

temp. maxtemp. min

juli

september/maart

december

Zuid

West

Noord

Oost

Gemiddelde temperatuur Neder-land (bron: KNMI)

Page 17: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

17

20.00 uur (wintertijd)

19.00

18.00

17.00

16.00

15.00 10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

05.00

Zonnebaan 21 maart

zon op 6.42zon onder 18.55

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

20.00 uur (wintertijd)

19.00

18.00

17.00

16.00

15.00 10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

05.00

Zonnebaan 19 februari

zon op 07.49zon onder 17.08

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

teW

Z

O

N

0

0

0

20.00 uur (wintertijd)

19.00

18.00

17.00

16.00

15.0014.00 13.00 12.00

11.0010.00

09.00

08.00

07.00

06.00

05.00

Zonnebaan 20 januari

zon op 08.38zon onder 17.08

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zons

hoog

te

W

Z

O

N

Zonnebaan 20 januari Zonnebaan 19 februari Zonnebaan 21 maart

21.00 uur (zomertijd)

20.00

19.00

18.00

17.00

16.0015.00 14.00 13.00

12.0011.00

10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

Zonnebaan 23 september

zon op 07.28zon onder 19.37

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

21.00 uur (zomertijd)

20.00

19.00

18.00

17.00

16.0015.00 14.00 13.00

12.0011.00

10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

Zonnebaan 22 augustus

zon op 06.37on onder 20.49

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

90°O

21.00 uur (zomertijd)

20.00

19.00

18.00

17.00

16.0015.00 14.00 13.00

12.0011.00

10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

Zonnebaan 23 juli

zon op 05.48

zon onder 21.45

00°

10°

20°

30°

40°

270°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

N

Zonnebaan 23 juli Zonnebaan 22 augustus Zonnebaan 23 september

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling Februari

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling Januari

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling maart

4 - 9 Kj/cm2 10 - 19 Kj/cm2 20 - 29 Kj/cm2

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

januari

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

februari

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

maart

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling augustus

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling juli

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling september

50 - 60 Kj/cm2 40 - 49 Kj/cm2 30 - 39 Kj/cm2

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

juli

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

augustus

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

september

Page 18: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

18

W

21.00 uur (zomertijd)

20.00

19.00

18.00

17.00

16.0015.00 14.00 13.00

12.0011.00

10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

Zonnebaan 22 juni

zon op 05.19zon onder 22.09

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

21.00 uur (zomertijd)

20.00

19.00

18.00

17.00

16.0015.00 14.00 13.00

12.0011.00

10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

Zonnebaan 21 mei

zon op 05.38zon onder 21.37

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

20.00 uur (wintertijd)

19.00

18.00

17.00

16.00

15.00 10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

05.00

Zonnebaan 20 april

zon op 06.33zon onder 20.47

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

0

Zonnebaan 20 april Zonnebaan 21 mei Zonnebaan 22 juni

20.00 uur (wintertijd)

19.00

18.00

17.00

16.00

15.0014.00 13.00 12.00

11.0010.00

09.00

08.00

07.00

06.00

05.00

Zonnebaan 22 december

zon op 08.48zon onder 16.30

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

20.00 uur (wintertijd)

19.00

189.00

17.00

16.00

15.0014.00 13.00 12.00

11.0010.00

09.00

08.00

07.00

06.00

05.00

Zonnebaan 22 november

zon op 08.13zon onder 16.40

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

21.00 uur (zomertijd)

20.00

19.00

18.00

17.00

16.0015.00 14.00 13.00

12.0011.00

10.00

09.00

08.00

07.00

06.00

Zonnebaan 22 oktober

zon op 08.19zon onder 18.30

00°

10°

20°

30°

40°

270° 90°

180°

50°

60°

70°

zonazimuth

zons

hoog

te

W

Z

O

N

Zonnebaan 22 oktober Zonnebaan 22 november Zonnebaan 22 december

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling april

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling juni

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling mei

40 - 50 Kj/cm2 50 - 60 Kj/cm2 50 - 60 Kj/cm2

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

april

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

mei

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

juni

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling december

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling november

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling oktober

10 - 19 Kj/cm2 4 - 9 Kj/cm2 4 - 9 Kj/cm2

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

oktober

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

november

Gemiddelde maandelijkse hoeveelheid globale straling

december

Page 19: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

19

Ingekapselde CO2 emessie in de import- en export van producten.

CO2-emmissie op basis van wat er in een land word geproduceerd

Europeanen vervuilen vooral in het buitenland Het energieverbruik en de CO2-uitstoot van een land worden berekend op basis van wat er in dat land geproduceerd wordt. Twee Amerikaanse onderzoek-ers publiceerden deze week een onderzoek waarin de CO2-emissies worden berekend op basis van wat er in een bepaald land geconsumeerd wordt. Omdat Belgen en Nederlanders veel diensten en producten consumeren die in het buitenland worden geproduceerd, scoren ze relatief goed wanneer het ener-gieverbruik en de CO2-uitstoot worden berekend op basis van de binnenlandse productie.

In een aantal West-Europese landen, waaronder België, wordt netto meer dan 30 procent van de totale CO2-uitstoot geïm-porteerd emissies die volgens de gangbare berekeningsmeth-ode niet in de binnenlandse statistieken vervat zitten.Made in....De landen die netto het grootste aandeel CO2 “exporteren”, zijn niet verrassend die landen die ook afgedrukt staan op de verpak-kingen van veel van onze producten: Maleisië (- 63,8 procent), Thailand (- 32,5 procent), China (- 29 procent) en Taiwan (- 28,1 procent).

Lowtech magazine13 maart 2010

Page 20: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

20

grootste exporteurs (blauw) en im-porteurs (rood) van CO2 als gevolg van internationale handel.

CO2-emmissie berekend op basis van wat er in een land word gecon-sumeerd

CO2-emmissie op als factor van het BNP (verschil tussen CO2 productie en CO2 consumptie)

Kijken we naar de cijfers per hoofd van de bevolking, dan zijn de grootste netto importeurs (dus ook rekening houdend met de export) de Luxemburgers (10,3 ton CO2 per persoon per jaar), gevolgd door de inwoners van Hong Kong (9,2 t), Singapore (8,2 t), Ijsland en Liechtenstein (7,7 t), Zwitserland (6,4 t), België (5,0 t), Oostenrijk (4,7 t), Denemarken (4,5 t), Zweden (4,5 t) en het VK (4,3 t).

Als eindpunt van hun studie berekenden de onderzoekers de CO2-uitstoot van een land op basis van de consumptie in plaats van de productie (dus binnenlandse emissies plus import en minus export van CO2). De Verenigde Staten blijven niet verrassend de grootste produ-centen van CO2, gevolgd door China, Japan, India, Rusland en Duitsland. Logischerwijze is dit ook min of meer de rangschik-king van de grootste economieën.

bron: wetenschappelijke tijdschrift PNAS (Consumption-based ac-counting of CO2 emissions)Steven J. Davis1 and Ken Caldeira

Page 21: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

21

CO2-emissie in Nederland per sec-tor in over de verschillende jaren.

- 1990- 2000- 2007- 2010

Landbouw

huizen & kantoren

overige

raffi naderijen en indsutrie

energie sector

50mld kg Co2

403020100

Energie opwekking en gebruik:De economie van Nederland en andere geïndustrialiseerde landen is gebaseerd op een grote inzet van energie. Aardo-lie, aardgas en steenkool zijn voor Nederland de belangrijkste primaire energiedragers. Deze fossiele brandstoffen leveren de energie voor onze maatschappij. In Nederland wordt aardgas en in mindere mate aardolie gewonnen. Steenkool is in ons land economisch niet meer winbaar. Voor steenkool en aardolie is Nederland aangewezen op de import uit het buitenland.Een deel van de aardolie, aardgas en steenkool wordt in elektric-iteitscentrales en warmtekrachtinstallaties omgezet in elektric-iteit. De productie van elektriciteit in de enige Nederlandse kerncentrale (Borssele) draagt slechts voor een klein deel bij aan de totale Nederlandse elektriciteitsproduktie.Aardolie en aardgas worden ook gebruikt als grondstof voor producten als plastics.

Omdat gebruik van energiedragers leidt tot milieuproblemen (waaronder klimaatverandering, verzuring en afvalstoffen) en fossiele brandstoffen eindige natuurlijke hulpbronnen zijn, is het beleid gericht op effi ciënter verbruik, meer inzet van duurzame energiebronnen en energiebesparing.

Page 22: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

22

energieverbruik per hoofd van de bevolking

8.000Verenigde Staten

Nederland

DuitslandDenemarken

PortugalChina

India

6.000

4.000

2.000

1970 1980 1990 2000 2010

0

120.000

100.000

80.000

60.000

40.000

20.000

01990 2000 201019801970

GW

h

kolen

olie

gas

kernenergie

geothermie, wind, zonbiomassa

gebruikte grondstoffen tbv energie-opwekking Nederland (www.data.iea.org)

verschillende diagrammen met daarin het energieverbruik van een kantoor

Page 23: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

23

05 februari 2011

Isolatie: eerst het lichaam, dan het huisEr zijn bibliotheken vol geschreven over het belang van isolatie voor woningen en over het rendement van verwarmingstoes-tellen. Maar over het besparingspotentieel van kleding wordt in wetenschappelijke en technische studies met geen woord gerept. Nochtans is er ook op dat vlak heel wat technologische vooruitgang geboekt. Moderne thermische onderkleding kan er-voor zorgen dat de thermostaat fl ink lager kan worden gedraaid - zonder aan comfort en sex-appeal in te boeten. De potentiële energiebesparing is enorm, de kostprijs nihil.

Ondanks de vooruitgang die er is geboekt op het gebied van woningisolatie en verwarmingstechnieken heeft dit er niet voor gezorgd dat het energieverbruik voor verwarming is gedaald. In 2009 werd er door huishoudens in vlaanderen en nederland evenveel energie voor verwarming gebruikt als in 1990. Over een lange periode beschouwd, is dezelfde trend te zien: effi ciën-tere verwarmingstoestellen gaan gelijk op met een stijgend ener-gieverbruik. Waarom vertaalt de toegenomen effi ciëntie zich niet in een lager energieverbruik? Ten eerste worden onze woningen steeds groter, en ten tweede verlangen we steeds meer comfort, zoals Inge Ghijs in haar opiniestuk aangeeft: ook als buiten de stenen uit de grond vriezen, zitten we liefst in t-shirt televisie te kijken.

http://www.lowtechmagazine.be/2011/02/thermisch-ondergoed-isoleert-het-lichaam.html

Page 24: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

24

Page 25: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

25

schema van verschillende welke kunnen plaats vinden bij de ver-schillende windomstandigheden.

0-1 bft0-5 km/h

windstil, kans op smog in de stad

2-3 bft6-19 km/h

wind zorgt voor verkoeling, ideaal voor een terrasje

4-6 bft20-49 km/h

stevig wind, uitwaaien aan de zee.

8-10 bft62-102 km/h

stormschade door omgewaaide bomen

6-7 bft39-61 km/h

voetgangers in stedelijke omgev-ing krijgen het moeilijk

> 12 bft> 117 km/h

verwoesting door wind

0-2 bft

2-3 bft

3-5 bft

5-7 bft

A B

Wind en de effecten op mens en omgeving:Zonder ons er echt van bewust te zijn heeft wind een grote invloed op ons dagelijkse doen en laten. De verschillende windcondities maken verschillende activ-iteiten mogelijk, van het genieten van een terrasje tot een snelle oversteek van punt a naar b bij een krachtige wind.

Isolated Roughness Flow’. Dit betekent dat door de grote afstand en de minimale hoogte van de objecten wind op elk object afzonderlijk reageert. ‘Wake Interference Flow’. Doordat de objecten dichter bij elkaar staan reageert wind op elk object. Wind gaat over het eerste object, komt aan het maaiveld en gaat vervolgens over het tweede object. ‘Skimming Flow’ hierbij zijn de objecten dicht bij elkaar gesitueerd. Een groot deel van de wind gaat over de objecten heen, de wind die tussen de objecten komt, vormt wervels welke tussen de objecten blijven hangen.

Page 26: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

26

0,20

0,25

0,33

0,50

1

24

h/w

3210 54

l/h6 7 8

L

W

H

Skimming flow

kubus lint

Wake interference flow

Isolated roughness flow Isolated Roughness Flow

Wake Interference Flow

Skimming Flow

0

42

1

0,50

h/w

0,33

0,25

0,20

1 3 5 72 4

l/h6 8

W

H

Skimming flow Wake interference flow

Isolated roughness flow Isolated Roughness Flow w

h

Wake Interference Flow Skimming Flow

Isolated Roughness Flow Wake Interference Flow Skimming Flow

vuistregels voor het optreden van de verschillende effecten

verschillende effecten circulatie effecten

Page 27: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

27

Passieve windenergie: Naast de ‘di-recte’ omzetting van windenergie in mechanische energie (ac-tieve windenergie) kan de energie van de wind ook direct ge-bruikt worden voor koeling en ventilatie (passieve windenergie).

Techniek:Passieve windenergie maakt gebruik van dezelfde natuurkundige principes als waar windmolens en vlieg-tuigen gebruik van maken, namelijk windzuiging en winddruk. Windzuiging en winddruk ontstaan doordat een luchtstroming wordt verstoord door een object. Aan de windzijde (loefzijde) van het object heerst een overdruk terwijl er aan de achterzijde (lijzi-jde) een onderdruk heerst waar windzuiging plaatsvindt.

Passieve windenergie wordt in de Perzische architectuur al eeu-wen lang gebruikt voor koeling en ventilatie. Voorbeelden hi-ervan zijn badgirs in Iran, malquaf’s in Egypte en mangh’s India.De systemen zijn onder te verdelen in twee systemen, namelijk de windvangers en een systeem wat gebruik maakt van de wind-zuiging.

Malquaf, een malquaf is in de basis een opbouw welke aan één zijde is geopend. De open zijde is gericht op de heersende windrichtig en bedoeld om de wind te “vangen”. De gevangen wind wordt naar beneden geleid waardoor er een luchtstroom op gang komt welke een koelend effect heeft.

Badgir, bestaat in de basis uit een toren. In tegenstelling tot de malquaf is de badgir echter vaak meerzijdig en kunnen de ope-

luchtstroming rondom een object

+-

--++

werking van een malqaf

werking van een badgir

werking van een badgir gebruik makend van windzuiging

Natuurlijke ventilatie principes

single sided ventilatie

stack effect

cross ventilatie

h

5 x h

h h

2 x h 5 x h

Page 28: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

28

Mangh, Hyderabad India

Badgir, IranSaint-Etienne Métropole

ningen worden geopend of worden gesloten. Er bestaan twee uitvoeringen van badgir’s, de eerste werkt net als de malquaf op winddruk. De opening aan de loefzijde (windzijde) is geopend en vangt de wind, een verkoelende luchtstroom is het gevolg. De tweede uitvoering maakt gebruik van windzuiging. Door de badgir aan de lijzijde te openen ontstaat er een onderdruk. Door luchtdicht te bouwen kan het drukverschil worden benut om verse lucht van buiten het gebouw aan te trekken. De verse maar warme buitenlucht wordt veelal langs een quanat (onder-gronds kanaal) geleid. Zowel de aarde als het water koelen de lucht af. De gekoelde vochtigde lucht zorgt vervolgens voor een aangenaam binnenklimaat.

Mangh, Het mangh systeem uit India maakt ook gebuik van de winddruk, met schermen wordt de ochtend bries gevangen en de huizen in geleid. De “mangh” (windvangers) zijn zelf te regul-eren door middel van het openen of sluiten van kleppen. ’s Zom-ers worden de kleppen ’s ochtends geopend, de koele bries uit het noorden wordt gebruikt om de ruimtes te koelen. In de winter komt de wind altijd uit het zuiden. De mangh wordt vervuld met zon in plaats van wind en verwarmt zo de woning.

Moderne windvangers maken gebruik van pre-cies dezelfde principes die bij de Indiërs en Iraniërs al eeu-wen bekend zijn. Door gebruik te maken van windvangers is het mogelijk gebouwen volledig te ventileren op een passieve manier. Voorbeelden van dergelijke projecten zijn: Bleuwater shopping mall in Kent, waar windvangers worden gebruikt om vuile lucht af te voeren. Het Metropole Zentih venue in Saint-Etienne is zo vormgegeven dat het functioneert als een enorme windscoop waardoor de gehele luchttoevoer op natuurlijke wijze plaats kan vinden.

Malqaf Egypte

Page 29: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

29

warmte overdracht dmv convectie

thermische opname van warmte-convectie

warmte overdracht dmv straling

warmte overdracht dmv geleiding

Warmte overdracht:Warmteoverdracht door convectie:Bij convectie wordt de warmte getransporteerd via een stromend medium. Deze overdrachtsvorm kan uiteraard niet plaatsvinden in een vaste stof, maar slechts in vloeistoffen en gassen, zoals lucht. Een voorbeeld hiervan is de werking van een convector-put. De warme lucht is lichter dan koude lucht en zal daarom sti-jgen. Koude lucht neemt de plaats in van de warme lucht en op deze wijze vindt via de lucht een transport van energie (warmte)plaats. De warme lucht verliest de warmte aan een koud opperv-lak, koelt daardoor af, etc

Warmteoverdracht door straling:Onder straling wordt verstaan het transport van energie door lucht en gassen in de vorm van elektromagnetische trillingen. Er zijn verschillende soorten straling, zoals lichtstraling, röntgens-traling en infraroodstraling. Warmteoverdracht vindt voornamelijk plaats via infraroodstraling. Elk materiaal geeft warmtestraling af. De mate waarin wordt niet alleen bepaald door de temperatuur van het oppervlak, maar ook door het materiaal zelf.

Warmteoverdracht door geleiding:Bij geleiding vindt het warmtetransport plaats via een vaste stof. Dit betekent dat de energie van molecuul op molecuul wordt doorgegeven. De mate waarin dit energietransport plaatsvindt, verschilt per materiaal.

Page 30: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

30

Warmteoverdracht door geleiding als instrument in de architectuur: A thick semi-circular gabion wall made from crude local stone supports a fl at glass roof. The wall is capable of accumulating heat. Because of that, it evens out the temperature change between day and night, a well known principle that has been applied for thousands of years.

In spring and autumn, the air gap at the edge of the roof prevents condensation.The external wall acts as a heat sink, stabilizing internal temperatures.

In summer, blinds prevent direct sunlight from causing overheating. Evaporation cools the wall, produc-ing ‘cold radiation’ which improves internal comfort. (visitor centre at Terrasson)

Warmteoverdracht door convectie als instrument in de architectuur: The classic ‘mass Trombe-wall’ makes use of a massive wall which can store several hours of sun energy. During daytime heating is provided by circulating air through openings at the top and the bottom of the wall. This hot air, collected between the glazing and the wall, rises by natural convection, drawing cool air in through the bot-tom vent. Thus the system circulates warm air around the room, passing its heat on to the interior. A reverse fl ow valve is used to prevent reverse fl ow after dark when it is cold.The heat collecting capacity of the heavy wall itself is used for heating during the night-time. As it takes several hours to heat up this wall and to transmit its energy through the room, by the time of night it functions as a radiator. During hot weather the Trombe-wall can be used to prevent heat entering the room by bringing the air moving up the wall directly to the exterior. In that case the storage wall functions as a natural convection cooler, drawing cooler air from the north side into the space

Warmteoverdracht door straling als instrument in de architectuur: Alle hedendaagse verwarmingselementen verwarmen een huis of een kamer hoofdzakelijk door middel van convectie: het opwar-men van de lucht. De kacheloven doet dat daarentegen vooral door middel van stralingswarmte: infraroodstraling, vergelijkbaar met zonnewarmte. In een kamer die met een tegelkachel wordt verwarmd, valt er met een thermometer weinig te meten. Het effect is vergelijkbaar met dat van een wintersportliefhebber die ondanks de vriestemperatuur toch in T-shirt van de zon geniet. Stralingswarmte warmt niet (alleen) de lucht op, maar vooral ook rechtstreeks het lichaam van de wintersportliefhebber

werking van een trombe wand.

Page 31: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

31

Page 32: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

32

Welbehagen

Factorentemperatuurluchtvochtigheidluchtverplaatsingluchtdrukluchtkwaliteitelektromagnetische stralingakoestiekvisuele aspecten

mate van activiteitkledingmogelijkheid tot persoonlijke temperatuurregelingbezetting van de ruimteleefttijdsekseconditiegebouwontwerp

condities

Page 33: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

33

Sensorische Informatiever-werking: Sensorisch betekent zintuiglijk. Onze zin-tuigen geven informatie die wij nodig hebben om te kunnen overleven en te kunnen functioneren in het dagelijkse leven. We moeten ons veilig voelen en ons kunnen aanpassen aan de steeds wisselende omstandigheden. De zintuigen ontvangen informatie van zowel binnen als buiten ons lichaam. Als we het over zintuigen hebben denken we meestal aan de ogen, de oren, de reuk en smaak, de tastzin. Heel belangrijk zijn echter ook onze “verborgen” zintuigen: het evenwichtsorgaan, het gevoel uit de spieren en gewrichten en het gevoel vanuit onze inwendige organen. Bij activiteiten gebruiken we diverse zintuigen tegelijk-ertijd. De informatie die via de zintuigen binnenkomt komt samen in het zenuwstelsel en dit zorgt er voor dat de informatie goed wordt verwerkt. Zo weten we steeds wat er in ons lichaam en in de omgeving aan de hand is, en kunnen we daar adequaat op reageren. Een voorbeeld: als je het stoplicht op groen ziet sprin-gen stap je weer op de fi ets om door te rijden; je gaat naar de wc als je voelt dat je een volle blaas hebt. De zintuigen spelen ook een belangrijke rol in het regelen van de activatie en alertheid.

de oorsprong van de zenuwen welke verantwoordelijk zijn voor de verwerking motorische(rood) en senorische(blauw) waarnemingen.

De slogan van Philips waarin beleving een plek krijgt.

Page 34: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

34

Sensorische activatie en alert-heid. Voor iedere activiteit die we doen hebben we een bepaald niveau van activatie nodig, passend bij die activiteit. Via zintuigprikkels kunnen we invloed hebben op de activatie. Ieder-een kent zintuiglijke prikkels die rustig maken, of juist actief, of die er voor zorgen dat wij op essentiële momenten niet in slaap vallen. Een voorbeeld is het naar huis rijden na een vermoeiende dag. Iemand die in de auto in slaap dreigt te vallen zet de radio hard aan (gehoor), snuift een scheutje eau de cologne (reuk), neemt kauwgom (beweging, mondactiviteit), zuurballen (smaak) of stopt om even fl ink te bewegen. Ieder mens heeft zijn eigen voorkeur voor het gebruik van zintuiglijke informatie in het rege-len van de activatie en alertheid.

Voel de zachtheid van textiel uit hout… Zie hoe oorspronkelijk vlas wordt gebruikt voor touwlam-pen of als alternatieve versteviging van autodeuren... Beleef de opmars van kunststoffen opge-bouwd uit mais voor hoogwaardig kledingtextiel...

de vanzelfsprekendheid van een sensorische beleving bij materi-alen.

Informatie verwerking in het brein volgens verschillende modellen.

Page 35: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

35

Temperatuur: Buildings, as a kind of third skin, are an important factor for our health and quality of life. A high performance level at work can only be obtained when a high level of well-being exists also.This gives rise to creative process-es and ideas and also allows our body to regenerate and heal.

Subjective thermal comfort sensation of a human being is deter-mined by the heat fl ows running through his or her body. Heat generated inside the body must be completely emitted to the surrounding environment in order to maintain thermal balance. The human organism is equipped with the ability to maintain a relatively constant inner core temperature level, minor fl uctua-tions included, independent of environmental conditions and during different physical activities.

The infrared images, B1.1 and B1.2, show a person during light and then elevated levels of physical activity cases, thermal comfort can only be achieved when either the temperature of the surrounding environment or the clothing worn has been chosenaccording to the situation. Uncomfortable sweating (high level of evaporation) can be largely avoided, for instance, when a skin surface temperature of about 34°C is not exceeded and the surrounding environmental temperatures range somewhere just below the 26°C level. As the infrared images also clearly show, the highest surface temperatures for people are around the head region, the lowest at the point farthest from the heart, the feet region. This allows

Fig. B 1.1 Skin surface temperature of a person during low activity levels and with a surrounding environmen-tal temperature of 26 °C

body temperature related to room tempreture

Fig. B 1.2 Skin surface temperature of a person during high activity levels and with a surrounding environ-mental temperature of 26 °C

Page 36: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

36

for the conclusion that thermal comfort can only be obtained whenever surface temperatures of room envelope surfaces are adjusted to human need. A ceiling that is too warm inside a heat-ed room, for instance, prevents heat emission in the head region and quickly leads to headaches. Likewise, cold fl oors elevate heat loss levels via the feet and increase surface temperature differences of the human body (Figure B1.3).The work performance level of a person and the required work effi ciency level have risen in recent years, especially in industrial nations, on account of global competition. Building owners and tenants have recognized by now that comfortable indoor climate levels are a decisive factor when it comes to upholding productiv-ity levels. If, for instance, a company suffers from an unaccept-able indoor climate for 10% of work time, this leads to a moreor less noticeable decrease in work performance levels, spread over 200 hours or 25 days per annum per staff member.Figure B1.4 shows physical and mental performance capacity as it relates to room temperature and was determined by past research. It shows that, from room temperatures of about 25°C to 26°C upwards, performance capacity noticeably decreases. From 28 to 29°C onwards, work effi ciency clearly decreases.

(bron: Green Building - Guidebook for Sustainable Architecture 2009 (Mal-estrom))

energy production by the human body for the different activities

Fig. B 1.3 Heat emission rates for a person as it relates to surrounding environmental temperature.From a temperature of 34°C, the body can exclusively emit heat via evapora-tion (sweating), since the surface temperature of the human skin is also 34 °C.

Fig. B 1.4 Performance capacity of a person as it relates to room temperature.

Mental performancePhysical performancePerceived performance

RESTING100 WATTS

STANDING140 WATTS

SEATING120 WATTS

RUNNING340 WATTS

WALKING230 WATTS

Page 37: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

37

Fig. B 1.5 Comfortable room temperature range in winter, with matching clothing (light sweater).High surface temperatures balance cooler outside temperatures.

Fig. B 1.6 Comfortable room temperature range in summer, with matching clothing (short-sleeved shirt). Low surface temperatures bal-ance warmer outside temperatures.

Prof. P.O. Fanger of the University of Denmarkat Copenhagen, undertook some research into how precisely the level of well-being of people indoors is perceived under different thermal con-ditions. The basis for the research was the essential infl uential factors of man on thermal body balance: activity level and type, clothing, air and radiation temperature, air velocity and air humid-ity levels. Research results were interpreted in such a manner as to allow calculation of prospective and subjective heat sensation, so long as the above-mentioned factors can be determined. They also show that it is impossible to please everyone, on account ofthe individuality of man. A study with more than 1300 human subjects has shown that at least 5% of the subjects will per-ceive the indoor climate as being of an uncomfortable level. For heat sensation, according to valid and current international and European standards, three different categories of thermal comfort have been defi ned: Category A, the highest (very good) has a probability of 6% dissatisfi ed, the medium category B (good) has 10% dissatisfi ed and in category C (acceptable) there is a high probability of the presence of about 15% dissatisfi ed people.Temperature is the decisive factor for subjective thermal comfort. Depending on mood, duration of stay and locale, the same situ-ation is being perceived differently by the same person. Direct solar radiation on the body, for instance, can be perceived as pleasant when it happens during relaxation in one’s own living room. In stress situations, however, the same heat supply source is perceived as uncomfortable.

(bron: Green Building - Guidebook for Sustainable Architecture 2009 (Malestrom))

Page 38: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

38

insp

anni

ngs-

waa

rde

(met

)

slapen

zitten

typen

staan

staand werk

wandelen

timmeren

hardlopen

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6 - 2,0 18°C

12°C

24°C

2,0 - 4,0

3,0

4,0

behaagelijkheid bij de verschillende activiteiten, uitgaande van een luchtvochtogheid van 50% en een luchtsnelheid van 0,50 m/s

slapen

typen

timmeren

als behaagelijk ervaren temperatuur bij de verschillende activ-iteiten en luchtsnelheden

25°C 30°C20°C15°Cluchttemperatuur=stralingstemperatuur

10°C5°C

1,4

1,2

1,0

0,8

0,6

0,4

0,2

0,0

m/s

rela

tieve

luch

tsne

lhei

d

-3 +30-1-2 +2+1

koud

Thermische sensatie volgens ASHRAE

heetneutraal

Page 39: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

39

licht

donker

zitten

warm

koud

slapen

Temperatuur zones 1: Zoals beschre-ven door Reyner Banham. Het verschil in de manieren waarop de mogelijkheden die de omgeving biedt worden benut. De structural solution en de power operated solution. Hoe in het westen vooral gebruik wordt gemaakt van de structural solution door grote bouwwerken op te trekken ter bescherming tegen de elementen. Hier tegen over staan de beschavingen waar dit niet gebeurt en waar de activiteiten zich meer concentreren rondom een centraalpunt (waterput, de schaduw van een boom of een kampvuur), waar de grens tussen binnen en buiten niet duidelijk is gemarkeerd en veranderbaar naar behoefte. Een voorbeeld is het kampvuur waarbij de warmte en licht opbrengst zorgt voor een zonering. Warmte en licht nabij het vuur, koel en donker op afstand. Activiteiten zijn afhankelijk van de behoefte, slapen aan de buitenzijde en activiteiten waarvoor zicht en warmte benodigd zijn in de nabijheid van het vuur.

De zones rondom een kamp-vuur en de daaraan gekoppelde activiteit

Page 40: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

40

10°C 22°C

d bb l l l l f i t

10°C 15°C 22°C

Temperatuur zones 2: Normaal gespro-ken is er in Nederland sprake van de bovenste situatie. De schei-ding tussen binnen en buiten wordt gerealiseerd met behulp van verschillende lagen glas welke dicht op elkaar zijn geplaatst. Per laag vindt er een temperatuurovergang plaats. Door nu de verschillende lagen uitelkaar te trekken ontstaan er ruimtes met verschillende klimatologische omstandigheden. Aan de hand van de omstandigheden kunnen de verschillende ac-tiviteiten in het gebouwontwerp worden ondergebracht. Ruimtes waarin activiteiten plaats vinden in de “koude”randzones en de ruimtes waar men stilzit in de warme zones.

standaard overgang met dubbel glas en minimale spouw

overgang met met spouw als lee-fruimte, activiteiten ingedeeld naar temperatuur

Page 41: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

41

Luchtvochtigheid: Humidity levels only have a negligent infl uence on temperature perception and thermal comfort indoors as long as air temperature is within the usual range, activity levels of the persons inside are fairly low and indoor humidity range lies between 30 and 70%. Therefore, a room with a relative humidity level that is higher by around 10% is perceived as being as warm as temperatures that are 0.3 K higher. For higher indoor temperature and activity levels, humid-ity infl uence is larger because people then emit heat primarily through evaporation (sweating). High levels of humidity, however, make this process more diffi cult or even impossible, meaning that operative temperature rises and discomfort results.Humidity levels below 30% lead to drying out and to mucous irritations of the eyes and airways while humidity levels above 70% can cause mould through condensation.

Fig. B 1.17 Amount of required utilization hours (Monday to Friday, 8 am to 6 pm) for the humidifi ca-tion of added outside air in order to obtain a relative room humidity level of 35 %

Fig. B 1.18 Amount of required utilization hours (Monday to Friday, 8 am to 6 pm) for the dehumidifi ca-tion of added outside air in order to obtain a relative room humidity level of 60 %

Fig. B 1.19 Relative humidity infl uence on operative indoor temperature in winter

Fig. B 1.20 Relative humidity infl uence on operative indoor temperature in summer

°C°C

(bron: Green Building - Guidebook for Sustainable Architecture 2009 (Malestrom))

Page 42: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

42

Luchtsnelheid en tocht: Local thermal discomfort is especially perceived when the body’s energy turno-ver is very low. This happens mainly with sitting work. For sitting people in offi ce, residential, school and conference settings, draught is the most frequent cause for local discomfort. Excessive heat emission and draught can be caused, on one hand, passively through the cold air temperature drop from cool surfaces (e.g. badly insulated walls or tall glass façades). On the other hand, they can be actively caused through mechanicaland natural ventilation systems. The effect is the same in both cases, however: a localized cooling of the human body occurs, caused by higher air velocity and the resulting higher amount of heat transfer. Depending on air velocity, fl uctuation (turbulence) and air temperature, air movement is being more or less accept-ed. This means that air movement in winter, with a cold airstream, can become uncomfortable very quickly, while slightly warmer outside air in summer, via vents, can feel very good, indeed, since it actively supports heat emission by the body. Airmovements are accepted much better, incidentally, when brought about by the user through manual processes (e.g. opening of windows).Figures B1.21 and B1.22 show critical values for three different comfort level categories in order to obtain even and turbulent ventilation. In common rooms, values for the highest categoryshould be adhered to while, in entrance or circulation areas, the lowest category provides a suffi cient level of comfort on account of the temporary utilization.

(bron: Green Building - Guidebook for Sustainable Architecture 2009 (Malestrom))

Fig. B 1.22 Comfortable air veloci-ties with turbulent fl ow (turbulence degree: 50%), dependent on air temperature

Fig. B 1.21 Comfortable air veloci-ties at an even fl ow level (turbu-lence degree: 10%), dependent on air temperature

Page 43: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

43

Kleding: The type of clothing a person wears has a signifi cant infl uence on his or her thermal well-being. Having said that, a common defi nition of comfort cannot be achieved without taking into account the situation or mood at the time. If direct so-lar radiation is perceived as comfortable while at home wearing awarm sweater or when it happens on a nice winter’s day, the same operative temperature is perceived as disturbing in a stress situation. The same applies to different degrees of activ-ity: sitting people react much more sensitively to air movement and temperature fl uctuations than people who move about a lot. Figure B1.23 shows the infl uence of clothing on operative indoor temperature in summer. In regular common rooms, for building arrangement, it is assumed that the user will wear long trousers and sleeves in winter. This means that indoor tempera-ture perceived as optimal will be at 22°C. In summer, an indoor temperature of between 25°C to 26°C will only be perceived as optimal when short-sleeved shirts can be worn. For those utiliza-tions where the occupants wear suit and tie year round, indoor temperature needs to be set at 2.5°C lower, in order to achieve the same comfort level. For building areas like gyms or atria, where activity level of the occupants is signifi cantly higher than in populated areas with sitting activity, comfort temperatures are signifi cantly lower. Depending on clothing, indoor temperatures for standing activities or light exercise ill be perceived as being quite comfortable from 15 to 18°C (Figures B1.24 and B1.25). Fig. B 1.24 Infl uence of activity level on thermal comfort when wearing a suit Fig. B

comfortable good acceptable

Fig. B 1.23 Infl uence of clothing on thermal comfort during summer

Fig. B 1.24 Infl uence of activity level on thermal comfort when wearing a suit

Fig. B 1.25 Infl uence of activity level on thermal comfort when wearing summer sportive cloth-ing (short-sleeved shirt and short pants)

(bron: Green Building - Guidebook for Sustainable Architecture 2009 (Malestrom))

Page 44: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

44

Illuminancein lx

Overcast

Conditionwithout Sun

Conditionwith Sun

5.000 -20.000

15.000 - 25.000

120.000

Fig. B 1.28 Illuminance levels for different user applications

Licht The degree of visual comfort is decided by both daylight and artifi cial lighting levels. Generally, these two light-ing means can be evaluated separately, since artifi cial lighting is provided forthose situations when there is no or insuffi cient daylight present. In Green Buildings, however, there is frequently an interaction between these two light sources and/or their control and regula-tion. This leads to a soft transition between daytime and evening illumination. The evaluation of visual comfort in an artifi cial lighting setting is based, in essence, on these factors: Degree of illuminance, both horizontally and vertically, • Evenness of illuminance distribution through the room,• Freedom from glare for both direct and refl ex glare settings• Direction of light, shading and colour• Reproduction and light colour

Good daylight quality levels are given when:• Indoor brightness, as opposed to outdoor brightness in winter and summer (Daylight Factor and Sunlight Factor)• Natural lighting inside the room is evenly distributed • Indoor brightness changes according to outdoor brightness.• An outside relationship can be established with concurrent suf-fi cient solar protection • Glare, especially as it occurs with work place monitors, can be avoided (near and far fi eld contrasts)• A large proportion of lighting, during usage hours, stems exclu-sively (daylight autonomy).

Page 45: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

45

Rotterdam 1880

Rotterdam 1900 - Realisatie Rijnhaven

Rotterdam 1920 - Realisatie Maashaven

Page 46: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

46

Lokale omstandigheden:In dit deel van het onderzoek wordt een geschikte locatie voor de Klimaatcampus gezocht. Zoals blijkt uit het vorige hoofdstuk, springt er op basis van de klimatologische feiten in Nederland niet direct een locatie uit waar het klimaat op alle aspecten maxi-maal aanwezig is. De functie van de klimaatcampus is daarom leidend geworden bij de bepaling van de locatie. De doorslaggevende factor is hierbij de doelgroep: een locatie waar veel bedrijven in de regio gebruik kunnen maken van de kennis en de faciliteiten. Dit heeft geleid tot Rotterdam als keuze voor de locatie. Dit hoofdstuk omvat daarom tevens een algemene studie naar het klimaat in Rotter-dam, welke studie zal worden gebruikt bij de verdere uitwerking van de opgave.

Page 47: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

47

bron: IUP Heidelberg

luchtvervuiling in Europa

Rotterdam 16% van de Nederlandse

Waarom Rotterdam? De regio Rotterdam is verant-woordelijk voor 16% van de CO2 productie in Nederland. Naast deze

twijfelachtige eer is het echter ook de stad waar het klimaat een belangr-ijk onderwerp is op de politieke agenda. Geen andere stad in Nederland

heeft een klimaatdoelstelling welke zo ambiteus is als die van Rotterdam (50% CO2 reductie tov 1990 in 2025)

Page 48: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

48

e CO2 uitstoot wordt geproduceerd in de regio Rotterdam

Page 49: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

49

noord- zuidorientatie

schaduwval Rotterdam in de maand januari:

oost- westorientatie

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

schaduwval Rotterdam in de maand juni:

noord- zuidorientatie

oost- westorientatie

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

schaduwval Rotterdam in de maand maart:

noord- zuidorientatie

oost- westorientatie

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

schaduwval Rotterdam in de maand september:

noord- zuidorientatie

oost- westorientatie

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

07.00 10.00 13.00 16.0008.00 11.00 14.00 17.0009.00 12.00 15.00

Page 50: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

50

Directe zoninstraling voor acht ver-schillende geveloriëntaties en een platdak op 520 NB (bron: ‘Vitale architectuur. Intergraal ontwerpen’, Jón Kristinsson).

mate van directe zoninstraling op de verschillende gevels door het

jaar heen.

j

500

300

100

m sf j om j na a d

j

500

300

100

m sf j om j na a d j

500

300

100

m sf j om j na a d j

500

300

100

m sf j om j na a d

j

500

300

100

m sf j om j na a d

j

500

300

100

m sf j om j na a d

j

500

300

100

m sf j om j na a d

j

500

300

100

m sf j om j na a d

j

500

300

100

m sf j om j na a d

N

W/m2

maanden

W gevel O gevel

platdak

N gevel NW gevel NO gevel

Z gevel ZW gevel ZO gevel

N

W

NO

Z Zomer

Herfst

Winter

Lente

0

550 (W/m2)

Zonstudie Rotterdam: Wat is de invloed van de zon op een gebouw in Rotterdam? Uit onderzoek blijkt dat er een groot verschill bestaat tussen de zoninstraling op de verschillende onderdelen van een gebouw. Zo blijkt dat het in de zomer niet de zuidgevel is welke onderhevigd is aan de meeste zonbelasting maar het (platte)dak gevolgd door de oost en west-gevel. Maar door het jaar genomen is toch de zuidgevel welke de meeste zonbelasting krijgt. Wat is dan de best orientatie gezien vanuit het oogpunt van de zon? We weten dat met name in scholen en kantoren veel energie wordt gebruikt voor koeling. Vanuit dat oogpunt zou de keuze vallen op een noord- zuidorien-tatie (minste schaduw dus minste zonbelasting). Toch speelt het ontwerp hierin een belangrijke rol is het mogelijk om de zon in de zomer buitenhouden, zodat je in de winter kunt porviteren van de warmte?

Page 51: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

51

september

20%

N

10%

20%

N

10%

augustus

20%

N

januari

10%

februari

20%

N

10%

20%

N

10%

maart

20%

N

10%

april

20%

N

10%

mei juni

20%

N

10%

20%

N

10%

juli

oktober

20%

N

10%

november

20%

N

10%

december

20%

N

10%

windstil < 2,9 m/s 3,0 - 5,9 m/s 6,0 - 8,9 m/s > 9,0 m/s

< 2,9

3,0 - 5,9

6,0 - 8,9

> 9,0

win

dsne

lhei

d(m

/S)

janu

ari

febr

uari

maa

rt

april

mei

juni

juli

augu

stus

sept

meb

er

okto

ber

nove

mbe

r

dece

mbe

r

windcondities opgedeeld naar windsnelheid (1981-2000) maanden met de meeste wind, wat opvalt is dat de harde wind vaak uit het zuiden en het zuidwesten komt

relatief lage windsnelheden

windcondities gecombineerd (1981-2000) heersende windrichting

Page 52: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

52

jaar

20%

N

10%

windsnelheid en windrichtingJaargemiddelde 1981 / 2000

Windconditie Rotterdam Geul-haven 1971 - 2000. In de Rotterdamse Geulhaven bevindt zich een meetstation van de KNMI, gegevens zijn beschikbaar vanaf 1971 - 2000. De beschikbare gegevens zijn weergegeven in windrozen. Hierin is niet alleen het per-centage wind uit een bepaalde richting af te lezen maar ook de kracht van de wind.

Uit de gegevens blijkt dat de dominante windrichting zuidwest is. Daarnaast valt op dat krachtige wind voornamelijk in de winter-maanden voorkomen en bijna altijd komt vanuit het zuidwesten. De enige uitzondering hierop is de maand februari waarbij ca. 4% van de tijd een krachtige wind uit het oosten komt.

In de zomermaanden heerst er een vrij rustige wind. In tegenstel-ling tot de krachtige zuidwesten winden is deze variabeler van richting.

meest voorkomend

e wind

richt

ing

Page 53: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

53

Meetpunten (∆) en warmtelozingen (o) in de Deltabekken

Temperatuur Maaswater: Al eeuwen lang wordt er over de hele wereld gebruik gemaakt van de con-stante temperatuur van de aarde (koelen als het buiten warm is en warmteafgifte als het buiten koud is) in de vorm van pithouses Yaudongs en grotwoningen. In hoeverre is de temperatuur van het Maaswater bruikbaar voor koelen en/of verwarmen van een ontwerp?

Page 54: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

54

Lokatie: AMMSL

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: KINDDLKOVR

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: WIELDRTOVR

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: KRIMPADIJSLK

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: BRIENOD

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: MAASSS

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: GROOTAMVSBSD

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: DEMTPCPBSD

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: ALBSDRTOVR

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: BRIENOBRTOVR

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: LEKHVRTOVR

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Lokatie: HOEKVHLRTOVR

-6-30369

1215182124

jan/01 jul/01 jan/02 jul/02 jan/03 jul/03 jan/04-3

0

3

6

9

12

Page 55: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

55

d t t M t i l ti t t25,0

gem. maand temperatuur Maaswater in relatie tot

20,0

25,0

15,0

20,0

10,0

15,0

5,0

10,0

0,0

5,0

jan feb mrt apr mei jun0,0

jan feb mrt apr mei jun

gem. Watertemp. temp. gem.

20,0

25,0

dag temperatuur Maaswater in relatie tot de

20,0

25,0

dag temperatuur Maaswater in relatie tot de

15,0

20,0

25,0

dag temperatuur Maaswater in relatie tot de

10,0

15,0

0 0

5,0

10,0

5,0

0,0

n88

n88

n88

n88

n88

b88

b88

b88

b88

t88

t88

t88

t88

r88

r88

r88

r88

r88 i8

8

i88

i88

i88

n88

n88

n88

n88

5,0

1ja

n88

8ja

n88

15ja

n88

22ja

n88

29ja

n88

5fe

b88

12fe

b88

19fe

b88

26fe

b88

4m

rt88

11m

rt88

18m

rt88

25m

rt88

1ap

r88

8ap

r88

15ap

r88

22ap

r88

29ap

r88

6m

ei88

13m

ei88

20m

ei88

27m

ei88

3ju

n88

10ju

n88

17ju

n88

24ju

n88

watertemperatuur

1 8 15 22 29 5 12 19 26 4 11 18 25

1 8 15 22 29 6 13 20 27

3 10 17 24

watertemperatuur

Page 56: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

56

t d d b it t tt de gem. maand buitentemperatuur. (Rotterdam 1988)

jul aug sep okt nov decjul aug sep okt nov dec

temp. min. (nacht) temp. max. (dag)

gemiddelde etmaal temperatuur. (Rotterdam 1988)gemiddelde etmaal temperatuur. (Rotterdam 1988)gemiddelde etmaal temperatuur. (Rotterdam 1988)

l88

l88

l88

l88

l88

g88

g88

g88

g88

p88

p88

p88

p88

p88

t88

t88

t88

t88

v88

v88

v88

v88

c88

c88

c88

c88

c88

1ju

l88

8ju

l88

15ju

l88

22ju

l88

29ju

l88

5au

g88

12au

g88

19au

g88

26au

g88

2se

p88

9se

p88

16se

p88

23se

p88

30se

p88

7ok

t88

14ok

t88

21ok

t88

28ok

t88

4no

v88

11no

v88

18no

v88

25no

v88

2de

c88

9de

c88

16de

c88

23de

c88

30de

c88

gem Etmaal temp

1 8 15 22 29 5 12 19 26 2 9 16 23 30

7 14 21 28 4 11 18 25 2 9 16 23 30

gem. Etmaal temp.

Page 57: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

57

Rotterdam open plekken in de stad: Hoe open is het stedelijke weefsel van Rotterdam? Met 620.000 inwoners is Rotterdam wat inwonersaantal betreft de tweede stad van Nederland, niet vreemd dus dat het aantal grote open plekken beperkt is. Op de twee kaarten is in oranje aangegeven op welke plekken in de regio en in de stad een ge-bied van 500 hectare te overzien is. Onderlegger voor de kaarten is een onderzoek van Alterra waarbij is gekeken hoever je kunt kijken vanuit een gebied van 100x100 meter. Van het betreffende gebied is bekeken wat de maximale open ruimte is die je van uit dat gebied kunt zien, waarbij rekening is gehouden met hell-ingen, bebouwing en begroeiing.

De linkerkaart laat de regio Rotterdam ziet waarbij in het Noorden duidelijk als opengebied zichtbaar is Midden-Delfl and en het vliegveld Rotterdam the Hague Airport. Daarnaast valt op dat met name rond de grote verkeersaders (spoor, weg en water)

Bereikbaarheid van katendrecht wanneer gebruik wordt gemaak van het OV en een reistijd in acht wordt genomen van 30 en 90 minuten.

Opengebied in de regio Rotterdam: staande in de oranje gekleurde ge-bieden is het mogelijk om meer dan 500ha is te overzien.

Page 58: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

58

relatief weinige zicht belemmerende obstakels aanwezig zijn. De rechter kaart is verder ingezoomd op het centrum van Rotter-dam hieruit is op te maken dat voor open plekken in Rotterdam je het beste kan zoeken in de havens en de oevers van de Maas.

Bereikbaarheid Rotterdam:Op de vier kaarten aan de onderzijde van de pagina’s is de bereikbaarheid weerge-geven uitgaande van het Wilhelminaplein als startpunt van de reis wanneer een reistijd van respectievelijk 30 en 90 minuten wordt aangehouden voor zowel de auto als het openbaar ver-voer. De gemiddelde reistijd van het postcodegebied (3071) naar ieder ander postcodegebied wat binnen de gestelde tijd is te bereiken. Voor het openbaar vervoer is uitgegaan van alle vormen van openbaar vervoer op een moment in de ochtend-spits rekening houdend met overstaptijd en de dienstregeling van 2008/2009 (bron: Goudappel Coffeng). Voor de auto is uitgegaan van de snelst mogelijke route op een werkdag om 12.00 uur ’s middags (bron: object vision).

Opengebied in de stad Rotterdam: staande in de oranje gekleurde ge-bieden is het mogelijk om meer dan 500ha is te overzien.

Bereikbaarheid van Katendrecht wanneer gebruik wordt gemaak van de auto en een reistijd in acht wordt genomen van 30 en 90 minuten.

Page 59: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

59

Page 60: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

60

Page 61: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

61

Page 62: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

62

Page 63: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

63

Page 64: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

64

Page 65: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

65

Page 66: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

66

opgave klimaat campus: Dit deel van het onderzoek focust zich op de maatschappelijke functie van de klimaat campus en de daaruit volgende position-ering in de stad. Tevens worden de eerste stappen gezet in het toepassen van de onderzoeksresultaten in het ontwerp.

Page 67: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

67

De campus: Gezien vanuit de geschiedenis is de campus (letterlijke betekenis open veld) in Nederland een vrij nieuw begrip. Van oudsher maakte de universiteit onderdeel uit van de stad. Naar Amerikaans voorbeeld werd er in de jaren ‘50 en ‘60 voor gekozen om de universiteiten als wetenschapclusters te bundelen en een plek te geven buiten de steden. Hierdoor was het voor de verschillende faculteiten mogelijk om intensief te gaan samenwerken en voorzieningen te gaan delen. De cam-pusterreinen vormden gesloten studie- en woongemeenschap-pen waarbij kennisvergaring en uitwisseling een prominente plaats in nam. Een recente ontwikkeling is het verder doorvoeren van de samenwerking en kennisdeling. De kennisdeling beperkt zich niet meer to de universiteit maar word ook gedeeld met commerciële bedrijven, vaak ontstaan vanuit spin-offs van het wetenschappelijke onderzoek. Deze commercialisering heeft gezorgd voor een enorme verhoging van de output van onder-zoek en innovatie. Een goed voorbeeld hiervan is de High_Tech Campus in Eindhoven, een belangrijk onderdeel van Brainport Eindhoven welke in het jaar 2010 werd uitgeroepen tot slimste regio van de wereld. De meerwaarde van kennisdeling wordt onder tussen breed onderkend en de traditioneel gesloten cam-pussen zijn veranderd in open kenniscentra.De functie van de campus is dan ook drastisch aan het veran-deren, de noodzaak van het centraliseren van het wetenschap-pelijke onderzoek is met de openverhoudingen en de goed on-twikkelde Nederlandse infrastructuur niet meer van toepassing. Meer en meer zullen er digitale netwerken ontstaan waarin een brede onderlinge samenwerking tot stand komt. Een groot voor-deel van deze ontwikkeling is dat de vestigingsplaats van een

Opzet van een alles omvattende campus zoals die veel is toegepast in de jaren ‘50 en ‘60

voorbeelden van gebundelde uni-versiteitsvoorzieningen gesitueerd aan de rand van de stad

Page 68: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

68

schematische weergave van een netwerk campus waarbinnen gebruik wordt gemaakt van elkaars kennis en infrastructurele voorzie-ningen.

Instanties en bedrijven actief in de regio Rotterdam welke onderdeel kunnen zijn aan het netwerk van de klimaar campus.

Universiteit UtrechtKNMI

Ut Twente

Tue Eindhovenuniversiteiten Belgie

universiteit Amsterdam / universiteit van Leiden

TNO Rijswijk

Arcadis

Eneco

WestlandEON

Electrabel

Caldic

Abengoa bio energie

AVRLinde gas

Shell

wbrAkzo

VopakHuntsmanDSM

Air Liquide

TNO DelftIHE Institute for Water Education

Tu Delft / Technopolis

Hogeschool RotterdamGemeente Rotterdam

Erasmus Universiteit

Rotterdam innovation centreRDM campus

Deltalinqs

Greenport campus

DSM

KlImaat campus

innovatiebedrijf of instelling minder van belang is. Hierdoor kun-nen met name de universitaire instellingen de maatschappelijke functie die ze in het verleden vervulden (het maatschappelijke debat) weer op pakken. Dit is dan ook één van de functie die de klimaatcampus moet gaan vervullen. Niet op een voor de burger gesloten terrein buiten de stad een onderzoek doen en publicer-en in een artikel. Maar als instelling je profi leren in de stad! Dus onderzoek doen op een locatie in de stad en de maatschappij actief betrekken en informeren.

door de opkomst van kennisdeling en het digitale netwerk is de noodzaak om je als wetenschappelijke instelling te vestigen op een afgesloten universiteits-sterrein verdwenen. Om de maatschappelijke functie van de klimaat campus (creëren van bewustwording bij het publiek) te kunnen bewerkstelligen is een plek in de stad een vereiste.

Page 69: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

69

Page 70: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

70

uitganspunt is het klimaat als bepalende factor in de architectuur. Dit betekent dat de aanwezigheid van alle klimatologische factoren een must

is als het gaat om de locatie keuze. De open plekken in het landschap markeren de plaatsen waar de elementen volop aanwezig zijn.

Page 71: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

71

M

MM

M

M

Mogelijke locaties gebaseerd op openheid stedelijk weefsel, relatie tot de stad en ervaring van de plek.

Page 72: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

72

M

M

M

M

MM

M

M

M

M

M

M

A

B

C

Page 73: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

73

Locatie: Katendrecht, waarom Katen-drecht en niet een andere locatie? De keuze voor Katendrecht komt voort uit een nauwkeurige afweging van diverse factoren. De belangrijkste zijn: de aanwezige klimatologische omstandigh-eden, de potentie om een belangrijke maatschappelijke postitie in te nemen (relatie tot de stad) en als laatste de ervaring op de plek.

Wanneer enkel geken wordt naar de twee eerste factoren zijn er een locaties welke mogelijk zijn. Dit zijn onder andere de Rijnhaven, Noordereiland en de plek van het huidige zwembad Tropicana.

Page 74: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

74

A

Page 75: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

75

alge e e r e :e réeexpos e / o va gs r e

al ecafé / res a rao le e

opslagr eA d or

l o heeks d ece r

perso eel:werkr evergaderr ec voorz e g

pa ze r eerg g

arch efo le e

lesr e :lacollege zaalprak jkr ewerkr e

Parkere :a o's

e selade losse

verkeersr e

verkeersr e

verkeersr e

s ls aa s aa de acl ch gekleed rwar gekleed jas

vee pera r

15°C15°C21°C20°C15°C12°C21°C20°C21°C

21°C21°C12°C20°C12°C12°C15°C

21°C18°C

18°C20°C

15°C

15°C

15°C

kled gac v eeze g

Page 76: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

76

rela e e e

z e de ac v ewa delev e

or e a egel dsprod c ezo s ral gdag l che la e

Page 77: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

77

1:1

publiek

Andrea Palladio

Klimaat campus

prive

2:3 3:4

Waar in de villa’s van Palladio de vertrekken zich op een natuurli-jke manier zich aanpassen aan de functie van de ruimte door te spe-len met de verhouding moeten in de klimaat campus de functies van de ruimten voelbaar zijn door de mate waarop de zintuigen worden geprikkeld.

Als je in een huis van Palladio bent, weet je altijd precies waar je je bevindt. In de troonzaal, de sala,

de nevengeschikte vertrekken, die kleiner worden naarmate hun publieke functie afneemt. Tot de

keukens, de slaapkamers. En als je ergens je hoofd stoot, weet je zeker dat je in de dienstbodever-

trekken bent aangeland. (Bob Witman 2 januari 2003 / de Volkskrant)

Sensorisch Programma:

Page 78: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

78

algemene ruimten:entréeexposi e / ontvangstbaliecafé / restauranttoile enopslagruimteauditoriumbibliotheekstudiecentrum

personeel:werkruimtenvergaderruimtenict voorzieningpauzeruimtebergingarchieftoile en

lesruimten:labcollegezaalprak jkruimtewerkruimten

Parkeren:auto's

etsenladen lossen

verkeersruimten

verkeersruimten

verkeersruimten

horen zien

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

ruiken

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

n.v.t.

voelen

Page 79: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

79

programma:

maandag - vrijdag zaterdag zondag

educatie:

expositie

lezing/congresbezetting van de verschillend ruimtes

Programma: Door het analyseren van diverse pro-gramma’s van universiteiten en hogescholen en postaccadem-ische opleidingen ben ik gekomen tot een programma dat naar mijn idee goed overeenkomt met de wensen van een instituut als de klimaat campus. Wel zal voor de verdere uitwerking een nog specifi eker programma moeten worden vastgesteld met daarin ook de vierkante meters.

Naar aanleiding van mijn bevindingen in mijn onderzoek naar het welbehagen van de mens door de invloed van verschil-lende klimatologische en/of fysieke omstandigheden heb ik het programma verder onderzocht. Hierin zijn een aantal aspecten naar voren gekomen welke voor mij interessant zijn. Dit zijn: de kleding die iemand in een bepaalde ruimte onder normale omstandigheden draagt, de mate van activiteit in de ruimte, de hoeveelheid mensen die gelijktijdig in de ruimte aanwezig zijn, de behoefte aan daglicht en directe zoninstraling, de gewen-ste ventilatie, de orientatie en de hoeveelheid geluid die wordt geproduceerd.

Aan de hand van deze analyse is het mogelijk om ruimtes aan elkaar te koppelen op basis van het welbehagen van de ge-bruikers. In het ontwerp kunnen verschillende clusters worden gevormd met elk hun eigen micro klimaat, hiermee ontstaat er een gebouw waarin het welbehagen van de gebruikers centraal staat.

Page 80: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

80

entrée

exposi e / ontvangst ruimte

toile

en

opslagruimteict voorzieningberging

archief

balie

Auditorium

studiecentrum

werkruimten

vergaderruimten

college zaal

lab

prak jkruimte

café / restaurant

bibliotheek

pauze ruimte

verkeersruimten

verkeersruimten verk

eers

ruim

ten

toile en

wer

krui

mte

n

entreeruimtetoile en

opslagruimteict voorziening

bergingarchief

balieAuditoriumstudiecentrumwerkruimtenvergaderruimtencollege zaal

labprak jkruimte

café / restaurantbibliotheekpauze ruimtewerkruimten

verkeersruimten

15°C15°C

12°C12°C

12°C12°C

21°C21°C21°C21°C21°C21°C

18°C18°C

20°C20°C20°C20°C

15°C

15°C

21°C

18°C

20°C

Samenvoegen van functies naar ruimte temperatuur

schema van de verschillende temperatuurzones gebruikmakend van convectie.

Temperatuur: Eén van de van de meest opval-lende aspecten is de relatief lage temperatuur in de ruimtes. Door het specifi eke gebruik van de ruimtes valt het op dat een groot deel van de tijd gebruike hema is het programma vertaald naar een ruimtelijke weergave aan de hand van de verschil-lende temperaturen. Hierbij is gebruik gemaakt van het idee van temperatuurzones (zie onderzoek). De ruimtes met de hoog-ste temperatuur bevinden zich in het hart van het gebouw hier omheen bevinden zich de ruimtes met lagere temperaturen. Een tweede benadering is het gebruik maken van convectie door te werken met hoogte verschillen zullen de gebruikers andere temperaturen ervaren.

Page 81: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

81

Sunken courtyards in Tungkwan, China

Sunken courtyards in Henan Province

Page 82: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

82

Page 83: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

83

Page 84: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

84

Referentie projecten: Hier zijn een achttal projecten samengevat die mij zeer hebben geinspireerd. Daar-naast heb ik een aantal pagina’s toegevoegd met beeldmateri aal van projecten en architectuur welke niet zijn omschreven maar wel een inspirerende factor zijn geweest. Een belangrijke rol in dit deel van het onderzoek is weggeglegd voor Philippe Rahm. De manier waarop hij architectuur beleefbaar maakt en weet te koppelen aan de natuur en wetenschap is erg mooi.

Beschreven projecten:

Philippe Rahm: archimedes house interior gulf stream omnisports hall

Paul de Ruiter De Zuidkas

Renzo Piano The Jean-Marie Tjibaou Cultural Center

FAR frohn&rojas Wall house

VJAA Architects Charles Hostler Center

Page 85: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

85

Page 86: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

86

Philippe Rahm: The work of the Swiss architect Philippe Rahm is founded on an analysis of the implications of climatic conditions for the defi nition of architectural spaces. In his projects, invisible parameters such as temperature and humid-ity are promoted from their usually subordinate, technical role to become the basis of a new type of sustainable architecture, far removed from the clichés associated with energy effi ciency and with the potential to transform the traditional building.

Globalization has led to the diffusion of standardized styles and approaches and in so doing it has effectively reduced the ways in which the elements of comfort and typology are managed. Across the globe 21˚C is considered the 'ideal temperature', regardless of latitude or local building techniques.

Philippe Rahm seeks to re-establish heterogeneity at the global level, as well as inside the buildings he designs; each site has its own climatic identity and the buildings that colonize it are defi ned by parameters that condition ways of living. His architecture is characterized by deliberate gradations in temperature, humidity and so on, that oblige users to move around the building depend-ing on the degree of climatic comfort they want or the activities they must perform. For this reason the plans and sections of the projects often feature concentric and open forms that allow for a differentiation of parameters. Tall, multi-storey residences allow for a distribution of temperatures that range from a minimum of 18˚C to a maximum of 22˚C.

Page 87: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

87

archimedes house The Archimedes houses seek to establish an intrinsic relation between the house and the air, by spatially representing the functions of the home (sleeping, resting, bathing, etc) in the very matter of the air, in its density, its temperature, its movements. The house is organized accord-ing to the physiological needs of inhabitants, so as to relate to their bodily activity and their nudity. This vertical architecture is structured around the precise need for heat in each space. It must provide for the thermal comfort of the inhabitant and archi-tecturally project the spaces in which the interior temperature is adapted to the activity and the clothing of the occupants. Mo-dernity led to uniform, consistent spaces in which the tempera-ture is regulated around 21 degrees. The aim here is to restore diversity to the relation that the body maintains with space, with its temperature, to allow seasonal movement within the house, migrations from downstairs to upstairs, from cold to warm, winter and summer, dressed and undressed. For people to feel comfort-able in a heated room there must be equilibrium in the exchange of heat occurring via convection between their bodies and the surrounding air. This equilibrium is of course relative to clothing, from nudity in the bathroom, to the thermal protection of blan-kets, to light clothing worn in the living room. Today, confronted with the will to economize energy resources, the demand is to set up in each building, and even each room, a precisely calcu-lated thermal capacity in order to expend only the energy that is strictly necessary. The Swiss construction norm SIA 3842 thus gives the following indicative values for ambient temperature:

ºCLiving rooms 20Bedrooms 16 to 18living rooms 20Bathrooms 22Kitchens 18 to 20Hallways, toilet 15 to 18Staircases 12Laundry room 12Drying room 12

Page 88: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

88

The plan and the section of the house are therefore designed to follow the form taken by the air in the entire height of the house, in accordance with vertical air movements in relation to tem-perature, and the functions that are suggested as a result. Since warm air tends to rise, in a heated room it is typical to fi nd tem-perature differences from low to high, 21 degrees at 1 meter from the fl oor, 27 degrees at the ceiling. This difference clearly results in a waste of energy in relation to the desired temperature of 21 degrees. The principle that warm air ascends is linked to the principle of density. Warm air being less dense, it rises in altitude according to Archimedes' principle. For this reason, temperature differences are stratifi ed in the height of the house, with a ground fl oor at 16 degrees, a second fl oor at 18 degrees, a third fl oor at 20 degrees and a top fl oor at 22 degrees. Next, various functions take their places in an obvious manner on this stratifi cation from the coldest, below, to the warmest, at the top: the toilets and the laundry room on the ground fl oor, the bedroom on the 2nd fl oor, the living room and the kitchen on the 3rd fl oor, and the bath-room on the 4th fl oor. Our architecture is in consequence climatic. It does not follow any presupposed use or symbolism and is developed solely within its own medium. By not refl ecting any programmatic use or symbolic interpretation, it allows new modes of living in spaces that spring from the very language of architecture, in time and space.

Page 89: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

89

interior gulf stream Philippe RahmHousing and studio for Dominique Gonzalez-Foerster

The thermodynamic phenomena of the Gulf Stream is one of the most fascinating model for thinking architecture today because it gives a route to escape from the normalization and the ho-mogenization of the modern space. This climatic phenomenon is created by the polarization in the space of two different thermal sources: one high cold source at one side and one low warm source at the other side. This thermal polarization in the space generates a convective movement of air, which defi nes different zones with different temperatures.

Modernity led to uniform, consistent spaces in which the temper-ature is regulated around 21 degrees. The aim here is to restore diversity to the relation that the body maintains with space, with its temperature, to allow seasonal movement within the house, migrations from downstairs to upstairs, from cold to warm, winter and summer, dressed and undressed. For people to feel comfort-able in a heated room there must be equilibrium in the exchange of heat occurring via convection between their bodies and the surrounding air. This equilibrium is of course relative to clothing, from nudity in the bathroom, to the thermal protection of blan-kets, to light clothing worn in the living room. Today, confronted with the will to economize energy resources, the demand is to set up in each building, and even each room, a precisely calcu-lated thermal capacity in order to expend only the energy that is

Page 90: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

90

strictly necessary. The Swiss construction norm SIA 3842 thus gives the following indicative values for ambient temperature:

Instead of warming all the space at the good temperature around 20°C, we propose to create in the house two sources of heat, like two different thermal poles creating a thermodynamic tension inside the all house: one pole is cold at 15 °C and situated in the upper layers of air of the house. The opposite pole is warm, at 22°C situated in the lower layers of the space. A movement of air will be generated by this difference of temperatures and positions in the space. With the help of thermal model software, we analyze the variation of temperature and his distribution in all the space and fi nd then places for activities, according to specifi c temperatures. The project process is thus reversed: a indoor climate is fi rst produced and after, functions are freely chosen anywhere in the space related to the thermal quality required depending of activities, clothes, personal desires. An ecologic and economic gain is obtained at the same time by creating in the whole house a low average of temperature at 18°C instead of the 20°C in a normal heating system.

The fl oors and the open spaces are therefore designed to follow the form taken by the air in the entire height of the building, in ac-cordance with vertical air movements in relation to temperature, and the functions that are suggested as a result. Next, various functions take their places in an obvious manner on this stratifi -cation from the coldest to the warmest.

Living roomsBedroomsBed/livingroomsBathroomsKitchensHallways, toiletStaircasesLaundry roomDrying room

TºC20

16 to 182022

18 to 2015 to 18

121212

Page 91: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

91

Page 92: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

92

omnisports hall A physiological architecture

This architecture is a chemical and biological reformulation of environmental space, accomplished via transpiration and pho-tosynthesis, combustion and respiration, in which man assumes his place physiologically. Heat is generated by a convection solar heating system that uses the earth from the excavations for its ability to accumulate heat and inertia. This heat is then pulsed into the room by controlled air renewal. The heat and the oxygen are absorbed by the players, who in turn provide the carbon diox-ide and water vapor lost by the body as it transforms the chemi-cal energy of the simple substances assimilated during digestion into kinetic energy. The resultant vitiated air migrates to the side windows, where it condenses. The plants between the panes absorb carbon dioxide from the air, the condensation produced by transpiration from the players, and their mineral salts. This chlorophyll photosynthesis serves to transform solar energy into nutrients and to produce the oxygen required by the players to burn the foods they need in order to release energy.

Page 93: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

93

De Zuidkas Paul de Ruiter: De Zuidkas is een studie, door Architectenbureau Paul de Ruiter uitgevoerd in opdracht van Rijksgebouwendienst. De opdracht behelsde een denkbeeldig kantoorgebouw van meer dan 11.000 m2 op de Amsterdamse Zuidas, dat wat de milieudoelstellingen betreft zo hoog mogelijk zou scoren.

Naast Architectenbureau Paul de Ruiter werden vier andere architectenbureaus voor deze opdracht uitgenodigd. De geza-menlijke resultaten moeten helpen bij het vaststellen van een toekomstige maat voor duurzaamheid in het eigen gebouwenbe-stand van Rijksgebouwendienst.

Het ontwerp van de Zuidkas verenigt een aantal duurzaamhei-daspecten die te zamen hebben geleid tot een niet alledaagse functiemenging: wonen, werken, school, parkeren, retail, restau-rants, park en een biogas-elektriciteitscentrale. Dit alles wordt verbonden door een glazen bouwenvelop die diverse soorten ‘kassen’ herbergt: CO2 -kassen, hybride kassen, bufferzone en atria.

Het doel is een intelligent autarkisch gebouw, waar energie- en CO2-stromen worden uitgewisseld en afvalstromen worden omgezet in warmte en energie, en waar de uitstoot en de ener-gievraag tot een minimum gereduceerd zijn. Maar wat bovenal een mooie, prettige en gezonde leefomgeving is. Een gebouw als ministad, verankerd in het steden-bouwkundige weefsel van de Amsterdamse Zuidas. Een duurzame Unité d’Habitation. Zie onze website: www.dezuidkas.nl

Page 94: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

94

Page 95: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

95

Form follows Climate:Door Research & Development ontstaat de mogelijkheid om hoogwaardige en werkelijk vernieuwende architectuur te maken. Gebouwen die energie produceren in plaats van energie consumeren geven meer vrijheden in de architectuur. Als een gebouw energie gaat opleveren, is er immers meer geld beschikbaar om te investeren in de (architectonische) kwaliteit. Dat biedt nieuwe kansen. Uitgangspunt hierbij is het adagium Form follows Climate, wat feitelijk neerkomt op Form follows Function. Alleen zijn de functies anders en intensiever geformuleerd. Het doel moeten gebouwen zijn die energie opleveren in zowel tech-nische als menselijke zin. Intelligente gebouwen hebben een grote invloed op de samenleving. Ze vitaliseren en leiden tot nieuwe inzichten en hogere prestaties. Het gebouw als energiebron wordt daarmee een feit.

Page 96: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

96

Page 97: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

97

Page 98: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

98

The Jean-Marie Tjibaou Cul-tural Center

Realisatie: 1998 Locatie: Noumea, Nieuw Caledonie Architect: Renzo Piano

The Jean-Marie Tjibaou Cultural Center in Nouméa evokes the vernacular Kanak huts of New Caledonia yet still exhibits a very modern feel. It is comprised of 10 units called ‘cases’ of varying sizes and different functions which are linked by a long, curv-ing enclosed walkway. The layout of the project is meant to take advantage of the natural winds that come off the Pacifi c Ocean. The outer façade, composed of wood, fi lters the wind into a sec-ond layer of glass louvers which can open and close for natural ventilation. The ‘cases’ were given a deliberate ‘unfi nished’ ap-pearance as a reminder that Kanak culture is still in the process of becoming - a belief held by the deceased Canaque leader, and inspiration for the site, Jean-Marie Tjibaou.

Page 99: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

99

Page 100: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

100

WALL HOUSE, Santiago de Chile (2004-2007)Suburban residence. As opposed to the general notion that our living environments can be properly described and designed “in plan”, this project is a design investigation into how the qualita-tive aspects of the wall, as a complex membrane, structure our social interactions and climatic relationships and enable specifi c ecologies to develop. The project breaks down the “traditional” walls of a house into a series of four delaminated layers ( con-crete cave, stacked shelving, milky shell, soft skin ) in between which the different spaces of the house slip. From the inside out the layers build upon one another, both materially and geometri-cally, blurring the boundary between the interior and the exterior and creating, through the specifi city of the different materials used (many of which are not common in architectural applica-tions), a series of qualitatively distinct environments. The build-ing's most standout feature, an energy screen typically used in greenhouse construction, constitutes the outermost layer, creat-ing not only a diffused lighting and comfortably climatized zone inside but also, through its folding and sometimes- refl ective/sometimes-translucent surface, contributes to the diamond-cut appearance of the structure.

FAR frohn&rojasproject team: Marc Frohn, Mario Rojas Toledo, Amy Thoner, Pablo Guzman, Isabel Zapata, Natalia Becerra

Page 101: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

101

Charles Hostler Center VJAA ArchitectsIn 2009, the American University in Beirut’s new student center was recognized as one of the American Institute of Architects’ Top Ten Green Buildings, the most prestigious profesional award for sustainability in the United States. The student center is sited at the foot of a steep hill overlooking the Mediterranean sea and extends down to the Beirut Corniche, the capital’s grand water-front boulevard. The $30 million project was designed by the Minneapolis based VJAA together with the Lebanon based Samir Khairallah & Partners. The Stuttgart based Transsolar and the San Francisco based Hargreaves were part of the design team as environmental consultants, and Landscape designers, respec-tively.

Passive design StrategiesIn their approach to the center’s basic building form, the design team preferred not to create a single massive building to hold the program’s athletic and meeting facilities, and instead chose to develop a diverse complex that distributes the building volume. The building form was thus broken into a cluster of fi ve low recti-linear volumes, organized around a series of radial lines oriented toward the sea (fi gure 1).

Together, these buildings create a continuous, layered fi eld of outdoor habitable spaces that include courtyards, gardens, occu-pied green roofs, paths, a cafe, and a number of lookouts facing the sea. This clustered form and scale helped create shaded

Page 102: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

102

intermediate spaces for circulation and social interaction. These outdoor spaces are further moderated as the design directs sea breeze through them (fi gure 2), creating temperate microclimates around the center (images 2 and 3).

According to the architects, inspirations for the center’s scale and massing came from the campus’s historic section as well as from lebanese traditional courtyard houses. The chosen scale and cluster forms allowed the architects to use a traditional shading technique of self-shading as buildings cast shadows on each oth-er and on outdoor spaces and courtyards (Figure 3). The design was also inspired by traditional lebanese houses in its orientation to capture sea breeze for cool night time ventilation.

Contrary to established rules of thumb, and contrary to the AUB’s new masterplan which recommended orienting buildings along the east-west axis to reduce heat gain, the architects’ analysis of the shading properties of rectangular volumes at Beirut’s latitude demonstrated that north-south oriented courtyards provided 40% more shade throughout the year. More importantly, this orienta-tion enabled the courtyards and outdoor spaces to open up to prevailing sea breezes. As a result of this orientation decision, two thirds of interior spaces including those used most during daytime, offer natural ventilation through large operable open-ings on the north and south facades. Operable skylights were also used over the pool and gymnasium to enhance ventilation through stack effect (images 6 and 7).

Page 103: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

103

Itami Jun Architects

Three Art Museums, Jeju

Page 104: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

104

wind

stone

water

Page 105: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

105

Een aantal foto’s van verschillende pro-jecten, natuur en architectuur welke mij hebben geinspireerd.

1. invloed van een boom op het gedrag een kudde koeien.2. ro-ad loopgraafbrug3. James Turrel Hemels gewelf4. Teshima art museum5. Museum en park Kalkries, Osnabruck6. blik in een windcatcher 7. Kolomba Houde, Zumthor8. The Weather project, Olafur Eliasson9. Igloo10. mudbrick huizen11. Malqaf, Egypte12. Mud building

1

4

5

5

53

2

3

Page 106: Klimaat Campus Onderzoeksdocument

106

6

8

10

9

11

12

7