Minor Extreme Engineering Deel 2

download Minor Extreme Engineering Deel 2

If you can't read please download the document

description

Verslag Analyse & Concept

Transcript of Minor Extreme Engineering Deel 2

  • ANALYSE & CONCEPTANALYSE & CONCEPTAUTARKISCHE AQUARIUMWONINGAUTARKISCHE AQUARIUMWONING

    Extreme Engineering blok 14Extreme Engineering blok 14deel 2deel 2

    Begeleidster: Mw. E. van BattumGroep: EE 1-D (Bouwtechniek)

    Auteurs:Serge van der Linden 226344Maarten Swier 218504Kevin Vermeulen 217854Fren Wassenaar 507024

  • Colofon

    AQUA designHogeschool van Amsterdam Domein Techniek Weesperzijde 190 1097 DZ Amsterdam

    November 2008

  • 3A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    INLEIDING 04

    1.0 CONTEXT / OMGEVING 05

    1.1 Plangebieden 061.2 Het IJmeer 061.3 Indische Oceaan 071.4 Windrichtingen 081.5 Conclusie 09

    2.0 AUTARKISCH WONEN 10

    2.1 Autarkisch wonen 11

    2.2 Typologie 122.3 Installaties / Voorzieningen 17

    3.0 AQUARIUM WONEN 18

    3.1 Aquarium wonen 193.2 Typologie 203.3 Technisch 23

    4.0 DUURZAAM BOUWEN 25

    4.1 Duurzaam bouwen 264.2 Zontoetreding 284.3 Duurzame gebouwen 304.4 Duurzame energie 32

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE 34

    5.1 Drijflichaam 355.2 Verankering 365.3 Vorm- Windstudie & Stabiliteit 385.4 Windvoorziening / MARC Twister 425.4 Drinkwater (zuiveren) 43

    6.0 PROGRAMMA VAN EISEN 45

    6.1 Visie op hoofdlijnen 466.2 Doelgroep 476.3 Waterverbruik 476.4 Energieverbruik 47

    7.0 SCHETSONTWERPEN 48

    7.1 Schetsontwerpen Kevin 497.2 Schetsontwerpen Maarten 527.3 Schetsontwerpen Fren 547.4 Schetsontwerpen Serge 58

    8.0 CONCEPT 60

    8.1 Gekozen ontwerp 618.2 Toelichting op Concept 628.3 BLOB-principes 638.4 Keuze bouwmethode 64

    9.0 BIJLAGEN 65

    9.1 Logboek 66

    INHOUDSOPGAVE

  • 4A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    Voor u ligt het analyserapport de autarkische aquariumwoning van de minor Extreme Engineering blok 14. De projectgroep heeft getracht om de onderwerpen zo goed mogelijk uit te lichten en de keuzes te onderbouwen. Met dit rapport kan het architectonisch- en technisch plan gerealiseerd worden. Het Programma van Eisen is een onderlegger voor het definitief ontwerp.

    Voor achtergrondinformatie omtrent de projectopdracht verwijst de projectgroep u door naar het Plan van Aanpak.

    Gelijk lezen? Waar kunt wat vinden? Even een korte toelichting op de structuur van dit rapport.

    Hoofdstuk 1.0, Context / OmgevingInformatie over de plangebieden vindt u in dit hoofdstuk.

    Hoofdstuk 2.0, Autarkisch wonenIn dit hoofdstuk wordt het principe van autarkisch wonen toegelicht met een typologisch onderzoek en referentiebeelden.

    Hoofdstuk 3.0, Aquarium wonenIn dit hoofdstuk wordt het principe van aquarium wonen toegelicht met een typologisch onderzoek en referentiebeelden.

    Hoofdstuk 4.0, Duurzaam bouwenIn dit hoofdstuk enige informatie over duurzaam bouwen en duurzame energievoorzieningen.Duurzame materialen komen aan bod tijdens de uitwerking.

    Hoofdstuk 5.0, Technische AnalyseIn dit hoofdstuk komen de technische analyses aanbod zoals drijflichaam, verankering, vormstudie en enige analyse naar drinkwater (zuiveren).

    Hoofdstuk 6.0, Programma van EisenDe visie op hoofdlijnen en eisen waarmee ontworpen kan worden.

    Hoofdstuk 7.0, SchetsontwerpenDe gemaakte schetsontwerpen met bijbehorende toelichting.

    Hoofdstuk 8.0, ConceptHet gekozen concept, dit wordt uitgewerkt tot voorlopig en definitief ontwerp.

    Hoofdstuk 9.0, BijlagenBijlagen in de vorm van een logboek

    INLEIDING

  • 51.0 CONTEXT / OMGEVING1.0 CONTEXT / OMGEVING

  • 6A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    1.0 CONTEXT / OMGEVING

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    1.1 Het plangebied(en)

    Om een goed beeld te krijgen van mogelijke toekomstige problemen in het ontwerp wordt er gekeken naar de omgeving van het plangebied. De omgeving en het gebied spelen een grote rol in het ontwerp, hier zullen eisen aan worden gesteld.In de opdrachtomschrijving is het IJmeer omschreven als plangebied. Gezien het geringe zicht onder water en de standaard weersomstandigheden wordt er ook onderzoek gedaan naar extremen. Dit betekent dat het ontwerp vervoerd moet kunnen worden, uitgaand van een mooie locatie; de Indische Oceaan. Hier is sprake van andere weersomstandigheden.

    1.2 Het IJmeer

    Weersomstandigheden:

    Nederland heeft een gematigd zeeklimaat, dat wil zeggen koude zomers en zachte winters en door het hele jaar regen. De temperatuur in de zomer is gemiddeld twintig graden. In de winter ligt de gemiddelde temperatuur rond het vriespunt. In het zuiden is het meestal iets warmer dan in het westen en noorden. Nederland heeft te maken met wisselvallig weer, zonder extreme weersomstandigheden, het zal nooit extreem vriezen, stormen etc. Hier moet dan ook veel rekening mee worden gehouden. De punten die wel een grote rol gaan spelen zijn: het ijs, de wind, de regen en de zon. Zo mag bijvoorbeeld het ijs geen schade achterlaten aan de constructie. Uit de middelsterke wind zullen golven ontstaan, het gebouw moet dus goed verankerd kunnen worden. Tevens kan er energie worden gewonnen met bijvoorbeeld een windturbine. Op de regen kan goed worden ingespeeld, er valt gemiddeld 65 mm regen per maand. Dit water kan opgevangen, gefilterd en hergebruikt worden voor bepaalde voorzieningen. Nederland telt gemiddeld 3 zonuren per dag, met deze zon kan energie worden gewonnen, toch is het belangrijk dat het te veel aan zon wordt afgekaatst. De temperatuur in Nederland ligt gemiddeld rond de 0 en 25 graden.Het geluid op het water zal voornamelijk worden geproduceerd door de wind en omringende boten. In de constructie zal hier rekening mee moeten worden gehouden.

    Het water:

    Door het gematigde zeeklimaat zal de golfslag in het IJmeer tamelijk kalm zijn. De Afsluitdijk en de Lelystaddijk zorgen voor een scheiding tussen de zoute Waddenzee en het zoete IJmeer. Het diepste punt in het IJmeer is 2,8 meter t.o.v. het Meer Peil. Het zicht onder water is erg beperkt, dit komt niet zozeer omdat het vervuild is maar door de slib en algvorming. Dit is dus niet ideaal voor het aquarium principe.

    Bronnen:http://www.rijkswaterstaat.nl/http://www.gobikite.nl/http://www.weersverwachting.info

    Aantal volle zonuren in Nederland:

    Januari: 1 Februari: 2 Maart: 3 April: 4 Mei: 4,5 Juni: 5 Juli: 4,5 Augustus: 4 September: 3 Oktober: 3 November: 1 December: 1

  • 7A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    Gevolgen tsunami Indische oceaan

    1.0 CONTEXT / OMGEVING

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    1.3 De Indische oceaan

    De Indische Oceaan is de op twee na grootste oceaan ter wereld (73.426.000 km). Het diepste punt is 7725 meter diep. Een belangrijk punt van de Indische oceaan is het patroon van de zeestroom, deze veranderd continue van richting. De zoutste zee (Rode Zee) en de warmste zee (de Perzische Golf) ter wereld liggen allebei in de Indische Oceaan. Overal in de Indische Oceaan liggen koraaleilanden.

    Weersomstandigheden

    Omdat de Indische oceaan zon groot oppervlak heeft, zijn de weersomstandigheden (zie grafieken) gerelateerd aan het plaatsje Colombo (Sri Lanka). De temperaturen variren hier tussen de 22 en 32 graden. De neerslag in dit gebied is erg variabel, de neerslag valt voornamelijk in de maanden april, mei, september, oktober, november en december en bedraagt een gemiddelde hoeveelheid van 197mm per maand (dit is 3x zoveel als in Nederland). Het aantal uren zon per dag is vrij constant (gemiddeld 7 uur per dag). Dit is gunstig voor de winning van zonne-energie. Door het grote water zullen er grotere extremen voorkomen dan bij het IJmeer. Dit zorgt voor hogere golven en een continue verandering van de zeestroom. Hierdoor moet er extra aandacht worden besteed aan de verankering van het platvorm.

    Het water

    Het water in de Indische oceaan is niet te vergelijken met het water in het IJmeer. In tegenstelling van het zoete, vrij kalme, water in het IJmeer is de oceaan erg zout en woest. Het zoute water brengt uiteraard nieuwe problemen met zich mee. Door de zoutconcentratie kan de constructie aan worden getast, hier moet rekening mee worden gehouden. Het water is wel ideaal voor het creren van het aquarium principe. Het water is erg helder en zal dus een mooi beeld geven in de woning. Het is omgeven door koraal en prachtige vissen die zorgen voor een verwonderlijk uitzicht.

    Colombo, referentiepuntColombo, referentiestadColombo, referentiestad

    Het prachtige water

  • 8A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    1.0 CONTEXT / OMGEVING

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    1.4 Windrichtingen

    Nederland:

    In het diagram is goed te zien dat de wind voornamelijk naar het zuidwesten is georinteerd.Hier kan tijdens het ontwerp goed op ingespeeld worden. Als er gebruik wordt gemaakt van vaste windturbines dienen deze gericht te worden op het zuidwesten. Op deze manier zal het maximale rendement behaald worden. In Nederland varieert de jaargemiddelde windsnelheid van ruim 10 km/u in het binnenland tot 20 km/u aan de kust. Van plaats tot plaats en van dag tot dag zijn er grote verschillen.Gemiddeld waait in Nederland 2 3 uur na zonsopkomst de minste wind en ongeveer 3 4 uur na de hoogste zonnestand is de wind het sterkst. Als er geen grote weersveranderingen op komst zijn wordt op een zomerdag rond 4 of 5 uur 's middags de sterkste wind verwacht. In de middag waait het dan gemiddeld 50% harder dan vroeg in de ochtend, maar in de namiddag neemt de wind meestal weer af.Ook blijkt de wind 's avonds vaak iets te krimpen; dat is draaien tegen de richting van de wijzers van de klok. Dat betekent vaak dat de wind draait van noordwest in de ochtend naar zuidwest in de middag.Over het algemeen is de windsnelheid in het westen en het noorden van ons land groter dan in het oosten en zuidoosten, zodat gebruik maken van windenergie in de kustprovincies aantrekkelijker is dan elders in het land.

    Indische oceaan:

    De Indische oceaan is bekend om zijn extremen. Zo is er bijvoorbeeld sprake van tropische cyclonen. De meeste tropische cyclonen treden op in de maanden augustus, september en oktober. Het seizoen wordt ten eerste ingeperkt door het voor handen zijn van warm zeewater, een zeewatertemperatuur van ten minste 26 graden Celsius is een goede voedingsbodem voor tropische cyclonen.Op de kaart voor de routes van tropische cyclonen is goed te zien dat er in een groot deel van de oceaan geen cyclonen voorkomen. De waterwoning zal dan ook in dit gebied worden verankerd. De gemiddelde windkracht in de oceaan is in januari lager dan in juli. In januari is deze rond de 25 32 km/u en in juli is de windkracht duidelijk toegenomen. In grote open gebieden is de windkracht 50 km/u en loopt af naar 25 km/u.

    Routes van tropische cyclonen

    Bron: http://meteo-sleen.nlRoutes van tropische cyclonen

    Windsnelheden januari

    Windsnelheden juni

    Verdeling windrichting jaar 2008

  • 9A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    1.0 CONTEXT / OMGEVING

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    1.5 Conclusie

    Nederland:

    Nederland is een land met veel variatie, maar heeft weinig bruikbare extremen. Zo zijn er bijvoorbeeld weinig zonuren, er is wel mogelijkheid om zonne-energie op te wekken maar dit zal niet zoveel energie opbrengen als op de Indische oceaan. Dit geld ook voor de wind en de neerslag. Het is allemaal aanwezig maar niet in grote hoeveelheden.

    Indische oceaan:

    De Indische oceaan is totaal anders dan het Nederlandse klimaat. Hier is juist wel sprake van extremen. Gemiddeld zijn er elke dag veel zonuren, ideaal dus voor zonne-energie. Er valt drie keer zoveel regen als in Nederland en het water is prachtig voor een aquarium woning. Toch heeft de oceaan ook zijn nadelen, zo is er een kans op bijvoorbeeld een tyfoon en kan het zoute water voor nadelige gevolgen zorgen. De wind is daar sterker, gecombineerd met het grote oppervlak van het water zijn er hogere golven.

    Het IJmeer:

    1. Gematigd zeeklimaat;2. Temp. tussen de 0 en 25 graden;3. Rustige golven;4. Per maand 65 mm neerslag;5. 3 zonuren per dag;6. Troebel water;7. Zoet water;8. Slib en algvorming;9. Windsnelheid tussen 10 en 20 km/u.

    Indische oceaan:

    1. Subtropisch klimaat;2. Temp tussen de 22 en 32 graden;3. Hoge onregelmatige golven;4. Per maand 197 mm neerslag;5. 7 zonuren per dag;6. Helder water;7. Koraal;8. Zout water;9. Veranderingen van de zeestroom;10. Windsnelheid tussen 25 en 50 km/u;11. Kans op tropische cyclonen.

    Koraalrif Indische oceaanOverzichtsfoto IJmeer

  • 10

    2.0 AUTARKISCH WONEN2.0 AUTARKISCH WONEN

  • 11

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    Om een autarkisch aquarium te ontwerpen, wordt er eerst onderzocht wat autarkisch wonen inhoudt. Van hieruit worden de benodigde aspecten verwerkt in het ontwerp. Daarnaast wordt er een typologisch onderzoek gedaan naar autarkische / duurzame woningen.

    2.1 Autarkisch wonen

    Autarkisch betekend het volledig onafhankelijk zijn van externe voorzieningen. Autarkisch is een begrip uit de economie en wordt gebruikt als aanduiding voor landen die volledig kunnen draaien op hun eigen economie, ofwel hun eigen energie opwekken, voedsel verbouwen etc. Wanneer men het heeft over autarkisch wonen gaat het om een woning welke niet is aangesloten op bestaande nutsvoorzieningen als gas, water, elektra, riolering en data. Wel moet een autarkische woning deze voorzieningen hebben. De woning zal dus zelf moeten zorgen voor zijn eigen nutsvoorzieningen. De ultieme autarkische woning is volledig afgezonderd van vaste voorzieningen maar doet in geen geval concessies op de gemakken en luxe welke verkregen zouden zijn als het wel aangesloten zou zijn op deze voorzieningen.Een autarkische woning is bijvoorbeeld ideaal als het gaat om huizen welke afgezonderd zijn van de bewoonde wereld, wanneer het aanleggen van nuts voorzieningen te duur is voor het aantal woningen. Bijvoorbeeld op het platteland, in bergachtig landschap of op het water.Autarkische woningen voorzien zichzelf door alle nutsvoorzieningen zelf na te bootsen of er een alternatief voor te bieden. Nuts voorzieningen zijn: riolering, elektra, water, data (cai en telefoon) en gas.De meeste van deze voorzieningen kunnen in, om en bij een autarkische woning gecreerd worden, of een alternatief. Zo wordt bijvoorbeeld de riolering veelal vervangen door een helofytenfilter, GFT afval wordt gecomposteerd met menselijke afscheiding, glas, karton, papier en blik wordt hergebruikt en reststoffen worden opgeslagen en afgevoerd. Het afvalwater wordt met een zuiveringssysteem en een helofytenfilter gezuiverd en hergebruikt voor voorzieningen. De regelgeving verbiedt het om zelfgefilterd drinkwater te gebruiken, hierdoor zal de bewoner drinkwater in moeten slaan bij een groothandel. Omdat dit niet rendabel is, is er besloten dat het drinkwater zelf gefilterd wordt.Enkele mogelijkheden voor het winnen van energie zijn: windenergie door middel van windturbines, zonne-energie met pv-panelen of blauwe energie door het verschil in zoutconcentratie tussen zeewater en zoetwater. De gewonnen energie moet op worden geslagen in accu's om zo een buffer te vormen.De communicatie met de buitenwereld zal gaan via digitale tv/radio, een gsm telefoon en internet via een GPRS netwerk.Om het energieverbruik te beperken kan er gebruik worden gemaakt van bijvoorbeeld een warmtepomp of passieve besparing door middel van lamellen, klimaatgevels / ramen, LED-verlichting etc.

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

  • 12

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    2.2 Typologie

    Attika Architecten3 /4 Geclusterde woningen

    Het principe is gebaseerd op een zware kern met daarom heen een lichte schil. Hieronder een aantal kenmerken van dit ontwerp: in de kelder de technische installaties en wateropslag de constructieve kern is voorzien van een:

    houtkachel;oven;warmtemuur;warm water.

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    1

    3

    2

    46

    75

    1 Constructieve kern2 Ventilatie (openingen)3 Rookafvoer4 Opvang regenwater5 Glazen gevel (warmte/broeikas)6 Overstek (zonwering)7 Opvangbak waterBron: www.attika.nl

    Attika ArchitectenHigh Tech woning

    Het principe is gebaseerd op een compacte drijvende woning met n vorm. De woning is uitgevoerd met een gevel van PS-coating, dit zorgt ervoor dat er geen onderhoud nodig is.

    1 Windenergie2 Lucht toe-/afvoer, ventilatie, koeling3 Opvang regenwater4 Opslag grijswater5 Opslag drinkwater (gezuiverd)6 Opslag compost (scheiden van uitwerpselen)7 Warmtepomp8 Diepe negge (zonwering)9 Helofyten-filter

    1

    8 9

    3

    7

    4 5 6

    2

    Bron: www.attika.nl

  • 13

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    Attika ArchitectenAutarkische kern

    Bij dit ontwerp is gebruik gemaakt van een autarkische kern. De schil van de woning is naar keuze in te vullen.Voornamelijk de kern is gericht op de zelfvoorziening. Opvallend aan dit ontwerp is de opslag van energie in accus.

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    1 PV-cellen (zonne-energie)2 Opvang regenwater3 Helofyten-filter4 Windmolen (windenergie)5 Rookafvoer6 Ventilatie (koeling)7 Overstek (zonwering)8 Opslag compost9 Warmtepomp10 Accus (opslag energie)

    1

    4

    3

    8

    9

    6

    5

    2

    7

    10

    Bron: www.attika.nl

    Bron: www.openkaart.nl/ppt/atalntikwall.pdf

    Veenwoning te Valkenburg

    Dit is een veenwoning in Valkenburg die ook zelfvoorzienend is. De woning is gesitueerd in het veen, de gevel / dak bestaat uit gras. Er is gebruik gemaakt van een lichte fundering. De ontsluiting van de woning gaat per boot.

    1

    1 Windmolen (windenergie)2 Daklichten3 Groendak (isolatie)

    2

    6 3

    5

    47

    4 Drinkwater (uit duinen)5 Grijswater6 Helofytenfilter

    8

    9

    7 Installatie biogas8 Ontsluiting9 Glazen gevel (zonlicht)

  • 14

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    EVA-LanxmeerWoningen (& kantoren en ateliers)

    Bij het ontwikkelen van de woningen is een grote mate van differentiatie nagestreefd.Hieronder een aantal referentiebeelden met bijbehorende installaties of voorzieningen om de woningen / kantoren zo duurzaam mogelijk te maken.

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    Bron: www.eva-lanxmeer.nl

    1 PV-cellen (zonne-energie)2 Vegetatiedaken3 Glazen gevel (orintatie)4 Overstekken (zonne-energie)5 Sedemdak (groen dak)6 PV-cellen (dakvullend)

    Kenmerken woningen:(geldt niet voor elke woning, dit zijn voorkomende kenmerken)

    Voorkomende bouwsystemen:- HSB met vurenhouten balken en vuren triplex vloeren- HSB met betonnen vloeren- Kalkzandsteen met betonnen breedplaatvloeren- Brettstapelbau vloeren- Eco-brick draagstructuur Voorkomende gevelbekleding:- Houten delen;- Stucwerk;- Schelpen (stucwerk);- Corten staal (roeststaal). Verwarming en warmtapwater:- zonneboilercombis (met HR ketel);- warmtepompboilers;- wandverwarmingen;- luchtverwarming;- lage temperatuur radiatoren;- vloerverwarming;- zonnecollectoren;- warmte accumulerende massa;- collectieve warmtelevering. Waterbesparende toiletten (4 liter spoeling) Regenwater wordt afgekoppeld

    1

    24

    3 42

    53

    6

  • 15

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    Afstudeerproject Edwin DeenAutarkische woning

    Dit is een voorbeeld van een drijvende zelfvoorzienende woning.De kern (in langsrichting van de woning) fungeert als installatieruimte, daarnaast zorgt het voor de stabiliteit van de woning. Hier omheen is de plattegrond gemaakt. Door de dynamische vorm van de woning is er een overgang van het land en het water. De woning is voornamelijk gemaakt van lichte onderhoudsarme materialen, dit heeft te maken met het drijfvermogen, milieuaspecten en de duurzaamheid van de woning.

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    Kenmerken villa

    Elektrische warmtepompinstallatie; Vloerverwarming; Convectoren; Passieve zonne-energie (open zuidgevel, gesloten noordgevel); Zonwering (lamellen); Ventilatie (gebalanceerd systeem, openen geveldelen); PV-panelen; Windturbine; Opslag in accus; Omzetten van stroom m.b.v. inverter; Zuiveringssysteem en helofytenfilter; Hemelwateropvang; Hergebruik van glas, karton en papier; Compostopslag; Communicatie d.m.v. digitaal netwerk.

    Bron: www.ecoboot.nl/artikelen/AutarkischeWoningEdwinDeen.html.php

    Conclusie typologisch onderzoek

    Uit het bekijken van de voorgaande referenties kan het volgende geconcludeerd worden:

    Verschillende installaties (uitleg zie 2.3 Installaties):- Warmtepomp- Helofytenfilter (waterzuiveren)- Accus (opslag)- Ventilatiesysteem (of open geveldelen)- Rookafvoer

    Energietoepassinggen- Passieve zonne-energie (open zuidgevel, gesloten noordgevel)- Windenergie (turbine)- PV-cellen- Zonwering (overstekken)

    Opvang / opslag- Hemelwater- Drinkwater- Grijswater- Compost

    Toepassen van zware kern met lichte gevel Toepassen van lichte fundering Toepassen van onderhoudsvrije materialen Digitaal netwerk voor communicatie

  • 16

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    Cepholopod 1

    Een ander interessant ontwerp is het ontwerp van Ben Rigby. Het is gebaseerd op de ideen van Prof. Dr. Frits Schouten.The Cepholopod 1 is een ontwerp van een drijvende woning. Het ontwerp is gebaseerd op drie diamantvormige delen die samenkomen in een triangelvormig centrum.

    Door de scherpe hoeken kan deze vorm gemakkelijk de energie van de krachtige wind absorberen. De energie van the Cepholopod komt voornamelijk vanuit zonnecellen op het huis, en de windturbines welke automatisch opgericht zijn op het deck in de windrichting. Wanneer er storm is, kunnen deze windturbines in het deck verdwijnen zodat deze gelijk liggen met het oppervlak. Dit zorgt er ook weer voor dat het ontwerp een arodynamisch geheel vormt.

    En Cepholopod heeft ruimte voor drie appartementen. Elk appartement heeft zijn eigen aanlegplaats voor een boot om bij het vaste land te komen. Het water kan uit de aanlegplekken gepompt worden zodat de boten niet beschadigd kunnen raken tijdens storm.

    Bron: www.ecoboot.nl/ecoboot_new/?p=257

    1 Diamantvorm2 Aanlegplek voor boot3 PV-cellen (zonne-energie)

    23

    4

    1

    1

    1

    56

    4 Opslag water / Stabiliteit5 Windturbines (windenergie)6 Het Deck

    Gedachtegang Prof. Dr. Frits Schouten

    Stabiliteit

    Standaardelementen (een ponton als omgekeerde doos met een opening naar beneden); Voor het drijfvermogen zit er onder het platform en tussen de muren lucht gevangen (eventueel in piepschuim); Lengte en breedte van 10 tot 100 meter; verticaal drie stabiliteitskolommen (uitgaande van een driehoekige vorm); 10 meter betonnen rioolbuis (diameter 2 meter); drie betonnen muren verbinden de drie kolommen; hierop komt een platform waarop het huis kan worden gebouwd; cirkelvormige schijven, draaien t.o.v. elkaar om een gemeenschappelijke as

    "Een waterkolom die (bij gesloten kraan) hangt aan lucht in onderdruk, zorgt voor een neerwaartse kracht. Een waterkolom die duwt tegen lucht in overdruk, zorgt voor een opwaartse kracht. Het openen van de kraan laat deze krachten wegvallen. De al dan niet aanwezige verticale krachten van de drie waterkolommen moeten de deining van het platform tegen gaan. Op het platform komen voorts windmolens. De aldus opgewekte energie zal niet alleen handig zijn in huis, maar zal ook strategisch geplaatste scheepsschroeven aandrijven die de Ecoboot kunnen voortbewegen of op zijn minst op zijn plaats houden. (citaat Dhr. Schouten). Golfbrekers (in de vorm van dobbers); zelfreparerend systeem waarbij verbroken verbindingen automatisch worden hersteld; clickets, knikkers met een magnetische kern en een laagje kunststof als omhulsel.

    Bron: www.ecoboot.nl/artikelen/IngenieurEcoboot.php

    Dit is gebaseerd op een ecoboot op de Noordzee, wellicht een mogelijkheid om ook op het IJmeer en Indische Oceaan toe te passen.

  • 17

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    2.3 Installaties / Voorzieningen

    Om voorgaande installaties iets meer toe te lichten, worden in dit hoofdstuk enige werkprincipes gegeven over de benoemde installaties, verderop in het verslag komen meer voorzieningen met betrekking tot duurzaamheid aan bod (zie hoofdstuk 4.4 Duurzame energie).

    Warmtepomp

    Een warmtepomp onttrekt warmte op een lage temperatuur en geeft deze warmte af op een hogere temperatuur. Er zijn verschillende manieren, maar de meest voorkomende is de compressie warmtepomp. Het ventileren kan gebeuren met behulp van een warmteterugwinunit (WTW), Met behulp van een toe- en afvoerventilator voert deze unit verse buitenlucht naar binnen en vervuilde binnenlucht af naar buiten.

    2.0 AUTARKISCH WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    f

    a

    s

    e

    Helofytenfilter

    Helofytenfilters zijn filters die (afval)water zuiveren. Helofyten zijn moerasplanten, zoals riet. Het is een natuurlijke waterzuivering.

    Helofytenfilters worden gebruikt om (afval)water te zuiveren tot een kwaliteit die onschadelijk is voor het milieu. Er bestaan meerdere types helofytenfilters: vloeiveld; het water stroomt over de bodem van het moeras, tussen de planten door. Dit past alleen bij matig verontreinigd water. horizontaal doorstroomde helofytenfilter; het verontreinigde water gaat door de bodem, zonder in contact te komen met de buitenlucht. Het type filter is vaak opgebouwd uit grovere materialen (grof zand tot grind). verticaal doorstroomde helofytenfilter; meest voorkomend in Nederland, het vuile water zakt in ongeveer drie dagen door het fijne zand waarmee het filter wordt gevuld. Als het water uit het filter komt is het geen drinkwater maar wel helder, reukloos en schoon genoeg om op het oppervlaktewater geloosd te worden.

    De bacterin in de bodem leveren de grootste bijdrage aan de zuivering van het water. De planten zorgen in hoge mate voor een goed leefklimaat voor deze bacterin. De bacterin zetten afvalstoffen uit het water om in voedingstoffen. Het water wordt op een natuurlijke manier gezuiverd, dus zonder chemicalin.

    Het zuiveringsrendement van helofytenfilters is zeer hoog. Het energiegebruik is daarentegen weer laag, hooguit wordt het water eenmalig opgepompt, om goed over het helofytenfilter verdeeld te worden.

    Bron: www.wikipedia.nl

    Kringloop warmtepomp:1. Koelmiddel (in vorm van vloeistof) wordt aan de verdamper toegevoegd;2. Het koelmiddel verdampt;3. De verdamper is warmtewisselaar en ontrekt warmte aan lucht en/of water.

    Voor het koelen is de verdamper vaak uitgevoerd in de vorm van koperen pijpen met aluminium lamellen;

    4. Het verdampende koelmiddel zit in de pijpen en de lucht stroomt langs de lamellen van de pijp;

    5. Bij gebruik van water of een andere vloeistof als warmtebron, wordt via een pijpwand warmte uitgewisseld met het koelmiddel.;

    6. De warmte wordt onttrokken aan de lucht of het te koelen water;7. De temperatuur daalt;8. De koelmiddeldamp wordt aangezogen door een compressor;9. De druk van het gasvormige koelmiddel wordt veel hoger;10. De temperatuur stijgt;11. Door hogere temperatuur kan koelmiddelgas weer vloeibaar worden in een condensor;12. Warmte en energie komen samen,

    condensor is warmtewisselaar, die de vrijkomende warmte afgeeft aan lucht of water;13. Koelmiddel is vloeibaar en stroomt vanuit de condensor via expansieventiel weer terug

    naar verdamper;

    Warmtepomp Warmteterugwinunit (WTW)

    Bron: www.energietech.info/restwarmte/th_warmtepomp.html

  • 18

    3.0 AQUARIUM WONEN3.0 AQUARIUM WONEN

  • 19

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    3.0 AQUARIUM WONEN

    Naast het autarkisch wonen wordt er ook onderzoek gedaan naar aquarium wonen. Wat houdt het in? De benodigde aspecten worden verwerkt in het ontwerp. Daarnaast wordt er een typologisch en technisch onderzoek gedaan naar aquarium woningen.

    3.1 Aquarium principe

    De basis eis voor een aquarium principe is dat het doorzichtig moet zijn. Glas is hiervoor een geschikt materiaal en wordt dan ook vaak toegepast. In het ontwerp zal het aquarium principe op de onderste verdieping komen en zal onder de waterspiegel liggen. Dit zorgt voor een rustgevend effect, er kan in het water (de oceaan) worden gekeken. De plaatsing van het aquarium onder de waterspiegel zal voor moeilijke technische details zorgen. Denk aan de waterdruk, naaddichting, etc. De vorm is ook van belang, elke vorm heeft zijn eigen goede en slechte eigenschappen, om tot een goed detail te komen zullen we de optimale vorm moeten ontwerpen. Aan dit principe hangen ook architectonische eisen. Zo kan er gekeken worden naar de inval van natuurlijk licht, of de optimalisatie van het zicht door de ramen (denk aan obstakels, verlichting etc.). Het drijfvermogen van de woning wordt voornamelijk gewonnen uit het aquarium, de grote luchtruimte zal een opstuwende kracht geven waar de woning op zal blijven drijven.

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Principe Aquariumwoning (gaat niet om de vorm)

    Waterniveau

    Aquarium

    Woning

    Een autarkische aquariumwoning ??

  • 20

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    3.0 AQUARIUM WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    3.2 Typologie

    Er zijn verschillende mogelijkheden om een aquarium raam in de drijvende woning te maken, als eerste een normaal rechthoekig vlak raam. Het nadeel van een vlak raam is dat deze zeer sterk moet zijn en een behoorlijke dikte moet hebben om de waterdruk te kunnen weerstaan. Een betere oplossing is het toepassen van koepels, deze dragen de krachten beter af naar de constructie en een bijkomend voordeel is dat de zichtlijnen groter worden.

    Als materiaal komt al snel acryl naar voren, dit omdat acryl sterker is dan glas en het minder kans heeft om te breken bij een botsing. Daarnaast is het lichter en laat het meer licht door dan glas.Het nadeel van acryl is dat het niet zo hard is als glas waardoor er eerder krassen kunnen ontstaan. Ook is het minder bestand tegen hitte en is het nogal brandbaar.

    Okinawa Churaumi Aquarium,De een na grootste aquarium ter wereld,Raam is 8,2 bij 22,5 meter en 60 cm dik.

    Oregon Coast Aquarium,Boog ramen 3 meter.

    Pingun Aquarium bij de Henry Doorly ZooVoorbeeld van een koepel raam.

    Bron: Wikipedia / Flickr

  • 21

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    3.0 AQUARIUM WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Hydropolis Hotel220 kamers met bijbehorende faciliteiten, dit is een ontwerp van Joachim Hauser.Het hotel drijft voor 80% onder water en is toegankelijk via een treintunnel vanaf het vaste land.

    Het eiland boven water Bron: www.designbuild-network.com/projects/Hydropolis

    Ingang / trein station

  • 22

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    3.0 AQUARIUM WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Poseidon resorts bij Fiji.20 kamers met restaurant.Dit is een kleinschaliger project en daardoor een stuk exclusiever.

    Bron: http://en.wikipedia.org/wiki/Poseidon_resorts

  • 23

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    3.0 AQUARIUM WONEN

    3.3 Technisch

    De haalbaarheid van een aquarium woning is zeer goed te noemen, de technische uitwerking is al meerdere malen uitgevoerd door onder andere de Amerikaanse marine en particuliere bedrijven voor grotere dieptes en langere tunnels in aquaria.

    Om een grote koepel te maken van acrylglas is een draagconstructie nodig om het acryl glas op te vangen, deze zal van RVS zijn omdat dat niet tot nauwelijks hinder ondervind van zout water. Daarnaast zullen de RVS strips voor de gewenste afdichting zorgen zodat er geen water tussen de platen door kan sijpelen.

    RVS strips t.b.v. Afsluiting acryl-panelen

    Overzicht oplossing onderwater

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

  • 24

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    3.0 AQUARIUM WONEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    De voordelen van acryl tegenover glas:

    - Ongeveer 52 % lichter dan glas;- 17% sterker dan glas;- 22% helderder dan glas;- Acryl is te maken in elke vorm en grootte;- Acryl is 20% beter isolerend;- Acryl heeft een levenslange garantie;- Krassen kunnen uit acryl gepolijst worden;- Acryl is beter bestand tegen stoten.

    Daarnaast word het economischer om bij een diepte van 1 meter onder water acryl toe te passen, dit komt doordat glas na deze diepte zoveel versteviging nodig heeft dat het niet meer rendabel wordt om toe te passen.Een ander punt is dat er voor grote oppervlakte een verbinding moet komen als er met glas gewerkt wordt, bij acryl is dit niet nodig omdat acryl gelast kan worden.

    Het maken van een tunnel: Plaat acryl word gevormd Waarna na uitharding kan worden getransporteerd Wordt geplaatst en afgedicht Waarna gepolijst word voor de helderheid

    Bronnen: www.acrylicaquarium.co.uk/index.htmlwww.aquartaquariums.com/index.html

  • 25

    4.0 DUURZAAM BOUWEN4.0 DUURZAAM BOUWEN

  • 26

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    4.1 Duurzaam bouwen

    Het op een dusdanige manier bouwen dat hier aan de huidige behoefte wordt voldaan zonder dat de mogelijkheden voor ander volkeren en toekomstige generaties worden verminderd.Kortom:Kortom:Niet alleen aandacht voor hier en nu, maar ook voor daar en dan.

    De aspecten die een grote rol spelen bij Duurzaam bouwen:

    Triple P met een extra 4e dimensie

    Bron: Colleges DUBO dhr. S. van Veen

    DUURZAAM BOUWEN = STRATEGISCH ONTWERPENMet Trias ecologica als uitgangspunt

    Trias ecologia (3-Stappenplan)

    1. Voorkom onnodig gebruik

    Beperk de energievraag Beperk de schoonwatervraag Beperk het materiaalgebruik en voorkom afval

    2. Gebruik duurzame / eindeloze bronnen

    Benut natuurlijke energiebronnen Benut regenwater Benut natuurlijke grondstoffen

    3. Gebruik eindige bronnen verstandig

    Gebruik fossiele energie zo efficint mogelijk Benut afvalwater Gebruik reststoffen en recycle afvalPassieve zonne-energie (directe invang) Passieve zonne-energie (glazen ruimte aan zuidkant)

    C

    r

    a

    d

    l

    e

    t

    o

    C

    r

    a

    d

    l

    e

    g

    e

    d

    a

    c

    h

    t

    e

    C

    r

    a

    d

    l

    e

    t

    o

    C

    r

    a

    d

    l

    e

    g

    e

    d

    a

    c

    h

    t

    e

  • 27

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Efficint / Compact bouwen

    Minimaliseer oppervlak waardoor ongewenste transmissies worden voorkomen.Bolvormig is de ideale vorm.

    Oppervlakte / volume verhouding en verschil in warmtevraag (volume blijft gelijk).

    Grimshaw Eden Project (UK)

    Bron: Colleges DUBO dhr. S. van Veen

  • 28

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    4.2 Zontoetreding

    Door bewust te ontwerpen kan er door gebruik van passieve zonne-energie een grote besparing gerealiseerd worden in energiegebruik. Door de zonzijde van een gebouw te voorzien van grote doorzichtige oppervlakten kan er veel warmte in een woning worden gecreerd zonder hiervoor additionele hulpbronnen voor te moeten aanwenden.

    Opkomst van de zon: Zon komt op in het oosten, gaat onder in het westen. Zomerdag staat de zon relatief hoger aan de hemel en in de winter lager door de kanteling van de aardbol om zijn centrale as.

    Gunstige inval: Binnen een hoek van 40ten opzichte van de zuid-as vind de meest gunstige zoninval plaats voor passieve zonne-energie. Binnen een hoek van 10aan wederzijde buiten deze 40vind ook nog relatief gunstige inval plaats. Buiten deze totale hoek van 60is het niet gunstig om te investeren in een gevel welke passieve zonne-energie moet opwekken.

  • 29

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Bij het toepassen van passieve zonne-energie is het van belang dat er rekening wordt gehouden met het verschil tussen de zomer en winter situatie. Het is veelal niet gewenst dat er zomerdag volop de zon in huis staat te branden, hierdoor ontstaat er een snelle opwarming van de woning, waardoor er binnen in de woning een onbehagelijke warmte ontstaat. In de winter is het uiteraard een stuk kouder dan in de zomer, daarom is het in de winter prettig om gebruik te maken van deze passieve zonne-energie. Toch kan er niet volledig verwarmt worden met passieve zonne-energie, de zon schijnt nou eenmaal niet altijd. Daar komt nog eens bij dat grote glasoppervlakten in de winter juist er voor zorgen dat er veel warmte vanuit de woning verloren gaat doordat de transparante gevel veelal een lagere isolatiewaarde heeft dan de omliggende constructie. Hierom moet er een goede afweging worden gemaakt bij het toepassen van een dergelijk groot oppervlak.

    Een mogelijke oplossing voor het zomerprobleem is het toepassen van zonwering, bijvoorbeeld in de vorm van lamellen. Deze kunnen onder een dusdanige hoek geplaatst worden dat de zon in de zomer buiten wordt gehouden en in de winter binnenvalt. Bij het toepassen van zonwering moet deze wel worden toegepast aan de buiten zijde, bij toepassing van zonwering aan de binnen zijde wordt de warmte al binnen gelaten, en heeft de zonwering minimaal tot geen invloed meer op de regulering van de warmte.

    Een oplossing voor het winter probleem, het verliezen van warmte door het grote transparante oppervlak, is op te lossen door het toepassen van een klimaat gevel, ofwel een dubbele huid faade. Hierbij worden er twee transparante gevels voor elkaar geplaatst met een ruimte ertussen. Deze tussenruimte kan geventileerd worden. In de winter wordt de warme lucht uit deze ruimte de woning ingeblazen, in de zomer wordt de lucht naar buiten toe geblazen. In de ruimte tussen de transparante oppervlakte ontstaat een warmtebuffer, waardoor bij slecht weer een grote luchtspouw ontstaat, welke zorgt voor een verhoogde isolerende waarde van de gevel.

    Principe werking zonwering:

    Standen van den zon per seizoen: In de zomer hoogstaande zon In de winter lage zon

    Klimaat gevel:

    Openingen in binnenste en buitenste gevel. Waneer koele lucht binnen moet komen kunnen beide ramen open, wanneer warme lucht weg geventileerd moet worden kan het buitenste raam open. Wanneer warme lucht naar binnen moet kan het binnenste raam open. Bij optimale isolatie van de gevel beide ramen dicht, waarna er een laag stilstaande lucht ontstaat.

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

  • 30

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    4.3 Duurzame gebouwen

    Duurzaam bouwen is bedoeld, net zoals een duurzame ontwikkeling, om een betere wereld te creren welke beter in balans is met het milieu. Om als duurzaam door te kunnen gaan mogen materialen tijdens het productieproces minimale tot geen belasting geven op het milieu, daarnaast moet het materiaal bij voorkeur onderhoudsarm zijn. Daarbij dient het materiaal achteraf volledig recyclebaar te zijn. Qua vormgeving is het van belang dat het ontwerp langere tijd staande blijft. Zo moet een ontwerp meerdere decennia, of zelfs eeuwen in gebruik blijven.Doordat een gebouw vele decennia in gebruikt blijft kan dit opwegen tegen het gebruik van mogelijk minder milieuvriendelijke materialen.

    Een voorbeeld van zeer duurzame gebouwen zijn de historische grachtenpanden in Amsterdam. Veel van deze gebouwen zijn meerdere eeuwen oud. En hebben in de tijd van hun bestaan al meerdere functies vervuld.

    Duurzame vormgeving houdt simpelweg in dat een gebouwd iets dusdanig mooi is dat het in de lengte der jaren niet gesloopt wordt. Uiteraard zonder dat er in de loop der tijd al te veel aan het gebouw moet gebeuren.

    Voorbeelden van duurzame vormgeving zijn bijvoorbeeld oude grachtenpanden en kerken. Deze panden blijven behouden omdat deze een bepaalde monumentale waarde hebben. Door deze monumentale waarde worden er vergaande maatregelen getroffen om deze panden in stand te houden (bijv. funderingsherstel).

    Voor een nieuw gebouw is het uiteraard moeilijk direct historische waarde te hebben. Maar een duurzame vormgeving kan ook inhouden dat het gebouw technisch goed doordacht is en qua vormgeving een bepaalde degelijkheid uitstraalt. Verder wordt de flexibiliteit van een gebouw beschouwd als een meerwaarde. Grachtenpanden kunnen door de jaren heen al verschillende functies hebben gehad, begonnen als bijvoorbeeld pakhuis, daarna woning, vervolgens winkel, en uiteindelijk kantoor. Om al deze functies te kunnen accommoderen moet het gebouw flexibel zijn en technisch goed genoeg in elkaar zitten dat het gebouw het waard blijft om er in te investeren.

    Voorbeelden van relatief nieuwe, maar duurzame gebouwen zijn:

    Pompstation ontworpen door W.M. Dudok Schroder huis ontworpen door G. Rietveld

  • 31

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Paviljoen van de wereld, EXPO 2000

    Dit gebouw is het ultieme duurzame ontwerp waarin, in een aantal lagen de Nederlandse cultuur en natuur wordt weergegeven. Het is een compact gebouw omdat het landschap letterlijk is gestapeld. Het gebouw verbruikt zelf zijn eigen opgewekte energie die gewonnen wordt uit: de windmolens op het dak, PV-cellen die gentegreerd zijn in de gevelgordijnen op de tweede verdieping en de verbranding van biomassa op de begane grond.De energie wordt weer verbruikt aan een warm luchtgordijn dat de derde verdieping van de buitenlucht scheid. Een luchtkoepel houdt de regen op het dak tegen.

    Bron: Colleges DUBO dhr. S. van Veen

    1 Windmolens (windenergie)2 Luchtkoepel3 Luchtgordijn4 Zonwering5 PV-cellen (zonne-energie)6 Open verdieping met begroeiing

    3

    1

    6

    2

    3

    45

    1

    46

  • 32

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    4.4 Duurzame energie

    Bij duurzaam bouwen komen een aantal energievoorzieningen aan bod, in dit hoofdstuk worden de mogelijkheden van verschillende manieren vanduurzame energie opwekken weergegeven.

    De volgende onderdelen worden besproken:- Windenergie- Zonne-energie- Waterenergie- Innovatieve combinatie

    Windenergie

    Deze vorm van energie wordt opgewekt door de bewegingsenergie van de wind om te zetten in elektriciteit. In Nederland wordt dit vaak gedaan in de vorm van windmolens. Voor deze opdracht, een autarkische woning, is dit te ver gezocht om te voorzien op het ontwerp zelf. In een kleinere vorm zou het wel kunnen (voorbeeld zie typologie autarkisch wonen en hoofdstuk 5.4 Windvoorzieningen / MARC-Twister).

    Zonne-energie

    Deze manier van energieopwekking gebeurt door het opnemen van deenergie die de zon produceert in de vorm van warmte en licht. Door verschillende mechanismen kan deze energie worden opgenomen en omgezet worden naar bijvoorbeeld elektriciteit en warm water.Er zijn verschillende manieren om zonne-energie toe te passen: Zonnepanelen; door middel van fotovoltasche cellen die de zonne-energie opvangen, ontstaat er een spanning in het paneel. Deze spanning zorgt voor energie. Een nadeel is het bevatten van giftige stoffen, voor het afval is dient het eerst een speciale behandeling te ondergaan.Rendement van PV-cellen ligt rond de 80 kWh per m2. Foto-elektrochemische cellen; deze maken gebruik van de energie die vrijkomt bij de chemische reactie van een elektrode die wordt blootgesteld aan zonlicht. Het is een combinatie van een batterij en een zonnepaneel. Het verschil met zonnepanelen is dat deze methode energie kan vasthouden. Het nadeel hiervan is dat het rendement niet hoog is namelijk, 5-6%. Zonnecollectoren; komt grotendeels overeen met zonnepanelen, het verschil zit in de omzetting van het zonlicht. Een zonnecollector zet het niet om in elektriciteit maar voert de ontstane warmte af. Thermisch elektrische energie; hierbij wordt gebruik gemaakt van het opwarmen van lucht en daardoor het versnellen. Door middel van spiegels komt zonlicht centraal in n punt waar zich een vloeistof bevindt. Deze vloeistof verhit en wordt stoom, de stoom stijgt en gaat met een bepaalde snelheid door een turbine, hierdoor ontstaat energie.

    Zonnetoren

    De zonnetoren bestaat uit een groot cirkelvormig deel en de toren. Het cirkelvormige deel is te vergelijken met een enorme broeikas. Het dak daarvan is gemaakt van een soort plastic of glas. De lucht binnenin verwarmd door middel van het opvallende zonlicht. De lucht wilt opstijgen maar wordt tegengehouden door het dak. Door natuurlijke trek verplaatst de warme lucht zich naar de toren waarin zich turbines bevinden. Wanneer deze lucht door de turbines komt wordt er elektrische energie opgewekt. Door het verlaten van de warme lucht in het midden, wordt er nieuwe lucht aangetrokken aan de zijkanten. Zo gaat het hele principe alsmaar door.

    Waterenergie

    Bij deze manier van energieopwekking wordt gebruik gemaakt van de verschillende bewegingen van het water.Een voorbeeld van waterenergie is de golfslag. Door golven ontstaat er snel een wisseling van waterhoogte. De beweging zorgt ook hier voor energie, net als bij windenergie.

    Wat voor deze opdracht wellicht een interessante mogelijkheid is, is de blauwe energie.Blauwe energie is de methode waarbij energie wordt opgewekt door het verschil in zoutconcentratie tussen zoet en zout water. Door het zoete en zoute water met elkaar te mengen ontstaat er een reactie waarbij energie vrijkomt. Het afvalproduct bij deze methode is water met een zoutgehalte dat tussen zoet en zout water inzit, ook wel brakwater genoemd. Een nadeel van deze methode zijn de hoge kosten. Een voordeel van deze methode is het feit dat er in Nederland zo rond de 3.300 m3 zoet water in de zee stroomt en bij deze methode zou dat rond de 3.300 MW kunnen opleveren.

  • 33

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    4.0 DUURZAAM BOUWEN

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Innovatieve combinatie

    Een innovatie vorm van energie opwekken is het combineren van zonne-energie (zonnetoren) en windenergie (windmolen) zonne- en windtoren.

    Principe zonne- en windtoren: Lucht wordt onder een glazen dak verwarmd d.m.v. zonne-energie; Die lucht wordt naar een hoge toren in het midden van de kas gezogen (natuurlijke trek); Op het smalste punt in de toren is een turbine aangebracht; Deze turbine wordt in beweging gebracht door de stijgende lucht en daarbij wordt stroom opgewekt; Daarnaast draait er om de toren een grote langzaam draaiende rotor (windenergie).

    Te extreem? Op kleinere schaal wellicht niet!

    Voor ons project is het natuurlijk niet mogelijk dit op ware grootte te creren op ons ontwerp, daarentegen is het principe wel mogelijk op kleinere schaal.In het midden van het ontwerp kan een kern gecreerd worden wat voor natuurlijke trek kan zorgen.

    Paviljoen voor de wereld EXPO 2000Alles in 1! Zo kan het ook.Alles in 1! Zo kan het ook.

    Bron: Colleges DUBO dhr. S. van Veen

  • 34

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE5.0 TECHNISCHE ANALYSE

  • 35

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    5.1 Drijflichaam

    Uit eerdere onderzoeken tijdens fase 1 naar drijflichamen zijn verschillende mogelijkheden naar voren gekomen. Uiteindelijk wordt er n methode gekozen en toegepast.

    De verschillende mogelijkheden zijn:1. Betonnen caisson (Woonarken)2. Omgekeerde caisson (met EPS)3. Drijvende bouwstenen (Maarten Kuijper, Deltasync)4. Gesloten caisson (Golfbrekers)

    1. Betonnen caisson

    2. Omgekeerde caisson

    3. Drijvende bouwsteen

    4. Gesloten caisson

    Kenmerken betonnen caisson: stabiel; goedkoop; kan zinken; ruimte in caisson kan benut worden.

    Kenmerken omgekeerd caisson: vaak gevuld (EPS); minder stabiel; duur; onzinkbaar; direct een vloer.

    Kenmerken gesloten caisson:(golfbrekers) zwaar; sterk; stabiel.

    Kenmerken drijvende bouwsteen: modulair drijfelement van EPS en vezelversterktbeton (HPC); Draagconstructie:- I-liggers met sparingen voor kabels en leidingen;- Gestort tussen malgevormde EPS-blokken; Drijfelementen koppelen d.m.v. voorspanning; Vezels maken conventionele wapening overbodig; Transporteerbaar over weg (3 x 12 m); Gewichtsbesparing dek door gebruik casettevloer.

    Bron: College Drijvende Funderingen DeltaSync

  • 36

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    5.2 Verankering

    Algemene oplossingen

    1. Palen

    Om ervoor te zorgen dat de drijvende woning op zijn plek blijft liggen is er een goede verankering vereist. Bij drijvende woningen wordt er vaak gebruik gemaakt van verankering aan stalen palen. Om deze palen aan het drijfelement te koppelen wordt er vaak gebruik gemaakt van stalen beugels. Voordelen aan dit systeem zijn dat de woning niet horizontaal kan bewegen, maar wel met de waterstand mee kan gaan. Het is dus een ideaal systeem voor een waterwoning die permanent op een vaste plek moet blijven staan.

    Bron: http://www.wonenopwater.info

    3. Ankers

    De verankering met een anker wordt voornamelijk gebruikt in de scheepvaart. De rede hiervoor is dat een boot snel moet kunnen verankeren, maar ook snel weer verder kan. De verankering met een anker is dus ideaal voor een korte periode. Een nadeel is dat de woning horizontaal kan bewegen en juist minder geschikt is voor verticale verplaatsing. Om ervoor te zorgen dat de woning toch redelijk op zijn plaats blijft drijven zullen er minimaal drie ankers gebruikt moeten worden om de zijwaartse beweging zoveel mogelijk te minimaliseren. De drie ankers moeten goed geplaatst worden zodat er in elke richting ten minste twee touwen onder spanning komen te staan.

    2. Touwen

    De verankering met touwen wordt al eeuwen lang gebruikt in de scheepvaart. Dit geldt ook voor woonboten. De boot wordt bij de kade aangelegd en vervolgens vastgeknoopt aan meerpalen. Dit is een snelle manier om een boot te verankeren aan het vaste land en kan ook snel weer los worden gemaakt. Dit is dan ook weer een manier om snel en effectief een boot te verankeren. Als de boot op meerdere plaatsen vast is geknoopt, dan ligt deze redelijk stabiel.

  • 37

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Innovatieve oplossing

    4. Scheeps schroeven:

    Een innovatieve manier om een waterwoning op zee op zijn plek te laten drijven is het gebruik maken van strategisch geplaatste scheepsschroeven. Deze schroeven worden aangestuurd door middel van een GPS-systeem. Bij een correctie worden n of meerdere schroeven aangestuurd om het platvorm weer op zijn oorspronkelijke plek te zetten. Dit systeem zal wel veel geld gaan kosten en zal de technologie op de test zetten. Dit systeem kan gebruikt worden bij een korte maar ook lange verankering. Een voorbeeld voor dit principe is het azipod concept (zie afbeeldingen). Bij het azipod concept zijn er n of meerdere door GPS aangestuurde schroeven onder de boot geplaatst die 360 graden kunnen draaien. Met dit systeem kan zelfs bij windkracht 9 een minimale verplaatsing van een halve meter gerealiseerd worden.

    Bron: http://en.wikipedia.org/wiki/Azipod

    Let op!De grootte van de azipods verschilt, afhankelijk van het voort te stuwen gewicht. De te leveren energie is weer van de grootte van de azipod afhankelijk. Het onderzoek hiernaar is de taak voor specialisten.

    Bij de uitwerking wordt er van uitgegaan dat de technische mogelijkheden van een azipod verbeteren ten opzichte van autarkisch wonen. Dit betekent dat er wordt uitgegaan van een elektrische aandrijving, die weinig energie nodig heeft om te draaien.

    Conclusie

    Er wordt gekozen voor verankering door middel van Azipods. Hier is voor gekozen door de mogelijkheid van verankeren en verplaatsen met dezelfde installatie.

  • 38

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    5.3 Vorm- Windstudie & Stabiliteit

    Een ontwerp op zee zal veel belast worden door wind. Het ontwerp dient een vorm te krijgen die stabiel is, waardoor er bij wind en golven weinig tot geen nadelige gevolgen ontstaan voor de woning en dat er een relatief prettig woonklimaat gehandhaafd blijft.

    Bij het ontwerp is het dus van belang dat er een minimale windbelasting optreed, om dit te bewerkstelligen kan gekeken worden naar bestaande aerodynamica.

    Wat de stabiliteit betreft kan gekeken worden naar bijvoorbeeld een dobber. Een dobber welke goed uitgelood is blijft keurig drijven op de waterlijn, een dobber met te kort lood gaat vlak liggen op de waterlijn, een dobber met teveel lood zinkt.Een dobber die goed uitgelood is blijft ook bij stevige wind aan de oppervlakte en zal bij stevige wind niet omwaaien.

    Dit zijn eigenlijk allemaal eigenschappen welke in het ontwerp voor de woning terug moeten komen. Bij het ontwerp is het dus van belang dat er voldoende drijfvermogen wordt gecreerd, om zinken te voorkomen. Maar niet teveel drijfvermogen, om instabiliteit voor te zijn. Ofwel de woning moet precies goed uitgelood zijn.

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

  • 39

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Er zijn veel verschillende vormen mogelijk als uitgangspunt voor het ontwerp. Als het gaat om aerodynamica van een woning, komt er al snel een vleugelvorm naar voren. Deze heeft in doorsnede veel weg van een druppel water. Deze vorm zou de meest ideale vorm zijn als het gaat om arodynamica. Echter heeft deze vorm n nadeel, de vorm werkt alleen als de luchtstroom de druppel aan de voorkant raakt. Een andere mogelijkheid is het maken van een vorm welke van alle zijden een gelijke windbelasting heeft. In dit geval komt er al snel een ronde vorm naar voren. In de schets gevallen druppel is te zien hoe windstromen om de ronde vorm worden geleid.

    Om een druppel of vleugel vorm te laten werken moet deze mee kunnen draaien in de wind, hierdoor kan altijd de meest ideale positie ten opzichte van de wind worden opgezocht. Met dit als uitgangspunt zijn er meerdere vormen mogelijk, een voorbeeld is een Stealth vliegtuig.

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

  • 40

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    In de scheepvaart wordt al jaren gezocht naar de meest ideale vorm om stabiliteit te waarborgen op een schip en nog veel belangrijker, om kapseizen te voorkomen.

    Bij zeilboten wordt om kapseizen te voorkomen een kiel aan de onderzijde van de boot aangebracht. Deze wordt direct onder de mast(en) geplaatst en vormt een tegengewicht om de boot redelijkerwijs in balans te houden, de kiel doet in feite hetzelfde als het lood onder een dobber.

    Grote vrachtschepen zijn stabiel door hun grote oppervlak en het relatief lage zwaartepunt (lood onder dobber).

    Een andere oplossing om een boot stabiel te maken is door deze meerdere drijvers te geven, hiermee wordt stabiliteit gehaald door drijfvermogen te halen uit een groot oppervlak, een voorbeeld hiervan is een catamaran.

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

  • 41

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    Conclusie vormstudie

    Uit de vormstudie komen verschillende dingen naar voren, uitgesplitst per onderdeel zijn deze als volgt:

    Passieve zonne-energie- Door bij het ontwerp grote glasoppervlakten toe te passen aan de zuidzijde van het gebouw kan passieve zonne-energie benut worden. - Door op een juiste manier zonsverduistering toe te passen kan oververhitting in de zomer tegen worden gegaan en optimale verwarming in de winter worden bewerkstelligd. - Door het toepassen van een klimaat gevel, met zonsverduistering, kan het gebruik van passieve zonne-energie verder geoptimaliseerd worden.- Er moet op worden gelet dat zonsverduistering zoveel mogelijk aan de buitenzijde wordt toegepast om de warmte buiten te houden.

    WindbelastingAls het gaat om het verminderen van de windbelasting op een ontwerp is het van belang een klein of een zo arodynamisch mogelijk ontwerp te maken. Het ideaal beeld van een arodynamisch ontwerp is een druppel vorm, kanttekening is wel dat deze moet kunnen draaien in de wind, zodat de kop van de druppel altijd in de wind ligt. Als het draaien van het ontwerp niet mogelijk is zal een laag en hoofdzakelijk rond profiel de voorkeur hebben.

    StabiliteitDe stabiliteit van het ontwerp kan op verschillende manieren worden bewerkstelligd. - Als bij een dobber kan er contra gewicht worden toegepast;- Als bij een zeilboot een kiel;- Als bij een catamaran een dubbele romp; - Als bij een vrachtschip een grote omvang. Welke het meest ideaal is zal afhangen van het ontwerp. Het principe van de catamaran en het vrachtschip zal waarschijnlijk minder diepgang vereisen. Die van de dobber en de zeilboot zullen meer diepgang vereisen, wel zal een dergelijk ontwerp stabieler zijn bij een korte golfslag.

  • 42

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    5.4 Windvoorziening / MARC Twister

    Eerder is verteld dat het toepassen van grote windmolens onrealistisch is voor deze woning, daarentegen is dit op kleinere schaal wel mogelijk.Een voorbeeld van dergelijke windmolens zijn MARC Twisters.

    De grote van deze Twisters varieert, wat van zichzelf spreekt levert de grootste maat de meeste energie op.

    Er zijn drie verschillende maten, deze variren van een diameter van 1 meter tot 12 meter. De molens zijn dusdanig ontworpen dat deze weinig tot geen geluid maken. De constructie vormt n geheel met de molen wat ervoor zorgt dat deze zeer sterk is en betrouwbaar is tijdens extreme weersomstandigheden.Hieronder volgt meer informatie over het vermogen van de molens.

    1. MARC Twister 300 D

    De MARC Twister 300 D is zo ontworpen dat deze begint te draaien bij een windsnelheid van 3,0 en energie begint op te leveren vanaf een windsnelheid van 3,5 m/s.

    1,0 mDiameter wieken

    150 kgGewicht

    179,65 kWh/jaarProductie bij gem. windsnelheid

    1,0 mDiameter rotor

    50 m/sMaximale windbelasting

    25 m/sUitschakelen van molen (niet opwekken energie)3,5 m/sInschakelen van molen (opwekken energie)300 WMaximale kracht

    14 m/sGemeten windsnelheid

    300 WGemeten uitgaande energie

    Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)Rotor Type1,9 mDiameter wieken

    150 kgGewicht

    1253,60 kWh/jaarProductie bij gem. windsnelheid

    1,9 mDiameter rotor

    50 m/sMaximale windbelasting

    20 m/sUitschakelen van molen (niet opwekken energie)3,5 m/sInschakelen van molen (opwekken energie)1200 WMaximale kracht

    12 m/sGemeten windsnelheid

    1000 WGemeten uitgaande energie

    Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)Rotor Type

    2. MARC Twister 1000 D

    De MACR Twister 1000 D is zo ontworpen dat deze begint te draaien bij een windsnelheid van 1,5 m/s en energie begint op te leveren vanaf een windsnelheid van 3,5 m/s.

    3. MARC Vertikon H50

    De MARC Vertikon H50 is een windturbine met verschillende snelheidsfrequenties. De molen heeft een lage onderhoudsfactor en maakt weinig geluid.

    12,5 mDiameter wieken

    35 mHoogte

    48865,07 kWh/jaarProductie bij gem. windsnelheid

    12 mDiameter rotor

    50 m/sMaximale windbelasting

    13 m/sUitschakelen van molen (niet opwekken energie)2,5 m/sInschakelen van molen (opwekken energie)55 kWMaximale kracht

    12 m/sGemeten windsnelheid

    50 kWGemeten uitgaande energie

    Vertical Axis Wind Turbine (VAWT)Rotor Type

    De MARC Vertikon H50 blijkt qua afmetingen te onrealistisch om toe te passen.

    Bron: www.marcpower.com/

  • 43

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    5.5 Drinkwater (zuiveren)

    Drinkwater is essentieel voor overleven, daarom is het een belangrijk punt om te onderzoeken. Het drinkwater wat in Nederland uit de kraan komt is gezuiverd en gecontroleerd volgens wettelijk vastgelegde normen en waarden. De wettelijke eis is dat het drinkwater gedronken kan worden zonder dat men er ziek van kan worden.Drinkwater wordt gewonnen uit grondwater en oppervlakte-water, maar kan ook gewonnen worden door de filtering van zeewater. De winning uit zeewater wordt verder onderzocht, omdat het ontwerp ook op de oceaan gesitueerd gaat worden en dus zware eisen gelden.

    Zuivering

    Om zeewater te zuiveren zijn en verschillende manieren, namelijk distillatie en door middel van een membraan (omgekeerde osmose).

    Distillatie

    Voor distillatie moet het zeewater verwarmd worden tot de waterdamp (H2O) opstijgt, deze moet op een koel oppervlakte condenseren en opgevangen worden. Uit distillatie komt zeer schoon water waarin geen enkele andere stoffen voorkomen. Het nadeel hiervan is dat er erg veel energie nodig is om zeewater te laten koken.

    Bron: http://nl.wikipedia.org/wiki/Distillatie

    Schematisch overzicht van een laboratoriumopstelling voor distillatie

    1: Hittebron 2: Kolf met te destilleren mengsel 3: Verbindingsstuk 4: Thermometer 5: Condensor 6: Koelwater in 7: Koelwater uit 8: Destillatiefles, opvang condensaat 9: Opening voor gastoevoer of vacum trekken 10: Slijpstuk/verbindingsstuk dat het condensaat opvangt 11: Thermostaat 12: Regeling roersnelheid 13: Magnetische roerder/verwarmer 14: Warmwater- of oliebad 15: Eventueel magnetische roervlo, glasparels of kooksteentje 16: Eventueel koelbad.

    Principe van omgekeerde osmose De watermaker met omgekeerde osmose

    Schema van de werking van het systeem

    Omgekeerde osmose

    Omgekeerde osmose maakt puur drinkwater uit bijna elke waterbron, denk hierbij aan zeewater, zoetwater, brakwater en zelfs (voor gefilterd) afvalwater. Het zuiveringsproces gebeurt door middel van een membraan waar vuil water door heen geperst wordt en waar de zouten en andere mineralen en biologische deeltjes achter blijven waardoor er zuiver water ontstaat.Omgekeerde osmose gebruikt zeer weinig energie en is mede daardoor zeer gunstig voor toepassing in het ontwerp. Een bijkomend voordeel is dat het een relatief klein systeem is (slechts 1300 x 275 x 270 mm) dat een hoge betrouwbaarheid heeft, daarnaast is het zo goed als onderhoudsvrij.De keuze is gevallen op een omgekeerd osmose systeem dat 80 liter per uur produceert, het is mogelijk dat de pomp een paar uur per dag draait en zo een buffer maakt waar de rest van de dag gebruik van gemaakt kam worden.

    Bronnen:www.antoon-aquarium.nl/id525.htmwww.robwink.nl/index.php?load=watermakesmart

  • 44

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    5.0 TECHNISCHE ANALYSE

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    F

    a

    s

    e

    2

    A

    n

    a

    l

    y

    s

    e

    Rioolwater zuivering

    Arobe rioolwaterreinigerOmdat er geen aansluiting met het riool is zal al het afvalwater gereinigd moeten worden voordat het terug te storten is op het oppervlaktewater. Er zijn verschillende systemen om water te zuiveren, de belangrijkste zijn op een chemische manier en met behulp van bacterin.

    De chemische manier zorgt voor veel extra middelen die meegenomen dienen te worden en zijn daarnaast zeer schadelijk voor het milieu. Daarnaast moet het op gang gehouden worden door telkens nieuwe chemicalin toe te voegen. Het grote nadeel van deze manier van verwerken is dat de fecalin opgeslagen moeten worden en vervolgens aan wal gebracht moet worden.

    De manier met bacterin is een stuk minder omslachtig, er is een tank waar alle fecalin en ander afvalwater wordt verzamelt deze stromen dan door een natuurlijk filter waar bacterin (bijna) alle stoffen uit het water halen.Er wordt constant zuurstof door het filter gepompt zodat de bacterin genoeg zuurstof krijgen en zo ook alle afvalstoffen worden afgevoerd.Nadat het water de eerste en grondige filtering van de bacterin heeft doorstaan wordt het water gedesinfecteerd door middel van hypochloriet-tabletten, na deze behandeling kan het water zonder problemen geloosd worden op het oppervlaktewater of worden verwerkt door het drinkwater systeem.

    Bron: Studie Maritiem Officier (Stanley Cijntje)

  • 45

    6.0 PROGRAMMA VAN EISEN6.0 PROGRAMMA VAN EISEN

    PvE PvE

    visie o

    p hoofdl

    ijnen

    visie o

    p hoofdl

    ijnen

  • 46

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    6.0 PROGRAMMA VAN EISEN

    F

    a

    s

    e

    3

    V

    i

    s

    i

    e

    F

    a

    s

    e

    3

    V

    i

    s

    i

    e

    - Cradle to Cradle gedachte- Trias Ecologia (3-stappenplan)- Toepassing van zonne-energie, windenergie en waterenergie- Innovatieve combinatie toepassen (zonne- windtoren op kleinere schaal)

    Duurzaam bouwen

    - Verankering door middel van Azipods (met aannames zie hoofdstuk 5.2, principe 4)- In ontwerp rekening houden met optimale vorm (ronde vorm)- Bouwfysisch verantwoord- Bouwbesluit meenemen in definitieve maatvoering

    Technische Analyse

    - Onafhankelijk van externe (nuts)voorzieningen- Toe te passen installaties:

    - Warmtepomp- Omgekeerde osmose- Accus ten behoeve van opslag van energie- Ventilatiesysteem (voornamelijk in vorm van natuurlijke ventilatie)- Rookafvoer

    - Energietoepassingen:- Passieve zonne-energie (georinteerd op de zon, het zuiden)- Actieve zonne-energie (d.m.v. bijv. PV-cellen)- Windenergie (d.m.v. bijv. windturbines / MARC Twisters)- Zonwering (d.m.v. bijv. overstekken of lamellen)

    - Opvang / Opslag- Hemelwater- Drinkwater (d.m.v. omgekeerde osmose en arobe rioolreiniging)- Grijswater (opvangen en gebruiken voor bijvoorbeeld doorspoelen toilet)- Compost (scheiden van uitwerpselen)

    - Het toepassen van een zware kern (met een lichte gevel)- Toepassing van een lichte fundering- Toepassing van onderhoudsvrije materialen- Een digitaal netwerk voor communicatie- Het creren van een ruime woning (prettig leefklimaat)

    Autarkisch wonen

    - Drijvend aquarium- Aquarium is onder waterniveau- Toepassen van acrylglas- Waterdichte afsluiting (d.m.v. bijv. RVS strips)- Het aquarium dient te voldoen aan de bouwfysische eisen- Het aquarium dient waterdicht te zijn

    Aquarium wonen

    - IJmeer- Indische Oceaan- Verplaatsbaar

    Plangebied

    6.1 Visie op hoofdlijnen

    Wat volgt uit het ontwerp:

    - keuze van het drijflichaam (wellicht is aquarium al genoeg)- de oppervlakte van de woning

  • 47

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    A

    u

    t

    a

    r

    k

    i

    s

    c

    h

    e

    A

    q

    u

    a

    r

    i

    u

    m

    w

    o

    n

    i

    n

    g

    6.0 PROGRAMMA VAN EISEN

    F

    a

    s

    e

    3

    V

    i

    s

    i

    e

    F

    a

    s

    e

    3

    V

    i

    s

    i

    e

    6.4 Energieverbruik

    Om een indruk te krijgen hoeveel energie er moet worden opgewekt , wordt er gekeken wat het energieverbruik is per (gemiddeld) huishouden.

    Sinds 1990 is het energieverbruik in huishoudens gemiddeld blijven stijgen. In totaal is dit met 20% gestegen. In onderstaande tabel is deze stijging weergegeven.

    Redenen voor het toenemen elektriciteitsverbruik: meer elektrische apparatuur in het huishouden, denk aan wasmachines, computers etc. meer eenpersoonshuishoudens, een eenpersoonshuishouden verbruikt zon 1/3 meer energie dan een tweepersoonshuishouden. meer huishoudens waarin beide partners werken, deze huishoudens bezitten meer tijdsbesparende apparaten.

    Huishouden

    Het gemiddeld elektriciteitsverbruik per huishouden in Nederland ligt op 3567 kWh. Deze berekeningen zijn gemaakt over eengezinstussenwoningen. Hieronder een overzicht hoe dit is onderverdeeld. Omdat de autarkische woning diverse voorzieningen zal hebben welke continue moeten draaien, om bijvoorbeeld drinkwater te maken, wordt het aantal kWh vermenigvuldigd met een factor 2. Dit resulteert in een (verwacht) gebruik van ca. 7000 kWh/jaar.

    100 %3567Totaal

    5 %169Overig

    15 %521Audio-video

    16 %559Licht

    17 %622Woonklimaat (verwarming en warmwater)48 %1696Huishouden (koken, reinigen en koelen)

    PercentageAantal kWhOnderdeel

    6.3 Waterverbruik

    Om een indruk te krijgen van de benodigde te zuiveren water voor de woning wordt er gekeken naar het waterverbruik per persoon. Hieronder een overzicht.

    6.2 Doelgroep

    De doelgroep voor de autarkische aquariumwoning is een gezin, bestaand uit twee volwassenen met twee kinderen. Hierbij uitgaande van mensen die er zelf voor kiezen om in een autarkische woning te gaan wonen, en weten wat hiervan de consequenties zijn.

    Deze getallen zijn gebaseerd op 1 persoon. Zoals eerder aangegeven komt er een gezin bestaand uit vier personen te wonen.

    Benodigde aantal liters drinkwater voor 4 personen: 4 x 126,1 = 500 liter per dag.

    Vanwege een ontwerp van een riante woning, wordt dit getal vermenigvuldigd met een