BIJLAGE 2: LITERATUURONDERZOEK
1
A - DE GEVEL
1.1 ALGEMEEN
Een gevel geeft een vertaling van de visie van de architect en is een representatie van een gebouw en zijn gebruiker. In het verleden werd de gevel enkel gezien als noodzakelijke omhulling van een gebouw ter bescherming tegen weersinvloeden. Naar aanleiding van de ontwikkelingen ten aanzien van bouwtechnieken en materialen is de gevel steeds verder uitgegroeid tot een bewust ontworpen onderdeel van een gebouw. Iedere tijdsperiode kent zijn kenmerken in de uitvoering van de gevel. Niet alleen ten aanzien van het architectonische beeld, maar ook van de toegepaste technieken. Dit zorgt er voor dat er tegenwoordig een grote diversiteit is in architectuur, gevelvormen en gevelbeelden.
Naast dat een gevel dient als representatie, vervult een gevel ook diverse bouwfysische en bouwtechnische functies. De voornaamste functie van de gevelconstructie is het beschermen tegen invloeden van buitenaf zijnde regen, wind, geluid, warmte, koude en inbraak. Hierbij kan de gevel een actieve of passieve rol vervullen, afhankelijk van het gekozen gevelconcept.
1.2 GEVELTYPEN
Gevel met gevelelementen (Koud-warm gevel) 1.2.1
Kozijn, puien en andere gevelelementen kunnen in veel verschillende soorten gevelopbouw, waarin gevelopeningen zijn opgenomen, worden toegepast. Voor dit type gevel wordt gekozen wanneer er in de gevel tot circa 40% transparanten delen aanwezig is. Over het algemeen geldt dit voor een gevel met een traditionele spouwconstructie bestaande uit een binnenspouwblad, thermische isolatie, luchtspouw en een buitenspouwblad, de zogenaamde koud-warm gevel.
Het binnenspouwblad kan op verschillende manieren worden gerealiseerd. Te denken valt hierbij aan een steenachtig materiaal, als kalkzandsteen of beton, maar ook aan een houtskeletbouw element. In het binnenspouwblad zijn de gevelopeningen aanwezig waarin een gevelelement kan worden geplaatst. Hierbij kunnen de geprefabriceerd gevelelementen worden gemaakt van hout, kunststof, aluminium of staal. Bij houten gevelelementen gebeurt dit over het
Bijlage: 2
algemeen in een timmerfabriek en voor metalen en kunststof kozijnen in een fabricagehal van een gevelbouwer. Vervolgens worden deze op de bouwplaats in het, op het binnenspouwblad gemonteerde, houten of kunststof stelkozijnen gemonteerd.
In de gevelelementen kunnen zowel dichte als transparante gevelvullingen worden aangebracht. Daarnaast kunnen deze gevelvullingen als vast deel of als te openen deel worden uitgevoerd. Voor het openen van de gevelvullingen zijn verschillende mogelijkheden. Afhankelijk van de situatie en de gewenste uitstraling wordt gekozen voor een type te openen deel als stolpraam, draairaam, valraam, draaivalraam en dergelijke.
Figuur 32: Typen beweegbare delen Bron: VMRG Kwaliteitseisen en adviezen
Aan de buitenzijde kan de gevel ter plaatse van de dichte gevel met diverse materialen worden afgewerkt. Hiervoor is een nog grotere variatie aan materialen beschikbaar dan voor een binnenspouwblad. Zo kan een gevel onder andere worden afgewerkt met natuursteen, metalen beplating, metselwerk, glas, beton, hogesterktebeton, composiet en pleisterwerk.
Bijlage: 2
Gevelelementen kunnen ook verwerkt worden in sandwichelementen. Hierbij bestaat een sandwichelement bijvoorbeeld uit een betonnen binnenspouwblad met een stelkozijn met daarin opgenomen het gevelelement, thermische isolatie en een buitenspouwblad. Hierbij worden de elementen ter plaatse van het beton aan elkaar gekoppeld. Dit is een vergaande vorm van prefabricage voor dit type gevel. De keuze voor in het werk gemaakte gevels beïnvloedt de bouwtijd bouwkosten en bouwkwaliteit negatief ten opzichte van prefabricage doordat er op de bouwplaats meer handelingen verricht moeten worden daarnaast is de kans op falen groter.
BOUWFYSISCHE PRESTATIE THERMISCH
De energetische prestatie van dit type gevel kan zeer hoog zijn. Belangrijk hierin is de materiaal- en productkeuze en de wijze van toepassing. Het systeem dat toegepast wordt voor de gevelelementen, inclusief de vakvulling, zijn de beperkende factor voor deze gevel. Er is altijd sprake van een mate van warmtegeleiding doordat de productontwikkeling nog niet zo ver is dat deze in de buurt komen van nul. Dit in tegenstelling tot de gesloten geveldelen waarbij in principe zo veel isolatie als gewenst is kan worden toegepast. Gemiddeld genomen is de warmtedoorgangscoëfficiënt (U-waarde) voor dit type gevel 0,7 W/m2∙K (zonder te openen delen) tot 0,8 W/m2∙K (met te openen delen). Doordat over het algemeen een gevel van dit type voor maximaal 40% uit glas bestaat is deze lage warmtedoorgangscoëfficiënt mogelijk.
LUCHTDICHTING
De luchtdichting van een gevelelement op het stelkozijn kan op een aantal wijzen worden gerealiseerd. Vaak wordt getracht een dubbele luchtdichting aan te brengen om de luchtdoorlaat zoveel mogelijk te beperken. Aan de binnenzijde kan de luchtdichting worden gerealiseerd middels het in een vlak ononderbroken aanbrengen van een kitvoeg op rugvulling. Daarnaast kan er ter plaatse van de bevestiging van het kozijn op het stelkozijn een luchtdichting worden gerealiseerd middels het verlijmen van het kozijn op het stelkozijn of het aanbrengen van een compressieband in een vertande aansluiting.
Voor de luchtdichting van de gevel speelt ook de dichting van de bouwkundige aansluiting van de gevelconstructie een rol. Het gaat hierbij om de aansluiting van het stelkozijn op het binnenspouwblad. Deze aansluiting kan middels het afplakken van de naden als het dicht schuimen van de naad met PUR-schuim of een elastische Foam luchtdicht worden gemaakt.
De luchtdichting van het gevelelement hangt samen met de uitvoering van het gevelelement. Het gaat hier onder andere om de naden van de vakvullingen in het gevelelement. Er zijn twee methoden voor het beglazen van
Bijlage: 2
gevelelementen. De zogenaamde natte (kit) en droge (rubbers) beglazingsmethode. Bij de toepassing van rubbers is het belangrijk dat de juiste rubbers worden gekozen in verband met het verkrijgen van voldoende beglazingsdruk voor de luchtdichting. De uitvoering van het aanbrengen van de kit en rubbers is erg belangrijk voor het verkrijgen van een goede luchtdichting. Wanneer een hoekaansluiting niet goed wordt uitgevoerd kan hier lucht door stromen.
Voor de te openen delen in het gevelelement is het voor de luchtdichting belangrijk dat het te openen deel goed kan sluiten en het rubberen kader goed sluit. Indien dit niet het geval is dient middels het nastellen van de vleugel zoveel mogelijk sluiting te worden verkregen. Afhankelijk van de eis ten aanzien van de luchtdoorlatendheid kan er bij te openen delen voor worden gekozen om een dubbele kierdichting toe te passen.
WATERDICHTING
In de gevel worden voor de waterdichting waterkerende voorzieningen aangebracht. Over het algemeen is er sprake van een dubbele waterkering. De primaire waterkering is de gevelbekleding aan de buitenzijde. De secundaire waterkering bestaat uit de in de spouw aangebrachte folies. Ter plaatse van een gevelelement zijn rond het gevelelement folies gepotdekseld vanaf het binnenspouwblad tot over het kozijn aangebracht.
In het gevelelement worden voorzieningen aangebracht welke het water, dat eventueel in het systeem komt, afvoert. Zo zijn er in de onder- en tussenregels van gevelelementen ontwateringsgaten aanwezig. Daarnaast worden er lekdorpels of waterhollen toegepast om het water van naden weg te houden. Voor de te openen delen van gevelelementen geldt dat de aansluiting van het buitenrubber en middendichtingsrubber goed dient te zijn om water uit de sponning van het kozijn te houden. In de sponning dient een voorziening aanwezig te zijn voor de afvoer van water dat voorbij het buitenrubber komt.
Vliesgevel 1.2.2
Wanneer een gevel ‘los’ staat van de gebouwconstructie en als een bescherming aanwezig is wordt gesproken over een vliesgevel. Een vliesgevel is een zelfdragend uit glas en metalen profielen bestaande gevel. Hierdoor is de vliesgevel, in vergelijking tot een met een koud-warm gevel, een relatief lichte gevelconstructie. Een vliesgevel wordt toegepast wanneer in een gevel veel en/of een grote oppervlakte met transparantie gewenst is.
Bijlage: 2
Bij een vliesgevel kan zowel sprake zijn van zuivere als onzuivere vliesgevels. Dit is afhankelijk van de wijze waarop een vliesgevel is toegepast. Een zuivere vliesgevel draagt zijn krachten als gevolg van eigen gewicht en windbelasting af via de gevelstijlen naar de hoofddraagconstructie. Bij een onzuivere vliesgevel wordt er voornamelijk afgedragen naar een secundaire draagconstructie, zoals een borstwering of gevelvullend element. Aan dit bouwdeel ontleent de vliesgevel veel van zijn constructieve stabiliteit. Daarnaast kan er bij een onzuivere vliesgevel een onderscheid worden gemaakt in een warme en koude gevel. Een koude onzuivere vliesgevel heeft een geventileerde luchtspouw, een warme onzuivere gevel heeft een niet geventileerde spouw.
Een vliesgevel is over het algemeen opgebouwd uit thermisch geïsoleerde aluminium profielen waarin een vakvulling wordt ingeklemd. Deze profielen worden aan de draagconstructie gemonteerd. Bij de uitwerking van vliesgevels kan ook worden gekozen voor de toepassing van andere materialen of een combinatie van materialen waarbij de eigenschappen van de materialen elkaar versterken. Zo kan er bijvoorbeeld gekozen worden voor de uitstraling van hout, middels een houten balk, aan de binnenzijde met een aluminium opzetprofiel voor de bevestiging van de vakvullingen.
Tevens kunnen projectspecifieke profielen en afdeklijsten worden toegepast aan de buitenzijde. Ten slotte kunnen er keuzes worden gemaakt ten aanzien van de indeling van vliesgevel en de uitvoering van de vakvullingen. Hierdoor ontstaat er een voor een gebouw kenmerkend gevelbeeld. In een vliesgevel kunnen dichte en transparante vakvullingen aanwezig zijn. Daarnaast kunnen deze vast of te openen zijn. Voor deze vakvullingen geldt hetzelfde als voor de vakvullingen van een gevel met gevelelementen. Het enige verschil is dat de te openen delen in een kader worden gemonteerd dat in het vliesgevelsysteem wordt bevestigd.
Het is ook mogelijk om een vliesgevel uit te voeren zonder dat horizontaal, verticaal of zowel horizontaal als verticaal een deklijst zichtbaar is, maar enkel een voeg. Hierdoor ontstaat een voor het oog vlakke gevel. Dit is de zogenaamde structurele vliesgevel.
Voor de opbouw van een vliesgevel kunnen drie methoden worden gebruikt, zijnde het ladderprincipe, het elementprincipe of het stijl- regelwerkprincipe. Het stijl- regelwerkprincipe is het principe waarbij de vliesgevel geheel op de bouw wordt gemonteerd. Dit is arbeidsintensief en daarnaast erg gevoelig voor fouten. Daarnaast is het mogelijk om delen te prefabriceren. Bij het ladderprincipe worden voor een bepaalde lengte tussen twee stijlen de regels en vakvullingen aangebracht, zogenaamde ladders. Deze worden vervolgens gemonteerd en tussen twee ladders worden regels en vakvullingen
Bijlage: 2
aangebracht. Daarnaast is het mogelijk om een vliesgevel geheel te prefabriceren middels elementen. Op de bouwplaats dienen deze elementen enkel aan elkaar gekoppeld te worden. Een elementgevel wordt toegepast voor projecten waarbij een grote mate van repetitie mogelijk is. Dergelijke elementen worden geheel uit geëngineerd totdat er aan alle eisen en specificaties is voldaan.
BOUWFYSISCHE PRESTATIE
Doordat alle bouwfysische functies van de gevel in het vliesgevelsysteem zijn verwerkt ontstaat er een complexe bouwfysische situatie waarbij tegelijkertijd voldaan dient te worden aan eisen ten aanzien van onder andere geluid, luchtdichting, waterdichting en constructieve veiligheid.
THERMISCH
Tussen de vliesgevel en een gevel met een gevelelement is in de energetische prestatie een verschil van circa 30%, ten nadele van de vliesgevel. Het vliesgevelprofiel presteert gelijk aan profiel van een gevelelement. Echter bij een vliesgevel zijn er minder dichte geveldelen aanwezig. Hierdoor kan er plaatselijk geen goede thermische isolatie worden toegepast wat de energetische prestatie van de gevel bevordert. De grote hoeveelheid aluminium in de vliesgevel zorgt voor de grootste warmte-uitwisseling tussen het binnen- en buitenmilieu. De energetische prestatie van dit geveltype is mede afhankelijk van de warmtedoorgangscoëfficiënt van het glas en de profielen. Over het algemeen geldt dat hoe hoger de toegepaste isolator in het profiel is, deze te beter het profiel energetisch zal presteren. Gemiddeld genomen ligt de warmtedoorgangscoëfficiënt voor een vliesgevel op 1,1 W/m2∙K (zonder te openen delen) tot 1,2 W/m2∙K (met te openen delen).
LUCHTDICHTING
De luchtdichting van een vliesgevel wordt bij de vaste delen verkregen middels het onder voldoende druk aanbrengen van de schroeflijsten. Hierdoor wordt een vakvulling goed ingeklemd. Daarnaast is het vanuit het vliesgevelsysteem van belang dat deze op een juiste manier wordt uitgevoerd. Dit geldt voor zowel de aansluiting van de stijl-regel verbinding als ook voor de rubbers.
Voor de luchtdichting van de te openen delen geldt hetzelfde principe als bij de standaard gevelelementen zoals beschreven in hoofdstuk 1.2.1.
WATERDICHTING
Ten behoeve van de waterkering van de vliesgevel is in het vliesgevelprofiel de waterafvoer geregeld. Dit kan zijn middels compartimentering. Hierbij kan er voor worden gekozen om water via de sponningen in de stijlen of regels af te
Bijlage: 2
voeren. In de regels zijn over het algemeen waterkerende voorzieningen opgenomen. Het aantal benodigde afvoervoorzieningen en de uitvoering hiervan is in de productdocumentatie van de fabrikant vastgelegd.
Ten aanzien van de waterdichting van de te openen delen geldt hetzelfde principe als bij de standaard gevelelementen zoals beschreven in hoofdstuk 1.2.1 van deze bijlage.
Dubbelschalige gevels 1.2.3
Naast de passieve gevels, zoals hiervoor beschreven, zijn er onder andere ook dubbelschalige gevels. Dit zijn gevels met een gelaagde opbouw. Deze gevels reageren op het buiten- of binnenklimaat en passen zich actief of passief daarop aan. Een actieve gevel is een gevel die anticipeert op de veranderende omstandigheden in het binnen- of buitenklimaat middels de aanwezigheid van een gedeelte van de klimaatinstallaties. De klimaatgevel en het klimaatraam worden ook wel gerekend tot actieve gevels. Dit zijn gevels die naast een energiebesparing ook bijdragen aan het comfort in het gebouw.
KLIMAATGEVEL &KLIMAATRAAM
De klimaatgevel en het klimaatraam zijn actieve gevels die zich aanpassen aan het binnenklimaat. Beide werken volgens hetzelfde principe. Het klimaatraam wordt toegepast bij gevelopeningen en de klimaatgevel voor de gehele gevel. Met een klimaatgevel of klimaatraam worden de meeste invloeden van buitenaf volledig of zo veel mogelijk geweerd. Zon- en daglicht worden gecontroleerd toegelaten. De toevoer van warmte wordt gecontroleerd in combinatie met een klimaatinstallatie. In het vervolg zal worden gesproken over klimaatramen.
Klimaatramen zijn opgebouwd uit een buitenblad volgens het traditionele principe. Hierin zijn gevelopeningen aanwezig met gevelelementen met warmtereflecterend dubbelglas. Daarvoor wordt ter plaatse van het binnenblad een tweede kozijn uitgevoerd met enkelglas. Tussen deze twee kozijnen is een spouw ontstaan. Deze spouw is aangesloten op het klimaatinstallatie. De spouw wordt geventileerd middels mechanische afzuiging. De toevoer van de lucht tot de spouw vindt plaats via openingen in het kozijn met enkelglas. In de winter wordt vanuit de spouw de warme lucht van de ruimte weggezogen via de ‘koude‘ spouw. De warme lucht zorgt er op deze manier voor dat het koude oppervlak van het buitenspouwblad wordt opgewarmd met restwarmte. In de zomer zal middels het klimaatraam de door de zon opgewarmde lucht afvoeren waardoor de achterliggende ruimte minder snel zullen verwarmen en eventueel het gewenste temperatuurniveau overschrijden.
Bijlage: 2
Door de toepassing van een klimaatraam ontstaat er aan de binnenzijde een warm glasvlak. Bij een normale kozijnconstructie is er sprake van een koud glasvlak dat zijn koude uitstraalt. Dit wordt als minder of niet prettig ervaren door gebouwgebruikers. Het klimaatraam zorgt ervoor dat er een hoge mate van comfort. Daarnaast kan er, afhankelijk van de precieze configuratie van het gevelelement, een U-waarde worden gerealiseerd tot circa 0,7 W/m2∙K. Een nadeel van een klimaatraam is dat het raam aan de buitenzijde niet geopend mag worden aangezien dit de klimaatbeheersing nadelig beïnvloedt. De uitvoering van een klimaatgevel brengt technisch gezien enkele uitdagingen met zich mee. Deze komen met name tot uiting in de detaillering van de gevel. Thermische bruggen dienen voorkomen te worden. Een thermische brug kan er voor zorgen dat het principe verstoord wordt doordat veel koude het interieur kan bereiken. Dit geldt ook voor de luchtdichting van de aansluitingen als van de materialen. Doordat de afzuiging samen werkt met de gevel moet door de afzuiging geen valse lucht worden aangezogen. Hierdoor wordt er eventueel te weinig lucht vanuit de achterliggende ruimte weggezogen om te worden ververst of warmte af te voeren. Daarom is het inregelen van de klimaatinstallatie in combinatie met de toe- en afvoer van de openingen in het klimaatraam erg belangrijk.
TWEEDEHUIDFAÇADE
De tweedehuidfaçade is, evenals het klimaatraam en de klimaatgevel, opgebouwd uit twee evenwijdig glasvlakken, met daartussen een spouw. Hierbij hoeft het gevelvlak niet eens volledig in glas te worden uitgevoerd. Echter ten opzichten van het klimaatraam en de klimaatgevel wordt een ander principe aangehouden. Waarbij het klimaatraam en de klimaatgevel werden beïnvloed door het binnenklimaat wordt de tweedehuidfaçade beïnvloed door het buitenklimaat.
Het glasvlak aan de buitenzijde van het gebouw is een enkele glasplaat, terwijl het glasvlak aan de binnenzijde uit meervoudig isolerend glas bestaat. Tussen deze twee glasvlakken is een toegankelijke spouw aanwezig. Deze spouw heeft een breedte die varieert tussen de circa 200 mm en 1000 mm. De spouw zorgt voor de klimatologische buffer tussen het binnen- en buitenmilieu. In deze spouw kan zonwering worden aangebracht. Bijkomend voordeel is dat door de scheiding van de tweedehuidfaçade zonwering tot op grote hoogte kan worden toegepast bij een gebouw. De spouw tussen de twee glasvlakken wordt in principe op een natuurlijke wijze geventileerd.
Een tweedehuidfaçade brengt enkele voordelen met zich mee. In het gebouw kunnen te openen delen worden aangebracht. Deze kunnen de natuurlijke
Bijlage: 2
ventilatie en/of spuiventilatie van het gebouw verzorgen. Dit geldt ook voor hoogbouw. Daarnaast kan met behulp van het koppelen van de zonwering aan het gebouwbeheersysteem een hoge mate van comfort worden verkregen. Technisch gezien brengt de tweedehuidfaçade tevens enkele voordelen met zich mee. In de zomer is er sprake van een lagere koellast doordat middels de natuurlijke ventilatie veel warmte uit de spouw wordt afgevoerd. In de zomer zorgt de tweedehuidfaçade voor een hogere isolatiewaarden. Doordat er een extra schil om het gebouw is gemaakt is de geluidsisolatie van dit gevelprincipe hoger dan van een traditionele gevel.
Nadeel van de tweedehuidfaçade is dat in de zomer extra koeling benodigd is in het gebouw om de temperatuurgrens niet de overschrijden. De warmte kan onvoldoende worden afgevoerd middels de natuurlijke ventilatie.
CLOSED-CAVITY-FAÇADE
De Closed Cavity Façade (CCF) is een, zeer recente, verdere uitwerking van de tweedehuidfaçade. De CCF is ontwikkeld door Josef Gartner GmbH uit Duitsland. Hierbij is in tegenstelling tot bij de tweedehuidfaçade de spouw tussen de binnen- en buitenblad afgesloten. Doordat de spouw is afgesloten is er sprake van een nog betere geluidsisolatie en thermische isolatie. Daarnaast kan in de spouw zonwering worden toegepast ten behoeve van de wering van zon- en daglicht. Afhankelijk van de precieze configuratie van het gevelelement kunnen U-waarde worden gerealiseerd van circa 0,6 W/m2∙K. Dit zorgt voor een hoge mate van een energiezuinigheid van de gevel.
Een bijkomend voordeel van de afgesloten spouw is dat de ruimte wordt beschermd tegen vuil en stof. In de spouw wordt constant zuivere en droge lucht toegevoerd om de condensatie tegen te gaan, maar ook de opbouw van stof. Hierdoor hoeft deze ruimte zelden gereinigd te worden. Dit kan worden gezien als een winst ten aanzien van de exploitatiekosten doordat er nauwelijks onderhoud hoeft plaats te vinden.
Architectonisch zorgt de toepassing van de CCF voor een grote mate van lichttoetreding en transparantie in het ontwerp. Daarnaast biedt de toepassing van glas de mogelijkheid voor de architect om het buitenblad te voorzien van