Gevel
Het grootste, niet direct te ondervangen probleem in het ontwerp is de absorberende werking van het glas. Hierdoor wordt het glas door het zonlicht opwarmt en gaat als een enorm stralingspaneel werken. Deze werking is niet te verhinderen maar wel te verminderen. De tweede huid façade kan hierin zeker een grote rol spelen. De stralingswarmte van de buitenste glasplaat kan grotendeels afgevoerd worden via de spouw tussen de twee glasplaten. Vanwege de opwarming van de glasplaat en de lucht in de spouw ontstaat er natuurlijke convectie die de spouw ventileert waardoor er geen mechanische afzuiging nodig is in deze spouw. De binnenste glasplaat zal zeker ook opwarmen maar is slechts onderhevig aan de doorgelaten zonnestraling en de temperatuur in de spouw waardoor de opwarming zeker gereduceerd zal worden. Dit is duidelijk te zien in de grafieken 5 en 6.
Deze natuurlijke trek zou ook direct kunnen functioneren als afzuiging van de ruimtes in het gebouw. Hiervoor zouden echter openingen gemaakt moeten worden in de isolerende schil, wat zo veel mogelijk verhinderd wenst te worden. Ook kan de afvoercapaciteit niet exact geregeld worden zonder extra mechanische afzuiging. Een ander nadeel van deze manier van afvoeren is het niet of minimaal kunnen toepassen van warmteterugwinning. Wanneer dit gecontroleerd gebeurd via een daarvoor geschikt kanaal, kan een warmtewisselaar toegepast worden om de binnentemperatuur zo veel mogelijk te handhaven.
De gevelopbouw die hier het meest functioneel voor zou zijn, is de tweede huid façade. Dit is de gevelopbouw waarin de buitenste laag puur zorgt voor buffer en spouwvorming en de binnenste glaslaag de thermische schil vormt. Om resultaten goed te vergelijken zal dit in hoofdstuk 7 middels gebouwsimulatie nader uitgewerkt worden.
Resultate
n
Verwarming
De verwarmingsinstallatie wordt bij voorkeur onzichtbaar uitgevoerd. Het meest geschikte systeem hiervoor is vloerverwarming. Dit systeem zorgt voor een constante en gelijkmatige verwarming van de
vloeroppervlakken en dus een stabiele temperatuur in de ruimtes. Dit systeem heeft echter niet voldoende capaciteit voor de verwarming en koeling van het hele gebouw vanwege de beperkte oppervlakte van de vloeren. Er is een extra systeem nodig waarmee gerealiseerd kan worden dat het verwarming- en koelingsysteem snel kan anticiperen op de zeer snel wisselende temperatuursinvloeden van buitenaf omdat vloerverwarming met een reactietijd van 2 uur hier niet geschikt voor is. De snelste manier van verwarmen en koelen is luchtverwarming. Dit kan gecombineerd worden met de ventilatie van de ruimtes zodat hiermee een tweeledig doel gediend wordt. Dit systeem kan wel snel anticiperen op weersinvloeden.
De luchtverwarming vereist echter wel een passende dimensionering in het gebouw om effectief te kunnen werken. Wanneer de zon de glazen gevel verwarmt, worden de geveldelen vergelijkbaar met enorme stralingspanelen van 40 à 50 graden. De eerste meter langs de gevel moet daarom zo min mogelijk functioneel ingericht worden. Een vloer die vrij van de gevel hangt zoals in het ontwerp is meegenomen, is daarom zeker geschikt in een glazen gebouw. Mede vanwege de grootte en hoogte van de vergaderruimte is het belangrijk om ook temperatuurgradaties in de hoogte van het gebouw te voorkomen. Om een gelijkmatige temperatuur te creëren, wordt er voor gekozen om ter plaatse van de belangrijkste gebruiksruimte, de zwevende verdieping, een warme wolk te creëren die homogeen van temperatuur is waardoor alleen op de plaats waar homogene omstandigheden vereist zijn, deze ook gecreëerd kunnen worden. Deze warme wolk wordt gecreëerd door twee ventilatiekolommen die
geïntegreerd zijn in de balustrade. Deze kolommen blazen over de hele gebruikshoogte veel verwarmde of gekoelde lucht in met een zeer lage snelheid zodat de warme lucht blijft hangen en een warme wolk vormt ter plaatse van de zwevende vloer.
Ventilatie
Het luchtverwarmingssysteem is geïntegreerd in het totale luchtbehandelingsysteem. De lucht wordt door de ruimte gevoerd zoals in de voorgaande paragraaf beschreven. Hierbij wordt niet alleen op de juiste plaatsen verwarmd maar ook direct geventileerd. Omdat de ruimte erg groot is, wordt de luchtkwaliteit maar zeer langzaam slechter, mede omdat het aantal personen wat gebruik maakt van de ruimte beperkt is. Het is dus mogelijk om tot wel 80% van de ventilatielucht te hergebruiken. Voor dat de lucht in de warmtewisselaar komt, kan het CO2 gehalte gemeten worden, wat een indicatie is voor andere schadelijke stoffen in de lucht, waarna bepaald kan worden hoeveel lucht werkelijk gecirculeerd kan worden. Hiermee wordt de belasting voor de installatie verlaagd, warmte vastgehouden en de invloed van buitenlucht op klimaat en temperatuur verlaagd.
Figuur 30: schets werking klimaatsysteem
Resultate
n
Installaties
Installatieruimte
Voor het realiseren van deze systemen zijn zowel een bivalente warmtepomp als een luchtbehandelingkast nodig. Deze nemen veel ruimte in en passen qua ruimtebenutting niet in het ontwerp. Ook zorgen deze systemen voor een geluidsbelasting en lichte
warmtelast. Deze combinatie maakt dat het zeer efficiënt en praktisch is om de installatieruimte in een kelder te plaatsen. De installaties kunnen van hieruit direct onder de aanvoerleidingen gepositioneerd worden, de warmtepomp kan van daaruit direct de grond in en de ventilatielucht kan vanaf daar via de bodem aangezogen worden. Hierdoor is geen doorbraak in de glazen gevel nodig en kan in de ondergrondse aanvoerbuis de luchttemperatuur stabiel gemaakt worden zodat de lucht niet met extreme warmte of koude in de installatie binnenkomt. De benodigde installaties worden hierna uitgewerkt.
Warmtepomp:
Als vuistregel wordt voor standaard gebouwen gerekend met 30W/m3. Het gebouw heeft een netto volume van 9*9*9 =81m3. Dit zou betekenen dat het gebouw een verwarmingscapaciteit van 30*730=22 kW nodig heeft. Omdat het gebouw niet standaard is en aan veel invloeden onderhevig is, wordt gesteld dat 30 kW ruim voldoende moet zijn. Om in deze capaciteit te voorzien is in de grond een bron nodig van 5m3. Op basis van deze gegevens is gekozen voor de volgende warmtepomp: Vaillant geoTHERM VWS 300/2 Vermogen: 29.9 kW Opgenomen vermogen: 6.8 kW Prestatiecoëfficient: 4.4 COP (Vaillant, 2015)
Luchtbehandelingskast:
De dimensionering van de ventilatiecapaciteit is gebaseerd op een all-air principe waarin een circulatievoud van 6 maal als richtlijn aangehouden wordt. Dit houdt in dat de ruimte 6 maal per uur volledig omgespoeld wordt met geconditioneerde lucht. Voor het betreffende gebouw is dat 9*9*9=730 m3 6 maal spoelen is 4380 m3 verse lucht per uur. Vanwege het in stand houden van de warme wolk zal dit debiet niet kunnen variëren. Hiervoor bij verwarming is uitgelegd dat de regulatie in ventilatie gebeurt middels
hergebruiken en variëren in temperatuur. Solid Air Aeolus
Nominaal vermogen: 6.0 kW
Opgenomen vermogen: 1.17 kW Rendement platenwisselaar 80.1-90.5 % Vermogen verwarmer 21.7 kW
Vermogen koeler 30.7 kW
Figuur 31: Plaatsing installatieruimte Figuur 32: vaillant geotherm VWS 300/2
Resultate
n
Glasdimensionering
Veiligheid
Het is belangrijk bij het ontwerpen van een volledig glazen gevel dat er nagedacht wordt over de veiligheid voor de gebruikers van het gebouw.
Om het gebouw wat volledig van glas is toch
inbraakwerend te maken, kan er geen standaard glas toegepast worden. Bij glasbreuk mag de gevel niet zodanig open worden dat er vrij in- en uitgelopen kan worden. Om dit te verhinderen worden er meerdere lagen gelaagd glas toegepast. Gelaagd glas blijft bij breuk zijn ruimtescheidende functie vervullen omdat het glas op zijn plaats gehouden wordt door de PVB-laag tussen de glaslagen. Hiermee kan de inbraakwerendheid gerealiseerd worden.
Daarnaast is het belangrijk om er voor te zorgen dat het glas bij breuk niemand kan verwonden of in gevaar brengen. Glas wat geschikt is voor deze toepassingen wordt letselwerend genoemd en is gelaagd of gehard. Hier moet echter kritisch naar gekeken worden omdat in deze categorie beglazingen niet uitgegaan wordt van glazen gevels van 10 x 9,5 meter. Wanneer een dergelijke glaspartij wordt uitgevoerd in gehard glas zal het bij breuk uiteen vallen in kleine, onscherpe stukjes. Wanneer deze glasregen echter van 9 meter hoogte valt, ontstaat hier toch een kans op letsel. De hoeveelheid glazen korrels is in totaal andere proporties dan bij een standaard ruit. Hierdoor zouden ook gevaarlijke situaties kunnen ontstaan wanneer er over deze laag glaskorrels
gevlucht zou moeten worden. De optie die daarom overblijft vanuit het oogpunt van veiligheid voor toepassing aan de binnen- en buitenzijde van het glaspakket is gelaagd glas.
Glasdikteberekening
Het is belangrijk om de goede glasdiktes toe te passen met betrekking tot de sterkte van de ruit. Een dergelijke berekening met de hand uitvoeren is echter niet realistisch voor dit onderzoek. Omdat er geen gratis programma's hiervoor beschikbaar zijn is de hulp van De Graaff Glasadvies ingeroepen om deze berekening te maken. De resultaten van deze berekeningen zijn te vinden in Bijlage 5: Glasdikte berekening. In het programma is gerekend met 6 meter glas omdat dit de maximale invoerlengte in het programma is. De Graaff Glasadvies gaf echter aan dat deze waarden zeker ook representatief zullen zijn voor een glasafmeting van 9,5 meter omdat in de berekening gerekend is met gelaagd isolerend dubbelglas en een gelaagde buitenruit terwijl de werkelijke situatie gelaagd isolerend tripleglas is in combinatie met gelaagd dubbelglas als buitenruit. De maten van het glas zullen daarom zeker voldoen. Uit deze berekeningen en analyse van de situatie is zijn samenstellingen gevormd zoals te zien in figuur 34 en 35.
Dubbelglas
In de berekening wordt voor het dubbelglas gerekend met een samenstelling 66.2 - 15 - 8(gehard). Deze samenstelling voldoet aan de sterkte-eisen voor een glasafmeting 2,25*6,00 meter. Dit kan worden aangenomen als maat voor de buitenruit. De sterkte wordt hier voornamelijk verzorgt door de 66.2 ruit. Er wordt gekozen voor 8mm gehard glas aan de
binnenzijde zodat bij breuk de binnenruit niet beschadigd zal raken.
Figuur 34: Opbouw dubbelglas gevel
Tripleglas
In de berekening wordt berekend of glas met opbouw 88.2 voldoet aan de sterkteberekening. Dit is het geval, en wordt daarom toegepast in de zware triple beglazing. deze wordt uitgevoerd als 8(gehard) - 16 - 8 - 16 - 88.2. 88.2 voor de sterkte en 8mm gehard glas om dezelfde reden als de buitenruit, het beperken van schade aan andere ruiten. De middelste ruit moet puur sterk genoeg zijn om zichzelf te dragen en wordt daarom uitgevoerd in 8mm standaard glas.
Figuur 35: Opbouw tripleglas gevel