Bouwfysica A&S
Hoorcollege 1: Integraal Ontwerpen
Waarom integraal ontwerpen?
De waardering van een gebouw wordt bepaald door een aantal aspecten dat te maken heeft met
gebruikskwaliteit en beleving:
- Biedt het gebouw een goed woon- en werkkwaliteit?
- Is de interne routing goed of heeft het gebouw voor bezoekers en gebruikers meer weg van
een zoekplaatje?
- Past de uitstraling van het gebouw bij de gebruikers en zijn de uiteindelijke
huisvestingskosten niet te hoog?
De wensen en eisen van de gebruiker en de opdrachtgever noemen we interne voorwaarden. Er zijn
ook externe voorwaarden, waarbij het gaat om zaken die niet door de gebruiker/ opdrachtgever
worden gevraagd maar van buitenaf worden opgelegd. Externe voorwaarden zijn overwegend de
eisen van de overheid. Het spreekt voor zich dat een goed gebouw aan zo veel mogelijke interne en
externe voorwaarden voldoet.
Integraal ontwerpen is gericht op het realiseren van een ontwerp waarin de interne en externe
voorwaarden als het ware zijn verweven in het ontwerp, waardoor aanvullende – meestal dure –
bouwkundige of installatietechnische voorzieningen worden voorkomen. Bij een integraal ontwerp
wordt bij voorbeeld een vereiste hoge geluidsisolatie tussen bepaalde ruimten niet in eerste instantie
gerealiseerd door het plaatsen van een zware scheidingswand, maar door de betreffende ruimten
niet naast elkaar te plaatsen. Het voordeel van integraal ontwerpen is een beter ontwerp tegen
gelijke of zelfs lagere kosten.
Integraal ontwerpen begint met inventariseren
Voor integraal ontwerpen is het noodzakelijk om al in een heel vroeg stadium van het ontwerp
rekening te houden met de interne en externe voorwaarden. Een integraal ontwerp begint met een
zorgvuldige inventarisatie van deze voorwaarden.
Bij het inventariseren is het gebruiken van een checklist handig, maar hierbij is belangrijk om alsnog
met enige achterdocht rond te kijken (en dus niet alleen van de checklist uitgaan). De bedoeling is in
om de prestatie-eisen zo concreet mogelijk met grenswaarden aan te tegen.
Inventarisatie van interne voorwaarden
Bij een inventarisatie is het belangrijk om te kijken door de bril van de toekomstige gebruiker en/of
opdrachtgever. Voor de toekomstige gebruiker staat het uitvoeren van het primaire bedrijfsproces
voorop. Energiebesparing belangrijk, maar ondergeschikt aan de doelstelling waarvoor het bedrijf of
de instelling staat.
Enkele voorbeelden van aspecten bij de inventarisatie van interne voorwaarden:
1. Het type gebruiker. Zijn het vooral volwassenen of juist kinderen of ouderen die van het
gebouw gebruik maken? Welke activiteiten vinden in het gebouw plaats en hoeveel
bezoekers zijn hierbij te verwachten?
Bij gebouwen die veel worden bezocht door kinderen en ouderen, zoals scholen, winkels en
ziekenhuizen, is bij voorbeeld het voorkomen van windhinder een belangrijk aandachtspunt.
Belangrijker in ieder geval dan op een universiteitsterrein, waar over het algemeen (jong)
volwassenen aanwezig zijn. Bij gebouwen met veel bezoekers op een beperkt oppervlak
moet niet alleen rekening gehouden worden met een hogere vloerbelasting, maar ligt
natuurlijke ventilatie minder voor de hand.
2. De aanwezigheid van de gebruiker. Is bij woningen sprake van aanwezigheid overdag
(senioren woningen en dergelijke) of zullen de bewoners vooral ’s avonds en in het weekend
, aanwezig zijn? Is bij utiliteitsgebouwen sprake van een overwegend administratieve
organisatie met een relatief hoog bezettingspercentage of is er sprake van een organisatie
met een intensieve vergadercultuur?
De aanwezigheid is onder andere van belang voor het bepalen c.q. beïnvloeden van de
interne warmtelast. Over interne warmtelast wordt de warmte verstaan die geproduceerd
wordt door personen, verlichting en apparatuur in het gebouw. Omdat met name in
utiliteitsgebouwen de behoefte aan de koeling toeneemt, is het van belang om de
warmtelast zo laag mogelijk te houden.
Voor woningen is de aanwezigheid van aspecten zoals bezonning van belang. Bij
appartementen die bedoeld zijn voor relatief jonge een-en tweepersoonshuishoudens, levert
de middag- of avondzon waarschijnlijk meer profijt op dan de ochtendzon. In
seniorenwoningen is het ochtendzonnetje wellicht een meer gewaardeerde keuze.
3. De cultuur van de gebruiker. Mag van de gebruiker worden verwacht dat hij zelf de nodige
maatregelen neemt om bijvoorbeeld het binnenklimaat te beïnvloeden of kunnen regelingen
beter centraal worden uitgevoerd. Is in een kantoorgebouw sprake van een zogenaamde
open deuren cultuur?
De mate van tevredenheid van de gebruikers wordt mede bepaald door de mogelijkheden
om zelf invloed uit te oefenen op het binnenklimaat en dergelijke. Voorbeeld van deze
mogelijkheden zijn te openen ramen en een temperatuurregeling per ruimte.
Inventarisatie van externe voorwaarden
De inhoud is bedoeld om een indruk te geven van de aspecten die aan de orde moeten komen en de
wijze waarop met die aspecten bij het ontwerp rekening kan worden gehouden.
Bij de meeste bouwopgave ligt de locatie al vast als het ontwerpteam aan de slag gaat. De externe
voorwaarden kunnen daardoor bepaald worden. Aspecten zoals geluid, luchtkwaliteit en uitzicht zijn
gegevens waarop nauwelijks invloed uitgeoefend kan worden. Maar de wijze waarop hiermee wordt
omgegaan, staat nog open.
Enkele voorbeeld van aspecten bij de inventarisatie van externe voorwaarden:
1. De mate van bezonning van de locatie
2. De mate van windhinder op en rond de locatie
3. De geluidbelasting op de locatie
4. De kwaliteit van het uitzicht in verschillende richtingen
1. De mate van bezonning van de locatie
Het energiegebruik voor de verwarming van woningen kan beperkt worden door gebruik te maken
van de zonne-energie die door de ramen naar binnenkomt (passieve zonne-energie). Glas dat op de
zon is georiënteerd, levert dan een energiebesparing en kan het wooncomfort verbeteren. In
moderne utiliteitsgebouwen is vaak al in het voorjaar sprake van oververhitting. Het oriënteren van
grote glasvlakken op de zon leidt in deze gebouwen tot een extra vraag naar koeling en daarmee
eerder tot toeneming van het energiegebruik dan tot afneming.
Belangrijker dan de benutting van passieve zonne-energie is de toetreding van daglicht door ramen.
2. De mate van windhinder op en rond de locatie
Windhinder kan zowel optreden in de stad als op open vlaktes. De kans op windhinder is het grootst
bij één van de onderstaande situaties:
- Het gebouw steekt voor meer dan de helft uit (en minstens 15 meter) uit boven de
omringende bebouwing
- De gemiddelde hoogte van omringende gebouwen is minder dan de halve hoogte van het
nieuw te bouwen gebouw
- Er is sprake van pleinen of andere grote open ruimten rondom het gebouw
- Alleenstaande gebouwen met een hoogte van meer dan 15 meter
, - Er sprake van onderdoorgangen, hoogbouw op poten, nauwe doorgangen tussen grote
bouwmassa’s en dergelijke
3. De geluidbelasting op de locatie
De situering van een gebouw op de locatie en de vormgeving van een gebouw zijn van invloed op de
hoeveelheid geluid die in het gebouw of in tuinen kan doordringen. Een ‘verkeerd’ besluit tijdens het
schetsontwerp of voorlopig ontwerp kan tot gevolg hebben dat kostbare geluidwerende
voorzieningen moeten worden aangebracht. Overlast in tuinen is naderhand nauwelijks meer
oplosbaar.
Van belang zijn vragen zoals:
- Welke verkeersactiviteiten hebben er plaats in de nabijheid van het gebouw en gedurende
welke perioden zijn de activiteiten het meest intensief. Hoeveel bedraagt de geluidbelasting
als gevolg van verkeerslawaai. Wat betreft het waarnemen van geluidsbronnen is een
inventarisatie overdag vaak niet voldoende. Geluidbronnen die overdag niet opvallen of niet
aanwezig zijn, vallen in de avond of nacht wel op.
- Is er naast wegverkeerlawaai nog sprake van bijvoorbeeld rail- of vliegtuiglawaai of van
geluid afkomstig van industrie of horeca?
- Zijn er in de nabije toekomst wijzigingen te verwachten door bijvoorbeeld het verleggen van
verkeersroutes of nieuwe bebouwing?
4. De kwaliteit van het uitzicht in verschillende richtingen
Behalve dat de gebruiker uitzicht moet hebben op de omgeving buiten het gebouw, worden er
wettelijk geen eisen gesteld. Aangezien geen eisen worden gesteld aan de kwaliteit, voldoet uitzicht
op de achterzijde van een opslagdoos aan de wettelijke eisen. Het spreekt voor zicht, dat de kwaliteit
van het uitzicht wel van belang is voor het welzijn van de gebruikers. Mogelijkheden zijn het creëren
van uitzicht door andere ruimten heen en gangen die plaatselijk uitzicht bieden. In sommige situaties
is het zicht op een serre wellicht te verkiezen boven uitzicht op de omgeving. In sommige steden kan
een atrium de kwaliteit van de woon- of werkomgeving verbeteren.
Afstemming gebouw en omgeving bij het schetsontwerp
De fase van het schetsontwerp is de belangrijkste fase als het gaat om de mogelijkheid wezenlijke
invloed uit te oefenen op het ontwerp. In deze fase worden 80% van alle beslissingen genomen. Vaak
is men zich nauwelijks of onvoldoende bewust van de consequenties van bepaalde beslissingen.
Aan het einde van het schetsontwerp zijn voor veel bouwfysische aspecten de belangrijkste
beslissingen genomen. Wat betreft de geluidwering van de gevel gaat het daarbij bijvoorbeeld om
zaken zoals situering van ruimten en de verhouding open/ dicht van de gevel. Beslissingen zoals
glaskeuze komen pas in latere fasen aan de orde.
Omgaan met bezonning met beschaduwing bij het schetsontwerp
Bezonning is van belang voor het welzijn (onder ander daglichttoetreding) en voor de benutting van
de zon als gratis energiebron.
Met name in de woningbouw leidt het streven naar energiebesparing steeds vaker tot grote ramen
op het zuiden (benutting van zonnewarmte) en kleine, soms zeer kleine ramen op het noorden.
Hoewel sommige berekening programma’s aangegeven dat hiermee de grootste energiebesparing
wordt behaald, is er sprake van een ongewenste ontwikkeling. Te kleine ramen op het noorden leidt
in woningen tot extra energieverbruik door extra gebruik van kunstlicht. De meeste bewoners vinden
de kleine ramen onaangenaam.
Wat betreft de benutting van zon wordt vaak ten onrechte gedacht dat de toepassing van veel glas
op het zuiden altijd tot energiebesparing leidt. In de woningbouw leidt meer glas op het zuiden dan
op het noorden meestal tot energiebesparing. Bij utiliteitsgebouwen zal meer glas op het zuiden en
minder op het noorden eerder tot toeneming dan afneming van het energiegebruik leiden. Behalve
, door zoninstraling komt in deze gebouwen relatief veel warmte binnen door de warmteafgifte van
apparatuur, personen en verlichting. Veel glas op de zonzijde leidt in zo’n situatie tot een toename
van het energiegebruik als gevolg van een toename in koelbehoefte.
Aandachtspunten bij de optimalisatie van zonbenutting in het schetsontwerp:
- Bij het huidige niveau van thermische isolatie ligt voor gangbare woningen het optimum van
glas op de zonzijde bij circa 10m2 beglazing.
- Ruimten met een hoge interne warmtelast zijn het gevoeligst voor oververhitting door extra
zonbelasting. De kans op oververhitting kan worden beperkt door ruimten met een hoge
interne warmtelast aan minder zon belaste gevels te situeren.
- De oost- en zuidoost gevels zijn kritisch voor name kantoorgebouwen. Dit komt doordat
opwarming door de zon al vroeg in de ochtend plaatsvindt. als de gebruikers arriveren, is
hierdoor al sprake van een hoge binnentemperatuur. Op de west- en noordwest gevels leidt
een zonbelasting over het algemeen pas na kantoortijd tot een hoge binnentemperatuur.
Voor gebouwen waar sprake is van een continu bedrijf, zoals ziekenhuizen, is de oriëntatie
van minder belang.
- Ruimten die slechts een beperkte tijd worden gebruikt, zoals kantines, hebben gemiddeld
over de dag een lage interne warmtelast en zijn daardoor minder gevoelig voor
oververhitting. Voor kantines heeft een oriëntatie op het westen de voorkeur boven een
oriëntatie op het zuiden, omdat de zonbelasting dan na lunchtijd valt.
Of beschaduwing een probleem is, hangt af van het type gebouw, maar ook van het tijdstip en de
duur van de schaduw. Aandachtspunten voor het schetsontwerp zijn:
- In woningen is belemmering van de avondzon vaak extra spijtig, omdat veel bewoners op dat
moment thuis zijn
- Laagstaande zon kan in utiliteitsgebouwen met beeldschermwerk tot overlast leiden.
Beschaduwing van dergelijke gebouwen in de ochtend of in de avond - als de zon laag staat –
is dan ook minder bezwaarlijk.
- De beschaduwing van ruimten aan een atrium (alleen daglichttoetreding van bovenaf) is
aanzienlijke groter dan van ruimten aan bijvoorbeeld een serre (daglichttoetreding van een
zijopening). De beschaduwing kan bijvoorbeeld worden beperkt door een lagere
gebouwhoogte aan de zonzijde of door daglichtopeningen aan deze zijde.
- De beschaduwing van naastgelegen percelen kan worden beperkt door het zorgvuldig kiezen
van de gebouwhoogte en bijvoorbeeld door het (incidenteel) toepassen van schuine daken.
Omgaan met windhinder bij het schetsontwerp
Het effect van maatregelen om windhinder te voorkomen, kan dan alleen met redelijke zekerheid
worden bepaald door het uitvoeren van windtunnelmetingen aan schaalmodellen of met behulp van
computersimulaties. De belangrijkste actie rond windhinder bij het schetsontwerp is het herkennen
van potentiële risicogebieden en het zo snel mogelijke (laten) uitvoeren van nader onderzoek.
In Nederland is “zuidwest” de meest voorkomende windrichting. Op de zuidwest gevel is sprake van
een directe windbelasting die met wind verstrooiende elementen zoals schermen, bomen en ander
straatmeubilair op voetgangersniveau verminderd kan worden. Aan de andere zijde van het gebouw
– aan de noordoost gevel- ontstaat een gebied waar onderdruk heerst. Lucht die over het gebouw
heen stroomt, komt hierdoor aan deze zijde met grote snelheid langs de gevel naar beneden. Om
deze valwinden af te buigen voordat het voetgangersgebied wordt bereikt, is ter plaatse van de
entree een flinke luifel nodig. Een oplossing die vaak wordt toegepast, is een uitbouw op de begane
grond. De valwind langs het gebouw stuit dan op het dan van de laagbouw en wordt daardoor
afgebogen in horizontale richting.
In Nederland zijn diverse gebouwen gerealiseerd waar ronde “gebouwhoeken” zijn toegepast, zodat
het windklimaat rond het gebouw verbetert.