The Endless Rotation by Robert Fransen

T H E

E N D L E S S P

Studenten:

Begeleider:

ing. ROBERT FRANSEN ing. WILLEM KOK ing. KEVIN VERMEULEN dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[4030958] [4032772] [4030494]

R O T A T I O N B

Msc.1:

ARCHITECTURAL ENGINEERING

Vakcode:

AR1B081

Datum:

29 – 06 – 2010

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

VOORWOORD T H E

VOORWOORD Voor u ligt het rapport waarin wordt doorgewerkt op het eerder gekozen scenario vanuit de individuele weken. Hierin zal dieper worden ingegaan op de uitwerking van dit scenario naar een werkend principe dat voldoet aan verschillende bouwtechnische en esthetische eisen waardoor het een realistisch, innovatief en uit te voeren ontwerp wordt. In dit verslag wordt duidelijk gemaakt hoe vanuit een analyse het ontwerp is gedefinieerd en uitgewerkt tot tekeningen en een werkend prototype.

E N D L E S S

Dit project is onderdeel van de Master Architectural Engineering / Building Technology aan de Technische Universiteit Delft met als hoofdcontactpersonen de heren ir. P.M.J. van Swieten (Semester coรถrdinator) en dr. ir. K. Vollers (Begeleider project).

Delft, juni 2010

ing. Robert Fransen 4030958

ing. Willem Kok 4032772

ing. Kevin Vermeulen 4030494

R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

INHOUDSOPGAVE

VOORWOORD

INHOUDSOPGAVE

6.0 MECHANISME

6.1 Tandwielen

6.2 Snaarconstructies

6.3 Kogellagers

6.4 Gyroscoop

6.5 Magnetisme

6.6 Principe rotatiemogelijkheden

INLEIDING

1.0 STARTDOCUMENT

2.0 SCENARIO EN HYPOTHESE

2.1 Scenario op hoofdlijnen

7.0 PROGRAMMA VAN EISEN

2.2 Hypothese op hoofdlijnen

7.1 Veiligheid

2.3 Programma paneelvulling

7.2 Gezondheid

7.3 Bruikbaarheid

7.4 Energiezuinigheid

7.5 Materialisatie

7.6 Supercomponent

A N A L Y S E

E N

C O N C E P T F A S E

3.0 LIGGING EN ORIﾃ起TATIE

3.1 Invloed intensiteit van de zon

3.2 Zonnestraling op horizontale en verticale vlakken gedurende de dag

8.0 REFERENTIES

3.3 Invloed oriﾃｫntatie

8.1 Referenties: ronde openingen

3.4 Beschaduwing

8.2 Referenties: variatie in grootte openingen

3.5 De zoninval

8.3 Referenties: gebruik van zoninval

4.0 GEBOUW vs ENERGIE

8.4 Referenties: diffuus licht d.m.v. plafond

4.1 Verlies- en winstposten voor de bepaling van de warmte- en koudebehoefte

8.5 Referenties: zien van mechanisme

4.2 Globaal energieverbruik woning en kantoorgebouw

8.6 Conclusie

4.3 Hoofdpunten component

9.0 CONCEPT EN VISIE

5.0 VORM EN SCHAAL

9.1 Wat wordt meegenomen naar de uitwerking

5.1 Gebruikelijkheid

9.2 Evolutie van het ontwerp

5.2 Vorm

9.3 Bouwfysisch concept

5.3 Gevelopbouw en esthetiek

9.4 Constructief concept

5.4 Stapelmanieren

9.5 Draairichting en maximale standen

5.5 Schaal

5.6 Conclusie

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

“Hoe creëert men dynamische en energieopwekkende gevels zodat de energiebalans, flexibiliteit en daarmee de levensduur van gebouwen beter en langer zal worden? En hierdoor statische en energievretende gebouwen tot het verleden behoren!”

U I T W E R K I N G S F A S E

T H E

10.1 Impressies: Gebouwniveau

10.2 Tekeningen

10.3 Impressies: Componentniveau

10.4 Exploded view: Renderversie

10.5 Materialisatie origineel

11.0 CONSTRUCTIE

11.1 Model in iDiana

12.0 BOUWFYSICA

12.1 Model in Trisco

12.2 Model in BOA

13.0 PROTOTYPE

13.1 Transmissiemotoren

13.2 Doel en materialisatie

13.3 Begroting / Budget

13.4 Shopdrawings

13.5 Productie

102

13.6 Foto’s eindproduct

104

14.0 SAMENVATTING EN CONCLUSIE

107

14.1 Samenvatting

108

14.2 Conclusie

108

NAWOORD

109

Nawoord

110

Sponsoring Prototype

111

BIJLAGEN

113

E N D L E S S

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN

R O T A T I O N

DO 01 - Plattegronden & Gevelaanzichten DO 02 - Doorsneden & Detaillering DO 03 - Exploded View - IKEA

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

INLEIDING

INLEIDING Het scenario waarop wordt voortgeborduurd is The Endless Rotation, waarbij panelen eindeloos kunnen draaien waardoor deze voor functies als energieopwekking, ventilatie, daglichtsturing en zonwering zouden kunnen dienen. Allereerst is onderzoek gedaan naar verschillende aspecten als energieopwekking, dagcyclus van de zon, vorm en schaal, aandrijfmogelijkheden, referenties etc. Vervolgens is een programma van eisen opgesteld en is een definitief concept ontstaan. Vervolgens is het definitieve concept en bijbehorende visie uitgewerkt tot tekeningen, renderingen en exploded views.

Hoofdstuk 5.0 Vorm en Schaal Hierin een analyse naar de ideale vorm en schaal van de toe te passen componenten. Hoofdstuk 6.0 Mechanisme In dit hoofdstuk wordt gekeken naar verschillende aandrijfmogelijkheden en wordt een eerste principe van roteren toegelicht. Hoofdstuk 7.0 Programma van Eisen In dit hoofdstuk een korte toenadering tot de regelgeving met betrekking tot een kantoorgebouw en de gevel. Daarnaast wordt de componentopbouw toegelicht met de bijbehorende eisen met betrekking tot de materialen.

Vanuit de tekeningen is een werkend prototype ontwikkeld om aan te tonen dat het ontwerp mogelijk is. Hoofdstuk 8.0 Referenties Hierin een aantal referenties welke van invloed zijn geweest op het uiteindelijke ontwerp. Hoofdstuk 9.0 Concept en Visie In dit hoofdstuk het definitieve concept met visie, verdeeld over de onderdelen bouwfysica, constructie en de rotatiemogelijkheden van het paneel. Hoofdstuk 10.0 Renders en tekeningen De tekeningen en renderingen om het totale ontwerp duidelijk weer te geven en het totaal compleet te maken. Hoofdstuk 11.0 Constructie Hierin de belangrijkste informatie welke voortkomt uit de analyse van het component met behulp van het programma iDiana. Gelijk lezen? Waar kunt u wat vinden? Even een korte toelichting op de structuur van dit rapport. Hoofdstuk 1.0 Startdocument Dit hoofdstuk geeft een korte samenvatting weer van het scenario waarop wordt voortgeborduurd voor dit project. Hoofdstuk 2.0 Scenario en hypothese In dit hoofdstuk een toevoeging aan het scenario met daarbij een eerste hypothese voor de uitwerking. Hoofdstuk 3.0 Ligging en oriĂŤntatie In dit hoofdstuk wordt een toelichting gegeven op de ligging en de oriĂŤntatie van het gebouw. Met een dagcyclus van de zon weergegeven in diagrammen. Hoofdstuk 4.0 Gebouw vs Energie In dit hoofdstuk een toelichting op verschillende invloeden van de warmte- en koudebehoefte van een kantoorgebouw. Er wordt gekeken naar de energiebehoefte, de bijkomende problematiek en mogelijke oplossingen met betrekking tot het reduceren van energieverlies.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

Hoofdstuk 12.0 Bouwfysica Hierin de belangrijkste informatie welke voortkomt uit de analyse van het component met behulp van het programma TRISCO en BOA. Hoofdstuk 13.0 Prototype In dit hoofdstuk de totale uitwerking van het prototype; de toe te passen transmissiemotoren, shopdrawings, een begroting, materialisatie, exploded views van het component en de productie van het prototype. Hoofdstuk 14.0 Samenvatting en conclusies Hierin een korte samenvatting en conclusies met betrekking tot het gemaakte project. Nawoord en Bronvermelding Hierin een persoonlijke afsluiting en terugblik op het project. Bijlagen Hierin de bijlagen in de vorm van tekeningen.

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

1.0 STARTDOCUMENTATIE

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

1.0 STARTDOCUMENTATIE

1.0 STARTDOCUMENTATIE Na individuele uitwerking van verschillende scenario’s is er een selectie gemaakt van een aantal innovatieve scenario’s om in groepsverband uit te gaan werken. Hierin een introductie op het scenario waarop wordt voortgeborduurd waarna deze volledig wordt uitgewerkt, verbeterd en gerealiseerd. The Endless Rotation;

Rotatiemogelijkheden Vanuit het standpunt van maximale bewegingsvrijheid van de draaiende elementen is er onderzoek gedaan op welke manier dit het best gerealiseerd kan worden. Hieruit bleek dat een ronde vorm voor het draaiende paneel het meest ideaal is, omdat dit elke openingsrichting mogelijk maakt ongeacht welke rotatie-as er wordt gekozen.

Een gevel bestaand uit elementen, waarin zich panelen bevinden welke een oneindige openingsrichting kunnen verkrijgen waardoor deze voor meerdere doeleinden gebruikt kunnen worden, denkend aan zonwering, daglichttoetreding etc.

Door de bewegingsvrijheid en de onafhankelijkheid van elk verschillend paneel kunnen esthetische en functionele aspecten met elkaar een sterk geheel vormen waarin het element een sleutelrol vervult. Door de bewegingsrichting van de elementen aan te sturen om deze aan te passen op bijvoorbeeld zonlicht, zicht of uiterlijk vertoon van de gevel kan een slimme, adaptieve en communicatieve gevel ontworpen worden. Op de afbeeldingen hiernaast is goed zichtbaar dat de elementen in verschillende standen een gevarieerd gevelbeeld op kunnen leveren. De elementen kunnen zowel als geheel functioneren maar ook individueel hun bewegingsvrijheid gebruiken om te kunnen voldoen aan de wensen van de achterliggende functie of gebruikerswensen. 1. Geheel gesloten gevel 2. Geheel geopende gevel waarbij de elementen dezelfde richting hebben 3. Individueel aangestuurde elementen waarbij de esthetische functie en de behoeften van achterliggende ruimte behaald kunnen worden Naast de draaiende werking van de elementen kan er op architectonisch niveau nog meer bereikt worden met de variërende openingen in de gevel. Denk hierbij aan het licht wat zowel van binnen naar buiten als van buiten naar binnen komt gedurende de dag. Het verwerken van een lichtspel kan de gevel communicerend laten werken door afbeeldingen of tekst te verwerken in het gevelbeeld.

Om deze verschillende rotaties te kunnen bewerkstelligen zal er ook een aandrijvingsysteem moeten worden ontwikkeld. Deze aandrijving zal zowel individueel als geschakeld moeten kunnen werken. Afhankelijk van de grootte van het draaiende paneel moet er onderzocht worden welke sterkte en grootte er nodig is voor de aandrijving.

Functies verstelbaar paneel De mogelijkheid van het oneindig roteren van de panelen biedt een kans hiermee verschillende functies te bewerkstelligen met deze gevel. Voorbeelden van dergelijke functies zijn het weren van zonlicht of juist het weerkaatsen van daglicht het achterliggende gebouw in. Daarnaast is het de vraag of het paneel kan voldoen aan de gestelde thermische eisen van een gevel. 1. Panelen kunnen in de juiste stand gebruikt worden als zonwering 2. Lichttoetreding verbeteren door juiste afstelling van de panelen 3. Bij een open stand van de panelen is er eventueel een extra thermische schil nodig

Daarnaast kan er door het draaien van de panelen een patroon of vorm gecreëerd worden in een, in dichte vorm, gladde gevel. Dit kan wederom met de elementen die in dezelfde richting draaien of in individuele richtingen.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

2.0 SCENARIO EN HYPOTHESE

2.0 SCENARIO EN HYPOTHESE R O T A T I O N

2.0 SCENARIO EN HYPOTHESE 2.1 Scenario op hoofdlijnen Woon- en kantoorgebouwen worden nog steeds statisch benadert terwijl uit onderzoek blijkt dat dit soort gebouwen worden afgedankt wanneer zij hun functie verliezen. De levensduur van een gebouw is afhankelijk van de gebruiker. Wanneer de gebruiker zijn activiteiten kwalitatief kan blijven uitvoeren, zal het gebouw aanzienlijk langer blijven bestaan. Dynamische gebouwen hebben een hoge mate van flexibiliteit en kunnen mee transformeren met de behoefte van de gebruiker. Hierbij speelt de gevel een belangrijke rol.

E N D L E S S T H E

De onderstaande afbeelding en tekst weergeeft globaal de randvoorwaarden en uitgangspunten van de gevel en component.

Kijkend naar de globaal jaarlijkse energiebehoefte van woon- en kantoorgebouwen is opmerkelijk dat verlichting, verwarming en koeling de grootste energieverbruikers zijn: Globaal jaarlijks energiebehoefte van een standaard woongebouw

Globaal jaarlijks energiebehoefte van een standaard kantoorgebouw 32 %

23 % 55 %

2.2 Hypothese op hoofdlijnen De hypothese is een mogelijke oplossing die tegemoet kan komen aan de gestelde probleemstelling, namelijk het ontwerpen en technisch uitwerken van een dynamische en energieopwekkende gevel. De dak- en gevelsluiting zal vertaald moeten worden naar één component.

21 % 34 %

22 %

Transmissie

Verlichting

Pompen & Ventilatoren

10 %

Warm water

Kantoor- en woongebouwen kunnen een betere energiebalans (de theoretische nul balans) verkrijgen. Dit is beter voor het milieu, klimaat en fossiele brandstoffen aangezien de energie nog steeds wordt verkregen middels kolen, olie en aardgas. Kernenergie en duurzame energie zijn de lichtgewichten en dragen nauwelijks bij aan het winnen van energie.

Probleem- en doelstelling op hoofdlijnen “Hoe creëert men dynamische en energieopwekkende gevels zodat de energiebalans, flexibiliteit en daarmee de levensduur van gebouwen beter en langer zal worden? En hierdoor statische en energievretende gebouwen tot het verleden behoren!”

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

Orthogonaal grid als speelveld en kader;

II.

Vast kader c.q. grid met flexibele vulling;

III.

De gevel is een puzzel waarbij de puzzelstukjes een eigen programma hebben;

ing. WILLEM KOK

? IV. Programma is afhankelijk van de gebruiker en dus de functie;

Verwarming & Ventilatie

Één component voor de dak- en gevelsluiting.

Het component, onafhankelijk van de vorm, vormt het orthogonale grid. De componenten en het grid wat ontstaat bij het schakelen van de elementen, dienen voor de dak- en gevelsluiting. De componenten zijn niet verantwoordelijk voor de constructie van het gebouw. Zij zullen zelfdragend uitgevoerd worden en voor overige constructie worden zij niet toegepast. Hierdoor bouwt men met één universeel component waarvan de ronde openingen echter flexibel en nader te bepalen zijn. De vulling in de ronde openingen is overal in het grid toepasbaar en kent zijn eigen programma. Het programma is afhankelijk van de gebruiker en daarmee de functie. Het gebouw en de gevel beperkt zich hiermee niet tot één functie maar een breed scala aan functies.

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

â&#x20AC;&#x153;Hoe creĂŤert men dynamische en energieopwekkende gevels zodat de energiebalans, flexibiliteit en daarmee de levensduur van gebouwen beter en langer zal worden? En hierdoor statische en energievretende gebouwen tot het verleden behoren!â&#x20AC;?

T H E

2.3 Programma paneelvulling Transparantie vs Geslotenheid Een belangrijk aspect van de paneelvulling is de functie van transparantie tegenover geslotenheid. Beide functies hebben hun eigen voor- en nadelen. Echter door dit te combineren biedt dit vele mogelijkheden binnen een element en de totale gevel. De transparantie is esthetisch een belangrijk aspect, de mensen in een gebouw willen graag naar buiten kijken. Daarnaast is het bouwkundig vastgelegd dat er een bepaalde hoeveelheid daglicht het gebouw in valt. Echter hebben te veel transparante geveldelen een nadelig gevolg van opwarming van het gebouw. Om dit te voorkomen dienen er koelinginstallaties of meer gesloten geveldelen worden gebruikt. Een gesloten paneelvulling heeft vergeleken met transparante paneelvullingen onder andere de voordelen van zon- en warmtewering. Brandtechnisch gezien biedt een gesloten paneelvulling ook voordelen, een gesloten paneel is gemakkelijker te voorzien van voldoende brandwerendheid ten opzichte van een transparante vulling.

E N D L E S S

Licht sturen vs weren Het voordeel van het eindeloos kunnen roteren van het paneel is de mogelijkheid van het gebruiken van beide kanten van het paneel. De ene zijde kan ingezet worden voor zonwering, terwijl de andere zijde ingezet kan worden voor daglichtsturing.

Energie Wegens de mogelijkheid van het eindeloos roteren is het mogelijk om het paneel in de ideale richting vast te zetten. Om dit optimaal te gebruiken is het verstandig om de paneelvullingen te voorzien van energieopwekkende materialen, bijvoorbeeld met pv-cellen. Deze kunnen gedurende de gehele dag de zonnestraling volgen en op deze manier energie omzetten.

Transparantie vs Geslotenheid

Licht sturen vs weren

Energieopwekking

Uitstraling functie (Reclame)

R O T A T I O N

Warmte en energie De grootte van het element kan naast het esthetische ook een interessante rol spelen voor de warmte en energie installaties van het gebouw. Een paneel ter plaatse van de verdiepingsvloer kan gaan dienen als buffer, hiermee kan de warmte en energie uitstoot gestuurd worden.

Uitstraling functie Een andere mogelijkheid van de paneelvulling is het uitstralen van de achterliggende functie, hierbij denkend aan bijvoorbeeld reclame. Het bedrijf van de achterliggende functie kan zelf bepalen welke panelen gebruikt worden om de reclame weer te geven. De functie kan natuurlijk ook op andere manieren duidelijk gemaakt worden, denkend aan kleuren en verlichting. Het paneel kan worden voorzien van een bepaalde kleur verlichting wat de achterliggende functie van het bedrijf kan verduidelijken of de aandacht kan trekken.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

A N A LY S E E N C O N C E P T FA S E

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

3.0 LIGGING EN ORIﾃ起TATIE

3.0 LIGGING EN ORIËNTATIE 3.1 Invloed intensiteit van de zon In het vorige hoofdstuk is het scenario met hypothese omschreven. Kijkend naar de energiebehoefte van een gebouw draait het voornamelijk om verlichting, verwarming en ventilatie. Wanneer men gebruik maakt van passieve en actieve zonne-energie, is de zonnestraling op een gevelvlak erg belangrijk. Een gebouw heeft, afhankelijk van zijn functie, een bepaalde cyclus. Door het in kaart brengen van deze cyclus en dit naast de grafieken te leggen van de zonnestraling op een gevelvlak, kan men zien waar de meest gunstige plek is voor bijvoorbeeld: zonnecellen, het onttrekken van warmte of juist koude, lichtintensiteit, open en gesloten delen. Enige elementaire kennis van de door de zon uitgezonden straling is nodig om de uitgezonden zonnestraling effectief te weren en in andere gevallen zo goed mogelijk te benutten. De aarde ontvangt minder dan één biljoenste deel van de totaal door de zon uitgezonden straling. Desondanks bedraagt dit betrekkelijk kleine gedeelte van de totaal uitgezonden zonne-energie bijna 1018 kW/h. Dit is meer dan 99% van alle op aarde aanwezige energiebronnen. De zon zendt deze energie uit in de vorm van elektromagnetische straling. Deze straling beslaat het hele gebied van elektrische golven, radiogolven, microgolven, infraroodstraling, zichtbaar licht, ultraviolet straling, röntgenstraling tot kosmische fotonen. De diverse golflengten of golflengtegebieden hebben een verschillende uitwerking op de mens (warmte, licht, verkleuring van de huid, etc.) Ongeveer 95% van de zonnestraling die de aarde bereikt bestaat uit ultraviolette (UV), zichtbare en kortgolvige infraroodstraling (IR). Een deel daarvan is voor ons niet zichtbaar (het infrarood en UV-gedeelte), maar wel erg belangrijk voor ons welbevinden. Alleen het gedeelte in het golflengtegebied tussen 380 en 780 nm (nanometer) is ‘zonder hulpmiddelen’ voor het menselijk oog zichtbaar.

Zonbanen per jaargetijden Hoe hoger de zon, hoe meer intensiteit op de horizontale vlakken. Hoe lager de zon, hoe meer intensiteit op de verticale vlakken.

De zonnestraling (zonne-energie) die een gevelopening bereikt bestaat uit een aantal vormen, namelijk de volgende vijf stralingsvormen: 1. Directe straling; 2. Diffuse straling; 3. Gereflecteerde straling; 4. Globale straling; 5. Geabsorbeerde straling. De eenheid voor de hoeveelheid zonnestraling of zonne-energie die per seconde op één vierkante meter aardoppervlak valt is de stralingsintensiteit [ W/m2 ]. Gegevens over de stralingsintensiteit zijn van belang om het rendement van actieve en/of passieve zonbenuttingssystemen te bepalen. De maximale stralingsintensiteit op een verticaal vlak is afhankelijk van de breedtegraad, de geveloriëntatie, de datum, het tijdstip op de dag en de zuiverheid van de atmosfeer.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

3.0 LIGGING EN ORIËNTATIE

De maximale intensiteit van de bij heldere hemel op de gevel vallende globale zonnestraling (dat is de som van de directe, diffuse en gereflecteerde straling) afhankelijk van de datum voor enkele geveloriëntaties.

De zonnestralen die de aarde bereiken bestaan voor ongeveer 3% uit ultravioletstraling (UV), voor 55% uit infraroodstralen (IR) en voor 42% uit zichtbare stralen (licht).

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

juli 08:00

juli 07:00

12%

NO 25%

O ZO

17%

16%

N O

3% 4% 27%

21%

Horizontaal

Totale ontvangen zonnestraling: 2797 W/m2

Totale ontvangen zonnestraling: 3247 W/m2

De zon staat al wat hoger en de ontvangen energie op het horizontale vlak neemt toe.

Relatief is de zonnestraling op het platte vlak toegenomen maar het gedeelte op de verticale vlakken is relatief groter. juli 12:00

ZW W

N NO

26%

15%

21%

O 18%

Z ZW

17%

27%

ZO 4%

Z 4%

11%

19%

Horizontaal

Totale ontvangen zonnestraling: 3376 W/m2

Totale ontvangen zonnestraling: 3316 W/m2

Totale ontvangen zonnestraling: 3357 W/m2

Het aandeel wat het horizontale vlak ontvangt is praktisch gelijk aan dat van het oostelijke en het zuid-oostelijke vlak.

De zon staat steeds hoger het aandeel van het verticale vlak wordt groter.

De zon staat in het Zenith.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

O Z

21%

27%

4% 13%

NO 20%

N 9%

17%

juli 11:00

NO 25%

juli 10:00

12%

Totale ontvangen zonnestraling: 2427 W/m2

21%

3% 3% 3%

Z 27%

20%

N 3%

E N D L E S S

3% 3% 3%

juli 09:00

T H E

3.2 Zonnestraling op horizontale en verticale vlakken gedurende de dag Wanneer men gebruik wil maken van passieve- en actieve zonne-energie is het uitzetten van een dagcyclus vereist. Dit laat het aantal Watt per vierkante meter zien op een bepaald uur. De verdeling is genomen in de maand juli; de warmste maand van het jaar. Afgebeeld is het horizontale vlak in verhouding tot de verticale vlakken gedurende de dag.

E N D L E S S

R O T A T I O N

3.0 LIGGING EN ORIﾃ起TATIE

juli 14:00

juli 13:00

27% 13%

T H E

7% 4%

19%

26%

O Z ZW

17%

22%

10% 12%

Z 22%

Horizontaal

Totale ontvangen zonnestraling: 3358 W/m2

Totale ontvangen zonnestraling: 3371 W/m2

Gedurende de warmste uren krijgt het horizontale vlak het zwaarst te verduren.

De verticale vlakken krijgen nu de overhand.

3% 3% 3%

[4030958]

16%

juli 18:00

3% 3%

N 6%

13%

N 3%

O 18% 21%

Z ZW

Totale ontvangen zonnestraling: 3320 W/m2

ZO 22%

O ZO

19%

21%

19%

14%

juli 17:00

13%

juli 16:00

ing. ROBERT FRANSEN

Totale ontvangen zonnestraling: 3314 W/m2

4% 3% 3%

O 17%

24%

juli 15:00

O 23%

19%

Z ZW

27%

NO ZO Z ZW

27%

Horizontaal

Totale ontvangen zonnestraling: 3027W/m2

ing. WILLEM KOK

[4032772]

Totale ontvangen zonnestraling: 2591 W/m2

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

juli 19:00

11%

3% 2% 2% 3%

26% 15%

N NO O ZO

3.5 De zoninval De zoninval is het grootst: Oost- en westgevel: april tot september Zuidoost- en zuidwest gevel: gehele jaar door Zuidgevels: van januari tot mei en augustus tot november

29%

W NW Horizontaal Totale ontvangen zonnestraling: 1904

Het schema rechtsonder geeft de gemiddelde lichtsterkte op de verschillende windrichtingen op een heldere dag. De ideale lichtinval voor het werken met een beeldscherm is gemiddeld 500 lux. Met een goede zonwering die de straling reflecteert is dit te bewerkstelligen.

W/m2

Zonnestraling op horizontale en verticale vlakken gedurende de dag De grafieken geven een duidelijk beeld waar de warmte vandaan komt en wat op welk tijdstip het koudste vlak is. Het optimaal benutten van deze omstandigheden bij de situering van het gebouw is zeer belangrijk; het gebruiken van de te ontvangen warmte en zeker niet op de laatste plaats het gebruiken van het koelend vermogen van gevelvlakken.

R O T A T I O N

3.3 Invloed oriëntatie De intensiteit van de zon op de westen oostgevel is hoger dan op de zuidgevel. Dit komt doordat de zon veel hoger staat als hij midden op de dag op de zuidgevel schijnt, dan wanneer hij aan het begin en het eind van de dag op de oost- of westgevel valt. De intensiteit loodrecht op de richting van de zonnestralen is vrijwel even groot. De intensiteit van zonnestraling berekend per vierkante meter geveloppervlak is bij hoge zonstanden echter relatief laag. Anders wordt het wanneer men de maand september bekijkt. Dan is de zonstand, ook voor een zuidgevel, veel lager. De zuidgevel ontvangt daardoor een hogere stralingsintensiteit dan in de zomermaanden. De westgevel krijgt in die situatie minder straling omdat de zonstand voor deze gevel heel erg laag is en de intensiteit van de straling nu sterk wordt verminderd door de atmosfeer. Oriëntaties op het westen of zuidwesten geven de meeste problemen als het gaat om oververhitting. De zonbestraling bereikt in de middag hoge waarden, juist op de uren dat ook de buitentemperatuur het hoogst is. Overigens wordt voor kantoorgebouwen, werkplaatsen en dergelijke de situatie gunstig beïnvloed door de zomertijd. De top van de binnentemperatuur valt dan aan het eind van de werktijd. Dit houdt wel in dat de zonweringen ook na werktijd gesloten moeten blijven om opwarming van het gebouw te voorkomen.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

E N D L E S S

T H E

3.4 Beschaduwing Het is duidelijk dat er bij het bepalen van de zonbelasting op de gevel, ook beschaduwing door gebouwen of andere objecten zoals bomen een rol speelt. Wanneer een gedeelte van het gebouw door de schaduw van een tegenover liggend gebouw nauwelijks door de zon wordt beschenen, is zonwering uiteraard niet van toepassing. Ook het ontwerp van de gevel vormt een belangrijke factor bij de zontoetreding. Bij diepliggende ramen ligt een gedeelte van het glas langdurig in de schaduw. Wanneer het glas dicht bij het buitenvlak van de gevel ligt, wordt een groter deel van het glas door de zon beschenen. Ook luifels en verticale schermen kunnen als zonwering dienen. Op een oost- of westgevel is door de lage zonstad het effect van een luifel zeer gering. Een luifel is meer geschikt voor een zuidgevel waarbij de zon in de zomer maanden hoog aan de hemel staat. Op een noordoost- of een noordwestgevel kan men bijvoorbeeld gebruik maken van verticale schermen, omdat de zon hier nooit recht op de gevel staat, maar altijd onder een bepaalde hoek.

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

4.0 GEBOUW vs ENERGIE

4.0 GEBOUW vs ENERGIE R O T A T I O N

4.0 GEBOUW vs ENERGIE 4.1 Verlies- en winstposten voor de bepaling van de warmte- en koudebehoefte Warmtebehoefte (winterperiode)

Transmissie

4.2 Globaal energieverbruik woning en kantoorgebouw Door het energieverbruik in kaart te brengen kan men zien hoe groot het elektriciteitsverbruik is en hoeveel er globaal opgewekt moet worden middels actieve zonne-energie. Tevens is uit onderzoek gebleken dat het energieverbruik met goede ingrepen 30% omlaag gebracht kan worden waardoor er een betere energiebalans ontstaat.

Koelbehoefte (zomerperiode)

Zonbijdrage

Transmissie

Zonbijdrage 3567

Ventilatie/infiltratie

Interne warmteproductie

Ventilatie/infiltratie

4000 3500

1965

3000 2500 Thermische capaciteit

2000 1500

Verlies

Winst

Verlies

46,03

1000

T H E

E N D L E S S

500

Invloedsfactoren De volgende factoren zijn van invloed op de gebouwschilindicator:

Globaal jaarlijks energieverbruik van een gemiddeld huishouden

• Transmissie (inclusief lineaire warmtedoorgangscoëfficiënten): Door verbetering van de warmte-isolatie wordt het transmissieverlies beperkt. Om de transmissie via de scheidingsconstructies nauwkeurig te bepalen, dient rekening te worden gehouden met het warmteverlies via de aansluitingen van constructies op elkaar (Ψ-waarden); • Ventilatie en infiltratie: Het totale ventilatiedebiet wordt op basis van NEN 5128 bepaald. In de gebouwschilindicator wordt de invloed van zelfregelende roosters, warmteterugwinning en voorverwarming ventilatielucht (met uitzondering van voorverwarming door serres) niet meegenomen. Op deze wijze wordt de invloed van ventilatie op het energieverbruik bepaald, onafhankelijk van het ventilatiesysteem. Het infiltratievoud van een woning wordt bepaald door de bouwkundige detaillering en de uitvoering daarvan. Goede detailleringen beperken het warmteverlies; • Zoninstraling: Het aantal, de grootte, de positie en de oriëntatie van de ramen zijn bepalend voor de mate van warmtewinst ten gevolge van de zon. Dat is gunstig in de winterperiode, maar heeft een negatief effect op het zomercomfort. Daarom worden passieve maatregelen als zonwering en overstekken gewaardeerd in de gebouwschilindicator; • Thermische capaciteit: Voor een gebouw met een hoge thermische capaciteit geldt dat de constructie langzaam opwarmt of afkoelt. Hierdoor worden extremen in de binnentemperatuur afgezwakt. Een bouwkundig schilcasco met een hoge thermische capaciteit beperkt de koudebehoefte; • Interne warmtelast: De warmtewinst door interne warmteproductie betreft de bijdrage aan de warmtehuishouding door warmteproductie van personen, verlichting en apparatuur.

Elektriciteitsverbruik [kWh]

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

Waterverbruik [m3]

459000 500000 450000 400000 350000 300000 250000 200000 150000 100000 50000 0

70200 Nihil

Globaal jaarlijks energieverbruik van een standaard kantoorgebouw (30x30x30m) Elektriciteitsverbruik [kWh]

ing. ROBERT FRANSEN

Gasverbruik [m3]

Waterverbruik [m3]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

4.3 Hoofdpunten component Energiebehoefte in %

Problematiek

Mogelijke oplossing

1. Verwarming & Ventilatie

21 %

Elk gebouw heeft verse lucht nodig! 21% van de totale energiebehoefte gaat verloren aan verwarming en ventilatie. In de winter zal men, afhankelijk van de zonbijdrage en interne warmteproductie, moeten verwarmen. Ventilatie voor verse lucht is nodig maar voert tevens de warmte af (energieverlies).

Door het reguleren van de gewenste en ongewenste transmissie kan de koelen warmtebehoefte aanzienlijk gereduceerd worden.

34 %

Verlichting in kantoorgebouwen gebruiken 34% van de totale energiebehoefte. De verlichting heeft invloed op de interne warmteproductie. In de winter is dit gunstig maar wel een aparte vorm van verwarmen. In de zomer is de warmteproductie negatief en heeft dit direct invloed op de ventilatie en daarmee het energieverbruik.

Door een goed daglichtsysteem kan het energieverbruik gereduceerd worden. De daglichtreflectors kunnen iedere stand aannemen waardoor het daglicht optimaal naar binnen gestuurd kan worden. Door de daglichtreflectors vlak onder de draagvloer te plaatsen en de onderkant van de draagvloer reflecterend te maken, kan men het daglicht dieper in de ruimte krijgen. Het verlaagd plafond, welke translucent uitgevoerd dient te worden, geeft een gelijkmatig lichtverdeling en bovendien ziet men de installaties dan niet. Het plafond kan ook gespiegeld uitgevoerd worden waardoor het daglicht nog dieper naar binnen komt.

3. Transmissie

32 %

Transmissie van kantoorgebouwen bedraagt circa 32% van de energiebehoefte. In de winter is de transmissie ongewenst omdat er dan sprake is van warmteverlies (ongewenste transmissie). In de zomer wil men juist transmissie zodat de warmte die ontstaat door de zonbelasting en interne warmteproductie afgevoerd kan worden (gewenste transmissie).

Zoals links is omschreven heeft transmissie zowel een negatieve als positieve functie. De gedragsverandering tussen winter en zomer vragen om een gevelvulling die zich aanpast aan de situatie. In de winter wil men gebruik maken van de zonbelasting en de interne warmteproductie. De gevelvulling moet de warmte in de vorm van straling middels reflectie binnenhouden. In de zomer wil men geen gebruik maken van de zonbelasting maar juist de warmtestraling weren en de interne warmteproductie afvoeren middels de transmissie. Hiermee wil men eigenlijk de gelaagdheid en daarmee de reflecterende folie of dergelijke in het element veranderen. Door de elementen 180 graden te draaien veranderd de gelaagdheid en dus de thermische eigenschappen.

4. Energieopwekking

Geeft vermindering in fossiel brandstofgebruik en dus uitstoot

De zon staat centraal als het gaat om energieopwekking. De eenheid voor de hoeveelheid zonnestraling of zonne-energie die per seconde op één vierkante meter aardoppervlak valt is de stralingsintensiteit [ W/m2 ]. Gegevens over de stralingsintensiteit zijn van belang om het rendement van actieve en/of passieve zonbenuttingssystemen te bepalen. De maximale stralingsintensiteit op een verticaal vlak is afhankelijk van de breedtegraad, de geveloriëntatie, de datum, het tijdstip op de dag en de zuiverheid van de atmosfeer.

Wanneer men de zonintensiteit uitzet in grafieken geeft dit een duidelijk beeld waar de warmte vandaan komt en wat op welk tijdstip het koudste vlak is. Het optimaal benutten van deze omstandigheden bij de situering van het gebouw is zeer belangrijk; het gebruiken van de te ontvangen warmte en zeker niet op de laatste plaats het gebruiken van het koelend vermogen van gevelvlakken.

Moeilijkheidsgraad hierbij is de gedragsverandering tussen winter en zomer. De zonintensiteit zal per gevelvlak veranderen en daarmee ook de plaats van de zonnecellen. 5. Flexibel & Demontabel

Vergroot de levensduur van het gebouw

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

Woon- en kantoorgebouwen worden nog steeds statisch benadert terwijl uit onderzoek blijkt dat dit soort gebouwen worden afgedankt wanneer zij hun functie verliezen. De levensduur van een gebouw is afhankelijk van de gebruiker. Wanneer de gebruiker zijn activiteiten kwalitatief kan blijven uitvoeren, zal het gebouw aanzienlijker langer blijven bestaan.

MSC.1

Door de panelen in de zomer en winter van plaats te veranderen kan men optimaal gebruik van de zonneenergie. Echter is dit zeer arbeidsintensief en ligt de oplossing wellicht in de kruising van de zomer- en wintersituatie. Een ander idee is dat de gesloten componenten voorzien zijn van twee verschillende materialen (binnenkant en buitenkant) welke inspringen op de gewenste situatie.

Dynamische gebouwen hebben een hoge mate van flexibiliteit en kunnen mee transformeren met de behoefte van de gebruiker. Hierbij speelt de gevel een belangrijke rol. De gevel is niet alleen een architectonisch en thermisch jasje maar het bepaald ook de kwaliteit van de binnenruimtes. De gevel, afhankelijk van de functie en vraag, zal energie moeten opwekken. Tevens wil men in sommige gevallen dat het zijn functie uitstraalt. Dit vraagt om een flexibele en vrij indeelbare gevel waarbij een orthogonaal grid als speelveld en diverse puzzelstukjes als programma een belangrijk element zijn. Kortom bepaal de spelregels en speel het spel!

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

2. Verlichting

E N D L E S S

In de zomer zal men, afhankelijk van de transmissie, ventilatie/infiltratie en thermische capaciteit, moeten koelen. Ventilatie voor verse lucht is nodig en voert tevens de warmte af (juist nodig!). (Top)koeling is één van de grootste energieverslinders.

Een gevel is bouwfysisch en constructief gekoppeld aan het gebouw! Het gebouw en de gevel werken bouwfysisch samen en kan dus niet apart benaderd worden. Een rij componenten tussen de vloeren plafondconstructie reguleren de ventilatie in het gebouw. De kleppen kunnen open gezet worden waardoor langs- en/of dwarsventilatie wordt verkregen. De interne warmteproductie stijgt naar het plafond waarna het door de ventilatie wordt afgevoerd. De draagvloeren dienen wel een thermische capaciteit en daardoor goed kunnen accumuleren. Een ander voordeel is dat zo de W&E – installaties koeler blijven waardoor er minder energieverlies is. In de winter wil men de ruimte tussen het plafond en de draagvloer als bufferruimte gebruiken. De luiken gaan dicht (positief broeikaseffect) en de interne warmteproductie wordt opgeslagen in bufferruimte (plafond en draagvloer). De W&E – installaties blijven nu warmer waardoor er minder energieverlies is.

T H E

Speerpunten component

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

5.0 VORM EN SCHAAL

5.0 VORM EN SCHAAL 5.1 Gebruikelijkheid Vanuit het programma van eisen en de randvoorwaarden van het totaal ontwerp is bekend geworden dat de context waarin het pand komt te staan nagenoeg niet gedefinieerd is. Vanuit deze informatie is kortgesloten dat de gebruiker, de mens, daarom het belangrijkste middel is om de gevel te toetsen. De invulling van het gebouw, namelijk een kantoor, zal hiervoor de belangrijkste informatie opleveren.

5.2 Vorm Aan de hand van de stapelbaarheid van het element zijn er twee vormen die in aanmerking komen om het element in uit te voeren. Dit zijn het vierkant en de hexagon, beide symmetrische en stijve vormen. Beide vormen hebben hun eigen voor- en nadelen, hieronder omschreven.

1350 mm

Onderzoek in Neufert wijst uit dat de zichtlijnen van de mens in zittende en staande houding op respectievelijk 1350 mm en 1700 mm hoogte liggen. Dit zullen dan ook de maten worden waaraan de gevel getoetst zal worden om de gebruikers van de binnenfunctie een optimaal zicht naar buiten te geven en deze dus zo veel mogelijk te kunnen bedienen. De grootte en manier van stapelen van de verschillende elementen kan op deze manier beoordeeld worden en op basis hiervan kunnen keuzes gemaakt worden ten behoeve van de vorm en schaal van de verschillende elementen. Aan de hand van de stapelbaarheid van verschillende vormen zal het onderzoek naar de ideale elementgrootte zich beperken binnen de vierkante en de hexagonale vorm. Deze twee vormen zijn ideaal te stapelen en zullen daarnaast voor zowel de gevelsluiting als de dakafwerking gebruikt worden.

ing. ROBERT FRANSEN

Vierkant

Hexagon

1700 mm

De beleving van de gevel zal van binnenuit beleefd worden als de scheiding tussen de kantooromgeving en de buitenwereld. Deze zal voornamelijk zittend maar ook staand worden beleefd. Als belangrijkste factor mag dus de beleving vanuit zittende of staande positie worden gezien.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

5.0 VORM EN SCHAAL

[4030958]

ing. WILLEM KOK

Voordelen

Nadelen

Voordelen

Nadelen

I. II.

Gemakkelijk te stapelen II. Goed toepasbaar op hoekpunten III. Horizontale en verticale krachten afdrachten IV. Rustig gevelbeeld

II.

III.

Oppervlakte verlies bij hoeken in verband met niet goed overeenkomende vormen Optrekken van een raster, minder speelse uitstraling Niet toepasbaar op gebogen gevels

Goed stapelbaar Vorm sluit goed aan bij het ronde raam waardoor er weinig oppervlakte verlies optreedt III. Speelse uitstraling door verspringen van elementen IV. Toepasbaar op zowel vlakke als gebogen gevels

II. III.

Op maaiveld passtukken nodig voor het stapelen Passtukken nodig bij hoekpunten Naast horizontale en verticale ook diagonale krachten

Conclusie

De goede stapelbaarheid van het vierkant is in het voordeel voor deze vorm. Er zijn geen passtukken nodig bij de vloeraansluiting en de hoeken en dit maakt het een makkelijk te hanteren vorm. De vorm zelf is echter een struikelblok. Door de slechte vormaansluiting tussen het vierkant en het cirkelvormige paneel gaat er veel oppervlakte verloren aan het paneel.

De stapelbaarheid van de hexagon is in het nadeel vergeleken met het vierkant. De mogelijkheid tot stapelen is er zeker, maar dit zal een aantal speelse verspringingen met zich mee brengen. Daarnaast zullen er op maaiveld en de hoekaansluitingen koppelstukken nodig zijn om de elementen door te kunnen zetten. In tegenstelling tot het vierkant is de vorm beter aansluitend bij het cirkelvormige paneel.

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

5.3 Gevelopbouw en esthetiek Op de afbeelding hiernaast is een duidelijk onderscheid te zien tussen een zelfdragend paneel en een paneel wat opgezet wordt vanaf de verdiepingsvloeren. Het doortrekken van de vloer in de gevel heeft grote gevolgen voor de constructieve werking van de losse elementen.

E N D L E S S

Daarnaast geeft het doorvoeren van de vloeren in de gevel tevens een architectonisch ander beeld. Zoals op het gevelaanzicht duidelijk te zien is, heeft de vloer een zeer aanwezige rol in het gevelbeeld. De gevel moet een speciaal onderdeel van het gebouw worden en niet puur en alleen een middel om een ruimte dicht te zetten. Op de verschillende afbeeldingen onderaan deze pagina zijn de elementen in verschillende schalen uitgevoerd en daarbij zijn de verschillende uiterlijke vertoningen tussen een zelfdragende gevel en een gevel waarbij de vloeren doorsteken in het gevelbeeld goed zichtbaar. Deze afweging is gemaakt bij een eventuele keuze voor vierkante elementen. Bij het toepassen van de hexagon zal dit ten koste gaan van de vorm omdat er dan bij elke vloer passtukken gebruikt moeten worden. Om de gevel beter tot zijn recht te laten komen is er gekozen om de vloeren niet door de gevel te laten steken waardoor de gevel een verschijning op zich wordt. Op deze manier zal de gevel niet alleen in bouwtechnische en bouwfysische aspecten werken maar ook een architectonische waarde krijgen.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

Vierkant 300 x 300 mm 250 mm diameter

[DOCENT]

Vorm: Afmetingen elementen: Afmeting paneel:

Vierkant 600 x 600 mm 500 mm diameter

MSC.1

Vorm: Afmetingen elementen: Afmeting paneel:

ARCHITECTURAL ENGINEERING

Vierkant 1200 x 1200 mm 1000 mm diameter

Vorm: Afmetingen elementen: Afmeting paneel:

VAKCODE

Vierkant 3000 x 3000 mm 2700 mm diameter

AR1B081

R O T A T I O N

Vorm: Afmetingen elementen: Afmeting paneel:

2. Vloeren zichtbaar in de gevel

1. Gevel voor de vloeren geplaatst

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

5.0 VORM EN SCHAAL

5.4 Stapelmanieren De verschillende elementen zullen gestapeld worden. Verschillende vormen zorgen voor een verschillend gevelbeeld en hebben zo hun eigen voor- en nadelen. De verschillede stapelmethodes per vorm worden hieronder besproken en afgewogen.

Vierkant

Hexagon

Gelijkmatig

Voordelen I.

II.

Verspringend

Nadelen

Elementen goed te koppelen en eventueel uit te voeren in een ‘supercomponent’ Achterliggende vloeren goed te camoufleren door één rij elementen ‘blind’ uit te voeren

I. II.

III.

Weinig variatie in de gevel Veel oppervlakte verlies door paneelvorm Lastig om ideale zichtlijnen voor zittend en staand te vinden.

Voordelen I.

II.

Horizontaal geaccentueerd

Nadelen

Speelser effect in de gevel ten opzichte van gelijkmatig verdeelde blokken Variatie zorgt voor mogelijkheden voor zowel zittend als staand de ideale zichtlijnen

II.

III.

Pasblokken nodig bij vloer en dak aansluitingen Achterliggende vloeren zichtbaar in twee panelen op verschillende hoogtes, afbreuk aan je gevelbeeld Veel oppervlakte verlies door paneelvorm

Voordelen I. II.

III.

Verticaal geaccentueerd

Nadelen

Speelser effect in de gevel Achterliggende vloeren goed te camoufleren door één rij elementen ‘blind’ uit te voeren Kleinere pasblokken nodig bij vloer-, en dakaansluiting nodig dan bij verticaal georiënteerde elementen

II.

Pasblokken nodig bij vloer-, dak- en hoek aansluitingen Lastig om ideale zichtlijnen voor zittend en staand te vinden

Voordelen I. II.

Nadelen

Speelser effect in de gevel Variatie zorgt voor mogelijkheden voor zowel zittend als staand de ideale zichtlijnen

II.

Pasblokken nodig bij vloer-, dak- en hoek aansluitingen Achterliggende vloeren zichtbaar in twee panelen op verschillende hoogtes, afbreuk aan je gevelbeeld

Conclusie

De gevel opgebouwd uit gelijkmatig verdeelde elementen geeft een beeld aan de hand van een raster. Dit geeft een rustig, maar daarnaast tevens een ‘saai’ effect. De krachtenafdracht en de onderlinge koppeling tussen de elementen is echter wel optimaal. De achterliggende vloer kan goed weggewerkt worden door het toepassen van een horizontale lijn van dichte elementen.

In tegenstelling tot de gelijkmatig verdeelde gevelelementen geeft dit beeld een spannender effect. Daarnaast blijft de onderlinge koppeling van de elementen in het verticale vlak ideaal, maar zal er horizontaal rekening gehouden moeten worden met de verspringingen van de componenten. Om de vloer te kunnen verbergen gaan er meerdere elementen op verschillende hoogtes verloren door blind uit te voeren wat een druk gevelbeeld geeft.

De horizontaal geaccentueerde honingraatstructuur heeft een uiterlijk wat aantrekkelijker is dan het vierkante element. Daarnaast zijn de componenten onderling goed te schakelen. Op de vloer-, dak- en hoekaansluitingen zijn echter hulpstukken nodig. De gehele gevel kan dus niet uit hetzelfde element worden opgebouwd. De vloeren zijn daarentegen weer goed weg te werken in de horizontale geaccentueerde elementen.

Verticaal geaccentueerde honingraatstructuur bied in tegenstelling tot de horizontale een nog speelser beeld in de gevel. Aansluitingen op maaiveld, dak en hoeken zullen hulpstukken nodig hebben om deze gevel uit te kunnen voeren. Daarnaast zullen er verschillende verspringende elementen verloren gaan wil men de vloer blind uitvoeren. Dit zal ten koste gaan van het gevelbeeld.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

5.5 Schaal De verschillende mogelijkheden in elementen leveren verschillende gevelbeelden op. Daarnaast is aangegeven dat er gelet wordt op de zichtlijnen in zittende en staande positie van binnenuit. Om hierin de ideale vorm en grootte te vinden zijn er voor de vier verschillende methoden een aantal verschillende schalen op gesteld om te kunnen zien welke vorm en grootte de meest ideale afmeting heeft om zo het best te kunnen voldoen aan de zelf opgestelde eisen.

E N D L E S S

De volgende bouwsystemen met de elementen worden behandeld: I. II. III. IV.

Vierkant gelijkmatig Vierkant verspringend Hexagon horizontaal geaccentueerd Hexagon verticaal geaccentueerd

Dicht element (voor een vloer)

Vierkant gelijkmatig De indeling aan de hand van vierkanten die gelijkmatig horizontaal en verticaal naast elkaar geplaatst worden creëert een grid op de gevel bestaande uit vierkante elementen. Dit geeft een strak, maar wellicht ook wat minder spectaculair gevelbeeld. Daarnaast is, afhankelijk van de grootte van de elementen en de dikte van het uit te voeren plafond tevens een aantal elementen gedwongen om dicht uitgevoerd te worden om zo de vloer niet in het zicht te houden achter het transparante paneel.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Open, transparant element

E N D L E S S

R O T A T I O N

5.0 VORM EN SCHAAL

T H E

Vierkant verspringend In tegenstelling tot de gelijkmatig verdeelde vierkanten is deze opzet gebaseerd op het vinden van de ideale zichtlijnen voor de staande en zittende mens. Zoals te zien was bij de andere indeling met vierkante elementen werden beide ideale zichtlijnen pas behaald bij een groot element. Door de elementen van elkaar te laten verspringen is het mogelijk om deze zichtlijnen ook met kleinere elementen te kunnen bieden.

Groot nadeel is echter wel dat er voor de verspringende elementen ook pasblokken nodig zijn bij vloeren dakaansluiting. Deze elementen zijn de helft van de grootte van het element dat gebruikt gaat worden en zal het gevelbeeld dus flink be誰nvloeden.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

Hexagon horizontaal geaccentueerd De hexagon heeft het voordeel tegenover het vierkant dat het altijd verspringend is ten opzichte van elkaar. Dit kan horizontaal en verticaal geaccentueerd worden, waarbij het grootste verschil merkbaar is in het tegemoet komen van de ideale zichtlijnen. Daarnaast heeft de hexagon een groot transparant oppervlak in vergelijking met de totale oppervlakte van een hexagon. Dit zorgt voor een transparantere gevel in vergelijking met een vierkant element. De horizontale uitlijning van de elementen is niet ideaal voor de zichtlijnen, maar ter plaatse van de vloeren heeft de horizontale accentuering een betere uitstraling dan de verticale. De passtukken bij de vloeren dakaansluiting zullen kleiner zijn dan de passtukken bij een verticaal geaccentueerde gevel.

E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

Hexagon verticaal geaccentueerd De hexagon heeft het voordeel tegenover het vierkant dat het altijd verspringend is ten opzichte van elkaar. Dit kan horizontaal en verticaal geaccentueerd worden, waarbij het grootste verschil merkbaar is in het tegemoet komen van de ideale zichtlijnen. Daarnaast heeft de hexagon een groot transparant oppervlak in vergelijking met de totale oppervlakte van een hexagon. Dit zorgt voor een transparantere gevel in vergelijking met een vierkant element. De verticale uitlijning van de elementen is ideaal voor de zichtlijnen, maar ten plaatse van de vloeren heeft de verticale accentuering een slechtere uitstraling dan de horizontale toepassing. De passtukken bij de vloeren dakaansluiting zullen groter zijn dan de passtukken bij een horizontaal geaccentueerde gevel.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

5.0 VORM EN SCHAAL

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Invulling en eisen panelen Naast transparantie en de functie van ramen zullen er tevens panelen zijn die een andere invulling krijgen en waar tevens andere eisen aan gesteld worden. Aan de hand van de afbeelding hiernaast worden deze toegelicht. 1. Installatie doorgangspaneel Luchtdoorlatend ten behoeve van koelen installaties en het licht naar binnen kaatsen voor passieve verlichting via het verlaagde translucente plafond. 2. Transparant paneel Paneel uitgevoerd als raam met de mogelijkheid om door zijn bewegingsvrijheid te kunnen fungeren als ventilatiemogelijkheid en als zonwering 3. Doorvalbeveiliging en brandscherm Het onderste paneel vanaf de vloer heeft in principe dezelfde werking als het transparante paneel. Echter zijn er een aantal eisen waaraan deze moet voldoen zoals de doorvalbeveiliging, brandoverslagscherm en de ongeschreven eis van privacy.

Bij de vierkante vorm is geen sprake van verspringingen onderling en kunnen de plafonds en vloeren netjes verwerkt worden achter de elementen. Daarnaast kunnen de draaiende panelen optimaal functioneren en hebben deze de nodige bewegingsvrijheid in de achterliggende ruimte.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

v l o e r

1. Verlaagd translucent plafond

3. v l o e r

Elementgrootte: Paneelgrootte:

1000 * 1000 mm diameter van 700 mm

Esthetiek Mede door de vorm en de schaal wordt een groot deel van esthetische waarde van het gebouw bepaald. Om enige variatie in het esthetische gevelbeeld te creëren is gekozen om af en toe te variëren in grootte van elementen. Dit concept zal later in dit verslag nader worden toegelicht.

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Het verspringen van de hexagonale elementen is een struikelblok voor de aansluiting van de draaiende gevelpanelen ten opzichte van de vloeren. De vloeren zullen namelijk niet verspringen en om de ideale aansluiting van panelen te kunnen garanderen ter plaatse van de vloeren is een hexagonale elementvorm een ongunstige stapelmethode.

Op de afbeelding hiernaast is de uit te voeren schaal en indeling van de gevel weergegeven. De verdeling is gebaseerd op zichtlijnen, functionaliteit en benodigde hoogte.

E N D L E S S

De keuze tussen vierkant en hexagonaal is naast het probleem van de passtukken grotendeels gebaseerd op het bouwfysische gevelconcept van de gevel. De te openen elementen ter plaatse van de vloeren zijn een belangrijk onderdeel binnen het concept en om deze ideaal te laten functioneren is het noodzakelijk dat de elementen een goede aansluiting hebben op deze opening.

Schaal De schaal van de elementen is naast de vorm van grote invloed op het uiterlijk van het totale gebouw. Gezien de geringe randvoorwaarden vanuit de omgeving van het pand is voor de schaal uitgegaan van de gebruiker; de mens. De ideale vormgeving voor de mens is de grootste drijfveer voor de schaalbepaling. Daarnaast zijn er nog een aantal overige eisen waaraan de gevel moet voldoen gezien het bouwbesluit, denk hierbij aan doorvalbeveiliging en brandoverslag. Aan de hand van de twee vaakst voorkomende houdingen binnen een gebouw, zittend en staand, is er uitgegaan van twee bepalende zichtlijnen.

T H E

5.6 Conclusie Vorm Beide vormen, vierkant en hexagonaal, hebben hun eigen voor- en nadelen met betrekking op de bouwmethode, clustermogelijkheden, passtukken en dergelijke. In deze is gekozen om de gevel uit te werken op basis van vierkante, recht boven elkaar geplaatste elementen. Dit aan de hand van het uitgangspunt van één element welke op alle gevels én het dak toegepast kan worden. Door de gevel te laten verspringen zijn extra paselementen nodig om de overige elementen op hoekpunten en vloer en dakrand aan te kunnen laten sluiten op elkaar.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

6.0 MECHANISME

R O T A T I O N

6.0 MECHANISME 6.1 Tandwielen

6.2 Snaarconstructies

De tandwielconstructie is gebaseerd op verschillende tandwielen welke worden aangedreven vanuit een as, door het in elkaar draaien van de ‘tanden’ worden meerdere tandwielen aangedreven. De overbrenging van het draaien kan via verschillende manieren en verschillende vormen van tandwielen. Er zijn een aantal verschillende tandwielen:

Net als een tandwielconstructie is de V-snaar gebaseerd op het aandrijven van verschillende, in dit geval poelies, welke onderling verbonden worden door een V-snaar of V-riem. De letter V geeft de vorm van de snaar als aan, deze is V-vormig. Een poelie is een schijf met een V-vormige doorsnede waarin de V-snaar precies kan vallen. De V-vorm is gestandaardiseerd, dit geeft als voordeel dat elke poelie eenzelfde V-vorm heeft en deze altijd in elkaar passen en kunnen ‘samenwerken’. Met de V-snaar kan beweging overgebracht worden van de ene poelie naar de andere. Er kan een groot overbrengingsvermogen worden bereikt door het strak vasttrekken van de snaar in de poelies, waardoor het slippen grotendeels wordt tegengegaan. Het nadeel van deze constructie is dat er altijd enige slip zal blijven, dit doet zich vooral voor wanneer de V-snaar niet strak genoeg is gespannen. Het belangrijkste onderdeel van deze constructie, de wrijving, mist door te weinig spanning op de snaar.

1. De meest bekende is een cilindrisch tandwiel: aan het wiel zitten tanden, welke in elkaar grijpen wanneer deze gaat draaien. Dit gebeurt in hetzelfde vlak, op deze manier kunnen de tandwielen de rotatie overbrengen op elkaar. De tandwielen welke in elkaar grijpen zullen in tegengestelde richting gaan draaien, om dit te voorkomen dient een tussentandwiel toegepast te worden. 2. Een worm: een worm is een stang / as welke is voorzien van schroefdraad, in dit schroefdraad passen de tanden van een tandwiel. De stang / as kan worden aangedreven door motoren. Het voordeel van een worm is de mogelijkheid van het haaks overbrengen van een rotatie, zonder een extra tandwiel te moeten toepassen. 3. Een tandheugel: een tandheugel is een staaf / as met tanden. Deze tanden grijpen in de tanden van een tandwiel en kan op deze manier aangedreven worden. Een belangrijk aspect van een tandheugel is dat wanneer deze wordt aangedreven deze rechtlijnig zal bewegen. Met deze vorm kan dus een draaiende beweging omgezet worden in een rechtlijnige beweging.

Naast een V-snaar constructie, is er ook een vorm met een snaar met een getande vorm. Het voordeel van deze snaar is dat er geen slip ontstaat maar dat de beweging voortduurt door middel van tanden welke in elkaar zullen grijpen.

4. Een kegeltandwiel: kegeltandwielen hebben een vorm van een kegel, waarbij de tanden in een bepaalde hoek staan. Hierdoor biedt dit tandwiel de mogelijkheid om te bewegen onder een zelf te bepalen hoek. De tanden van een kegeltandwiel passen precies in elkaar, beide tandwielen hebben hierbij dezelfde hoek.

Wanneer tandwielen een andere afmeting hebben kunnen deze natuurlijk alsnog in elkaar grijpen. Echter zal het ‘toerental’ van de tandwielen onderling variëren. Dit zogenoemde ‘toerental’ is gemakkelijk te berekenen via de formule:

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

6.0 MECHANISME

N1 x Z1 = N2 x Z2 N: het aantal omwentelingen per minuut Z: Het aantal tanden

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

6.5 Magnetisme

Naast een constructie van tandwielen of een V-snaar is het ook mogelijk om een constructie met kogellagers toe te passen. Een kogellager biedt de mogelijkheid een draaibeweging te maken met weinig wrijving. Een kogellager bestaat uit een binnen- en buitenring met daartussen één of twee rijen bolvormige of cilindervormige kogels. Kogels binnenin een kogellager draaien mee, hierdoor ontstaat wrijving tussen de kogels onderling omdat ze ten opzichte van elkaar tegen elkaar in draaien. Hierdoor is een kogellager niet geheel wrijvingloos.

Afhankelijk van de oriëntatie van magnetietkristallen kunnen deze elkaar aantrekken of afstoten, dit verschijnsel wordt magnetisme genoemd. Verantwoordelijk voor het magnetisme is het aanwezige ijzer, naast ijzer vertonen ook nikkel, kobalt en gadolinium magnetische eigenschappen. Voorwerpen die magnetische eigenschappen sterk vertonen worden magneten genoemd. Elke magneet heeft twee polen, de noordpool (de pluspool) en de zuidpool (de minpool). Met twee magneten wordt de noordpool aangetrokken door de zuidpool en andersom, echter stoot de ene noordpool de andere noordpool af en de ene zuidpool de andere zuidpool.

E N D L E S S

Een constructie met kogellagers heeft als voordeel dat verschillende delen van de constructie ten opzichte van elkaar makkelijk kunnen bewegen door het verlagen van de wrijving. Nadelen zijn echter dat de kogellagers voorzien moeten zijn van genoeg vet of smeerolie om slijtage te voorkomen. Er moet voorkomen dat er te veel vet of smeerolie in de lager komt, anders is er een kans dat het vet mee gaat draaien wat als gevolg temperatuurstijging geeft. Dit betekent weer dat de levensduur van dit vet lager zal zijn.

T H E

6.3 Kogellagers

Een ander verschijnsel met mechanisme is het elektromechanisme, dit ontstaat door een elektrische stroom. Alle magnetisme worden veroorzaakt door zowel roterende als revoluerende elektrische ladingen in kringstromen. Elektromechanisme gebeurt met behulp van een geleidende draad waar een elektrische stroom doorheen loopt. Een magnetisch veld wordt bepaald door hoge stromen alsmede een grote zelfinductie, echter zijn hoge stromen niet altijd toelaatbaar, waardoor de zelfinductie wordt verkregen door een draad te wikkelen in de vorm van een spoel. Hierdoor kunnen de velden van alle afzonderlijke windingen bij elkaar worden opgeteld. Bron: wikipedia

Kubler magneetwielsysteem

Bron: wikipedia

Bron: www.aandrijvenenbesturen.nl

6.4 Gyroscoop Een gyroscoop is een rotatiesymmetrische massa die om zijn as kan draaien. Als het wiel eenmaal in beweging is zal deze blijven draaien.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

R O T A T I O N

“Vaak is een gyroscoop in een Cardanische ophanging gevat zodat deze in alle dimensies kan draaien. Bij een cardanische ophanging is het voorwerp binnen een ronde ring opgehangen aan twee scharnieren die in één lijn liggen die door het midden van de cirkel loopt; de ronde ring is zelf ook weer op dezelfde manier opgehangen in een wat wijdere ring, maar met scharnieren op een lijn die loodrecht op beide voorgaande staat. Hierdoor kan het opgehangen voorwerp vrijelijk roteren om twee (bij drie ringen drie) assen. Als het zwaartepunt excentrisch ligt ten opzichte van het middelpunt van de ringen zal het opgehangen voorwerp steeds rechtop blijven hangen ondanks bewegingen van de buitenste ring welke vast zit.”

Het is bedoeld voor die installaties en machines waarbij de inbouw ruimte beperkt is terwijl een grote holle as van 30 mm nodig is. Dankzij het contactloze meetprincipe kan dit meetsysteem zware schokken en trillingen aan. Buitengebruik is ook geen probleem door de IP67 afdichtinggraad en de toegestane luchtvochtigheid van 100% met condensatie en breed temperatuurbereik. De metalen behuizing is afgeschermd tegen elektromagnetische interferentie. Alle incrementele signalen zijn beschikbaar: A, A-, B, B-, en ook de 0 en 0Installatie is eenvoudig vanwege de montagetolerantie van 1 mm tussen de magneetring en de sensor. Met een rode led wordt gewaarschuwd als de afstand te groot wordt of wanneer de snelheid te hoog is. Een groene led geeft de indexpuls, ofwel de nulpuls, aan. De voeding voor de sensor mag 4,8 ... 30 VDC zijn. De elektrische aansluiting is voorzien van een hoogwaardige afgeschermde flexibele PUR kabel die kan worden gebruikt in kabelrupsen als dit nodig is. De sensor is uitgevoerd met een push pull of RS422 circuit. De resolutie is tot 5 μm wanneer alle flanken geteld worden, de repeteerbaarheid is +/- één increment en de maximum meetsnelheid is 25 m/s.

VAKCODE

AR1B081

6.0 MECHANISME R O T A T I O N

Het rotatieprincipe is gebaseerd op het toepassen van tandwielen, waarbij drie motoren worden toegepast om het paneel eindeloos te kunnen laten roteren.

E N D L E S S

6.6 Principe rotatiemechanisme

2. Door middel van een aandrijfmotor zal het grote tandwiel aangedreven worden, waardoor deze 360o kan roteren in de eerste richting. Deze aandrijving kan met verschillende tandwielconstructies. De worm is de meest directe oplossing, deze worm wordt direct aangedreven door een motor en kan zo de rotatie van het grote tandwiel verzorgen.

3. Aan de as zitten twee motoren vast welke mee kunnen draaien, deze motoren kunnen de as roteren waardoor de rotatie in twee richtingen mogelijk is.

1. Rondom het paneel bevind zich een groot tandwiel, welke de mogelijkheid biedt om te roteren in de eerste richting. Aan het tandwiel en het paneel zit een as, welke de mogelijkheid biedt om te roteren in de tweede richting. Wanneer het paneel zich roteert in de eerste richting zal de as meedraaien. 3

2 Paneelvulling As Tandwiel

De twee motoren zullen bevestigd worden op het tandwiel.

De as zal aan het uiteinde voorzien zijn van tanden, waardoor deze aangedreven kan worden via de twee motoren.

4. Een mogelijkheid om het systeem van het draaiende tandwiel op z’n plek te houden is het toepassen van meerdere kleine tandwielen. Deze zullen rondom het grote tandwiel geplaatst worden, elke kleine ‘as’ zal worden voorzien van strips welke ervoor zorgen dat het tandwiel ook in de 2e richting niet kan verplaatsen.

T H E

De wormconstructie zal draaien met de aandrijving van een klein motortje

ing. ROBERT FRANSEN

Het tandwiel zal in tegengestelde richting draaien dan de wormconstructie

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

7.0 PROGRAMMA VAN EISEN

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

7.0 PROGRAMMA VAN EISEN

Wet en regelgeving Om een gevel te kunnen maken die ook daadwerkelijk uitvoerbaar is zullen er aan verschillende eisen voldaan moeten worden. Het bouwbesluit is ĂŠĂŠn van de belangrijkste en meest invloedrijke documenten waaraan voldaan moet worden voordat de gevel dan ook daadwerkelijk gebouwd mag worden. In dit hoofdstuk worden verschillende eisen behandeld waaraan voldaan moet worden en welke toonaangevend zijn in het gevelontwerp. Dit wordt gedaan aan de hand van de volgende onderwerpen; 7.1 Veiligheid 7.2 Gezondheid 7.3 Bruikbaarheid 7.4 Energiezuinigheid 7.1 Veiligheid Algemene sterkte van een bouwconstructie; De in NEN 6700 en 6702 vastgelegde eisen aan een constructie dienen behaald te worden. Deze eisen gelden voor de te bouwen constructie met de daarop werkende krachten. Constructief zal het volledige pand, en ook de componenten dus moeten voldoen, hetgeen inhoud dat deze hun krachten moeten kunnen afdragen en afvoeren naar de fundering alvorens deze de grond in gestuurd worden. Sterkte bij brand; Een te bouwen bouwwerk heeft een bouwconstructie die zodanig is dat het bouwwerk bij brand gedurende redelijke tijd kan worden verlaten en doorzocht, zonder dat er gevaar voor instorting is. Een uiterste grenstoestand van een bouwconstructie waarvan het bezwijken leidt tot het onbruikbaar worden van een rookvrije vluchtroute, wordt gedurende 30 minuten niet overschreden bij de volgens NEN 6702 bepaalde bijzondere belastingscombinaties die kunnen optreden bij brand. Met oog op de grootte van het gebouw zal de gehele draagconstructie 120 minuten brandwerend moeten zijn.

[4030958]

Inbraakwerendheid; Gezien de vele te openen gevel elementen zal er extra nadruk op de afsluiting hiervan gelegd worden. Hufterproof en inbraakwerendheid is daarom een belangrijk onderdeel binnen de regelgeving. Deuren, ramen, kozijnen en daarmee gelijk te stellen constructie-onderdelen in een uitwendige scheidingsconstructie van een nietgemeenschappelijke ruimte, die volgens NEN 5087 bereikbaar zijn voor inbraak, hebben een volgens NEN 5096 bepaalde inbraakwerendheid die voldoet aan de in die norm aangegeven weerstandsklasse 2.

7.2 Gezondheid Bescherming tegen geluid van buiten; De beste manier op te beschermen tegen geluid van buiten is bij de bron. Dit is echter niet altijd mogelijk en daarom moet er in de buitenschil rekeningen gehouden worden met het voorkomen van geluidsoverlast binnen door geluidsproductie van buiten. Maximale geluidsbelasting in het pand is daarom vastgesteld op 35 dB(A). Daarnaast zal er een geluidseis aanwezig zijn voor geluid wat geproduceerd wordt door installaties. Deze eis is vastgesteld op 30 dB(A).

Beweegbare constructie-onderdelen; Een te bouwen bouwwerk heeft zodanige beweegbare constructie-onderdelen dat veilig kan worden gevlucht en dat veilig gebruik kan worden gemaakt van de aan het perceel grenzende openbare ruimte. De context is in deze niet bekend, daarom wordt hier uitgegaan van de minimale eisen voor bewegende constructie onderdelen: 1. Een beweegbaar constructie-onderdeel dat zich in geopende stand kan bevinden boven een voor motorvoertuigen openstaande weg of boven een strook van 0,6 m grenzend aan die weg, ligt, gemeten vanaf de onderzijde van dat onderdeel, meer dan 4,2 m boven die weg of strook. 2. Een beweegbaar constructie-onderdeel dat zich in geopende stand kan bevinden boven een niet voor motorvoertuigen openstaande weg, ligt, gemeten vanaf de onderzijde van dat onderdeel, meer dan 2,2 m boven die weg. Dit voorschrift geldt niet voor een nooddeur. 3. Een beweegbaar constructie-onderdeel dat zich in geopende stand kan bevinden boven een vloer waarover een rookvrije vluchtroute voert, ligt, gemeten vanaf de onderzijde van dat onderdeel, meer dan 2,2 m boven die vloer. Dit voorschrift geldt niet voor een deur, indien de vluchtroute een vrije doorgang heeft met een breedte van ten minste 0,6 m ter plaatse van die deur in geopende stand.

ing. ROBERT FRANSEN

Beperking van ontwikkeling van brand; Een gebouw zal tijdens een brand zoveel mogelijk de voortplanting van brand tegen moeten houden. Hiervoor moeten onder andere de constructie onderdelen uitgevoerd worden met een brandwerendheidklasse. Hiervoor zit een speling van 5% omdat men niet alles volledig brandveilig uit kan voeren. Daarnaast zal er uitgegaan moeten worden van een WBDBO van minimaal 60 minuten. Ter belemmering van verticale brandoverslag is moet minimaal 1 meter gevel tussen open geveldelen aanwezig zijn.

Daglicht; Minimaal 10% van het vloeroppervlak van het pand zal in de gevel uitgevoerd moeten worden als daglichtopeningen. Deze minimale eis geld voor zowel de woning als de kantoorinvulling van het pand. Zoals eerder aangeven wordt 22% van de gebruikte energie besteed aan verlichting en door het ruimschoots voldoen aan de eis van daglichtinval en het slim omgaan met het geboden (zon)licht kan deze energie verspilling tegen gegaan worden. Luchtverversing; De gevel zal mede door de te openen elementen bij gaan dragen aan de ventilatie mogelijkheden en de luchtverversing van de achterliggende ruimtes. In samenwerking met de installaties ten behoeve van luchtverversing en ventilatie zal er gestreefd worden om dit zoveel mogelijk op een natuurlijke en dus energie arme manier te doen. Grenswaarde van de luchtverversing bedraagt 6,4 dm3/s per m2.

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Luchtdoorlatendheid; Om warmteverlies door tocht en andere luchtdoorlatendheid te beperken zijn er eisen gesteld aan de maximale luchtdoorlatendheid van de gevel. Deze eis is vastgesteld op 0,2 m3/s.

Veiligheid Hoofddraagconstructie

Constructief voldoen 120 brandwerend op instorting

Bewegende constructie-onderdelen

Geen belemmering voor buitenterrein op straatniveau

Brandontwikkeling

WBDBO minimaal 60 minuten 1 meter verticale onderbreking t.b.v. brandoverslag

Inbraakwerendheid

E N D L E S S

7.4 Energiezuinigheid Thermische isolatie; De thermische schil zal een minimale warmteweerstand moeten hebben van 2,5 m2 K/W. Dit is een minimale eis, echter door het veel toepassen van glas of ander transparant materiaal zal dit getal niet overal gehaald kunnen worden met standaard glas. Door dit op te schroeven naar een hogere eis en voor de transparante delen van de gevel te zoeken naar betere materialen kan het warmteverlies worden beperkt.

Samenvatting van eisen en minimale waarden;

Voldoen aan klasse 2

Gezondheid Bescherming tegen geluid van buiten

35 dB(A)

Bescherming tegen geluid van installaties

30 dB(A)

Daglichtopeningen

Minimaal 10% van het vloeroppervlak

Luchtverversing

Minimaal 6,4 dm3/s per m2

Bruikbaarheid Minimale openingen toegang

0,85 meter breed, 2,3 meter hoog

Rolstoeltoegang

1,5 meter breed, 2,3 meter hoog

[DOCENT]

MSC.1

Thermische isolatie

Minimaal 2,5 m2 K/W

Luchtdoorlatendheid

Maximaal 0,2 m3/s

ARCHITECTURAL ENGINEERING

R O T A T I O N

Energiezuinigheid

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

T H E

7.3 Bruikbaarheid Toegankelijkheid; Het gebouw moet voor ieder persoon toegankelijk zijn. Om te zorgen dat iedereen makkelijk het pand kan betreden mag de toegang van het gebouw met het aansluitend terrein maximaal een verschil zijn van een meter. De toegankelijkheid wordt gewaarborgd door de minimale afmetingen van de vrije doorgang. Deze bedraagt een minimale breedte van 0,85 meter en een hoogte van 2,3 meter. Daarnaast zal voor toegankelijkheid van rolstoelers een minimale breedte van 1,5 meter worden aangehouden.

VAKCODE

AR1B081

7.5 Materialisatie Het element zal uit verschillende lagen worden opgebouwd. Elke laag zal zijn eigen programma van eisen bevatten, hiermee zal worden gezocht naar geschikte materialen.

De opbouw van het element is als volgt: 1. Thermische (binnen) schil 2. Thermische onderbreking 3. Constructieve element + vulling 4. Thermische onderbreking 5. Esthetische (buiten) schil

Tussen deze lagen zal een bevestiging moeten komen welke nader bepaald zal worden. Ook dit zal invloed hebben op de materiaalkeuze.

E N D L E S S

R O T A T I O N

7.0 PROGRAMMA VAN EISEN

T H E

4 3 2 1

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

CONSTRUCTIEVE ELEMENT + VULLING

ESTHETISCHE (BUITEN)SCHIL

PROGRAMMA VAN EISEN

Vormvrijheid In verband met koppeling / productie

Vormvrijheid In verband met koppeling / rekbaarheid

Zelfdragend / Sterk

Vormvrijheid In verband met koppeling / productie

Lage warmtegeleidingcoëfficiënt In verband met reduceren van warmte transmissies

Lage warmtedoorgangcoëfficiënt In verband met het reduceren van zonnestraling

Lage uitzettingscoëfficiënt In verband met koppelen van componenten en tolerantie

Isolerende waarde: Rc = < 5 W/m.K

Levensduur In verband met onderhoud

Lage warmtegeleidingcoëfficiënt In verband met reduceren van warmte transmissies Lage warmtedoorgangcoëfficiënt In verband met het reduceren van zonnestraling Lage uitzettingscoëfficiënt In verband met koppelen van componenten en tolerantie

‘Hufterproof’ In verband met vandalisme - Met name de plint van gebouw Weersbestendigheid Waterkerend, zonnestraling etc. Brandwerendheid In verband met eisen brandveiligheid Levensduur In verband met onderhoud

‘Hufterproof’ In verband met vandalisme - Met name de plint van gebouw

Waterkerend Weersbestendigheid Waterkerend, zonnestraling etc.

Levensduur In verband met onderhoud

Brandwerendheid In verband met eisen brandveiligheid

Transparant In verband met daglicht en ‘zien van mechanisme’

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

Levensduur In verband met onderhoud

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Brandwerendheid In verband met eisen brandveiligheid

Vormvrijheid In verband met koppeling / productie

E N D L E S S

THERMISCHE ONDERBREKING

T H E

THERMISCHE (BINNEN)SCHIL

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

7.0 PROGRAMMA VAN EISEN

7.6 Supercomponent Zoals reeds vermeld dient een component ontworpen te worden welke gekoppeld zal worden tot een supercomponent. Dit supercomponent zal constructief bevestigd worden aan de hoofddraagconstructie. Belangrijk aspect bij het bepalen van de grootte van een supercomponent is dus de achterliggende constructie. Naast de constructie speelt ook de verdiepingshoogte een rol, om extra verticale bevestiging te voorkomen dient het supercomponent verdiepingshoog uitgevoerd te worden. De breedte van het supercomponent is gebaseerd op de stramienmaat. De stramienmaat is op zijn beurt gebaseerd op de mogelijke overspanning van de staalplaatbetonvloeren welke voor dit project toegepast worden. (Voor meer informatie over de toegepaste hoofddraagconstructie zie hoofdstuk 9.4). De supercomponenten zullen bestaan uit 16 componenten welke 4 x 4 worden uitgevoerd. De afmetingen van het supercomponent zal hierdoor 4080x4080mm bedragen inclusief stuiknaden. De componenten zullen door en door gebout worden met daartussen een rubberen stuiknaad om zo een sterke en waterdichte koppeling te vormen tussen de componenten onderling. Verdere uitwerking van het component en supercomponent zal in de uitwerking nader worden toegelicht.

13.

10.

14.

11.

15.

12.

16.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

8.0 REFERENTIES

R O T A T I O N

8.0 REFERENTIES 8.1 Referenties: Ronde openingen Jardine House Hong Kong - Architect: Palmer & Turner

E N D L E S S

R O T A T I O N

8.0 REFERENTIES

KENMERKEN GEVEL JARDINE HOUSE HONG KONG

Vliesgevel Mogelijke lichteffecten Diepe negges Stuiknaden opvallend in het zicht (vormen een grid) Elementen verdiepingshoog Transparante paneelvullingen

T H E

JARDINE HOUSE HONG KONG De toren werd geopend in het jaar 1973, een vervanging van het oude Jardine House welke in het jaar 1948 werd afgerond. Het dient als kantoor en staat naast het welbekende HSBC gebouw in Hong Kong.

De toren bestaat uit 52 verdiepingen en heeft een vloeroppervlak van ruim 65.000m2. De toren heeft een hoogte van 178,5 meter, waarbij de bovenste verdiepingsvloer de hoogte van 168,5 meter bereikt. Het gebouw is geconstrueerd met een metalen frame en een vliesgevel met ronde ramen. De dikte van het frame wordt door de vorm van de ronde ramen gereduceerd.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Woontoren Rokade te Groningen - Architect: Arons en Gelauff Architecten

T H E E N D L E S S

KENMERKEN GEVEL WOONTOREN ROKADE Bakstenen gevel Speelse indeling van ramen (vormen geen grid) Gevarieerde grootte van ronde ramen Mogelijke lichteffecten

R O T A T I O N

Ramen ‘buiten gevel’ + diep dagstuk Transparante paneelvullingen Mogelijkheid tot openen raam

WOONTOREN ROKADE te GRONINGEN De woontoren is opgeleverd in 2007 en bevat 72 woningen + 2 penthouses. Daarnaast bevat de plint 1000m2 bedrijfsruimte en 72 parkeerplaatsen. De woontoren bestaat uit 21 verdiepingen en heeft een kruisvormige plattegrond. Elke verdieping bevat vier woningen, welke een L-vormige plattegrond hebben. Deze zijn rond een binnenhoek gesitueerd. De gevels, draagstructuur en installaties van de appartementen zijn voorbereid op drie verschillende indelingsmogelijkheden. De bewoner bepaald zelf de plattegrondindeling. Het gebouw is gemetseld uit een speciaal voor dit gebouw ontwikkelde witte baksteen. Deze zijn verlijmd en voorzien van een engobe laag waardoor onderhoud aan de gevels tot een minimum beperkt is.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

8.0 REFERENTIES R O T A T I O N

Chrome Hotel - Architect: Sanjay Puri Architecten

E N D L E S S

KENMERKEN CHROME HOTEL Diameter openingen = 45cm Openingen liggen in één lijn Lichteffecten d.m.v. LED-verlichting Transparante paneelvullingen Ventilatie / Luchtkoeling t.p.v. ‘vinnen’ Interieur

T H E

CHROME HOTEL Het Chrome Hotel van Sanjay Puri Architects heeft een gevel welke is ‘doorboort’ met gaten (openingen) welke zorgen voor de natuurlijke daglichttoetreding en de kosten voor de luchtkoeling tot een minimum bepalen doordat hierdoor geventileerd kan worden. De ondoorschijnende ramen zijn doelbewust over de gehele gevel gesitueerd om hierdoor het effect van luchtkoeling en natuurlijk daglicht te maximaliseren. ‘s Nachts worden deze ramen opgelicht met behulp van LED-verlichting.

Het hotel heeft verschillende uitstekende betonnen blokken (puntvormig) welke zowel als warmtebuffer fungeren en dienen voor privégasten. Tussen de ramen en de zogenoemde ‘vinnen’ van het betonnen blok is het mogelijk de ventilatiekosten tot 25% te besparen. Hierdoor wordt bewezen dat Low-Tech energiebesparende oplossingen toegepast kunnen worden in een ongelofelijk glad (afgewerkt) pakket.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

8.2 Referenties: Variatie in grootte openingen O-14 TOWER te DUBAI - Architect: RUR Architecture - Reiser + Umemoto

E N D L E S S

KENMERKEN O-14 TOWER De toren is voorzien van openingen met verschillende groottes, hierdoor ontstaat een gevarieerde gevel welke een esthetisch aantrekkelijke gevel vormen. Daarnaast wordt bij dit ontwerp gebruik gemaakt van lichteffecten waarbij de openingen oplichten in het donker.

R O T A T I O N

O-14 TOWER te DUBAI Een toren welke bestaat uit 22 verdiepingen in het centrum van Dubai’s Business Bay. De toren heeft een vloeroppervlak van zo’n 300.000 m2. De O-14 Tower ligt aan de uitbreiding van de Dubai Creek, gesitueerd aan een prominente locatie aan de waterkant. De gevel bestaat uit een sterke zelfverstevigde betonsoort welke gemaakt is rondom een wirwar aan wapening, dit resulteert in een elegante geperforeerde buitengevel. De gevel is voorzien van een efficiënte structuur die de kern bevrijd van de last van de zijdelingse krachten en maakt zeer efficiënte, kolomvrije open ruimten in het gebouw. De schil is niet alleen de structuur van het gebouw, maar werkt op het interieur als een zonnescherm en openheid met betrekking tot licht, lucht en uitzicht. De openingen worden gemoduleerd afhankelijk van de bouwkundige eisen, visies, blootstelling aan de zon en helderheid. Bron: www.e-architect.co.uk/dubai/o14_tower.htm

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

8.0 REFERENTIES COOLSINGEL PROJECT te ROTTERDAM - Architect: O.M.A. - Rem Koolhaas

KENMERKEN COOLSINGEL PROJECT

E N D L E S S

R O T A T I O N

8.3 Referenties: Gebruik van zoninval

Door grote openingen welke gericht zijn op de zon “daglicht het gebouw intrekken”. Het gebouw wordt als het ware doorboord. Daarnaast worden hiermee spannende onderdelen in het gebouw gewaarborgd met betrekking tot in- en uitzicht. Er ontstaat als het ware een groot atrium met een indrukwekkende daglichttoetreding.

T H E

COOLSINGEL PROJECT te ROTTERDAM Het ontwerp voor het gebouw is beïnvloed door de architectuur van de directe omgeving die wordt gedomineerd door torens. De torens zorgen weliswaar voor een indrukwekkende skyline maar dit gaat ten koste van de diversiteit en leefbaarheid van het Rotterdamse centrum. Om die reden is het ontwerp van OMA gebaseerd op een kubus met een totale oppervlakte van 20.000m2 waarin bestaande architectuur, zoals het historische ABNAMRO pand, wordt geïntegreerd. “OMA beschouwt het als een uitdaging om deze waardevolle gebouwen binnen het ontwerp te integreren. De bank zal een prominente rol in het nieuwe plan worden gegeven en zal de basis voor het project vormen met een opvallende ingang aan de Coolsingel.” Behalve kantoor- en werkruimte zullen in het project ook openbare voorzieningen als restaurants, galeries en winkels worden opgenomen.

Bron: mattus.web-log.nl

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

8.5 Referentie: Zien van mechanisme

KUNSTHAUS te BREGENZ - Architect: Peter Zumthor

ARAS INSTITUTE te PARIJS - Architect: Jean Nouvel

T H E

8.4 Referentie: Diffuus licht d.m.v. plafond

E N D L E S S R O T A T I O N

Het Kunsthaus in Bregenz maakt gebruik van daglicht. Er is een grote ruimte tussen de vloeren plafondconstructie zodat het daglicht diep binnen de ruimten komt. Het translucente plafond is niet alleen functioneel maar ook een architectonisch begrip. De Aras Institute in Parijs maakt gebruik van een diafragmatische gevel waardoor het daglicht gereguleerd kan worden (zonwering). De architectonische schoonheid ligt in het mechanische gedeelte van de gevel. Beide projecten zijn belangrijke referenties voor het project The Endless Rotation.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

8.0 REFERENTIES Aan de hand van de voorgaande referenties zijn er een aantal uitgangspunten opgesteld met betrekking tot de te ontwerpen gevel: 1.

Een duidelijk grid, met daarbinnen ronde gevelopeningen

Voor de variatie van het esthetische beeld gebruik maken van af en toe grotere openingen, welke tevens gebruikt worden voor extra daglichttoetreding

Een mogelijkheid om de openingen te accentueren met behulp van lichteffecten

Gebruik maken van translucent plafond waardoor diffuus licht ver het gebouw in komt

Het laten zien van het mechanisme in de gevel

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

8.6 Conclusie

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

9.0 CONCEPT EN VISIE

E N D L E S S

R O T A T I O N

9.0 CONCEPT EN VISIE 9.1 Wat wordt meegenomen naar de uitwerking Uit voorgaande analyses zijn een aantal belangrijke punten welke worden meegenomen naar de uitwerking van de gevel. De hoofddoelstelling is hieronder nogmaals omschreven: “Hoe creëert men dynamische en energieopwekkende gevels zodat de energiebalans, flexibiliteit en daarmee de levensduur van gebouwen beter en langer zal worden? En hierdoor statische en energievretende gebouwen tot het verleden behoren!” Hieronder de hoofdpunten welke worden meegenomen naar de uitwerking 

De gevel dient de energiebalans, flexibiliteit en levensduur van het gebouw positief te beïnvloeden



Flexibele vulling met betrekking tot idealiseren verschillende functies als energie opwekken, zonlicht reflecteren, daglichtsturing, ventilatie, transparantie, commercie etc.



Orthogonaal grid als speelveld en kader



Programma is afhankelijk van gebruiker en dus de functie



Één component voor de dak- en gevelsluiting



Één supercomponent wordt gevormd uit 16 componenten



Gevel programmeren aan de hand van dagcyclus van de zon, dit zal geschieden met behulp van sensoren en automatische mechanismen



De mens is de bepalende factor voor de schaal van een component, uitgaande van een kantoorfunctie



Het component zal een afmeting hebben van 1000x1000mm met een paneelvulling met een diameter van 700mm



De dikte van het component hangt af van de rotatiemogelijkheid, waarbij uitgegaan wordt van een maximale rotatie van het paneel



De rotatie zal geschieden met tandwielen als aandrijfmechanisme



Het mechanisme zal op zijn plek gehouden worden door een extra constructie die de bewegingsvrijheid niet belemmerd



Het component zal opgebouwd worden uit verschillende lagen: buitenblad, constructie en een binnenblad



Waarbij de binnenschil voldoet aan de thermische en geluidsisolatie en zal dienen als waterkering



Het totale component dient te voldoen aan de weten regelgeving zoals is weergegeven in hoofdstuk 7.1 t/m 7.4.

T H E

Meenemen vanuit referenties: 

Een duidelijk grid, met daarbinnen ronde gevelopeningen



Voor de variatie van het esthetische beeld gebruik maken van af en toe grotere openingen, welke tevens gebruikt worden voor extra daglichttoetreding

 Een mogelijkheid om de openingen te accentueren met behulp van lichteffecten  Gebruik maken van translucent plafond waardoor diffuus licht ver het gebouw in komt  Het laten zien van het mechanisme in de gevel

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

9.2 Evolutie van het ontwerp Kubus doorboren met perforatiestaven ten behoeve van tegenoverliggende openingen

+ Grid op kubus

E N D L E S S

+ Kubus als massavolume

T H E

Orthogonaal grid plakken op kubus als speelveld en kader

Perforatiestaven / schietgaten

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

R O T A T I O N

De opdracht zoals de onderwijsinstelling dat voorschrijft beperkt zich tot de gevel van het gebouw. Echter kan het bouwfysische gedrag van het gebouw grote invloed hebben op de gevel en heeft de gevel grote invloed op het gebouw. Alsmede daarom wordt het gebouw bij de gevel betrokken. Het concept is een kubus als massavolume waarop een orthogonaal grid is geprojecteerd. Dit grid is het speelveld en kader van het gebouw. De gevelcomponenten zijn in dit grid ondergebracht. Om binnen en buiten met elkaar te verbinden is er een binnentuin c.q. atrium geïntroduceerd waarvan het kantoorpersoneel gebruik kan maken. Tevens heeft dit een bouwfysische werking omdat de klimaat- en lichtplafonds er op aansluiten. Het zorgt voor nog meer daglicht en het kan de warmte en koude reguleren (bufferruimte). De gevel wordt, zoals de afbeeldingen laten zien, geperforeerd door een aantal staven. Het atrium is het snijpunt van alle lijnen. De staven zijn georiënteerd op verschillende zonstanden waardoor daglicht naar binnen komt. De staven laten slechts de richting zien en de vorm van de daglichtopeningen.

VAKCODE

AR1B081

9.0 CONCEPT EN VISIE R O T A T I O N

9.3 Bouwfysisch concept Gevelconcept 01

Direct licht

Thermische capaciteit vloer

Direct licht

Reflector Reflector

E N D L E S S

Reflector

Dwars- en langsventilatie

Translucent plafond

Diffuus licht

Warmtelast door: - personen - verlichting - apparatuur - zon

Warmtevoordeel door: - personen - verlichting - apparatuur - zon Ongewenste Transmissie

T H E

Gewenste Transmissie

Zomersituatie • De zon zoveel mogelijk buitensluiten middels reflectie; • Daglichtsturing; • Thermische binnenschil is open ten behoeve van dwars- en langsventilatie (openen ter plaatse van de koele gevels); • De warmte zal stijgen en wordt via het plafond natuurlijk weggeventileerd; • De warmte van de W&E – installaties wordt afgevoerd en de kanalen voor het koelen blijven koeler; • Accumulatie van de vloer; • Zoveel mogelijk transmissie naar buiten.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

Wintersituatie • De zon zoveel mogelijk binnensluiten middels absorptie of dergelijke; • Daglichtsturing; • Thermische binnenschil is dicht ten behoeve van het opsluiten van de warmte (positief broeikaseffect); • De warmte zal stijgen en wordt via het plafond opgesloten waardoor er een soort bufferruimte ontstaat; • De warmte van de W&E – installaties wordt vastgehouden en de kanalen voor het verwarmen blijven warmer; • Zo min mogelijk transmissie naar buiten.

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Gevelconcept 02

T H E

Geen transmissie

Wintersituatie

Gedragsverandering

Reflecteren van interne warmtestraling

Beheersbare Absorberen / infiltratie warmte

transmissie

Zomer

Winter

Wintersituatie

Zomersituatie Reflecteren zon

Afvoeren interne warmte

Wel transmissie

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

Zoals reeds omschreven heeft transmissie zowel een negatieve als positieve functie. De gedragsverandering tussen winter en zomer vragen om een gevelvulling die zich aanpast aan de situatie. In de winter wil men gebruik maken van de zonbelasting en de interne warmteproductie. De gevelvulling moet de warmte in de vorm van straling middels reflectie binnenhouden. In de zomer wil men geen gebruik maken van de zonbelasting maar de warmtestraling weren en de interne warmteproductie afvoeren middels de transmissie. Hiermee wil men eigenlijk de gelaagdheid en daarmee de reflecterende folie of dergelijke in het element veranderen. Door de elementen 180 graden te draaien veranderd de gelaagdheid en dus de bouwfysische eigenschappen.

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Gelaagdheid element omkeren

E N D L E S S

Zomersituatie

9.0 CONCEPT EN VISIE Gevelconcept 04

R O T A T I O N

Gevelconcept 03

Toe- en afvoer van lucht

Zonne-energie

Warmteafvoer middels natuurlijke ventilatie

4 2

3 Dwars- en langsventilatie

T H E

E N D L E S S

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

Ontstaan van brand

Toevoer van koele lucht uit de buitengevel

De rook zal stijgen

RWA voorzieningen voor de afvoer van rook en warmte doormiddel van het openzetten van de luiken

Afvoer van de rook

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Concept 05

T H E

Translucent plafond

Warmtelast door: - personen - verlichting - apparatuur - zon

Reflector

Reflector Warmtelast door: - personen - verlichting - apparatuur - zon

Diffuus licht

Zomersituatie • De zon zoveel mogelijk buitensluiten middels reflectie; • Daglichtsturing via gevel en atrium; • Thermische binnenschil is open ten behoeve van dwars- en langsventilatie (openen ten plaatse van de koele gevels); • De warmte zal stijgen en wordt via het plafond natuurlijk weggeventileerd. Gedeeltelijk ten plaatse van de gevel en een groot deel zal via het atrium weggeventileerd worden;

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

Wintersituatie • De zon zoveel mogelijk binnensluiten middels absorptie of dergelijke; • Daglichtsturing via gevel en atrium; • Thermische binnenschil is dicht ten behoeve van het opsluiten van de warmte (positief broeikaseffect); • De warmte zal stijgen en wordt via het plafond en atrium opgesloten waardoor er een soort bufferruimte ontstaat;

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Dwars- en langsventilatie

E N D L E S S

Dwars- en langsventilatie

9.0 CONCEPT EN VISIE

E N D L E S S

R O T A T I O N

Gevelconcept 06

Warmtelast door: - personen - verlichting - apparatuur - zon

Dwars- en langsventilatie

Direct licht

Translucent plafond

Reflecteren zon

Translucent plafond

Absorberen zon Thermische capaciteit vloer

Thermische capaciteit vloer

Ongewenste Transmissie

T H E

Gewenste Transmissie

Actieve gevel De opbouw van de componenten is een abstractie van een tweedehuidfaçade en valt daarmee onder actieve gevels. Net zoals een tweedehuidfaçade heeft ook dit component een thermisch binnenblad, een spouw en een enkel ongeïsoleerd buitenblad. De spouw fungeert als buffer tussen binnen- en buitenmilieu. Men kan op grote hoogte nog natuurlijk ventileren en de spouw is een klimatologische bufferruimte om de warmte juist buiten te houden of juist op te sluiten (positief broeikaseffect). Geluid wordt door de extra schil aanzienlijk gereduceerd, wat natuurlijk gewenst is voor een kantoorgebouw.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

De zonwering is de reflector welke de zonstraling weerkaatst en het thermisch binnenblad welke is opgebouwd uit twee elementen. Het bestaat uit een aluminium sandwichpaneel (met hoogwaardige isolatie) en thermopane beglazing. Het aluminium zal de straling afkomstig van de zon reflecteren en de hitte komt daarmee in de spouw. De spouw kan vervolgens geventileerd worden door de rotatiepanelen (gedeeltelijk) open te zetten waardoor de hitte weggeventileerd wordt. Andersom kan men juist de panelen gesloten houden waardoor de warmte opgesloten blijft.

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Zoncoördinaten winterdag

Zoncoördinaten zomerdag

11:00 152,4 0 14,8 0 14:00 214,2 0 57,5 0

12:00 166,8 0 18 0

13:00 181,7 0 18,9 0

14:00 196,6 0 17,5 0

15:00 210,9 0 13,8 0

10:00 138,8 0 9,6 0

16:00 224,2 0 8,2 0

9:00 126,2 0 2,9 0

15:00 235,1 0 51 0

17:00 236,6 0 1,2 0

10:00 117,2 0 47,6 0

16:00 251,4 0 42,9 0

9:00 102,4 0 39 0

17:00 264,8 0 33,9 0

8:00 89,8 0 29,9 0

7:00 78,4 0 20,8 0

19:00 287,9 0 15,8 0

6:00 67,3 0 12,1 0

20:00 299 0 7,5 0

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

De Nederlands Normalisatie-instituut heeft de zon op een winter- en zomerdag geanalyseerd. In NEN 5067 vindt men de tabel met de gegevens van het onderzoek. Het weergeeft het aantal Watt per vierkante meter, die op een bepaald tijdstip en oriëntatie, op de gevel straalt. Het wattage is weer belangrijk voor de koeling en verwarming, energieopwekking maar zeker ook de verlichting van het gebouw (lux). Door deze gegevens kan een gebouw programmatisch benaderd en uitgezet worden. Op de volgende pagina is een zomerdagcyclus uitgezet in diagrammen. Kortom met deze gegevens weet men hoe de zonnepanelen moeten meedraaien en waar de opbrengst optimaal is. Daarnaast is bekend wat de koelste en warmste kant van de gevel is zodat men weet waar de luiken juist open of dicht moeten zijn. Ook de verlichtingssterkte van de zon is bekend en hier kan zo op worden geanticipeerd in de vorm van daglichtsturing.

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

18:00 276,7 0 24,8 0

E N D L E S S

11:00 135,9 0 54,9 0

T H E

13:00 187,9 0 60,8 0

12:00 160 0 59,8 0

9.0 CONCEPT EN VISIE

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

Zomerdagcyclus & Gevelanticipatie

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Programmeren gevel

Programma gevel

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

[DOCENT]

E N D L E S S

De vullingen dienen op verschillende wijze voorzien te worden van PV-cellen

T H E

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

9.0 CONCEPT EN VISIE R O T A T I O N

ZOMERDAG

LEGENDA

Dwars- en langsventilatie

Warmtelast door personen, verlichting, apparatuur, zon

Reflectie en diffuus licht

Zonstraling

Reflectie zonstraling

E N D L E S S

Schoorsteeneffect atrium

Klimatologische werking gebouw

Zoals reeds is omschreven zijn er drie belangrijke bouwfysische aandachtspunten op het gebied van energieverbruik; namelijk verlichting, transmissie, verwarming en koeling. De zon wordt in deze situatie zoveel mogelijk gereflecteerd om zoninstraling te voorkomen en daarmee de interne warmtelast te beperken. Tussen de vloeren plafondconstructie is een vrije ruimte voor onder andere installaties, constructies en klimatologische werking. Daglicht wordt middels de roterende panelen naar binnen gestuurd c.q. gereflecteerd. Door de spiegelende vloer en translucent plafond zal het licht weerkaatsen en diffuus licht afgeven aan de ruimte eronder. Het plafond dient tevens als een koelplafond. Door de roterende delen en thermische binnenbladen open te zetten op de koudste vlakken van de gevels, verkrijgt men natuurlijke dwars- en langsventilatie. Het plafond zal de koude uitstralen en de warmte uit de (werk)ruimten onttrekken en afvoeren. Bovendien voeren de luchtkanalen koele lucht en blijft hierdoor extra koel wat een reductie geeft. In het gebouw is tevens een atrium ondergebracht wat voor extra daglicht en ventilatie zorgt. De gevelopbouw lijkt op een tweede-huidfaรงade waardoor ongewenste transmissie wordt gereduceerd. De spouw tussen de twee bladen wordt geventileerd waardoor de warme lucht afgevoerd wordt. Het dak bestaat eigenlijk uit twee lagen en dient als een soort tropendak. Enerzijds verbergt het de installaties en wekt het energie op en anderzijds zorgt het voor schaduw en enorme ventilatie waardoor de klimaatinstallaties koel blijven en niet extra gekoeld hoeven te worden. Tevens blijft het dakvlak relatief koel waardoor er minder gekoeld hoeft worden.

T H E 62

Zomerdag

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

ZOMERNACHT

T H E

LEGENDA

Dwars- en langsventilatie

Schoorsteeneffect atrium

Zomernacht

Klimatologische werking gebouw

Aan het eind van een (werk)dag zit het gebouw vol geaccumuleerde warmte. Deze warmte moet afgevoerd worden omdat de volgende dag het gebouw weer wordt gebruikt en dit behaaglijk dient te zijn. De interne warmtelast is kleiner geworden omdat de bezettingsgraad praktisch nul is, als de apparatuur uitgeschakeld is of op stand-by staat en de zoninstraling er niet meer is. Normaliter gebruiken gebouwen topkoeling wat erg kostbaar en energievretend is.

Wanneer er een behaaglijk binnentemperatuur is ontstaan dient men juist het gebouw af te sluiten om de warmte binnen te houden, dit bespaard namelijk energie die normaliter verloren gaat bij de ochtendcyclus van een gebouw. Het gebouw is dan erg afgekoeld en moet dan opgewarmd worden terwijl dit voorkomen kan worden. De roterende panelen en thermische binnenbladen worden gesloten waardoor de warmte binnen blijft. De plafonds dienen hierbij als warmtebuffer. Het atrium wordt tevens afgesloten en dient daarmee als een grote bufferruimte. In de ochtend wanneer de zon opkomt, zal het welbekende broeikaseffect optreden wat gunstig is tussen 06:00 en 09:00. Daarna neemt de interne warmtelast weer toe en dient er weer gekoeld te worden (zie werking zomerdag).

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Door de roterende panelen en thermische binnenbladen tussen de vloeren plafondconstructie te openen, ontstaat er dwars- en langsventilatie. Dit zorgt ervoor dat de geaccumuleerde warmte in de betonvloerconstructie afgevoerd wordt. De (werk)ruimten zullen op deze manier ook geventileerd worden. Het atrium zorgt tevens voor een afzuigende werking en voert hiermee de warmte af.

E N D L E S S

Warmtelast door personen, verlichting, apparatuur, zon

9.0 CONCEPT EN VISIE R O T A T I O N

WINTERDAG

LEGENDA

Dwars- en langsventilatie

Warmtelast door personen, verlichting, apparatuur, zon

Reflectie en diffuus licht

E N D L E S S

Zonstraling

Circulatie-effect atrium

Klimatologische werking gebouw

Doordat de aarde een aantal graden om zijn eigen as draait zal de zon anders op de aarde vallen. Hierdoor staat de zon lager en is de warmte intensiteit minder. Echter blijft de vraag of het kantoorgebouw overdag verwarmd dient te worden. De interne warmtelast kan dusdanig hoog zijn, dat verwarmen overbodig is. Sterker nog, het kan voorkomen dat een gebouw gekoeld dient te worden omdat de interne warmtelast te hoog is. Van uitgaande dat de interne warmtelast niet genoeg W/m2 zal leveren, dient het gebouw verwarmd te worden. Dit kan mechanisch geschieden waarbij de lucht of dergelijke voorverwarmd wordt. Echter is het veel interessanter om te kijken naar natuurlijke manieren om een verwarmend effect te generen of middels een hybride samenwerking. De zon wordt zoveel mogelijk geabsorbeerd of naar binnen gestuurd om tegemoet te komen voor een behaaglijke binnentemperatuur. Hiermee wil men juist een positief broeikaseffect genereren. De roterende panelen tussen de vloeren plafondconstructie reflecteren het licht naar binnen en de thermische binnenschil blijft gesloten. De tussenruimte dient nu als bufferruimte wat de warmte opsluit en afgeeft aan het plafond en de vloerconstructie. De luchtkanalen welke warme lucht vervoeren worden hierdoor verwarmd en hebben minder last van transmissieverlies. Het atrium blijft zoveel mogelijk gesloten en dient hierbij ook als warmtebuffer. De elementen op het dak zijn gesloten en sluiten de warme lucht op (voorkomt uitstraling).

T H E 64

Winterdag

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

WINTERNACHT

T H E

LEGENDA

Warmtelast door personen, verlichting, apparatuur, zon

Winternacht

Klimatologische werking gebouw

Op een onbewolkte winternacht is de uitstraling erg groot. Doordat de dakelementen gesloten zijn, wordt de uitstraling aanzienlijk verminderd. Alle roterende panelen en thermische binnenbladen zijn gesloten waardoor de warmte optimaal wordt opgesloten. De klimaatplafonds zijn gesloten en sluiten de warmte op. De thermische massa accumuleert de warmte en geeft dit gelijkmatig af. Het atrium blijft gesloten en dient als warmtebuffer.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

De zon komt later op en geeft minder warmte af. Hierdoor moeten de gevels langer gesloten blijven. Later op de dag is er natuurlijke ventilatie nodig om de interne warmtelast af te voeren.

E N D L E S S

Circulatie-effect atrium

9.4 Constructief concept Om een realistisch ontwerp te maken voor een gevel, is het noodzakelijk daarbij te kijken naar de hoofddraagconstructie van het totale gebouw. De gevelelementen zullen als supercomponenten opgehangen worden aan de achterliggende draagconstructie (op stramien). De hoofddraagconstructie van het gebouw bestaat uit een staalskelet, welke onderling verbonden worden door meerdere N-liggers en waarbij het atrium zal dienen als stabiliteitkern. De afmetingen voor de kolommen en liggers zijn aan de hand van vuistregels en referenties bepaald: Hoekkolommen: Kolommen: Liggers: Randliggers:

Koker 240x240 HEB240 N-liggers (hoogte 820mm, met stijlen regelwerk 70x120mm) UNP140

Een belangrijk onderdeel binnen de constructie is het toepassen van ‘dunne’ vloeren waardoor deze achter de componenten verwerkt kunnen worden. Om deze reden is gekozen voor staalplaatbetonvloeren met een dikte van 140mm welke constructief met de N-liggers verbonden worden middels reeds opgelaste stiftdeuvels. De stiftdeuvels zorgen voor een interactie tussen het staal en het beton. Staal neemt alle trek op en beton alle druk. De staalplaatbetonvloeren zullen voorzien worden van een geïsoleerde computervloer met afwerking waardoor de totale dikte slechts 240mm bevat en op deze manier achter de componenten verwerkt kunnen worden. De vloeren vormen gezamenlijk een stijf geheel en zullen als schijven gaan dienen om de horizontale krachten af te dragen naar de stabiliteitskern welke vervolgens de verticale krachten afdraagt naar de fundering. Omdat de supercomponenten niet aan de staalplaatbetonvloeren opgehangen kunnen worden is gekozen een stramienmaat te gebruiken welke is gebaseerd op de grootte van de supercomponenten. De supercomponenten zullen inclusief stuiknaden een afmeting hebben van 4080x4080mm, deze maten komen dus overeen met de stramienmaten. Op deze manier kunnen de supercomponenten bevestigd worden aan de kolommen. De windankers, welke winddruk en zuiging opvangen, worden op de UNP-randligger gemonteerd.

Op de afbeeldingen is de hoofddraagconstructie weergegeven. Door middel van verschillende kleuren is getracht het totaalbeeld te verduidelijken. De blauwe kleur geeft het atrium weer, welke is opgebouwd uit de eerder genoemde staalconstructie inclusief windverbanden voor de stabiliteit van het totale gebouw. De N-liggers worden weergegeven in een oranje kleur, op deze liggers zullen de staalplaatbetonvloeren gemonteerd worden. De kolommen en randliggers worden weergegeven in de grijze kleur.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

9.0 CONCEPT EN VISIE

Op de volgende pagina twee plattegronden voor extra verduidelijking van de constructie. De detaillering van de constructie is terug te vinden in Bijlage DO 02 - Doorsneden & Detaillering.

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E E N D L E S S

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

R O T A T I O N

Aanduiding kolommen

Aanduiding N-liggers en randliggers

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

9.5 Draairichting en maximale standen Zoals eerder genoemd zal het paneel alle standen moeten kunnen aannemen om een ideale werking te hebben met betrekking tot zonsturing, zonweerkaatsing en het opwekken van energie middels de zonnepanelen. Het draaien van 360 graden in zowel het horizontale als het verticale vlak lijkt daarvoor een passende oplossing maar brengt complicaties met zich mee op het gebied van stroomvoorziening van de motoren en de grootte van het totaal element. Daarnaast is het niet nodig om 360 graden te draaien om alle standen te kunnen behalen.

Draaiende richting Het paneel 360 graden draaien is benodigd om alle standen te kunnen bereiken in zijn eigen vlak. Het is echter niet nodig om het paneel eindeloos rond te kunnen laten draaien. Dit zou namelijk grote gevolgen hebben met betrekking tot de bedrading omdat deze dan eindeloos lang zou moeten worden om altijd mee te kunnen draaien. Het zal dus nodig zijn om terug te kunnen draaien zodat de bedrading niet langer hoeft te worden dan de omtrek van het paneel met daarnaast ruimte voor wat speling.

Openslaande richting Omdat het paneel in de draaiende richting vanuit zijn beginstand naar beide zijden 180 graden kan draaien hoeft er alleen nog voorzien te worden in de openslaande richting. Er is gekozen voor een as op een kwart van de hoogte van het paneel om de oppervlakte van het paneel wat naar binnen draait te reduceren. Het naar binnen draaien van het paneel zal namelijk een dikker element opleveren omdat men niet wil dat dit naar binnen slaat de achterliggende ruimte in.

Het draaien van 360 graden in ĂŠĂŠn richting is echter niet de ideale oplossing. De bedrading is te halveren wanneer men het paneel vanuit zijn beginstand 180 graden naar beide zijden laat draaien. Op deze manier is de horizontale stand van de motoren zijn beginstand en kan er naar beide zijden worden geroteerd om zo ook de benodigde 360 graden rotatievrijheid te behalen en tegelijkertijd de bedrading ten behoeve van de stroomvoorziening te halveren.

Door de draaiing in het vlak kan de desbetreffende as zowel boven als onder komen te zitten. De openslaande richting van het paneel kan dus gereduceerd worden naar 90 graden. Twee motoren, gelegen in het draaiende deel van het element zullen de openslaande richting verzorgen. De stroomvoorziening van deze motoren zullen worden opgenomen in de panelen welke tegen het tandwiel aangezet worden.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

9.0 CONCEPT EN VISIE

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

U I T W E R K I N G S FA S E

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN 10.1 Impressies: Gebouwniveau

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Impressie: Entree

T H E E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

Impressies: Interieur

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Impressie: Supercomponent

T H E E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN Plattegronden & Gevelaanzichten (zie Bijlage DO 01 voor tekeningen schaal 1 : 100)

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

10.2 Tekeningen

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

Doorsneden & Detaillering (zie Bijlage DO 02 voor tekeningen schaal 1 : 100 - 1 : 10)

E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

10.3 Impressies: Componentniveau

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

10.4 Exploded view: Renderversie

T H E

Voor een overzicht van het exploded view met subcomponenten zie Bijlage DO 03 – Exploded view - IKEA

E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

10.0 RENDERS EN TEKENINGEN

E N D L E S S

R O T A T I O N

10.5 Materialisatie origineel

TRANSPARANT EN ONGEÏSOLEERD BUITENBLAD

ROTEREND PANEEL EN AANDRIJVINGSMECHANISME

Origineel

 1000x1000x15mm kunststofbeplating ; opening ø750mm

 30mm paneelvulling (pv-cellen, kunststof, folies t.b.v. reflectie

 50mm geperforeerd aluminium / kunststof (duurzaam, constructief, lage

 5mm rubberdichting, onderbroken ten behoeve van afwatering

en sturing daglicht, reclamevoorzieningen)

uitzetting) ; als kogellagergeleider en stabiliteit

 RVS puntvormige bevestiging met neopreen inlages ; ø40mm

 2mm RVS strip / slagring rondom paneel (dichting)

 15mm geperforeerd RVS (hoofd)tandwiel (ø900mm ; r= 450mm)

 Montage middels draadeind in hoekstaal

 RVS gehard stalen as (C45 koolstofstaal) geschikt voor een

 15mm geperforeerd aluminium / kunststof (duurzaam, constructief, lage

zware stotende belasting, zowel dynamisch als statisch ;

Type: Conrad 540 / 3000 : 1 Koppel: 294,2 Nm Afmetingen: 40x40x80mm Synchronisatie van motortjes door seriematige koppeling

T H E

uitzetting) ; als kogellagergeleider en stabiliteit  Pakket / bladen door en door gebout

15x15mm  Aandrijving as door middel van stappenmotors

TANDWIELCONSTRUCTIE

 15mm geperforeerd RVS (aandrijvings)tandwiel (ø160mm ; r= 80mm)  2x geleiderplaten geperforeerd aluminium / kunststof (duurzaam, constructief, lage uitzetting)

 Motor- en asconsole (t.b.v. krachten)  Elektrische loopkabel en haspel

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

CONSTRUCTIEVE SCHOREN EN KOGELLAGERS

STALEN STIJL- EN REGELWERK (CONSTRUCTIE)

ISOLEREND EN WATERDICHT BINNENBLAD

T H E E N D L E S S

Origineel

 5mm RVS gezette strips

 10mm RVS stijlen regelwerk (l = 1000mm, b = 235mm)

 5mm rubberdichting

 Door en door gebout, stellen middels meegenomen slobgaten

 Gelast

 50mm aluminium sandwichpaneel met hoogwaardig en meerlaagse

 5mm oplegvilt / rubber t.b.v. reduceren trillingen afkomstig van de

 Uitklossen t.b.v. momentvastheid

isolatie [Rc = 5]  23mm geïsoleerd glas, ø700mm

wind  RVS cilinder / bus ø20mm, t= 5mm

 16 componenten worden gekoppeld tot één supercomponent

 RVS draadeind M10 als as door cilinder / bus, gemonteerd aan

(momentvast verbonden d.m.v. door en door bouten, ook door

strips

 Duw- en trekelement met wind- en regen sensor t.b.v. (automatisch) te openen thermische binnenblad

RVS schoren)

 Groefkogellagers rondom RVS cilinder / bus Type: SFK 6304 – 2RS Afmetingen: ø52mm (uitwendig), ø20mm (inwendig) Breedte = 15mm Rubberen seal aan beide kanten – buitentoepassing Bestand tegen grote radiale en axiale krachten in zowel dynamische als statische stand  Sleuven gefreesd in cilinder t.b.v. seegerringen

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Origineel

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

11.0 CONSTRUCTIE

R O T A T I O N

11.0 CONSTRUCTIE 11.1 Model in iDiana I.

De constructie voldoet aan de maximale doorbuigingseisen ten gevolge van het eigen gewicht, wind- en stootbelasting;

II.

Het stripstalen stijlen regelwerk met een dikte van 10mm heeft meerdere boutverbindingen maar is berekend als één momentvaste verbinding in de hoeken. In de praktijk is de constructie dus aanzienlijk sterker en heeft hierdoor minder last van doorbuiging en vervorming;

III.

De gevelpanelen, welke op het stijlen regelwerk gemonteerd worden, zullen geen hinder ondervinden van de verschillende doorbuigingen. De doorbuigingen zijn erg klein waardoor er geen spanning op de gevelpanelen en vullingen komt;

IV. De horizontale en verticale regels in het midden van het supercomponent zijn maatgevend betreft het berekenen van een boutverbinding. Hier treedt namelijk de grootste doorbuiging en dus kracht op; V.

Vervorming door het eigen gewicht vindt voornamelijk plaats bij de buitenste stijlen. De kaders geven de krachten namelijk door en omdat de supercomponenten per stramien overspannen zit daar een stuiknaad en worden de krachten niet constructief doorgegeven;

VI. De rollende ophangpunten aan de onderzijde van het supercomponent zorgen voor verticale vrijheid ten behoeve van het opvangen van knik en uitzetting; VII. De consoles grijpen in het midden van de stijlen aan waardoor er een gelijkzijdige afdracht plaatsvindt (geen asymmetrische belasting); VIII. De windankers, welke op de vloerranden gemonteerd worden, vangen slechts de horizontale belastingen op waardoor de doorbuiging minder is; IX. Het stijlen regelwerk is overgedimensioneerd ten behoeve van de flexibiliteit van de gevel en de paneelvullingen ervan. Tevens wordt hiermee de stootbelasting door leunende en / of vallende mensen tegen de gevels opgevangen. Denk bijvoorbeeld ook aan een glazenwasinstallatie, etc.; X.

Het stijlen regelwerk van de componenten is overgedimensioneerd en dusdanig gemonteerd, dat men zonder problemen één component uit het supercomponent kan halen ten behoeve van reparatie of vervanging.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

11.0 CONSTRUCTIE

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

Er kan geconcludeerd worden dat de krachten die op de componenten komen te staan verschillen naarmate het paneel is geopend. Het eigen gewicht van de componenten en panelen spelen hierin geen grote rol maar de winddruk die op de variĂŤrende stand van de panelen werkt des te meer.

E N D L E S S

De gesloten panelen kunnen goed met de krachten omgaan omdat deze in hetzelfde vlak werken als de componenten maar zodra het paneel geopend wordt komen er grotere krachten op de panelen te staan. Deze krachten zorgen voor grote vervormingen volgens de berekeningen maar zullen in werkelijkheid worden opgevangen door RVS-profielen rondom de panelen en de gelaste bevestiging aan de as door het gehele paneel. De krachten welke op het buitenblad werken zullen in werkelijkheid worden opgevangen door andere onderdelen dan het buitenblad zelf. In het iDiana model is de as door het paneel namelijk gekoppeld aan het glazen buitenblad. In werkelijkheid zal dit echter gekoppeld worden aan de motoren welke voor het draaiend vermogen zorgt. Daarnaast zal het paneel, net als het buitenblad, uitgevoerd worden in kunststof in plaats van glas en zal dit een gewichtsreductie betekenen. Uiteindelijk leidt dit tot de volgende conclusies en aanbevelingen; I.

De gegevens uit het iDiana-model laten zien dat de doorbuiging vrij groot is, echter door versteviging van de panelen (welke niet in iDiana zijn opgenomen) kan dit worden opgevangen;

II.

Het buitenblad krijgt in het model grote krachten te verduren, echter deze zullen opgevangen worden door de motoren en hierdoor zal het buitenblad ontkracht worden;

III.

De motoren die de krachten van het paneel opvangen worden bevestigd aan het tandwiel. Dit tandwiel wordt gedragen door kogellagers aan schoren, welke verbonden zijn aan het stijl en regelwerk;

R O T A T I O N

IV. De doorbuiging van de gehele strip van vier componenten is zeer klein, de grootste doorbuiging komt voor in de panelen, deze zal opgevangen worden door versteviging; Afhankelijk van de geopende panelen zullen de krachten welke op het component komen te staan groter of kleiner worden. De krachten zullen niet dusdanig hoog worden dat het paneel begeeft aan de hand van de optredende spanningen;

VI. De krachten op de panelen zullen uiteindelijk afgedragen worden naar het stijlen regelwerk, waardoor deze ook de windbelasting van de geopende panelen constructief zullen zijn.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

12.0 BOUWFYSICA

R O T A T I O N

12.0 BOUWFYSICA 1e invoer model Zoals op de afbeeldingen links duidelijk blijkt zal er in de hoek, ter plaatse van de kolom, een koudebrug ontstaan. Naast de kolom zullen de stuiknaden niet groot genoeg isolerend effect hebben. Daarnaast is goed zichtbaar dat de randen rondom het binnenpaneel nog te veel koude doorlaten dan is gewenst. In de doorsnede blijkt dat de binnenschil volledig garant moet staan als thermische buffer en waterkering.

12.1 Model in Trisco Er zijn twee details uitgewerkt, gecombineerd in één detail, namelijk het hoekdetail, met aan beide zijden een component. Op de afbeelding hieronder is het desbetreffende detail weergegeven.

Stappenplan Via een stappenplan is gezocht naar de oplossingen voor de hiervoor genoemde problemen. De volgende stappen zijn gedaan: - Het isoleren van de hoekkolom - Het doortrekken van de rubberen stuiknaden - Hoekkolom vervangen voor hoekstrip - Binnenblad verlengen tot isolatie - Binnenblad aan elkaar koppelen - Het grid verfijnen - Binnenblad verdikken - Binnenpaneel toepassen met sponning Conclusie De grootste problemen bleken te ontstaan in de hoekaansluiting en de afdichting rondom het te openen binnenblad. Met behulp van verschillende stappen is uiteindelijk een definitief model ontstaan welke voldoet aan de thermische eisen. De componenten zijn opgebouwd uit een opeenvolgend buitenblad, constructie waarin het draaiende paneel zich bevindt en een binnenblad. Het buitenblad wordt transparant uitgevoerd en heeft enkel een esthetische functie. Het binnenblad daarentegen dient te voldoen aan alle gestelde bouwfysische eisen en zal de volledige temperatuursschommeling op moeten kunnen vangen.

De oplossing is gezocht in de materialisatie en het detailleren van het te openen binnenblad. Omdat het ontwerp is gebaseerd op een binnenblad welke dient te voldoen aan alle thermische eisen en waterkering is ervoor gekozen om dit thermische binnenblad de hoek volledig af te sluiten waardoor er maximaal geïsoleerd wordt in de hoek.

Gezien de dynamiek van de gevel zal het binnenblad naast de bouwfysische eisen ook de waterkering moeten verzorgen. Dit aangezien het paneel waar de gevel op ontworpen is in alle standen kan openen. Hieronder een impressie van enkele verschillende standen van de gevel.

Het probleem rondom de afdichting van het te openen paneel is opgelost door middel van het voorkomen van een directe verbinding tussen buiten / binnen. Met behulp van een sponning valt het te openen binnenblad (HR++ glas 23mm) in het thermische binnenblad welke is uitgevoerd als sandwichpaneel en een hoge thermische weerstand biedt. Hierdoor wordt voorkomen dat een rubber de thermische weerstand biedt maar is het een samenwerking tussen het thermische binnenblad en het te openen binnenpaneel. Dit uitgevoerd als kozijnprofiel zal een positief effect geven.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

12.0 BOUWFYSICA

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

a s

1m 5

Onderdeel

Geluidswering / dB(A)

Lp, i / dB(A)

Totaal opvallend geluid

Buitenblad

9.6

60.4

Spouw

9.6

60.4

Binnenblad

37.8

32.2

Omdat het buitenblad een stuiknaad rondom het rotatiepaneel heeft (20 a 23mm) laat het veel geluid door. De spouw is daardoor ook open en staat direct in verbinding met de buitenlucht. Het binnenblad is hierdoor een kritisch punt omdat het grotendeels garant moet staan voor een goede geluidswering. In werkelijkheid zit de beglazing in een kozijnprofiel met goede kierdichtingen. Dit is niet meegenomen in de berekeningen omdat het programma dit niet toelaat. Echter zal dit in de praktijk een goede geluidsreductie geven. Uit diverse berekeningen blijkt dat de gevel (oorspronkelijk ontwerp) voldoet aan de 35 d(B)A –norm namelijk:

70 dB(A) – 37.8 dB(A) = 32.2 dB(A) < 35 dB(A)

3 1m 4m

De projectgroep zou meer richting de 35 dB(A) grens kunnen rekenen omdat er veiligheidsfactoren zijn meegenomen die erg groot zijn. Echter is dit een veilig uitgangspunt omdat hiermee het ontwerp nog enigszins veranderd kan worden. Hetgeen betekent dat men nog wijzigingen kan aanbrengen in materialisatie zonder dat de gevel niet meer voldoet aan de gestelde eisen. Hiermee is de ontwerpvrijheid en dus de flexibiliteit groter.

1m 4

Buitenblad

Enkel Bu. Bl. Rond paneel Naad Kier

40 30

20 10

Identiek 15 Spouw 10 5

1000x1000x15mm Ø = 700mm -

10 00 20 00

50 0

25 0

Van buiten naar binnen 1) 15mm buitenblad van glas en/of kunststof 2) 30mm rotatiepaneel van glas en/of kunststof 3) 235mm spouw

12 5

Ø = 700mm 1000x1000x50mm

250

500 1000 2000

30 25

Sandw. El. Therm. Begl. Naad Kier

4) 24mm te openen thermisch binnenblad 5) 50mm sandwichpaneel als binnenblad

125

Lp,i

Binnenblad

70 60

Verzorgt de grotendeels de geluidswering

30 20 10

20 15

Gevel tot

10 5

R O T A T I O N

Buffer (spouw)

E N D L E S S

Achtergrondinformatie

Conclusie & Aanbeveling De eerste drie schema’s weergeven de geluidswering bij een bepaalde frequentie. De schema’s weergeven de geluidswering van het buitenblad, spouw en binnenblad. De geluidswering wordt grotendeels verzorgt door het binnenblad. Het buitenblad en de spouw geven slechts een reductie van 9.6 dB(A).

T H E

12.2 Model in BOA Het ontwerp is ingevoerd middels afmetingen en toegekende materialen in BOA. Hieruit volgen resultaten en de resultaten dienen getoetst te worden aan de gestelde eisen conform het bouwbesluit. Indien de façade niet voldoet moet men verbeteringen aanbrengen waardoor de geluidswering beter wordt. Tevens is het realistisch om de 35 dB(A) grens op te zoeken zodat men niet onnodig betaald voor extra geluidswering. In de praktijk zoekt men namelijk ook altijd de grens op. De resultaten worden vervolgens geanalyseerd waaruit de conclusie en aanbeveling volgt. De essentiële vragen zijn onder andere of de constructie voldoet aan de gestelde 35 dB(A) norm conform het bouwbesluit, wat de zwakke en sterke materialen zijn van de constructie en hoe men eventueel verbeteringen kan aanbrengen.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

10 00 20 00

50 0

25 0

12 5

ARCHITECTURAL ENGINEERING

0 125

250

500 1000 2000

VAKCODE

AR1B081

12.0 BOUWFYSICA R O T A T I O N

GELUIDSBEREKENING Situatie

Kantoor

TOTAAL

Geluidsbelasting

70 dB

Opgegeven als

Lden

Su, tot

15.3 m2 Opp. Uitw. Gevelconstr. Verblijfsgebied

125

250

500

1000

2000

Spectrum

-14

-10

-6

-5

-7

Binnenruimte Su, ruimte

15.3 m2

Volume

199.9 m3

T,ref

0,5 sec

37.8 dB

48.4

42.4

43.4

45.8

32.2 dB

21.6

27.6

26.6

24.2

15.3 m2

37.8 dB

CA, g

48.4

42.4

43.4

45.8

38.4

36.4

38.4

38.8

T H E

E N D L E S S

Binnenblad

Su, gevel Cg GA, gevel

37.8

Gi, g Lp, gevel

32.2 dB

Lp, g

32.2

21.6

27.6

26.6

24.2

Geveldeel

Afmeting

Categorie Nr.

Materiaalsoort

Lp;p

Cvlg

Paneel

6.16 m2

gd32@

24mm therm. Begl.

20.3

32.2

Paneel

9.12 m2

pa22a

50mm sandw. El. 20 kg/m2

1.5

22.2

Naad

32.32 m

na55k30

Eenzijdige vulling

5.6

55.4

Kier

36.19 m

K30

O-profiel

28.6

30.2

Berekening middels toegekende catalogusmaterialen Lden Su T,ref GA Lp

Vervolg berekening z.o.z.

De Lden is de afkorting voor Lday-evening-night. Deze eenheid is, met de Lnight, in de Europese richtlijn voor omgevingsgeluid Het totale oppervlak (gevel en ruimte) in m2 De referentienagalmtijd in s De geluidswering van de scheidingsconstructie in dB(A) Het geluidsdrukniveau (gevel en binnen)

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

Gi Cg CI RA Cvlg

[4032772]

De partiĂŤle geluidswering van een scheidingsconstructie voor octaafband i in dB De gevelstructuurcorrectieterm in dB De herleidingswaarde voor octaafband i waarmee het effect van de vorm van het buitengeluidsspectrum en van de A-weging op de geluidwering wordt berekend in dB Geluidsisolatiewaarde van de gevel in dB(A) Correctie / veiligheidsfactoren

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

Vervolg berekening

15.3 m2

Volume

2.4 m3

T60

0.5

Reductie

9.6 dB

Red

20.2

18.5

13.2

15.3

60.4 dB

49.8

51.5

56.8

54.7

15.3 m2

Buitenblad Su, gevel Cg 9.6 dB

Red

9.6

20.2

18.5

13.2

15.3

Lp, gevel

60.4 dB

Lp, g

60.4

49.8

51.5

56.8

54.7

Geveldeel

Afmeting

Categorie Nr.

Materiaalsoort

Lp;p

Cvlg

Glas / kunststof

9.12 m2

gs34ah

Glaverbel Stratophone 44.4

51.6

1.5

33.5

24.1

28.7

34.3

38.5

Paneel (rond)

6.16 m2

gs34ah

Glaverbel Stratophone 44.4

49.4

1.5

33.5

24.1

28.7

34.3

38.5

Kier

36.19 m

K30

O-profiel

59.4

30.2

Naad

32.32 m

na55k30

Eenzijdige vulling

35.7

55.4

LET OP De materialen en bijhorende dimensioneringen van het ontwerp zijn NIET veranderd. Hetgeen houdt in dat de constructie, zoals ontworpen, reeds voldoet aan de gestelde eisen en komt dus positief uit de berekening. Er is GEEN sprake van een evolutie in het ontwerp dan wel detail.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

Red, gevel

E N D L E S S

Su, gevel

T H E

Buffer (spouw)

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

13.0 PROTOTYPE

R O T A T I O N

13.0 PROTOTYPE R O T A T I O N

13.0 PROTPTYPE 13.1 Transmissiemotors Berekening transmissiemotor Het mechanisme met een tandwiel is bepaald waarbij aandrijfmotoren de rotatie bewerkstelligen. Belangrijk voor het mechanisme is de ruimte die deze inneemt, met als belangrijkste deel de aandrijfmotoren. Om te achterhalen hoeveel ruimte deze aandrijfmotoren in zullen nemen zijn er berekeningen gemaakt. Voor de berekening is uitgegaan van een maximaal gewicht van het ronde paneel, uitgaande van een massieve glasplaat van 20mm dik. Daarnaast is uitgegaan van een maximale windkracht welke loodrecht op het paneel zal plaatsvinden. M1

E N D L E S S

Wanneer twee motoren in dezelfde richting werken kan de benodigde koppelkracht door twee worden gedeeld. Dit betekent dat elke aandrijfmotor een koppelkracht van 260 Nm moet kunnen aandrijven. Op onderstaande afbeelding is de gekozen aandrijfmotor te zien met de bijbehorende technische specificaties.

Uitvoering:  De aandrijfas is sintergelagerd. De transmissiemotor is op een 1 mm dikke stalen motordrager gemonteerd.  Motor bij 6 V: Onbelast toerental 7500 omw./min., stroomsterkte 0,45 A.  Bij maximaal rendement toerental 6180 omw./min., stroom 2,1 A, draaimoment 1,182 cNm, 7,49 W.  Rendement 59,4%

T H E

Bepalen transmissiemotor Uit de berekening komt de nodige koppelkracht voor het aandrijven van het paneel uit op een kracht van 520 Nm. Dit is de kracht welke verkregen moet worden door twee motoren, omdat de ‘arm’ van het paneel wordt vastgehouden aan twee kanten. Op onderstaande afbeelding wordt het principe weergegeven van het toepassen van twee aandrijfmotoren in dezelfde richting.

 Motor bij 12 V: Onb. toerental 15.800 omw./min., stroom 0,52 A.  Bij maximaal rendement toerental 13.360 omw./min., stroom 2,85 A, draaimoment 1,544 cNm, 21,2 W.  Rendement 61,9%

Berekening gewicht glaspaneel Ø Paneel = 800mm Oppervlakte paneel = πr2 = π x 0,42 = 0,503m2 Dikte paneel = 20mm

Prep = Cdim x Cindex x Ceg x φ1 x ρw

Technische specificaties: Afmeting: Nominale spanning: Tandwielreductie: Aslengte: As-ø: Voedingsspanning:

(ø x l) 39 x 80 mm 12 V/DC 3000 : 1 15 mm 6 mm 4,5 – 15 V/DC

Prep = 0,91 x 0,8 x 1 x 1 x 1,43 = 1,04 kN/m2

Max. Draaimoment:

294.2 Nm

Onbelast toerental bij 12 V: Onbelast toerental bij 15 V: Onbelast toerental bij 4,5 V: Onbelast toerental bij 6 V: Onbelast toerental bij 9 V: Onbelast toerental bij 1,5 V: Gewicht:

5 omw/min 6 omw/min 1.5 omw/min 2 omw/min 3 omw/min 5 omw/min 262 g

Gewicht paneel = 0,503 x 0,020 = 26 kg / 260 N / 0,26 kN

Berekening windkracht (gewicht op paneel)

Fw = A (oppervlakte paneel) x Prep Fw = 0,503 x 1,04 = 0,52 kN

MA 0,4

Σmom A = 0 (0,26 x 0,4) + (0,52 x 0,8) – MA = 0

0,4

MA = 0,52 kNm = 520 Nm

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

13.2 Doel en materialisatie prototype Het hoofddoel van het te maken prototype is het laten zien dat het mechanisme om het paneel ‘oneindig’ te laten roteren daadwerkelijk werkt. Daarnaast speelt het architectonische beeld alsnog een rol voor dit project en zal dit tevens zo goed mogelijk worden meegenomen in het prototype. Wegens mogelijkheden van productie en de bijkomende kosten voor de originele materialen is gekozen voor vervangende materialen welke dusdanig bewerkt zullen worden zodat het architectonische beeld intact blijft en het mechanisme niet zullen beïnvloeden. Op de volgende pagina’s is net als voor de materialisatie van het originele component de materialisatie van het prototype weergegeven.

E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

TRANSPARANT EN ONGEÏSOLEERD BUITENBLAD

ROTEREND PANEEL EN AANDRIJVINGSMECHANISME

TANDWIELCONSTRUCTIE

Prototype

 5mm transparante kunststof ; opening ø750mm

 2x 4mm transparant kunststof incl. spouw (totaal 30mm)

 49mm geperforeerd hout (buitenzijde 1,5mm geperforeerd staal)

 5mm rubberdichting

 2mm Aluminium strip rondom paneel (dichting)

 13mm geperforeerd houten tandwiel (beide zijden 1mm geperforeerd staal)

 RVS puntvormige bevestiging, ø40mm

 RVS as 15x15mm

 14mm geperforeerd hout (buitenzijde 1,5mm geperforeerd staal)

 Montage middels draadeind in hoekstaal

 As aangedreven door 1 transmissiemotor (van TU Delft)

 Pakket door en door gebout

 Elektrische bedrading begeleid door haspel

 11mm geperforeerd houten tandwiel (beide zijden 1,5mm geperforeerd staal)  2x geperforeerd staal

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

13.0 PROTOTYPE

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

CONSTRUCTIEVE SCHOREN EN KOGELLAGERS

STIJL- EN REGELWERK (CONSTRUCTIE)

ISOLEREND EN WATERDICHT BINNENBLAD

T H E

Prototype

 RVS strips dikte = 5mm – welke door en door gebout worden aan

 10mm Houten stijlen regelwerk (l = 1000mm, b = 235mm)

 5mm rubberdichting

E N D L E S S

Prototype

 5mm transparante kunststof

het houten stijlen regelwerk

R O T A T I O N

 5mm vilt t.b.v. verbinding  RVS cilinder ø20mm, dikte = 5mm waardoor M10 RVS  Kogellagers rondom RVS cilinder  Op plek gehouden m.b.v. zegelringen

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

13.0 PROTOTYPE

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

13.3 Begroting / Budget

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

13.4 Shopdrawings

T H E E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

13.0 PROTOTYPE

100

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

101

13.0 PROTOTYPE

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

13.5 Productie

102

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

103

13.0 PROTOTYPE

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

13.6 Eindresultaat

104

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E E N D L E S S R O T A T I O N

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

105

106

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

14.0 SAMENVATTING EN CONCLUSIES

E N D L E S S

R O T A T I O N

14.0 SAMENVATTING EN CONCLUSIES 14.1 Samenvatting

14.2 Conclusies

Gewerkt is er vanuit de strekking van het volledige project, hieronder concreet omschreven;

De conclusies worden getrokken aan de hand van de twee belangrijkste stappen welke gemaakt zijn in dit project;



Het omzetten van de analyse naar de uitwerking, waarbij de gemaakte doelstellingen behouden dienden te worden.



De uitwerking vertalen naar een functionerend prototype.



De gevel beïnvloed de energiebalans, flexibiliteit en levensduur van het gebouw positief



Flexibele vulling met betrekking tot idealiseren verschillende functies als energie opwekken, zonlicht reflecteren, daglichtsturing, ventilatie, transparantie, commercie etc.



Orthogonaal grid als speelveld en kader



Programma is afhankelijk van gebruiker en dus de functie



Er wordt gebruik gemaakt van één component voor de dak- en gevelsluiting



Één supercomponent wordt gevormd uit 16 componenten

Mede door een uitgebreide analyse is de stap tussen analyse / concept en uitwerking goed verlopen en zijn hierdoor weinig verassingen ontstaan. De uitwerking werd hiermee beperkt tot het bepalen van dimensies en materialisatie en uiteindelijk de technische tekeningen waarin dit alles verwerkt is. Aan de hand van de gestelde functies was het mogelijk om een architectonisch, bouwfysisch en constructief beeld te geven van het uiteindelijke ontwerp. Dit is gebeurt aan de hand van verschillende software, waarmee de verschillende onderdelen duidelijk zijn weergegeven door middel van impressies.



De gevel is geprogrammeerd aan de hand van dagcyclus van de zon, dit zal geschieden met behulp van sensoren en automatische mechanismen

De uitwerking vertalen naar een functionerend prototype.



De mens is de bepalende factor voor de schaal van een component, uitgaande van een kantoorfunctie



Het component heeft een afmeting van 1000x1000mm met een paneelvulling met een diameter van 700mm



De dikte van het component, vastgesteld op 300mm is gebaseerd op de rotatiemogelijkheid, waarbij uitgegaan wordt van een maximale rotatie van het paneel



De rotatie zal geschieden met een tandwiel als aandrijfmechanisme



Het mechanisme wordt op zijn plek gehouden door een extra constructie die de bewegingsvrijheid niet belemmerd, uitgevoerd in de vorm van kogellagers



Het component is opgebouwd uit verschillende lagen: buitenblad, constructie en een binnenblad



Waarbij de binnenschil voldoet aan de thermische en geluidsisolatie en zal dienen als waterkering



Het totale component voldoet aan de weten regelgeving

Het omzetten van de analyse naar de uitwerking, waarbij de gemaakte doelstellingen behouden dienden te worden.

Door het maken van een goede technische uitwerking, was het mogelijk om direct goede shopdrawings te kunnen maken. Dit heeft de bouwtijd van het prototype erg verkort. Daarnaast was aan de hand van deze tekeningen goed mogelijk om zoveel mogelijk onderdelen te prefabriceren waardoor het prototype, op een aantal kleine onderdelen na, veranderde in een bouwpakket. De nadruk tijdens de bouw van het prototype heeft voornamelijk gelegen op het aantonen dat de rotatiemogelijkheden zoals bedacht mogelijk waren en ook daadwerkelijk uitgevoerd kunnen worden.

T H E

Daarnaast zijn er vanuit referenties een aantal beeldbepalende onderdelen meegenomen 

Een duidelijk grid, met daarbinnen ronde gevelopeningen



Voor de variatie van het esthetische beeld gebruik maken van af en toe grotere openingen, welke tevens gebruikt worden voor extra daglichttoetreding

108

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

NAWOORD

R O T A T I O N

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

NAWOORD

110

NAWOORD Via deze weg willen wij laten weten dat ‘The Endless Rotation’ de Msc.1-periode succesvol heeft weten af te sluiten en kunnen wij terugkijken op een interessante ontwikkeling die de groep het afgelopen half jaar heeft doorlopen. Het afgelopen half jaar heeft de groep zich bezig gehouden met het uitwerken van een innovatieve gevel welke uiteindelijk heeft geleid tot dit verslag en een prototype. Terugkijkend kunnen we concluderen dat de uitwerking van dit totaalproject zeer geslaagd is. Naast de uitwerking van het component is er ook dieper ingegaan op het gebouw wat volledig uitgevoerd is met een gevel bestaande uit supercomponenten. De concepten als eerder gesteld in dit verslag zijn goed tot uiting gekomen in het volledige gebouw en de doelstellingen zijn daarbij behaald. Naast het bedenken en uitwerken van deze gevel is er ook veel tijd gaan zitten in het maken van een prototype om aan te kunnen tonen dat er aan een functionerend component gewerkt is. Om dit volledige project in goede banen te kunnen leiden is er van verschillende kanten hulp geboden. In dit hoofdstuk willen wij onze dank uitspreken naar deze mensen en bedrijven. Het begeleiden van het project, in handen van de heren ir. P.M.J. van Swieten (Semester coördinator) en dr. ir. K. Vollers (Begeleider project), is een belangrijke factor geweest in het uitwerken van het project. Het aansporen en afremmen van de enthousiaste projectgroep gedurende het project is van grote invloed geweest gedurende de periode. Daarnaast is de hulp en het meedenken vanuit de werkplaats van grote invloed geweest op het laten functioneren van het prototype. Het was echter zonder de gesponsorde materialen nooit gelukt om het prototype binnen het budget te kunnen realiseren. De sponsoren die ons hierbij geholpen hebben willen we daarom nogmaals bedanken. Deze zijn op de pagina hiernaast vermeld met daarbij de gesponsorde materialen. Het assembleren van deze materialen was echter zonder de hulp van Cees en Louis niet gelukt op de manier zoals het prototype nu is geworden. Al met al kunnen we terugkijken op een succesvolle periode waarin we veel geleerd hebben.

Delft, juni 2010

ing. Robert Fransen 4030958

ing. ROBERT FRANSEN

ing. Willem Kok 4032772

[4030958]

ing. Kevin Vermeulen 4030494

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

SPONSORING PROTOTYPE

T H E

Revicon bv

Fiction Factory

CreaAAcryl bv

Klompenmakersweg 9

Back-upstraat 1

Expansielaan 2

3449 JB Woerden

1033 NX Amsterdam

8466 SP Nijenhaske (Heerenveen)

www.revicon.nl

www.fictionfactory.nl

www.creaacryl.nl

E N D L E S S

Fiction Factory

SPONSERINGSONDERDEEL Freeswerk hout

Kunststofbeplating

Bouwcenter Filippo Oude Wetering

Brammer bv

Mastervolt International bv

Kerkstraat 111

Nieuwe Hemweg 7R

Snijdersbergweg 93

2377 BB Oude Wetering

1013 BG Amsterdam

1105 AN Amsterdam

www.filippooudewetering.bouwcenter.nl

www.brammer.nl

www.mastervolt.com

R O T A T I O N

Laserwerk RVS

SPONSERINGSONDERDEEL Verf, lijm, compriband, handvatten, etc.

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

Kogellagers

Elektra

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

111

112

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E

E N D L E S S

BIJLAGEN

R O T A T I O N

BIJLAGEN

Tekeningnummer

Onderdeel

Schaal

DO 01

Plattegronden & Gevelaanzichten

1 : 100

DO 02

Doorsneden & Detaillering

1 : 100 / 1 : 10

DO 03

Exploded View - IKEA

n.v.t.

T H E

E N D L E S S

R O T A T I O N

BIJLAGEN

114

ing. ROBERT FRANSEN

[4030958]

ing. WILLEM KOK

[4032772]

ing. KEVIN VERMEULEN

[4030494]

T H E E N D L E S S

dr. ir. DHR. K. VOLLERS

[DOCENT]

MSC.1

ARCHITECTURAL ENGINEERING

VAKCODE

AR1B081

R O T A T I O N

THE ENDless rotation