Tenniscomplex. Bachelor Eindwerk CT Superefficiënte on-site zero energy building. Begeleiders ir. K.C. Terwel ir. E.R.

Transcriptie

1 Tenniscomplex Superefficiënte on-site zero energy building Bachelor Eindwerk CT 3000 Begeleiders ir. K.C. Terwel ir. E.R. van den Ham Student Lennert van der Linden december 2010

2 Inhoudsopgave Voorwoord...3 Samenvatting...4 Inleiding...5 Duurzaamheid Inleiding Duurzame varianten Variant 1: Schubben Variant 2: Slimme wanden Variant 3: Parasol Variant 4: Levend complex Variant 5: De grond in Mogelijkheden duurzame energie Vlakke plaat collector Vacuüm buis collector Fotovoltaïsche zonnecellen (PV-panelen) Windturbine Zontunnels...11 Totaalconcepten Inleiding Lichte concept Zware concept Indeling van de tennishal...13 Energieberekening varianten Inleiding Energieverbruik concepten Traditionele tennishal Lichte concept Zware concept Afweging concepten Opwekking duurzame energie...15 Effectiviteit duurzame varianten Inleiding PCM Inleiding Warmteopslag Effectiviteit Schubben Inleiding Resultaten...17 Winddruk...17 Thermische trek...18 Hybride ventilatie Parasol...18 Constructieve uitwerking Inleiding Tennishal Materiaalkeuze Plaatsing kolommen Constructie

3 8.3 Parasol Materiaalkeuze Constructie Conclusie Literatuur Bijlagen

4 1 Voorwoord Voor u ligt het hoofdrapport van het Bachelor Eindwerk van Lennert van der Linden voor het vak CT Bachelor Eindwerk ( Q1). Het hoofdrapport geeft het werk beknopt weer dat is verricht in 14 weken in het kader van het Bachelor Eindwerk. Het rapport laat de stappen zien die leiden tot een bouwfysisch en een bouwtechnisch ontwerp van een tenniscomplex in Rotterdam. Een groot deel van de informatie is verwerkt in de bijlagen en is daar terug te vinden. Dank gaat uit naar de begeleiders ir. K. C. Terwel en ir. E. R. van den Ham voor hun adviezen en hun begeleiding voor het tot stand komen van het eindresultaat weergegeven in dit rapport. Hiernaast wil ik mijn dank betuigen aan de TU Delft en de begeleiders dat zij het mogelijk maakten om een uitzondering op de regel te maken. Het reguliere Bachelor Eindwerk wordt namelijk verricht in 7 weken tijd. Aangezien ik naast mijn studie ook topsport bedrijf was het niet mogelijk om het Bachelor Eindwerk in 7 weken tijd af te ronden. 3

5 2 Samenvatting In Nederland is er in de winter een gebrek aan internationale tennistoernooien. Hierdoor kunnen Nederlandse tennissers zich minder goed ontwikkelen. Als oplossing hiervoor is een energiezuinig tenniscomplex ontworpen die evenveel energie zal verbruiken als er ter plekke wordt geproduceerd. Dit tenniscomplex zal geschikt zijn voor de organisatie van internationale tennistoernooien en die tevens kan dienen als trainingsfaciliteit voor talentvolle jeugd. Gekozen is voor een ontwerp van het complex waarbij de energiebalans '0' zal zijn, zogenaamd een 'on-site zero energy building'. Dit houdt tevens in dat de energie ter plekke wordt duurzaam wordt opgewekt. Verschillende mogelijkheden die leiden tot het besparen van energie zullen toegepast kunnen worden in het ontwerp. Zo kan er gebruik worden gemaakt van natuurlijke ventilatie, faseovergangsmaterialen, een brise soleil in de vorm van een parasol, het groene dak principe of het complex verdiept aan te leggen. Om er voor te zorgen dat het tenniscomplex evenveel energie opwekt als het gebruikt, zullen er installaties moeten worden toegepast om energie duurzaam op te wekken. Deze installaties kunnen vlakke plaat collectoren, vacuüm buis collectoren, PV-panelen of windturbines zijn. Ook kan er gebruik worden gemaakt van zontunnels om het zonlicht van buiten een constructie naar binnen te leiden. Er zijn een tweetal totaalconcepten opgesteld aan de hand van de duurzame mogelijkheden, een 'Licht concept' en een 'Zwaar concept'. Het Lichte concept combineert de natuurlijke ventilatie, faseovergangsmaterialen en een parasol om energiezuinig te zijn. In het Zware concept zal er gebruik worden gemaakt van het groene dak principe en zal het complex verdiept worden aangelegd. Om een onderbouwde keuze te kunnen maken tussen de twee concepten is er gekeken naar de prestaties van het gebouw in de zin van de energiebehoeften. Ook is er een vergelijking gemaakt met een traditionele tennishal. Gebleken is dat het Lichte en het Zware concept respectievelijk 70 en 50% energie besparen ten opzichte van een traditionele tennishal. Ten opzichte van het Zware concept bespaart het lichte concept 35% op het energieverbruik. Daarom is het Lichte concept gekozen. Dit concept verbruikt 860 MJ op jaarbasis. Om dit duurzaam op te wekken zijn hiervoor 850 PV-panelen nodig, deze zullen binnen de levensduur zich hebben terugverdiend. Er is apart aandacht besteed aan de effectiviteit van de verschillende duurzame varianten toegepast in het gekozen concept. Door het toepassen van faseovergangsmaterialen creëert men veel thermische massa, en daarmee een stabiliserend effect van de temperatuur, in het lichte gebouw. Hierdoor zal er 21% op de totale energiebehoefte bespaard worden. In het geval van de natuurlijke ventilatie is er berekend dat in 75% van de tijd gebruik kan worden gemaakt van natuurlijke ventilatie en dat er dus 75% bespaard wordt op het gebruik van energie voor ventilatie. Door de toepassing van de parasol zal er worden bespaard op koeling. Er kan ook bespaard worden op kunstlicht door de toepassing van zontunnels. De besparing zal dan 50% zijn op het normale energieverbruik door verlichting. Voor de constructie van de tennishal is gekozen voor een portaalconstructie. De portaalconstructie bestaat uit een ligger, een kolom en een verbinding met een benodigde stijfheid. Tussen de portalen zullen gordingen lopen. De draagconstructie van de parasol zal bestaan uit een tuiconstructie. De belangrijkste elementen zijn hoofdliggers, nevenliggers, hoofdpijlers, nevenpijlers, trekankers en verschillende tuien. 4

6 3 Inleiding Op dit moment behoren de beste Nederlandse tennissers niet tot de absolute wereldtop. Slechts twee heren staan in de mondiale top honderd en bij de vrouwen ontbreekt Nederland hier zelfs. Voor de Nederlandse spelers nemen de internationale toernooien in eigen land een belangrijke plaats in. Deze evenementen stellen de tennissers in staat om op topniveau wedstrijdervaring op te doen en punten te verdienen voor de wereldranglijst. Voor toeschouwers zijn deze toernooien een uitstekende gelegenheid de Nederlandse toppers van morgen, maar ook de oudere en meer ervaren spelers van dichtbij in actie te zien. Om er voor te zorgen dat onze tennissers weer zouden kunnen meedraaien in de wereldtop zijn ook goede trainingsfaciliteiten nodig. Tijdens de US Open in september 2010 schaarden zes Spanjaarden zich bij de beste zestien spelers. Gevraagd naar het geheim van hun succes wijzen de Spanjaarden naar de Olympische Spelen van Barcelona in Om daar resultaten te boeken, werd in de jaren daarvoor driftig gezaaid. Daaruit is een goede systematiek van accommodaties en opleidingen voortgekomen, waarmee het langdurig oogsten is. Ook Novak Djokovic, nummer 2 van de wereld, verklaarde tijdens het boven genoemde toernooi dat hij nooit was gaan tennissen als er niet tegenover de winkel van zijn ouders een tennisaccommodatie was gebouwd. Het is dus duidelijk dat trainingsfaciliteiten en tennisaccommodaties onmisbaar zijn om toptennissers te kunnen voortbrengen. Naast het feit dat er uren getraind moet worden om beter te worden is het spelen van toernooien voor de tennisser onontbeerlijk om zich volledig te kunnen ontwikkelen. Toernooien zijn een belangrijk ijkpunt in de ontwikkeling van een tennisser. In de zomer zijn er volop toernooien in Nederland. Zowel nationale ranglijsttoernooien (Atoernooien) als internationale toernooien (Futures en Challengers) zijn aanwezig. In de winter echter zijn er naast het jaarlijkse evenement in de AHOY, het ABN Amro World Tennis Tournament, alleen nationale toernooien en ontbreken er verder internationale toernooien. Het toernooi in de AHOY is niet geschikt voor beginnende proftennissers omdat dit toernooi dankzij het hoge prijzengeld te sterk bezet is. Spelers die de nationale toernooien ontgroeid zijn, kunnen tussen september en juni geen toernooien in eigen land spelen. Beginnend proftennissers die nog niet toe zijn aan het toernooi in AHOY vallen hier dus in een gat. Rotterdam is een vooruitstrevende stad die in 2030 het Stadionpark wil gaan realiseren. Dit Stadionpark zal sport en spel, onderwijs en het bedrijfsleven samenbrengen. De 'nieuwe Kuip' zal de grote trekpleister worden van het gebied. Naast dit stadion is er nog een gedeelte grond dat nog geen directe bestemming heeft. Nu lijkt het een ideaal plan om een ontwerp te maken op deze locatie voor een trainingscomplex dat kan dienen voor de top van de getalenteerde tennisspelers en daarnaast de mogelijkheid biedt om internationale toernooien te organiseren. Het doel van dit rapport is het presenteren van een ontwerp van een tenniscomplex waarbij gestreefd wordt naar een 'on-site zero energy gebouw' en tevens het complex zo energiezuinig mogelijk wordt uitgevoerd. De opbouw van het rapport is als volgt. In hoofdstuk 4 Duurzaamheid wordt onderzoek gedaan naar varianten waardoor energie bespaard kan worden bij het gebruik van de tennishal en er wordt onderzoek gedaan naar het ter plekke opwekken van groene energie. In hoofdstuk 5 Totaal concepten zullen er twee concepten voor het tenniscomplex worden aangedragen. Hierin zullen de in hoofdstuk 4 aangedragen 5

7 varianten worden verwerkt. Hoofdstuk 6 zal ingaan op het energie verbruik van de twee gevormde concepten. Een vergelijking zal gemaakt worden met een traditionele tennishal. Tot slot zal er een keuze gemaakt worden tussen de twee concepten. Hoofdstuk 7 Effectiviteit duurzame varianten zal dieper ingegaan worden op de duurzame varianten die toegepast zijn in het gekozen concept waarbij wordt gekeken naar het resultaat van de toegepaste mogelijkheden op het energieverbruik. Hoofdstuk 8 Constructieve uitwerking zal de gekozen draagconstructies bespreken waarbij tot slot de benodigde elementen voor de draagconstructie worden weergegeven. Tot slot zullen in hoofdstuk 9 Conclusies, conclusies en aanbevelingen worden gegeven. 6

8 4 Duurzaamheid 4.1 Inleiding In het kader van wereldwijde energiebesparingen is er gekozen om een tennishal te ontwerpen die niet alleen energiezuinig zal zijn, maar daarnaast enkel en alleen duurzame energie zal gebruiken. Er zal te werk worden gegaan via het driestappenplan 'Trias energetica'. Er zal eerst worden gekeken naar de mogelijkheden om het energieverbruik terug te dringen. Vervolgens zal worden gekeken naar methodieken die zullen worden ingezet om duurzaam energie op te wekken. Tot slot bestaat de derde stap uit het zo efficiënt gebruik maken van fossiele bronnen. Dit zal voor dit onderzoek niet van toepassing zijn, omdat de gehele energievraag van het complex gedekt zal worden door duurzame bronnen. Het streven zal zijn naar een tennishal die evenveel energie verbruikt als er geproduceerd wordt. Dit betekent dat het complex zich een Zero Energy Building (ZEB) mag noemen. Het gemiddelde energie verbruik per jaar zal even groot zijn als de in een jaar geproduceerde energie. De energieproductie zal wel aangesloten zijn op het energienet, zodat geproduceerde energie wat op dat moment niet nodig is in de tennishal kan worden geleid naar het energienet. Later kan er energie worden afgenomen als er meer vraag is naar energie dan dat er geproduceerd kan worden. De benodigde energie zal duurzaam op het complex worden opgewekt. Hierdoor krijgt het complex de definitie 'on-site ZEB'. Over het jaar genomen zal de energiebalans dus 'nul' zijn. Om een energiebalans van nul te kunnen halen dient goed gekeken te worden naar de twee kanten van de balans: aan de ene kant moet worden berekend hoeveel energie er benodigd is voor de tennishal en aan de andere kant moet worden bestudeerd hoe er energie kan worden opgewekt. Er wordt in het onderzoek naar energiebesparing uitgegaan van de volgende benodigde energie voor de tennishal: Energie voor verwarmen en koelen van de tennishal (de temperatuur in de hal moet tussen de 12 en 16ºC liggen) Energie voor het ventileren van de tennishal Energie voor het verlichten van de tennishal In dit hoofdstuk zullen er mogelijkheden worden aangedragen die inspelen op de bezuiniging op deze energiebehoeften. Voor het opwekken van de energie wordt bekeken op welke wijze duurzame energie kan worden opgewekt en op welke manieren er energie gespaard kan worden. Hieronder worden een vijftal varianten gepresenteerd, die het mogelijk maken energie te besparen en van belang zijn voor het ontwerp van het gebouw. Na de varianten zullen mogelijkheden om duurzame energie op te wekken aan bod komen. Deze verschillende mogelijkheden kunnen in principe voor elke variant worden gebruikt. Aan het eind van dit hoofdstuk zal er een overzicht worden gegeven voor energiebesparingen in de overige ruimten. 7

9 4.2 Duurzame varianten In dit hoofdstuk zal er een vijftal varianten worden aangedragen die inspelen op de energiebehoeften in de tennishal. Het gaat om de volgende varianten: Variant 1: Schubben Variant 2: Slimme wanden Variant 3: Parasol Variant 4: Levend complex Variant 5: De grond in Onderstaand zullen de varianten kort worden beschreven. In Bijlage B Duurzaamheid is de complete uitleg weergegeven. Ook is in de bijlage een overzicht gegeven van het duurzaam omgaan met warmte en met water Variant 1: Schubben In de variant 'Schubben' maakt men gebruik van zogenaamde 'klap-muren'. Delen van de muur kunnen naar buiten worden geopend zoals men normaal gesproken gewend is van klap-ramen. Deze plekken bevinden zich zowel onder als boven in de muur van de hal. Door het toepassen van deze klap-muren kan frisse lucht het gebouw instromen en het gebouw verlaten. Dit zal gebeuren via thermische trek of winddruk. De energiebesparing zal gaan zitten in het feit dat dit gebouw zichzelf kan aanpassen aan de temperatuur en gebruik maakt van natuurlijke ventilatie waar geen energie voor nodig is. Natuurlijke ventilatie maakt gebruik van wind en thermische trek om de ventilatielucht van buiten naar binnen te brengen en vervolgens weer af te voeren1. Het voordeel van natuurlijke ventilatie is dat er geen energie voor nodig is en het door de gebruiker als aangenamer wordt beoordeeld dan de mechanische ventilatie Variant 2: Slimme wanden Er zijn materialen2 die warmte kunnen opslaan en later weer kunnen afgeven. Deze materialen heten faseovergangsmaterialen. Ook wel aangeduid als PCM: phase change material. PCM's hebben dezelfde werking als dikke betonnen muren die een stabiliserend effect hebben op de temperatuur in een ruimte. Dit effect wordt aangeduid als 'thermische massa' en is weergegeven in Afbeelding 1: Stabiliserend effect van thermische massa3. Door dit stabiliserend effect wordt het energiegebruik op koeling en verwarming naar beneden gebracht. De variant 'Slimme wanden' zal in de wanden en in het dak PCM gebruiken. Omdat de faseovergangsmaterialen geen energie gebruiken en de temperatuur in de hal in balans gehouden wordt, wordt er energie bespaard. Afbeelding 1: Stabiliserend effect van thermische massa 1 Cauberg, J.J.M. (2007), Bouwfysica en bouwtechniek CT Delft Integraal. Geraadpleegd 14 oktober De Saules, T. (2005), Thermal Mass, A concrete solution for the changing climate. Camberley 8

10 4.2.3 Variant 3: Parasol De variant 'Parasol' is gebaseerd op een ontwerp van Santiago Calatrava, te zien op Afbeelding 2: Burke Brise Soleil, te Milwaukee. Een gebouw afkoelen kost energie. Door ervoor te zorgen dat het gebouw minder gekoeld hoeft te worden zal er energie bespaard kunnen worden. In deze variant is een aangepaste versie van de Burke Brise Soleil bedacht. Een waaier zal een elegante parasol vormen. Deze parasol zal zorgen voor schaduw op de hal. Hierdoor zal de externe warmtelast op de tennishal door de zon aanzienlijk worden verkleind. Dit heeft als Afbeelding 2: Burke Brise Soleil, te Milwaukee voordeel dat de hal minder hoeft te worden gekoeld en dit betekent dat er energie wordt bespaard. De parasol zal zorgen voor een bijzondere uitstraling ten opzichte van andere tenniscomplexen. Naast dat de parasol zal dienen om de zon af te schermen of voor een sierlijke uitstraling te zorgen zal de parasol nog een nuttige functie vervullen. PV-panelen zullen geplaatst worden op de parasol die de hal voor energie zullen gaan voorzien Variant 4: Levend complex Deze variant zal gebruik maken van het 'groene dak' principe. Het voordeel van groene daken ten opzichte van andere daken is dat ze in de zomer koeler zijn en in de winter warmer. Dit lijdt tot het gewenste resultaat: energiebesparing. Op Afbeelding 3: Toepassing groen dak, Singapore is een voorbeeld te zien van de toepassing van een groen dak. Deze variant neemt echter geen genoegen met alleen een groen dak. Ook de muren zullen worden voorzien van een soortgelijk idee. De muren van het gebouw zullen onder een hoek worden geplaatst waardoor het mogelijk is deze ook te bekleden met vegetatie. De muren zullen glooiend worden aangesloten op het dak en op het maaiveld, hierdoor ontstaat in feite een groot levend gebouw in het landschap. Afbeelding 3: Toepassing groen dak, Singapore Variant 5: De grond in De temperatuur in de tennishal zal zich tussen de 12 en 16ºC moeten bevinden. Om hier op in te spelen is daarom in deze variant, 'De grond in', onderzocht of er slim gebruikt kan worden gemaakt van de ondergrond. Onderzocht is hoe de temperaturen zich verhouden in de grond in de loop van het jaar. Men is gekomen tot de volgende conclusie. Als de vloer van de hal op 50 of 100 cm diepte wordt aangelegd dan kan men vijf maanden lang dus zeer voordelig profiteren van de warmte in de bodem om de temperatuur in de tennishal op peil te houden. Dit komt omdat de grondtemperatuur de gewenste (tussen 12 en 16ºC) temperatuur heeft. Hiernaast zijn er ook vijf maanden dat men minder hoeft te verwarmen dan anders noodzakelijk zou zijn. Dit betekent dat men tien maanden lang energie zal besparen. 9

11 Naast het voordeel dat er energie bespaard wordt door het voordelige gebruik van de grondmassa heeft dit nog een voordeel. In 4.2.2Variant 2: Slimme wanden is weergegeven dat veel massa om een ruimte heen een stabiliserend effect van de temperatuur heeft. Dit werd aangeduid met de benaming 'thermische massa'. Door de hal verdiept te leggen zal er meer massa om het gebouw heen worden verkregen waardoor de massa de temperatuur in de hal beter zal stabiliseren. Hierdoor wordt dus weer energie bespaard. 4.3 Mogelijkheden duurzame energie In dit gedeelte van de variantenstudie zullen verschillende soorten duurzame energie worden aangedragen waaruit kan worden gekozen om de energie, die het complex gebruikt, op te wekken. De in een jaar duurzaam opgewekte energie zal dezelfde hoeveelheid zijn als de hal zal gebruiken in een jaar. De energiebalans zal dus '0' zijn waardoor de hal zich een on-site zero energy building mag noemen Vlakke plaat collector De vlakke plaat collectoren4 zullen er voor zorgen dat het gebruik van energie voor de verwarming van water naar beneden zal worden gebracht. Water dat circuleert in panelen wordt door de zon verwarmd en kan gebruikt worden voor verwarming Vacuüm buis collector Het effect van de vacuüm buis collector5 is hetzelfde als van de vlakke plaat collector. Door zonlicht wordt een dubbelwandige vacuüm buis verwarmd. Daarna zal er gebruik worden gemaakt van de condensatie-energie van water om warmte op te vangen. Dit type zonnecollector is één van de meest efficiënte zonnecollectoren, maar ook één van de duurste zonnecollectoren. Zelfs in koudere klimaten zijn de thermische verliezen klein Fotovoltaïsche zonnecellen (PV-panelen) Door middel van PV-panelen6 wordt elektrische energie opgewekt zonder uitstoot van broeikasgassen. Het is een vorm van groene energie. Elke installatie in de tennishal die elektrische energie gebruikt kan door de PV-panelen worden voorzien van stroom. Zolang licht op de zonnecel valt wordt er energie opgewekt. Zonder licht kan de zonnecel geen energie leveren. De opgewekte energie kan direct gebruikt worden voor aangesloten apparaten, opgeslagen worden in batterijen of worden geleverd aan het net. Een overschot van energie kan het best terug worden geleid naar het lichtnet, omdat dit veel rendabeler is dan het gebruik maken van batterijen. 4 Greenworks. Solar Thermal Collector. Geraadpleegd 17 oktober Hetzonneboilerhuis. Collector. Geraadpleegd 17 oktober Senternovem. Senternovem - Duurzame energie. Geraadpleegd 19 oktober

12 4.3.4 Windturbine Zoals bij de PV-panelen wordt er, dit keer door middel van windenergie, elektrische energie opgewekt zonder uitstoot van broeikasgassen. De wieken van de windturbine 7 zullen gaan draaien als de wind tegen de wieken blaast. De wieken zijn gekoppeld aan een as die meedraait. Een generator zet de energie van het draaien om in elektrische energie. Is er een overschot van energie dan kan deze net als bij de PV-panelen worden geleid naar het lichtnet Zontunnels Licht dat op de koepel van de zontunnel8 valt wordt naar binnengeleid, zie Afbeelding 4: Toepassing zontunnel. De tunnel is aan de binnenkant bekleed met spiegels met een reflectievermogen van 99,7%. Het licht wordt op deze manier door de tunnel geleid en zal aan het einde diffuus worden verspreid over de ruimte. Doordat er minder energie hoeft te worden gebruikt om ruimten te verlichten via lampen die op het lichtnet zijn aangesloten wordt er energie bespaard op verlichting. Afbeelding 4: Toepassing zontunnel 7 Greenworks. Domestic Wind Turbine. Geraadpleegd 18 oktober Solatube. Daglichtsystemen van Solatube. Geraadpleegd 19 oktober

13 5 Totaalconcepten 5.1 Inleiding Na het onderzoek naar duurzame mogelijkheden te hebben gedaan kunnen twee varianten worden opgebouwd uit deze eerdere bevindingen. Gekozen is om een 'Licht concept' en een 'Zwaar concept' te ontwerpen. De woorden 'licht' en 'zwaar' slaan op het verschil in de bouw van de constructie van de tennishal. De tennishal van het 'Lichte concept' zal worden gemaakt van letterlijk lichte elementen en het 'Zware concept' vanzelfsprekend uit zware elementen. De verschillen van het gewicht van de elementen komen voort uit de keuzes van de duurzame mogelijkheden. De twee concepten zijn zo gekozen zodat er twee uitersten worden gecreëerd. 5.2 Lichte concept In het 'Lichte concept' zullen drie losse varianten uit de variantenstudie worden gecombineerd tot één concept. Het gebouw zal voorzien worden van het idee uit de variant 'Klapmuren'. Hiernaast zal faseovergangsmateriaal (PCM) toegepast worden en zal het idee uit de variant 'Parasol' worden toegepast. Doordat er PCM zal worden toegepast is er weinig thermische massa nodig in het gebouw waardoor de krachten kleiner zijn en de constructie van de tennishal lichter kan worden uitgevoerd. Daarom wordt dit concept ook wel het 'Lichte concept' genoemd. Afbeelding 5: Aanzicht van het 'Lichte concept' laat een aanzicht van de variant zien, Afbeelding 6: Schetsontwerp geeft het schetsontwerp van het Lichte concept weer. Op het dak van de parasol zullen PV-panelen worden geplaatst om de benodigde energie op te wekken. De parasol zal niet alleen een nuttige functie hebben, maar zal ook het uiterlijk van het gebouw bepalen. Door de parasol zal dit tenniscomplex zich onderscheiden van ieder ander tenniscomplex. Het complex zal door de parasol een modern en een opvallend uiterlijk krijgen. Voor een uitgebreidere toelichting van het Lichte concept wordt verwezen naar Bijlage B Duurzaamheid. Afbeelding 6: Schetsontwerp Afbeelding 5: Aanzicht van het 'Lichte concept' 12

14 5.3 Zware concept Het 'Zware concept' combineert de varianten 'Levend complex' en 'De grond in' uit de variantenstudie. De benaming van dit concept slaat op het feit dat er gebruik zal worden gemaakt van veel massa waardoor de krachten op de constructie toenemen en er zware elementen zullen toegepast moeten worden. De grote massa van de grond zal gebruikt worden, maar er zal ook veel massa zich op het groene dak bevinden. Afbeelding 7: Aanzicht van het 'Zware concept' laat een aanzicht zien van de variant, Afbeelding 8: Schetsontwerp geeft het schetsontwerp weer van het Zware concept. Te zien is dat niet alleen het dak bedekt zal zijn met vegetatie maar het gehele gebouw. Op het dak zullen PV-panelen worden geplaatst om de benodigde energie op te wekken. De vloer van de tennishal zal 1 meter onder maaiveld worden aangelegd. Afbeelding 8: Schetsontwerp Afbeelding 7: Aanzicht van het 'Zware concept' Voor een uitgebreidere toelichting van het Zware concept wordt verwezen naar Bijlage B Duurzaamheid. 5.4 Indeling van de tennishal In Bijlage D Tekeningen zijn tekeningen van de indeling van de tennishal te zien. Deze indeling van de hal geldt zowel voor het 'Lichte' als het 'Zware concept'. De capaciteit voor het Centre court zal 1000 toeschouwers bedragen, voor baan 1, 2 en 3 is dat 120 toeschouwers. Voor mensen met een beperking is het mogelijk om elke baan te bereiken. Het is dus ook mogelijk om toernooien te organiseren voor tennissers in een rolstoel. Op Afbeelding 9: Indeling van de tennishal is een overzicht van de indeling van de tennishal te zien. Achter de baan hangen blauwe doeken om zo een looppad te creëren achter de baan waardoor de banen allemaal afzonderlijk te bereiken zijn. Zo zullen spelers niet gestoord worden als er mensen achter de baan lopen. Afbeelding 9: Indeling van de tennishal 13

15 6 Energieberekening varianten 6.1 Inleiding Nadat er twee concepten zijn opgesteld is het van belang om te kijken naar de prestaties om zo een keuze te kunnen maken tussen de twee concepten. Deze prestaties zullen worden uitgedrukt in het energiegebruik van de concepten. Er is voor gekozen om het programma EPU NPR 2917 te gebruiken om een energieberekening te maken. Met het programma zijn de twee ontworpen varianten bouwfysisch geprogrammeerd. Dit wil zeggen dat per variant de installaties voor koeling, verwarming, ventilatie en verlichting zijn geprogrammeerd. Om nu ook een vergelijking te kunnen maken met een tennishal zonder energiezuinige maatregelen is eveneens een traditionele tennishal geprogrammeerd. In bijlage E Invoerdata, is een overzicht te zien van de ingevoerde data in het programma en daarnaast zijn de resultaten per concept weergegeven. 6.2 Energieverbruik concepten Traditionele tennishal Bij een traditionele hal is het totale energiegebruik rond de 3000 giga Joule. Ongeveer twee derde van het totale verbruik wordt ingenomen door de verwarming, namelijk bijna 2000 giga Joule. Bijna 600 giga Joule zal besteed worden aan ventilatie. Het energieverbruik door verlichting is iets meer dan 300 giga Joule Lichte concept Het Lichte concept heeft een totaal energieverbruik van nog geen 900 giga Joule. Dit is een afname van meer dan 70% ten opzichte van de traditionele tennishal. Deze grote afname van de energievraag komt voort uit de besparing op de verwarming en het inzetten van natuurlijke ventilatie. Het programma gaat uit van het inzetten van een warmtepomp. Door het inzetten van een warmtebuffer zal in de werkelijkheid waarschijnlijk nog meer energie bespaard kunnen worden dan hier wordt gesuggereerd Zware concept Het Zware concept heeft een totale energieverbruik van circa 1400 giga Joule. Dit betekent dat deze variant zo'n 35% meer energie verbruikt dan het Lichte concept, maar deze variant bespaart echter wel meer dan 50% energie ten opzichte van de traditionele tennishal. Het Zware concept gebruikt dan wel aanzienlijk meer energie dan het Lichte concept, maar ten opzichte van de traditionele tennishal bespaart het concept nog steeds enorm veel energie. In tegenstelling tot het Lichte concept gebruikt het Zware concept mechanische ventilatie. Daarom komt het totale energieverbruik een stuk hoger uit bij het Zware concept dan het Lichte concept. 14

16 6.3 Afweging concepten Energieverbruik [GJ] In Afbeelding 10: Energieverbruik van de Energieverbruik concepten [GJ] verschillende concepten zijn de energieverbruiken 3500 van de verschillende concepten weergegeven. Het 3000 Lichte en het Zware concept besparen 2500 respectievelijk 70 en 50% energie ten opzichte van Traditionele tennishal 2000 de traditionele tennishal. Dit is voor beide een forse Lichte va1500 terugdringing van het energiegebruik. Het Lichte riant Zware vaconcept komt echter aanzienlijk beter uit de bus 1000 riant dan de Zware variant door zo'n 500 giga Joule op 500 jaarbasis te besparen. Ten opzichte van het Zware 0 concept bespaart het lichte concept 35% op het Concept energieverbruik. Afbeelding 10: Energieverbruik van de Naast het feit dat het Lichte concept een groot deel verschillende concepten minder energie verbruikt dan het Zware concept heeft het Lichte concept een extra pluspunt. Het tenniscomplex in het Lichte concept zal zich namelijk meer onderscheiden in de omgeving. Dit komt door de toepassing van de parasol, een brise soleil, die zeer zelden wordt toegepast in zo'n grote uitvoering. Het Lichte concept speelt hiermee in op het programma van wensen. Hierdoor wordt het Lichte concept verkozen boven het Zware concept. Het kenmerk van het gebouw zal de parasol zijn die van verre al te zien zal zijn. De uitdaging zal zijn deze parasol zo opvallend te ontwerpen zodat het tenniscomplex niet alleen door de duurzame technieken in het gebouw ook van buiten uniek wordt. Het Lichte concept zal naast de nieuwe Kuip een zeer attractief gebouw worden in het Stadionpark. 6.4 Opwekking duurzame energie Er is gekozen om het Lichte concept te gaan ontwikkelen. Om het doel te halen van een on-site ZEB zal er ook energie opgewekt moeten worden op het terrein. Er is voor gekozen om dit te doen via PV-panelen die op de parasol zullen worden gemonteerd. De totale energiebehoefte van het Lichte concept zal per jaar 860 MJ bedragen, zie Bijlage E Resultaten en Invoerdata. Deze hoeveelheid energie kan opgewekt worden met 850 PV-panelen. Deze zullen voor de aanschaf Euro bedragen, dit bedrag zal binnen 12 jaar worden terugverdiend. Aangezien de panelen een levensduur van 20 jaar hebben is het niet alleen gunstig voor het milieu, maar is het ook nog in economisch opzicht gunstig. Voor alle uitgangspunten en berekeningen wordt verwezen naar Bijlage B Duurzaamheid. 15

17 7 Effectiviteit duurzame varianten 7.1 Inleiding Er is gekozen voor het Lichte concept. Hierin zijn drie varianten uit de studie naar duurzame mogelijkheden verwerkt, namelijk: 'Slimme wanden', 'Schubben' en 'Parasol'. In dit hoofdstuk wordt aandacht besteed aan de effectiviteit van deze duurzame mogelijkheden. Uitgebreide uitleg is terug te vinden in Bijlage B Duurzaamheid. Ook is daar informatie te vinden over de andere twee varianten. 7.2 Slimme wanden Inleiding Zoals eerder genoemd kunnen faseovergangsmaterialen warmte opslaan. In faseovergangsmaterialen wordt er gebruik gemaakt van de faseovergang van vast naar vloeibaar. Deze overgang gaat gepaard met een gering volumeverandering en er zijn verschillende materialen met verschillende smelttemperaturen. Er kan dus een keuze worden gemaakt aan de hand van een gewenste temperatuur in een ruimte. In de groep van de overgang 'vast vloeibaar' is onderscheid te maken tussen twee verschillende soorten materialen: Organische PCM (Paraffine) Anorganische PCM (Zouthydraten) Bijlage B Duurzaamheid verschaft meer informatie over de berekeningen en getallen die in onderstaand stuk zullen worden genoemd Warmteopslag Warmtecapaciteit [MJ/m³] In Afbeelding 11: Vergelijking warmtecapaciteit materialen, is de warmteopslag weergegeven van de PCM's: zouthydraten en parafines en is ter vergelijking ook beton weergegeven. De waardes in de grafiek zijn als volgt bepaald: Warmtecapaciteit C Om nu de warmteopslag van een anorganisch Vergelijking van verschillende materialen PCM met beton te vergelijken gaan we uit van 350 een soortelijke warmtecapaciteit van 300 MJ/ 300 m3 van een zouthydraat en 8,16 MJ/m3 van 250 beton9 in het temperatuurtraject 12 tot 16ºC. 200 Aangezien er gekozen is voor het 'Lichte 150 concept' zal er weinig thermische massa 100 aanwezig zijn door de constructie zelf. Het 50 PCM zal de functie van thermische massa 0 innemen zodat er in feite sprake is van een Zouthydraten Parafine Beton zwaar gebouw (veel thermische massa) in een Materiaal licht gebouw. 9 Afbeelding 11: Vergelijking materialen Cement&Beton Centrum (2008). Beton bespaart energie. warmtecapaciteit 16

18 7.2.3 Effectiviteit Door een even grote thermische massa te creëren, als dat van een traditioneel gemengd zwaar gebouw10, zal er ten opzichte van een licht gebouw 21% bespaard worden op de EPC berekening. Dit is dus een aanzienlijke besparing op het totale energieverbruik die gehaald wordt door het toepassen van gipsplaten waarin 8,2 mm dik PCM is verwerkt. Deze gipsplaten zullen aan de wanden van de hal worden geplaatst. 7.3 Schubben Inleiding Het doel van ventileren is een gezond binnenklimaat creëren. Dit doel kan bereikt worden door natuurlijke of mechanische ventilatie. Aangezien natuurlijke ventilatie ten opzichte van mechanische ventilatie geen elektrische energie verbruikt is het aantrekkelijk om natuurlijke ventilatie toe te passen. Bovendien wordt natuurlijke ventilatie door mensen prettiger ervaren. Daarom is de variant Schubben gekozen. Er kan echter niet altijd worden volstaan met natuurlijke ventilatie als er te weinig drijvende kracht voor natuurlijke ventilatie geleverd wordt door de natuur, daarom zal er ook een mechanische installatie moeten worden geplaatst. Er wordt hier echter toegespitst op de kansen van natuurlijke ventilatie. Natuurlijke ventilatie kan door twee natuurlijke verschijnselen ontstaan, namelijk via: winddruk thermische trek In Bijlage B Duurzaamheid zijn de berekeningen terug te vinden die zijn gedaan aan de twee verschijnselen van natuurlijke ventilatie, namelijk winddruk en thermische trek. Ook is er uitleg gegeven bij de twee mogelijkheden van natuurlijke ventilatie. Onderstaand zullen de resultaten gepresenteerd worden Resultaten Winddruk De referentiesnelheid moet van die grootte zijn dat er voldoende drijvende kracht is om het minimale ventilatiedebiet te halen. Berekend met Calc is dat het 1,49 m/s moet zijn. Uit de berekeningen is gebleken dat in 55% van de gevallen de natuurlijke ventilatie door winddruk ingezet kan worden. Daarbij moet de hal geplaatst worden zoals op Afbeelding 12: Plaatsing van de tennishal te zien is. De pijl in de afbeelding is gericht op het noorden. Afbeelding 12: Plaatsing van de tennishal 10 Senternovem. senternovem - PN en Nieuwbouw Geraadpleegd 12 december

19 Thermische trek Voor de thermische trek geldt dat er voldoende temperatuurverschil tussen binnen en buiten moet zijn om het minimale ventilatiedebiet te halen. Dit is het geval als er een temperatuurverschil van 3,39ºC is. Berekend is dat in 58% van de tijd de hal natuurlijk geventileerd kan worden door middel van thermische trek. Hybride ventilatie Als er voldoende drijvende kracht is door winddruk of door thermische trek hoeft de mechanische ventilatie niet gebruikt te worden. Op dat moment wordt er zeer energiezuinig geventileerd. Wanneer de drijvende kracht te laag is zal de mechanische ventilatie moeten worden ingeschakeld. Zo ontstaat er een hybride ventilatiesysteem met minimale mechanische hulp. In 55% van de tijd kan de natuurlijke ventilatie verzorgd worden door winddruk en in 58% van de gevallen kan de natuurlijke ventilatie door middel van thermische trek verzorgd worden. Het is echter niet zo dat de twee percentages bij elkaar opgeteld kunnen worden omdat er ook tijden zijn dat de hal door zowel winddruk als door thermische trek kan worden geventileerd. Geschat wordt dat de hal 75% van de tijd natuurlijk geventileerd kan worden en 25% van de tijd geventileerd moet worden door mechanische ventilatie. In de tijd dat de hal mechanisch geventileerd wordt kan de natuurlijke ventilatie wel voor bijvoorbeeld 50% helpen. Zo kan alsnog de helft van de energie bespaard worden. Alleen als het windstil is en de binnentemperatuur is gelijk aan de buitentemperatuur zal 100% mechanische ventilatie moeten worden gebruikt. 7.4 Parasol Door de toepassing van de parasol zal er bespaard worden op koeling. Dit is voor de hand liggend, omdat de directe zonnestraling op het gebouw veel minder groot zal zijn. Daarnaast wordt vooral bespaard op het energieverbruik voor verlichting. Door de parasol te combineren met zontunnels, zie Afbeelding 15: Zontunnel tussen dak en parasol, Afbeelding 13: Uitmonding zontunnel in tennishal, Afbeelding 14: Koepel van de zontunnel, wordt ervoor gezorgd dat het licht het complex binnen kan komen maar de warmte buiten blijft. Aangezien de gemiddelde lichtopbrengst veel hoger is dan de benodigde lichtopbrengst op een normale trainingsdag, ook op internationale toernooidagen ligt de gemiddelde opbrengst hoger dan vereist, wordt er van uitgegaan dat in de helft van de tijd dat de hal in gebruik is er geen kunstlicht hoeft te worden toegepast. Er zal dus 50% worden bespaard op de energie voor verlichting waarbij er gerekend wordt met een tennishal waarin geen ramen zijn aangebracht. Afbeelding 14: Koepel van de zontunnel Afbeelding Afbeelding 15: Zontunnel tussen tennishal dak en parasol 13: Uitmonding zontunnel in 18

20 8 Constructieve uitwerking 8.1 Inleiding Dit hoofdstuk zal de resultaten weergeven van het constructieve ontwerp van de tennishal en van de parasol. Er is voor gekozen om de twee constructies geheel los van elkaar te houden zodat er twee aparte constructies ontstaan. In hoofdstuk 7 Effectiviteit duurzame varianten is de nadruk gelegd op de duurzame varianten in het gekozen concept. In dit hoofdstuk zal voor beide constructies een constructief ontwerp worden gepresenteerd zodat er nu een totaalplaatje ontstaat voor het tenniscomplex. De punten die belangrijk zijn zullen in dit hoofdstuk aan de orde komen. Zo zullen de benodigde elementen voor de draagconstructies worden gepresenteerd. Al deze elementen zijn getoetst en deze toetsingen zijn terug te vinden in Bijlage C Constructies. Tevens zijn hierin alle toelichtingen terug te vinden. 8.2 Tennishal Materiaalkeuze Er is voor een concept gekozen dat een licht uiterlijk moet hebben. Het materiaal beton zorgt juist voor een log en zwaar karakter. Dit materiaal valt daarom direct af. De materialen staal en hout zijn beide geschikt om te gebruiken voor de draagconstructie van de hal. Van buitenaf zal niet direct te zien zijn of in de hal staal of hout gebruikt is. Dit komt omdat er materiaal zal worden gebruikt om de constructie af te schermen zodat deze niet bloot staat aan de weersinvloeden. Aangezien het sportcomplex zo ontworpen is dat het energiezuinig en daarmee dus duurzaam is, wordt er gekozen om in de hal hout te gebruiken. De energie die de tennishal gebruikt zal energie zijn die is opgewekt met onuitputtelijke bronnen. Het materiaal hout is in principe ook een onuitputtelijke materiaal en past daarom goed in deze trend Plaatsing kolommen Er is voor gekozen om geen interne kolommen toe te passen. Hierdoor wordt de grootst mogelijke flexibiliteit in het gebruik van de hal gecreëerd waardoor de hal ook gebruikt kan worden voor andere evenementen. Doordat er geen interne kolommen worden toegepast zijn de overspanningen die moeten worden gehaald wel groot. Op Afbeelding 16: Mogelijkheid 1: zonder interne kolommen is de plaatsingen van de kolommen weergegeven. Afbeelding 16: Mogelijkheid 1: zonder interne kolommen 19

21 8.2.3 Constructie De draagconstructie van de tennishal zal bestaan uit repeterende portaalconstructies met een hart op hart afstand van 7 m waartussen de gordingen lopen. Het dak zal worden afgewerkt met isolatie en dakplaten. Afbeelding 17: Portaalconstructie met haar afmetingen, geeft een overzicht van het portaalconstructie: Afbeelding 17: Portaalconstructie met haar afmetingen De constructie zal bestaan uit: Portaalconstructie Ligger met de afmeting: Kolom met de afmeting: Verbinding met een stijfheid van: Gordingen met de afmeting: 2000x250 mm 450x135 mm 1,05*105 knm/rad 450x85 mm Op Afbeelding 18: Aanzicht portaalconstructie is een aanzicht van de draagconstructie van de tennishal weergegeven. Afbeelding 18: Aanzicht portaalconstructie 8.3 Parasol Materiaalkeuze Zoals besproken is in de materiaalkeuze voor de tennishal is er gekozen voor een concept dat een licht uiterlijk moet hebben. Voor de tennishal was het materiaal geen goede optie en dat geldt ook voor de parasol. De materialen staal en hout zijn beide geschikt om te gebruiken voor de draagconstructie van de parasol. Er kan echter met staal vrijer geconstrueerd worden doordat ingewikkelde constructies beter zijn te realiseren. De beslissing waarom er staal toegepast gaat worden in plaats van hout zoals in de tennishal is gebaseerd op twee redenen. Het materiaal staal heeft, volgens de ontwerper, een meer moderne uitstraling dan hout. In het Progamma van Eisen is aangegeven dat een tenniscomplex is gewenst met een moderne uitstraling. Daarom 20

22 wordt hier de voorkeur gegeven aan staal. Hiernaast zal er een uitdagende en ingewikkelde constructie worden gebruikt voor de parasol waardoor het materiaal staal beter dan het materiaal hout tot zijn recht zal komen. De constructie van de parasol zal dus geheel in staal worden uitgevoerd Constructie De draagconstructie van de parasol zal uit repeterende tuiconstructies bestaan. Tussen deze constructies zullen nevenliggers lopen. De tuiconstructies zijn op Afbeelding 19: Tuiconstructie met haar afmetingen schematisch weergegeven. Afbeelding 19: Tuiconstructie met haar afmetingen Hieronder zijn de belangrijkste elementen weergegeven van de constructie van de parasol: Hoofdligger: HE900A Nevenligger: IPE750x137 Hoofdpijler: HE1000M Nevenpijler: IPE750x137 Trekanker: IPE750x137 Tuien (diameter) Tui 1: 200 mm Tui 2: 100 mm Tui 3: 50 mm Tui 4: 200 mm Op Afbeelding 20: Aanzicht constructie van de parasol is een aanzicht van de draagconstructie van de parasol weergegeven. Afbeelding 20: Aanzicht constructie van de parasol 21

23 9 Conclusie, aanbeveling en reflectie 9.1 Conclusie In dit rapport zijn twee verschillende totaalconcepten opgesteld voor het ontwerp van een tenniscomplex waarbij het doel is dat er zo min mogelijk energie gebruikt wordt en daarnaast er evenveel energie duurzaam geproduceerd wordt als dat er wordt verbruikt, een zogenaamde on-site zero energy building. Om dit te bewerkstelligen zijn er verschillende varianten uitgewerkt die toegepast zijn in de twee totaalconcepten. In het eerste concept, het Lichte concept, is er in het complex natuurlijke ventilatie, faseovergangsmateriaal en een brise soleil toegepast. In het tweede concept, Zware concept, is er een groen dak toegepast en wordt het complex verdiept aangelegd. Naar aanleiding van de berekeningen kan er geconcludeerd worden dat het Lichte concept 35% minder energie verbruikt dan het Zware concept. Ten opzichte van een traditionele tennishal besparen ze respectievelijk 70 en 50% energie. Het is dus duidelijk dat beide concepten zeer energiezuinig zijn en efficiënt omgaan met de energie die uit de natuur gehaald kan worden. Het Lichte concept echter bespaart de meeste energie en daarom lijkt afgaand op de energieprestaties het verstandig om tenniscomplexen met de genoemde duurzame varianten te gaan bouwen. Dit onderzoek vraagt wel om verdere uitwerking, dit omdat nu enkel in theorie is berekend hoe het zit met de energiebesparingen. In de praktijk zal het altijd anders uitpakken en hier zal daarom dieper onderzoek naar moeten worden gedaan. Het zou interessant kunnen zijn om in een vervolgonderzoek de twee totaalconcepten gedeeltelijk te combineren. Zo kan het Lichte concept ook verdiept worden aangelegd. 9.2 Aanbeveling In theoretisch opzicht lijkt het zeer voordelig om een tenniscomplex, als in dit rapport beschreven, in werkelijkheid te construeren. Er wordt daarom een positieve aanbeveling richting de Nederlandse tennisbond uitgebracht om verder onderzoek te doen naar de haalbaarheid van een dergelijk tenniscomplex. Er is in dit onderzoek namelijk geen financieel plaatje bijgevoegd. 9.3 Reflectie Na het werken in een groep aan de ontwerpprojecten in het eerste, tweede en derde jaar van de studie is dit het eerste echte project waar je jezelf instort. Mij is gebleken dat het zeer van belang is om je project goed af te bakenen als er maar een beperkte tijdsperiode staat voor je onderzoek. Het is verstandig om van te voren goed te kijken naar wat relevant en wat haalbaar is. Het is namelijk zeer makkelijk door je enthousiasme in het begin van een project jezelf onhaalbare doelen te stellen in een beperkte tijdsperiode. 22

24 Het ontwerpproces wat ik heb toegepast in dit eindwerk was voor mij nieuw. Vanuit de randvoorwaarden ben ik gaan kijken naar ontwerpmogelijkheden en later pas naar de draagconstructie van het geheel. Bij aanvang van het project had ik verwacht dat dit andersom zou gaan. Ook was het voor mij nieuw om kennis uit diverse vakken toe te passen en jezelf echt te testen bij het gebruiken van deze stof. Waar ik ook zeer van geleerd heb is het objectief bekijken van constructies en de bijbehorende krachtenverdelingen. Door het goed analyseren en het objectief bekijken van een ontworpen constructie kun je én beter inzicht krijgen in de krachtenverdeling én beter inschatten hoe je je constructie kan verbeteren. Ik heb met zeer veel plezier aan dit Bachelor eindwerk gewerkt. Het is jammer dat slechts de tennishal is ontworpen. In het kader van deze opdracht is er geen ruimte om ook te kijken naar de nevenruimten van het complex. In mijn leven kom ik bijna dagelijks in een tennishal. Als je in zo'n hal loopt besef je eigenlijk niet hoe ontzettend veel er bij het ontwerpproces komt kijken. Mijn kijk op tennishallen is na dit project dan ook voorgoed veranderd en zal het vanaf nu altijd anders zijn om een tennishal binnen te lopen. Ik hoop in de toekomst de mogelijkheid te krijgen om werkelijk een dergelijk tenniscomplex te ontwerpen. Het mooist zou zijn om hierbij mijn resultaten die in dit eindwerk zijn onderzocht toe te kunnen passen. 23

25 10 Bronnen Literatuur De Saules, T., 2005, Thermal Mass, A concrete solution for the changing climate. Camberley Elling, R., Rapportagetechniek, 2005, 3e druk, Wolters Noordhoff Van der Linden, A.C., Bouwfysica, 2006, 6e druk, Thieme Meulenhoff Afdeling Accommodaties KNLTB en ISA Sport, Normen en Richtlijnen voor tennishallen, 2006, Offsetdrukkerij de la Montagne Afdeling Accommodaties KNLTB en ISA Sport, Normen en richtlijnen voor clubhuizen, 2004, Offsetdrukkerij de la Montagne KNLTB, 2005, Eisenpakket baanoppervlak KNLTB, Verlichting tennisbanen KNLTB, Veiligheidsvoorschriften tennisbanen KNLTB, Kwaliteitsnormen en keuringsprocedure tennis ITF, 2010, Rules of tennis 2010, London Dictaten Cauberg, J.J.M., 2007, Bouwfysica en bouwtechniek CT3221 Terwel, K.C., e.a., 2009, Ontwerpen van gebouwen, CT2072 Van de Kuilen, J.W.G. en Raadschelders, J., 2005, Houtconstructies, CT2051B Van de Kuilen, J.W.G., De Vries, P.A., 2009, Constructieleer 3B deeliii Houtconstructies CT3051B Abspoel, R., Bijlaard, F.S.K., Samsor, R., 2008, Constructieleer 2B Deel Staalconstructies CT2051B Abspoel, R., Bijlaard, F.S.K., Samson, R., 2008, Constructieleer 3B Staaldictaat CT3051B Wagemans, L.A.G., 2008, Info Map Constructieleer Raven, W.J., 2008, Vuistregels voor het bepalen van afmetingen van vloeren, balken en kolommen Van den Ham, E., Van Timmeren, A., Turrin, M., 2009, The VELA -roof. Internet Delft Integraal. D=5104, Geraadpleegd 14 oktober 2010 Greenworks. Solar Thermal Collector. Geraadpleegd 17 oktober 2010 Senternovem. Senternovem - Duurzame energie. x.asp, Geraadpleegd 19 oktober 2010 Greenworks. Domestic Wind Turbine. Geraadpleegd 18 oktober

26 Solatube. Daglichtsystemen van Solatube. Geraadpleegd 19 oktober 2010 Hetzonneboilerhuis. Collector. Geraadpleegd 17 oktober 2010 Cement&Beton Centrum (2008). Beton bespaart energie. Geraadpleegd 12 november 2010 Senternovem. senternovem - PN en Nieuwbouw capaciteit.asp, Geraadpleegd 12 december 2010 De Vree, J., Warmtewisselaars, Geraadpleegd 30 oktober 2010 Milwaukee Art Museum (2010). Milwaukee Art Museum Visit. Geraadpleegd op 30 september 2010 Groene daken (2003). Geraadpleegd 5 oktober 2010 Het weer & het klimaat in Nederland (2009). klimaat_in_nederland.htm Geraadpleegd 11 oktober Bootsveld, N.R., Afink, J,. (2003). Beoordeling technologie dauwpuntskoeling. downloads/beoordeling%20technologie %20dauwpuntskoeling.pdf, Geraadpleegd 1 november Colt Adiabatische koeling Natuurlijk koelsysteem. Geraadpleegd 2 november Groendak. Warmte en geluidsisolatie Groendak. Geraadpleegd 29 oktober JoMeCo (2009). Kwaliteit is onze basis Screens. Geraadpleegd 14 december Verwer, J.J. (2002). Verslag Gemsave. %20september% pdf, Geraadpleegd 20 oktober Cement&Beton Centrum (2008). Beton bespaart energie. Geraadpleegd 29 oktober 2010 Senternovem. Thermische capaciteit. capaciteit.asp, Geraadpleegd 15 december 2010 Greenworks. Solar Panels Heat pumps Underfloor heating Solar heating panels. Geraadpleegd 22 oktober Greenworks. Rainwater harvesting systems Grey water recycling Water conservation system surplier. Geraadpleegd 22 oktober Sanyo (2010). Zonnepanelen Sanyo. onsaanbod/zonnepanelen/zonnepanelensanyo /index.html, Geraadpleegd 15 november 2010 Solarshop-Europa (2009). Solar module Sanyo HIT-240HDE

27 Geraadpleegd 17 november 2010 Solarnet (2008). Rendement :: Zonnepanelen Solarnet Specialist in zonnepanelen Geraadpleegd 15 november

28 11 Bijlagen Bijlage Bijlage Bijlage Bijlage Bijlage A PvW & PvE B Duurzaamheid C Constructies D Tekeningen E Resultaten en Invoerdata 27

29 Bijlage A PvW en PvE 1

30 Inhoudsopgave 1 Programma van Wensen / Uitgangspunten Algemene wensen Overige wensen Programma van Eisen (opdrachtgever) Programma van Eisen (KNLTB) Constructieve eisen en gegevens Belastingfactoren Veranderlijke belasting Permanente belasting Doorbuiging Belastingscombinaties Punten ter attentie

31 1 Programma van Wensen / Uitgangspunten 1.1 Algemene wensen Bouw van een tennishal en voorzieningen bestemd voor: - organisatie Future en Challenger toernooien - trainingscomplex Het complex moet voorzien zijn van: - 4 tennisbanen - een centrale entree - capaciteit van toeschouwers bij het centre court op vaste tribunes - 2 grote kleed- en wasruimten (dames en heren) - fitnessmogelijkheden - EHBO/fysiotherapeut/masseur - ruimte voor toernooidirecteur en organisatie - kantoor van de tennisschool - algemene toiletruimte - kantine - keuken - magazijn - werkkast - installaties (C.V. ketel etc.) - ruimte voor materiaal en materieel voor het onderhoud van de banen - ruimte voor materiaalopslag - tennisshop 1.2 Overige wensen Functionele wensen Het complex moet toegankelijk zijn voor mindervaliden. Uitstraling naar omgeving Het gebouw moet een modern en opvallend karakter krijgen. Het gebouw zal 's avonds verlicht zijn en opvallen in haar omgeving. Duurzaam bouwen De hal moet een 'on-site zero energy' gebouw zijn en hiernaast een zo laag mogelijk energie verbruik hebben. Sociale veiligheid De sociale veiligheid moet gewaarborgd zijn door het vermijden van onveilige situaties. 3

32 2 Programma van Eisen (opdrachtgever) Tennishal Het type van de tennishal moet een A-hal zijn. Banen Er moeten 4 banen worden aangelegd. Centrale entree Er dient een centrale entree te komen die duidelijk zichtbaar is. Toeschouwers Het Centre court moet een toeschouwerscapaciteit hebben van toeschouwers. Bij de andere banen moeten 100 toeschouwers de mogelijkheid hebben om te kijken. Kleed- en wasruimten Kleedruimten - Oppervlakte per kleedruimte (dames en heren): 30 m² Wasruimten - Oppervlakte wasruimte per kleedruimte: 12 m² - Aantal douches per kleedruimte: 4 - Aantal WC's per wasruimte: 2 - Aantal wastafels: 2 - Minimale hoogte: 2,6 m Fitnessruimte Oppervlakte voor de fitnessruimte: 150 m² Tijdens toernooien is deze ruimte enkel bestemd voor de spelers. EHBO-ruimte Oppervlakte voor de EHBO-ruimte: 20 m² De EHBO-ruimte moet gecombineerd worden met een ruimte voor de fysiotherapeut en de masseur. Toernooidirecteur/organisatie Oppervlakte voor de ruimte voor de toernooidirecteur/organisatie: 20 m² 4

33 Kantoor tennisschool Oppervlakte voor kantoor van de tennisschool: 12 m² Centrale toiletgroep Er dient een toiletgroep te worden geplaatst in de centrale hal of kantine die bestaat uit: - Dames: een privaat met voorportaal voor een fontein en 5 damestoiletten - Heren: een privaat met voorportaal voor een fontein 3 herentoiletten en 2 urinoirs - Invalidentoilet Kantine - Oppervlakte ontmoetingsruimte: 500 m² - Oppervlakte keuken: 20 m² - Oppervlakte magazijn: 10 m² - Oppervlakte werkkast: 4 m² - Oppervlakte installatieruimte en meterkast: 8 m² Onderhoud van de banen Oppervlakte voor de ruimte voor materiaal en materieel voor het onderhoud van de banen: 6 m² Materiaalopslag Oppervlakte voor materiaalopslag: 20 m² Beheerderruimte Oppervlakte voor de beheerderruimte: 10 m² Tennisshop Oppervlakte voor de tennisshop: 10 m² Mindervaliden Het complex moet toegankelijk en bruikbaar zijn voor mindervaliden. Uitstraling Het gebouw moet een modern en opvallend karakter krijgen. Het gebouw zal 's avonds verlicht zijn en opvallen in haar omgeving. 5

34 Duurzaamheid De hal moet een 'on-site zero-energy' gebouw zijn. Sociale veiligheid De sociale veiligheid moet gewaarborgd zijn door het vermijden van onveilige situaties. Bovenstaand zijn oppervlakten weergegeven die zijn afgeleid aan de minimale 1 eisen van de KNLTB. 1 KNLTB (2004). Normen en richtlijnen voor clubhuizen. Offsetdrukkerij de la Montagne 6

35 3 Programma van Eisen (KNLTB) Hal Type hal 2 Aangezien er internationale toernooien zullen worden georganiseerd is een hal van het type A vereist. De volgende eisen worden gesteld aan een A-hal: Speelveld Lengte speelveld 23,77 m Breedte speelveld, enkelspel 8,23 m Breedte speelveld, dubbelspel 10,97 m Lengte van het net (= de afstand tussen de netpalen) 12,80 m Breedte zijlijn 5 cm Breedte achterlijn 5 cm Breedte servicelijn 5 cm Breedte middenservicelijn 5 cm Middenmerk 5 x 10 cm * De belijning bestaat uit loodrecht op elkaar staande en evenwijdig lopende lijnen. Uitlopen Achteruitloop 6,40 m Zijuitloop 3,66 m Uitloop tussen twee banen 5,00 m Voor het gebruik van een ballenvanger wordt een tussenuitloop van 7,32 m (2 x 3,66 m) vereist. * De uitlopen te meten vanaf de buitenkant belijning tot aan de binnenkant van de baanopsluiting. Kleur De kleur van de belijning mag niet anders zijn dan wit of geel. De belijning moet onondoorbroken zijn. Hoogteligging Zowel het lengteprofiel als dwarsprofiel mogen over de hele baan geen grotere afwijking hebben dan 1,5 cm. Vlakheid De vlakheid behoort 5 mm, onder een rei van 3 cm, als bovengrens te kennen. Netpalen De afstand van het speeloppervlak tot bovenkant netkabel op de netpaal behoort 107 cm te zijn. De afstand tussen de netpalen behoort 12,80 m te bedragen. Sproeikoppen van een eventueel aanwezige beregeningsinstallatie De sproeikoppen mogen niet boven het speeloppervlak uitsteken (blessuregevaar). 2 KNLTB (2005), Eisenpakket baanoppervlak, Amersfoort 7

36 Hieronder is een afbeelding geplaatst van het speelveld en de uitlopen: Tennisvloer De tennisvloer moet voldoen aan de normen opgesteld door ISA Sport en de nationale normcommissies in samenwerking met de KNTLB. 8

37 Temperatuur in de hal De temperatuur in de hal moet binnen een gebied van 12 tot 16ºC regelbaar zijn. Tot 3 meter boven de sportvloer mogen de luchtsnelheden niet hoger zijn dan 0,5 m/s. Verlichting Internationaal en nationale wedstrijden Regionale wedstrijden Lokale wedstrijden, trainingen Internationaal en nationale wedstijden 0,7 Regionale wedstrijden 0,7 Lokale wedstrijden, trainingen 0,5 Gemiddelde lichtopbrengst 750 lux 500 lux 300 lux Gelijkmatigheid E min /E gem * Door veroudering van de lampen moet als aanvangswaarde 125% van de minimale lichtopbrengst bedragen. ** De verlichtingsarmaturen moeten slagvast worden uitgevoerd en buiten de banen zijn gesitueerd. De KNLTB is geen voorstander van daglichttoetreding in de tennishal, maar acht dit wel mogelijk, zij het met de volgende beperkingen: - geen daglichttoetreding via de wanden achter de achterlijnen - daglichttoetreding via helder glas alleen aan de langszijden van de tennisbanen, bovenkant kozijn op maximaal 2,50 meter boven het vloerniveau (gordijnen voor afsluiting bij competitiewedstrijden is zeer wenselijk, zonwering bij niet op het noorden georiënteerde beglazing is noodzakelijk) - daglichttoetreding via lichtkoepels of lichtstraten in het dak alleen als deze tussen de tennisbanen zijn gesitueerd en van een volledig diffuus stralend materiaal (dus niet doorzichtig) zijn gemaakt. Akoestiek - De over het gehele frequentiebereik gemiddelde nagalmtijd (Tgem.) en het maximum per frequentieband (Tmax. Over 125-, 250-, 500-, 1000-, 2000-, 4000-Hz) bedraagt: o 2-baans Tgem. = 1,6 sec. Tmax. = 2,2 sec. o 3-baans Tgem. = 1,8 sec. Tmax. = 2,5 sec. o 4-baans Tgem. = 1,9 sec. Tmax. = 2,7 sec. o 5-baans Tgem. = 2,0 sec. Tmax. = 2,9 sec. o 6-baans Tgem. = 2,1 sec. Tmax. = 3,0 sec. - Echo's (resonanties) mogen niet voorkomen - Het geluidsniveau van installaties (of andere niet met de sport in de betreffende hal verwante geluidsbronnen) mag niet meer bedragen dan Leq = 40 db(a). Tennisnet Het speelveld wordt dwars over het midden gescheiden door een net dat aan een koord of metalen kabel hangt. Het koord of de kabel loopt op een hoogte van 1,07 meter over twee netpalen of is daaraan bevestigd. Het net is volledig gespannen, zodat het de ruimte tussen de twee netpalen helemaal vult. Het is bovendien zo fijnmazig dat een bal er niet doorheen kan gaan. In het midden is het net 0,914 meter hoog, waar het strak wordt neergetrokken door een nettrekband. Een band bedekt het koord of de metalen kabel en de bovenkant van het net. Band en nettrekband moeten geheel wit zijn. 9

38 Bij dubbelspelwedstrijden staan de netpalen aan elke kant met hun hartlijn 0,914 meter buiten het dubbelspelspeelveld. Bij enkelspelwedstrijden staan de hartlijnen van de netpalen (als er een enkelspelnet wordt gebruikt) aan elke kant 0,914 meter buiten het enkelspelspeelveld. Wordt er een dubbelspelnet gebruikt, dan moet het net op een hoogte van 1,07 meter worden ondersteund door twee enkelspelpaaltjes, waarvan de hartlijnen aan elke kant op 0,914 meter buiten het enkelspelspeelveld staan. Ballenvanger Als de wand achter de achterlijn hard is uitgevoerd is een ballenvanger noodzakelijk. De ballenvanger moet minimaal 150 mm voor de achterwand worden opgehangen en is minimaal 3 meter hoog. De ballenvanger moeten een matte kleur hebben die waarneming van de bal en de tegenstander niet nadelig beïnvloedt. Ventilatie De relatieve vochtigheid in de hal mag niet boven de 70% komen. Gesteld wordt dat per sporter minimaal 40 m 3 en voor een toeschouwer 20 m 3 lucht geventileerd moet worden. Tribune - Gemeten op zitbankniveau moet de verlichting 150 lux bedragen. - Staat de ruimte in directe relatie (open) met de wedstrijdruimte, dan is de minimaal vereiste temperatuur gelijk aan die van de wedstrijdruimte. Bij luchtverwarming mogen de luchtsnelheden nooit hoger zijn dan 0,2 m/s. - De hoeveelheid verse lucht per toeschouwer bedraagt minimaal 20 m 3 per uur, maar bij voorkeur 30 m 3. - De tribune moet minimaal worden voorzien van een veldafscheiding van 1 meter hoogte zodat bezoekers niet direct het speelveld kunnen opstappen. - Uitgegaan dient te worden van 0,50 meter banklengte per persoon en een diepte van 0,35 meter. De ruimte vóór een zitplaats bedraagt 0,30 meter. - Rekening moet worden gehouden met mindervaliden. - Een tribune moet voldoende trappen hebben. Daarbij mag het aantal zitplaatsen per rij bij één trap een één zijde niet groter zijn dan 14 en bij een trap aan twee zijden mag niet groter dan 28. Voor de breedte van de trappen moet worden uitgegaan van 1,10 meter. Daarbij dient de trap een optrede tussen de 0,10 en 0,20 meter te bezitten en een aantrede van 0,40 meter. Kleed- en wasruimten In kleed- en wasruimten gelden de volgende eisen: - Verlichtingssterkte op vloerniveau: 100 lux - Ruimtetemperatuur: 18ºC - Ventilatievoud in de toiletten: 25 m³ per uur - Capacitieit warmwatervoorziening: 120 liter per uur - De luchtsnelheden mogen niet hoger zijn dan: 0,2 m/s Ontmoetingsruimte De minimale ruimtetemperatuur moet tussen de 18 en 20ºC liggen. 10

39 De Drank- en Horecawet eist verder: - een minimum hoogte van 2,60 meter over tenminste vijfzesde deel van de vloeroppervlakte - een mechanisch ventilatiesysteem met een minimum capaciteit van zesmaal de luchtinhoud van het vertrek per uur - voldoende verlichting (50 lux op 1,0 meter hoogte boven de vloer) - noodverlichting (volgens NEN 1010) - voldoende in en uitgangen (per 50 bezoekers 1 Eenheid Uitgangs Breedte 0,55 m) - afzonderlijke groepen toiletten voor mannen en vrouwen, die niet rechtstreeks in de ontmoetingsruimte uitkomen (dus minimaal zijn uitgevoerd met een voorportaal) Werkkast De werkkast moet centraal zijn gesitueerd, zodat het hele gebouw makkelijk kan worden bereikt. Installatieruimte Het is conform de Wet Milieubeheer niet toegestaan om de installatieruimte te combineren met overige functies. Materiaalopslag De ruimte moet verwarmd zijn (om materiaal droog en vorstvrij op te kunnen slaan) en voldoende geventileerd. Beheerderruimte In beheerderruimtes gelden de volgende eisen: - Verlichtingssterkte op vloerniveau: 150 lux - Er is voldoende capaciteit om een ruimtetemperatuur van 20ºC te halen. - De luchtsnelheden mogen niet hoger zijn dan: 0,2 m/s Toegankelijkheid mindervaliden Om toegankelijk en bruikbaar voor mindervaliden te zijn, dient een clubaccommodatie aan de volgende eisen te voldoen: - hoogteverschillen groter dan 20 mm moeten zoveel mogelijk worden vermeden - elk toch voorkomend hoogteverschil groter dan 20 mm dient te worden overbrugd door hellingbanen of gelijkwaardige oplossingen - indien publiekstoegankelijke ruimten op een verdieping gesitueerd worden, moeten deze via een (trap)lift bereikbaar zijn - de gangen moeten minimaal 1,2 meter breed zijn indien sprake is van incidenteel tegemoetkomend verkeer - de gangen moeten minimaal 1,5 meter breed zijn indien sprake is van regelmatig tegemoetkomend verkeer - de vrije doorgangsbreedte dient tenminste 1,8 meter te bedragen indien er sprake is van voortdurend tegemoetkomend verkeer 11

40 - de vrije doorgangsbreedte dient tenminste 0,9 meter te bedragen indien er sprake is van plaatselijke versmalling van maximaal 1,2 meter - lengteprofieldorpels dienen maximaal 20 mm hoog te zijn en bij voorkeur afgerond - de doorgangen en deuren moeten een netto doorgangsbreedte hebben van minstens 0,9 meter - er dient voor bezoekers minimaal één aangepast toilet te worden opgenomen, uitgevoerd volgens het 'Handboek Toegankelijkheid'. De voorkeur gaat hierbij uit naar een gecombineerd dames- en mindervalidentoilet. Bovenstaande eisen aan het tennisveld en de tennishal komen voort uit de eisen van de KNLTB (Koninklijke Nederlandse Tennis Bond) aan tennishallen 3 en de clubhuizen 4 en uit de eisen van de ITF 5 (International Tennis Federation). 3 Afdeling Accomodaties KNLTB en ISA Sport (2004). Normen en richtlijnen voor tennishallen. Offsetdrukkerij de la Montagne 4 Afdeling Accomodaties KNLTB en ISA Sport (2004). Normen en richtlijnen voor clubhuizen. Offsetdrukkerij de la Montagne 5 ITF (2010). Rules of tennis London. 12

41 4 Constructieve eisen en gegevens 4.1 Belastingfactoren Uiterste grenstoestand Veiligheidsklasse γ f;g (permanente belasting) γ f;q (veranderlijke belasting) normaal gunstig 1 1,2 0,9 1,2 2 1,2 0,9 1,3 3 1,2 0,9 1,5 1,2,3 * 1,35 0,9 -- *alleen permanente belasting Bruikbaarheids grenstoestand Veiligheidsklasse γ f;g (permanente belasting) γ f;q (veranderlijke belasting) normaal gunstig 1,2,3 1,0 1,0 1,0 4.2 Veranderlijke belasting Sneeuw De sneeuwbelasting zal met de volgende formule worden berekend: P rep = C i * p sn;rep P rep = Sneeuwbelasting op het dak [kn/m 2 ] C i = vormfactoren. Voor platte daken geldt C i = 0,8. De vorm van het dak bepaalt in belangrijke mate de grootte van deze factor. In bepaalde gevallen moet op sneeuwophopingen worden gerekend. Voor exacte waarden zie NEN P sn;rep = sneeuwbelasting op de grond (p sn;rep = 0,7 kn/m 2, φ = 0) Wind De locatie bevindt zich in Gebied II in een bebouwde omgeving. Afhankelijk van de hoogte kan de windbelasting bepaald worden met de formule: W i = A i *C i *p w W i = De windbelasting [kn] A i = Het door de wind getroffen oppervlak [m 2 ] C i = De windvormfactoren (Cd voor druk en Cz voor zuiging) Deze mogen alleen bepaald worden m.b.v. de tabellen geschikt voor een oppervlak groter dan 10 m 2. P w = De extreme waarde van de stuwdruk in [kn/m 2 ]. 13

42 4.3 Permanente belasting De onderdelen van de constructie vormen de permanente belasting. Deze belastingen kunnen puntbelastingen [kn], lijnbelastingen [kn/m] of vlakbelastingen [kn/m 2 ] zijn. 4.4 Doorbuiging Verticale doorbuiging Eisen m.b.t. horizontale doorbuiging: - bijkomende doorbuiging vloeren u bij = 0,003 x l - vloerenconstructies die weinig vervormbare scheidsingswanden dragen u bij = 0,002 x l - daken u bij = 0,004 x l - doorbuiging in eindtoestand u eind = 0,004 x l Horizontale doorbuiging Eisen m.b.t. verticale doorbuiging: Laagbouw U 1/150 * h bij industriële gebouwen U 1/300 * h bij andere gebouwen U H = horizontale uitbuiging = hoogte van het gebouw Verdieping- en hoogbouw u bl 1/300 * h bl u tot 1/500 * h tot U bl U tot H bl U tot = horizontale uitbuiging van één bouwlaag = totale horizontale uitbuiging = hoogte één bouwlaag = totale gebouwhoogte 4.5 Belastingscombinaties Van belang is dat er goed gekeken wordt naar verschillende belastingscombinaties en welke belastingscombinatie maatgevend is. Bovenstaande eisen zijn afgeleid uit de Infomap 6 die gebruikt wordt in de Bachelor opleiding Civiele Techniek aan de Technische Universiteit Delft. 6 Wagemans, L.A.G., Soons, F.A.M., Van Raaij, B.P.M. (2004). Info map constructieleer, cursusjaar

43 5 Punten ter attentie Tribunes Bij het realiseren van tribunecapaciteit zijn de volgende punten van belang: - goed zicht op de baan/banen - de obstakelvrije uitloop van de banen - gescheiden loopwegen van sporters en publiek - een goede aan- en afvoermogelijkheid van de toeschouwers - voldoende (nood)uitgangen - een goed te controleren garderobe - kaartverkooppunt - toegang tot de kantine Neem per honderd tribuneplaatsen minimaal één dames-, één heren- en één mindervalidentoilet op. Eventueel kan deze toiletgroep worden gecombineerd met de toiletgroep van de kantine. Sociale veiligheid De accommodatie moet op de volgende punten positief scoren: - Aanwezigheid van sociale controle - Afsluitbaarheid - Zichtbaarheid - Alternatieve routes - Aantrekkelijke omgeving - Zorg voor inbraak- en vandalismebestendigheid Parkeerterrein mindervaliden Twee procent van het totaal aantal parkeerplaatsen met een minimum van één moeten parkeerplaatsen voor mindervaliden zijn. De punten ter attentie 7 worden aangedragen door de KNLTB. 7 Afdeling Accomodaties KNLTB en ISA Sport (2004). Normen en richtlijnen voor clubhuizen. Offsetdrukkerij de la Montagne 15

44 Bijlage B Duurzaamheid 1

45 Inhoudsopgave 1 Inleiding Duurzame varianten Variant 1: Schubben Variant 2: Slimme wanden Variant 3: Parasol Variant 4: Levend complex Variant 5: De grond in Algemeen Temperatuur in de hal Ventilatie in de hal Stabiliserend effect Uitwerking varianten Koeling door verdamping Inleiding Gebruik koeling door verdamping binnen de hal Gebruik koeling door verdamping buiten de hal Parasol Opslagcapaciteit PCM materialen Algemeen Eigenschappen Warmteopslag Vergelijking Effectiviteit Toepassing Ventilatielucht Hoeveelheid ventilatielucht Natuurlijke ventilatie Mechanische ventilatie of natuurlijke ventilatie Warmteberekening Algemeen Interne warmtelast Ventilatieverliezen Warmtebehoefte Koelbehoefte Benodigde energie Mogelijkheden duurzame energie Varianten op basis van duurzaamheid Inleiding Licht concept Zwaar concept Schetsontwerpen Licht concept Zwaar concept

46 1 Inleiding In het kader van wereldwijde energiebesparingen is er gekozen om een tennishal te ontwerpen die niet alleen energiezuinig zal zijn, maar daarnaast enkel en alleen duurzame energie zal gebruiken. Er zal een ontwerp worden gemaakt waarbij de tennishal evenveel energie verbruikt als er geproduceerd wordt. Dit betekent dat het complex zich een Zero Energy Building (ZEB) mag noemen. Het gemiddelde energie verbruik per jaar zal even groot zijn als de in een jaar geproduceerde energie. De energieproductie zal wel aangesloten zijn op het energienet, zodat geproduceerde energie wat op dat moment niet nodig is in de tennishal kan worden geleid naar het energienet. Later kan er energie worden afgenomen als er meer vraag is naar energie dan dat er geproduceerd kan worden. De benodigde energie zal duurzaam op het complex worden opgewekt. Hierdoor krijgt het complex de definitie 'on-site ZEB'. Over het jaar genomen zal de energiebalans dus 'nul' zijn. Om een energiebalans van nul te kunnen halen dient goed gekeken te worden naar de twee kanten van de balans: aan de ene kant moet worden berekend hoeveel energie er benodigd is voor de tennishal en aan de andere kant moet worden bestudeerd hoe er energie kan worden opgewekt. Tevens is het belangrijk om te kijken hoe er zo zuinig mogelijk gebruik van energie kan worden gemaakt. Er wordt in deze studie uitgegaan van de volgende benodigde energie voor de tennishal: Energie voor verwarmen en koelen van de tennishal (de temperatuur in de hal moet tussen de 12 en 16ºC liggen) Energie voor het ventileren van de tennishal Energie voor het verlichten van de tennishal Voor het opwekken van de energie wordt bekeken op welke wijze duurzame energie kan worden opgewekt en op welke manieren er energie gespaard kan worden. In deze bijlage zullen een vijftal varianten worden gepresenteerd die het mogelijk maken energie te besparen en van belang zijn voor het ontwerp van het gebouw. Nadat de varianten zijn aangedragen zullen deze worden uitgewerkt en zal er ingegaan worden op hun werking en hun uiteindelijke effect. Om van het tenniscomplex later een on-site ZEB te maken zullen er enkele mogelijkheden worden aangedragen om duurzaam energie op te wekken. Ook zal er een overzicht worden gegeven hoe er energie bespaard kan worden in de nevenruimten van het tenniscomplex. Tot slot zijn er twee concepten opgesteld die een totaal plaatje vormen van het tenniscomplex. 3

47 2 Duurzame varianten 2.1 Variant 1: Schubben De energiebesparing zal gaan zitten in het feit dat dit gebouw zichzelf kan aanpassen aan de temperatuur en gebruikt maakt van ventilatie waar geen energie voor nodig is. Ventilatie zal in de hal moeten worden toegepast om een gezond en aangenaam binnenmilieu te krijgen. Er zijn twee soorten van ventilatie. Ten eerste is er mechanische ventilatie waar mechanische energie voor nodig is. Ten tweede kan men natuurlijke ventilatie toepassen. Natuurlijke ventilatie maakt gebruik van wind en thermische trek om de ventilatielucht van buiten naar binnen te brengen en vervolgens weer af te voeren1. Het voordeel van natuurlijke ventilatie is dat er geen energie voor nodig is en het door de gebruiker als aangenamer wordt beoordeeld dan de mechanische ventilatie. Afbeelding 1: Dwarsdoorsnede tennishal met luchtstromen In de variant 'Schubben' maakt men gebruik van zogenaamde 'klap-muren'. Delen van de muur kunnen naar buiten worden geopend zoals men normaal gesproken gewend is van klap-ramen. Deze plekken bevinden zich zowel onder als boven in de muur van de hal. Door het toepassen van deze klap-muren kan frisse lucht het gebouw instromen en het gebouw verlaten. Dit zal gebeuren doordat er thermische trek ontstaat. Er ontstaat aan de onderkant een luchtstroom het gebouw in, deze luchtstroom bestaat uit frisse buitenlucht. Bovenin de hal zal lucht de hal verlaten. Deze twee stromen ontstaan door druk verschillen. Het voordeel van deze natuurlijke ventilatie is dat er geen energie wordt gebruikt om 1 Cauberg, J.J.M. (2007), Bouwfysica en bouwtechniek CT3221 4

48 te ventileren en hierdoor zal het totale energiegebruik van de hal afnemen. De capaciteit om te koelen van natuurlijke ventilatie is echter beperkt. Daardoor is het van belang dat de externe warmtelast beperkt is. Grote glasvlakken moeten worden vermeden, daarom maakt men gebruik van klapmuren in plaats van klapramen. Door warmtewisselaars2 te gebruiken kan de aangezogen lucht gekoeld worden door gebruik te maken van koud grondwater. Is het echter nodig om de hal te verwarmen als er een lage buiten temperatuur heerst dan zullen de schubben worden gesloten zodat de hal een zeer goede isolatie heeft waardoor er weinig warmte verdwijnt door de muren. 2 De Vree, J., Warmtewisselaars, Geraadpleegd 30 oktober

49 2.2 Variant 2: Slimme wanden Een gebouw opwarmen of warmte uit een gebouw afvoeren kost energie. Als het buiten koud is moet er worden verwarmd en als het warm is moet er worden gekoeld. De energie die gebruikt wordt om een gebouw te koelen of te verwarmen is een groot deel van het totale energiegebruik. Door de energie te beperken voor het koelen en het verwarmen kan het energiegebruik naar beneden worden gebracht. De variant 'Slimme wanden' is bedacht om hier op in te spelen. Er zijn materialen3 die warmte kunnen opslaan en later weer kunnen afgeven. Deze materialen heten faseovergangsmaterialen. Ook wel aangeduid als PCM: phase change material. Op Afbeelding 2: Gipsboard met PCM is een voorbeeld te zien van het gebruik van een PCM. De werking van het materiaal berust op het feit dat een stof warmte uit zijn omgeving nodig heeft om te smelten en warmte afgeeft aan zijn omgeving wanneer het stolt. Als men deze faseovergangsmaterialen toepast in de wanden en het dak van de tennishal hoeft men minder energie te gebruiken om de hal te koelen of te verwarmen. Is de productie van warmte in de hal hoog dan zal het PCM beginnen te smelten. Bij het smelten is warmte nodig, hierdoor zal de temperatuur in de hal ondanks de warmteproductie gelijk blijven. Is er warmte nodig in de hal dan zal het materiaal stollen en hierbij warmte afgeven. In feite hebben PCM's dezelfde werking als dikke betonnen muren die een stabiliserend effect hebben op de temperatuur in een ruimte. Dit effect wordt aangeduid als 'thermische massa' en is weergegeven in Afbeelding 3: Stabiliserend effect thermische massa4. Afbeelding 2: Gipsboard met PCM Afbeelding 3: Stabiliserend effect thermische massa 3 Delft Integraal. Geraadpleegd 14 oktober De Saules, T. (2005), Thermal Mass, A concrete solution for the changing climate. Camberley 6