De piramide van Spijkenisse Arcadis maakt glazen gebouw energiezuinig

Home
Projecten
De piramide van Spijkenisse

De piramide van Spijkenisse

Markt: ,

Arcadis maakt glazen gebouw energiezuinig

De nieuwe bibliotheek van Spijkenisse krijgt de vorm van een glazen piramide. Om te voorkomen dat het gebouw een broeikas wordt, ontwikkelde Arcadis een energiezuinig koel- en verwarmingssysteem. Daarbij maakt het ingenieursbureau gebruik van warmte-/koudeopslag, zonneschermen, faseveranderend materiaal in het plafond en binnenbeplanting.

Of de bibliotheek aan het Vredehofplein in Spijkenisse, ontworpen door architectenbureau MVRDV, net zo beroemd wordt als de piramide van Cheops valt nog te bezien, maar een blikvanger is het wel. De glazen piramide met zijn houten skelet, die klaar moet zijn in 2012, heeft niet alleen een mooie buitenkant, maar ook een uitgekiend binnenklimaat. In de meeste gebouwen wordt de installatietechniek weggestopt, maar dat is niet het geval in de nieuwe bibliotheek: een opengewerkte luchtbehandelingskast in de parkeergarage zal het systeem zo goed mogelijk tonen. Gekleurde verlichting in blauw voor de koude stromen en rood voor de warme helpt het publiek te begrijpen hoe het systeem werkt.

‘Alle technieken in het gebouw zijn ooit eerder toegepast; het is vooral de combinatie die dit concept bijzonder maakt’, zegt Jaap Bosselaar van Arcadis. ‘Die leidt er bijvoorbeeld toe dat dit gebouw geen aardgasaansluiting of cv-ketel hoeft te krijgen. Voor koeling en verwarming wordt de bibliotheek volledig autarkisch. Daarbij is warmte- en koudeopslag in de bodem vrijwel onmisbaar. Omdat de vraag naar koude in de zomer groter is dan die naar warmte in de winter, wordt ’s winters extra kou in de bodem opgeslagen met behulp van een dry cooler.’ Dit apparaat koelt water met de koude buitenlucht en staat normaal op het dak. ‘En dat kan dus niet op een glazen puntdak. Dat hebben we opgelost door de mechanische ventilatie van de parkeergarage uit te breiden en te gebruiken als dry cooler. De ventilator en het kanalensysteem waren daarvoor al aanwezig; er hoefde alleen nog een koelbatterij voor de opslag van koude tussen geplaatst te worden.’

Voor de koeling van de verse toevoerlucht maakt het gebouw gebruik van indirecte adiabatische koeling. Hierbij koelt ververneveld water door verdamping de warme retourlucht af. Eenmaal afgekoeld kan deze in de warmtewisselaar warmte van de aangevoerde lucht kan opnemen. De koelbatterij die gebruikmaakt van de in de bodem opgeslagen koude, zorgt voor verder koeling van de verse lucht. De indirect adiabatische koeling werkt met gefilterd hemelwater. ‘Het regenwater dat vanaf het dak komt, vangen we op in een goot tussen het metselwerk en de beglazing. Vervolgens gaat het naar een bassin in de parkeergarage. Behalve voor adiabatische koeling benutten we het hemelwater ook voor de sprinklerinstallatie, voor het bewateren van de planten, en voor het spoelen van de toiletten.’

Sommige technieken zijn wel eerder toegepast, maar zo beperkt dat ze in de bibliotheek toch wel zo goed als nieuw zijn. Dat geldt bijvoorbeeld voor de vrij hangende roestvrij stalen platen die zijn gevuld met faseveranderende materiaal (Phase Change Material – PCM), samengesteld uit zouten en water. Arcadis heeft het materiaal zelf ontwikkeld en paste het tot nu toe alleen toe in een klein project. De platen zijn verwerkt in het plafond en vormen een buffer in het temperatuurregime, waardoor minder snel een beroep hoeft te worden gedaan op andere bronnen van verwarming of koeling. ‘Het smeltpunt van het materiaal in de platen ligt bij 24 °C. Tijdens het smelten neemt het materiaal een grote hoeveelheid warmte op, waardoor een ongewenste temperatuurstijging in de ruimte een halt wordt toegeroepen. Zakt de temperatuur onder 20 °C, dan begint het materiaal weer te stollen. Daardoor komt warmte vrij en zo voorkomt het materiaal grote temperatuurfluctuaties in het gebouw. De platen kunnen eindeloos hun werk blijven doen zonder externe energie toe te voeren. Vooral bij een toepassing van warmte- en koudeopslag is de balanswerking van het materiaal erg nuttig, omdat het de ruimten langer op comforttemperatuur houdt, zonder dat het nodig is de opslag aan te spreken. In bestaande bebouwing is dit systeem overigens gemakkelijk achteraf in te bouwen, mits het plafond daarvoor voldoende ruimte biedt.’ Tijdens zwoele zomernachten krijgen de platen zonodig een beetje hulp bij het stollen. Aan het eind van de nacht zorgt de vloerkoeling dan korte tijd voor extra koele lucht, waardoor de platen worden klaargestoomd om overdag hun verkoelende werking te kunnen uitoefenen.

Weerstation

In een bijna volledig glazen gebouw is het zaak de broeikaswerking van de zon te benutten voor zover nodig, maar vooral overmatige opwarming van het gebouw te voorkomen. ‘Dat begint met toepassing van speciaal gecoat HR++ glas met een zontoetredingsfactor die lager ligt dan 0,3. Daarnaast komt een automatisch werkend zonneschermsysteem te hulp om warmte buiten te houden. Een weerstation in de nok, dat onder meer de zonintensiteit op de relevante oriëntaties oost, zuid en west meet, zorgt voor de aansturing van het systeem. Het scherm vormt na het glas in feite een tweede schil, zij het een dunne.’

Het schermmateriaal bestaat uit reflecterende stof. Na twee banen stof volgt een open baan die licht en lucht doorlaat. Wanneer het scherm is neergelaten, gaan gelijktijdig automatisch onder en boven ramen open. Daardoor ontstaat tussen het glas en het scherm, ingesloten tussen twee spanten, als het ware een schoorsteen. Hierin komt een natuurlijke luchtstroom op gang die de warmte effectief afvoert. Het overgrote deel van de warmte bereikt zo niet de plekken waar bibliotheekbezoekers en medewerkers zich bevinden. ‘Op het glas valt 800 W/m² aan zonlicht, achter het glas is daarvan nog 240 W over en na het scherm nog slechts 80 W. De zonnewarmte is zo effectief tot eentiende teruggebracht.’

Naast het glas en de schermen draagt ook de ruime nok bij aan het feit dat de warmte de bibliotheekbezoekers niet bereikt, geeft Bosselaar aan. ‘De luchtstroming in het gebouw is gebaseerd op het feit dat koele verse lucht de warme vuilere lucht verdringt en laat opstijgen. Die verzamelt zich onder de nok in een vrije ruimte van 8 tot 10 m. Daar zit ook de inlaat van een schacht die de retourlucht afvoert naar de luchtbehandeling. In de winter is de daarin aanwezige warmte dankzij een hoogrendementswarmtewisselaar te benutten voor hergebruik.’ Overtollige warmte die ondanks alle voorzieningen toch tot in het interieur doordringt, voert een systeem van met water gevulde leidingen in de vloer af naar de warme bron in de bodem.

Al met al ontstaat zo volgens de berekeningen het hele jaar door een prettig binnenklimaat. Maar op het bovenste niveau, onder de nok, kan op het daar geplande internetplatform met monitoren wel veel licht vallen. Daarom gaat beplanting daar voor extra schaduw zorgen. ‘Onze collega’s van Adviesbureau Copijn kwamen op basis van berekeningen uit op een goede keuze: een Ficus longifolia van 4 tot 5 m hoog. Het grappige is dat deze bomen niet alleen schaduw geven, maar ook een bescheiden verkoelend effect hebben dankzij het water dat ze verdampen. Hoe dorstiger de plantensoort, hoe groter de bijdrage is aan de interieurkoeling.’

Over de kosten van al die nieuwe systemen in de bibliotheek van Spijkenisse kan Bosselaar geen uitspraak doen. ‘Het blijft moeilijk om een gebouw dat nog niet is gerealiseerd of zelfs maar is aanbesteed te vergelijken met niet-bestaande conventionele ontwerpen.’

Genomineerde De Vernufteling 2008

Copyright 2018 NLingenieurs - Realisatie website: Internetbureau Sowmedia