Earth, Wind & Fire, afstudeeronderzoek Peter Swiers

Master among masters

Earth, Wind & Fire, afstudeeronderzoek Peter Swiers

Door: Redactie ArchitectuurNL | 26-04-2016

Afgelopen januari studeerde Peter Swier cum laude af aan de TU Delft. In zijn afstudeeronderzoek revitaliseert hij het Stadskantoor van Heerlen, dat binnenkort leeg komt te staan. Hij ontdoet deze interessante maar monotone structuur van overtollig vet en geeft het een toekomstbestendig architectonisch karakter. Tegelijkertijd implementeert hij op voortreffelijke wijze het gedachtengoed uit het Earth, Wind & Fire (EWF) onderzoek van Ben Bronsema in dit grote werkhuis, waarin klimaattechnische systemen niet langer ondergeschikt zijn aan de architectuur, maar de architectuur zijn.

Als een toekomstig architectural engineer wilde ik mij door middel van mijn afstudeerproject voorbereiden op maatschappelijke uitdagingen op het gebied van duurzaamheid, klimaatverandering, energie-efficiëntie, krimp en transformatie. Een essentieel besef hierbij was dat: “A building with a high score on sustainability and energy efficiency may have neglected the most important aspect of architecture, namely providing a pleasant, healthy and productive workplace, a combination of well-being and design quality.” (Chen et al. PLEA conference 2011: What is the Relationship between Design Excellence and Building Performance?).
Door dit inzicht raakte ik gefascineerd door Ben Bronsema’s Earth, Wind and Fire concept. Door deze techniek toe te passen op leegstaande kantoorpanden kunnen architectonisch aantrekkelijke, energiezuinige, gezonde, comfortabele en productieve werkomgevingen gerealiseerd worden waarin klimaattechnische systemen niet langer ondergeschikt zijn aan de architectuur, maar de architectuur zijn.

Water, zon en wind

Airconditioning van gebouwen kan volledig met natuurlijke middelen, zonder mechanische ventilatie. Dat stelde Benjamin Bronsema al in 2013, toen hij als 78-jarige promoveerde op dit onderwerp aan de TU Delft. Bronsema is de bedenker en grote promotor van het Earth, Wind & Fire-idee en tevens een van de begeleiders geweest van mijn afstudeerproject. Kortgezegd wordt bij EWF met vallend water, zon en wind gewerkt. Het systeem bestaat uit drie hoofdonderdelen: het Ventecdak, de Klimaatcascade en de Zonneschoorsteen. Het Ventecdak zorgt voor energieopwekking en aanvoer van verse en afvoer van vuile lucht door gebruikmaking van over- en onderdrukken. Die lucht wordt via de Klimaatcascade toegevoerd en via een Zonneschoorsteen afgevoerd. De schoorsteen verhit ventilatielucht met opgevangen warmte van invallend zonlicht. Het op gang brengen van de luchtstroom gebeurt in de Klimaatcascade. Dit is een bouwkundige schacht waarin van bovenaf waterdruppels worden gesproeid waarmee de lucht kan worden gekoeld of verwarmd (afb. 2).

Opbouw onderzoek

Bij mijn afstudeerproject heb ik specifiek gekeken naar de kansen voor EWF bij het herinrichten van leegstaande kantoorgebouwen in Nederland. Ik heb onder meer ruim 100 projecten van masterstudenten over EWF geanalyseerd. Na deze studie ben ik gekomen tot een uitgebreid model voor de toepassing van Earth, Wind & Fire in de praktijk, met daarin een beschrijving van de mogelijkheden en beperkingen van het innovatieve concept. De resultaten heb ik vervolgens getest op een case study waarbij ik het Stadskantoor van Heerlen virtueel gerenoveerd heb als inzending voor de Internationale Bauausstellung (IBA). De focus lag hierbij op Intecture: de Integratie van Technologie in Architectuur. Mijn afstudeeronderzoek kan gezien worden als een praktische EWF-handleiding en een ideeënboek. Het laat de grote potentie van EWF zien om een architectonische oplossing te worden die de kloof kan dichten tussen architecten en ingenieurs.

Architecten en ingenieurs

Het was de overtuiging dat het EWF concept de kloof kan dichten tussen architecten en klimaatingenieurs die mij inspireerde om af te studeren op dit onderwerp. Met de drie gebouwgebonden elementen van het EWF concept kunnen klimaattechnische systemen – door architecten vaak gezien als een noodzakelijk kwaad en dus verstopt in schachten of verlaagde plafonds – integrale elementen van een gebouw worden die mee ontworpen worden door de architect. Het schrijven van mijn scriptie hielp mij om het systeem en zijn ontwerpmogelijkheden te doorgronden (afb. 7). Dit was cruciaal bij het bereiken van mijn algemene ontwerpdoel: een showcase te ontwerpen voor EWF waarbij klimaattechnische systemen niet langer ondergeschikt zijn aan de architectuur, maar de architectuur zijn, en qua ontwerpbenadering op gelijke voet staan met de draagconstructie van het gebouw. Een voorbeeld waarbij de integratie duidelijk zichtbaar is, is dat ik het verloop van de luchtkanalen aan de gevel als gevolg van debietveranderingen zichtbaar heb gemaakt (afb. 1).

Van kantoren naar werkomgevingen

Er is nog steeds een behoefte aan hoogwaardige kantoorruimte. Ik geloof echter dat kantoren een ouderwets concept zijn en dat wij ons bij de herontwikkeling van kantoorpanden moeten richten op het creëren van aangename, gezonde, productiviteitsverhogende werkomgevingen. Hierbij staan thema’s als flexibiliteit, circulariteit, energiezuinigheid en schoonheid centraal. Mijn afstudeerproject is zo’n werkomgeving van de toekomst. Het is belangrijk om te beseffen dat je met EWF alleen dit niet kunt realiseren. EWF zorgt voor een goede binnenluchtkwaliteit en basis koeling en verwarming. Net als bij mechanische ventilatie is er gewoon nog additionele verwarming en koeling nodig. In mijn ontwerp heb ik dit gedaan met behulp van klimaatplafonds. Andere zaken die essentieel zijn voor zo’n werkomgeving van de toekomst zijn: persoonlijke controle over temperatuur, daglicht(toetreding), licht en frisse lucht (te open ramen); zicht op groen, geluid, werkplek dichtheid, configuratie van de werkplek, ontspanningsruimte(n), social space, functies in de omgeving en de locatie van de werkplek. Afbeelding 4 laat zien hoe dit geïntegreerd is op een werkplek. Door deze zaken in oogschouw te nemen is mijn ontwerp een showcase voor de renovatie van bestaande gebouwen met het Earth, Wind and Fire concept. Daarnaast voorziet het architecten en ingenieurs van een nieuwe renovatiestrategie die kan helpen bij het aanpakken van huidige maatschappelijke problemen met betrekking tot leegstand en CO₂ uitstoot.

Showcase: stadskantoor Heerlen

Als case study voor de implementatie van EWF heb ik het Stadskantoor van Heerlen virtueel gerenoveerd, waarbij het gebouw een cruciale rol speelt in de transformatie van Parkstad Limburg. De locatie is interessant, omdat het gebied sinds de mijnindustrie verdwenen is en alle overblijfselen zijn vernietigd, snel verandert als gevolg van een afname van het aantal inwoners, vergrijzing en een missende identiteit. Om het gebied weer nieuw leven in te blazen is er een Internationale Bauaustellung (IBA) georganiseerd. De regio heeft behoefte aan vernieuwing en iets om trots op te zijn. Ze hebben een ‘duurzame mijn’ nodig die de energie van de plek exploiteert. In mijn ontwerp heb ik de potenties van de locatie gebruikt, zoals het mijnwater in de voormalige mijnschachten, om het gebouw te verwarmen en koelen en voor het natuurlijke airconditioning systeem. Op deze manier kunnen de mijnen weer gebruikt worden en is er een reden voor de inwoners om weer trots te zijn op de unieke karakteristieken van hun regio. De kern van het ontwerp is de utilitaire kracht van de showcase. Als gevolg van een technische innovatie gebruikt het gebouw zijn omgeving en hierdoor is het met de omgeving verbonden. Daarnaast heeft de technologie geleid tot een uitgesproken architectonische expressie (afb. 5). Het gebouw wordt een autonoom object dat zijn ruimte opeist naast andere autonome objecten in het centrum van Heerlen zoals het Raadhuis en het Glaspaleis van Peutz. Samen vormen deze gebouwen een ensemble van bakens in het stadscentrum en Parkstad als geheel. Peutz, de belangrijkste architect van de regio, zocht altijd naar vernieuwing en op die manier droeg hij bij aan de ontwikkeling van het gebied. In lijn met deze aanpak kan mijn gebouw gezien worden als een knipoog naar Peutz. Het is een gebouw voor de inwoners waarop ze trots kunnen zijn en dat helpt om het gebied een boost te geven in de herontwikkeling.

Tekst en beeld Peter Swier

Commentaar afstudeerbegeleiders

Het afstudeeronderzoek van Peter Swier is een prachtig voorbeeld van de integratie van technologie in architectuur. Sinds 2008 werken we binnen onze INTECTURE studio binnen drie thema’s: Make, stock en flow: het nieuwe ambacht, het zoeken naar relevant hergebruik en integreren van duurzaam energieverbruik in en om gebouwen. Kort gezegd brengt Intecture ruimtelijke, functionele, social design en de technische mogelijkheden en ontwikkelingen samen. Onderwerpen zoals product design, materiaalonderzoek, bouwfysica, constructief ontwerpen, informatica en model- en productietechnieken spelen allemaal een belangrijke rol in de architectuur. In feite zijn architectuur en engineering onlosmakelijk met elkaar verbonden. Intecture gaat over de integratie van technologie in de architectuur.
Daarnaast gaat Intecture over de positie van de architect. Is de architect van de 21e eeuw een bouwkundig ingenieur? Intecture wil voorbeelden presenteren die kunnen worden gebruikt voor inspiratie, integratie, innovatie en industrialisatie. Het afstudeerontwerp van Peter is hiervan een uitstekend voorbeeld. Het omvat vele aspecten die de huidige ontwerpopgave goed agenderen. Als afstudeerstudio agenderen we verschillende actuele opgaven waaronder IBA Parkstad. In 2020 zal een grote Internationale Bauausstellung in Zuid-Limburg worden gehouden. We laten dan graag zien aan welke innovatieve architectuur we de afgelopen periode hebben gewerkt.
Parkstad is een krimpgebied dat een deel van zijn identiteit verloor toen de mijnen werden gesloten en grote installaties en gebouwen uit het landschap verdwenen. Het ontwerp van Peter pakt een aantal onderwerpen uitdagend bij de hand. Allereerst kijkt hij naar de leegstand en revitaliseert een interessante maar monotone structuur in het hart van Heerlen, tevens het centrum van Parkstad. Hij agendeert een nieuwe impuls door een sterke bestuursfunctie op die plek en maakt deze zichtbaar door het bestaande gebouw te ontdoen van overtollig vet en de harde basis opnieuw op te bouwen en een vers toekomstbestendig architectonisch karakter te geven.
Tegelijkertijd integreert hij natuurlijke ventilatie in dit grote werkhuis en implementeert op voortreffelijke wijze gedachtengoed uit het Earth, Wind & Fire (EWF) onderzoek van Ben Bronsema. Daarvoor bestudeerde hij eveneens ontwerpen van MSc1 studenten van de TU Delft die het EWF concept hadden toegepast in hun opgave. Door zijn afstudeerontwerp wordt toepassing en de integratie van dit concept zichtbaar gemaakt. Werkt dit? En zo ja, hoe kan het er dan uitzien? Welke problemen moeten we verder oplossen en welke architectonische kwaliteit kan worden doorgewerkt? Daarmee heeft hij een uniek, kansrijk en zeer bruikbaar ontwerp gepresenteerd dat als uitstekend door zijn begeleidingsteam is beoordeeld. Het is een kans voor de toekomst.

Tekst: Thijs Asselbergs, namens de afstudeerbegeleiders vanuit de TU Delft; het team bestond verder uit Engbert van der Zaag en Ben Bronsema.

Dit artikel is verschenen in ArchitectuurNL 02 2016

Gerelateerd

Tags: , , , , , ,

    Schrijf een reactie

    Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.