BENSPÆND FOR BÆREDYGTIGE BYER - KAN TEKNISK VIDENSKABELIGE VÆRKTØJER VÆRE MED TIL AT FORME PLANLÆG-

Transkript

1 2. juni 2009 kl ; BENSPÆND FOR BÆREDYGTIGE BYER - KAN TEKNISK VIDENSKABELIGE VÆRKTØJER VÆRE MED TIL AT FORME PLANLÆG- NINGEN AF FREMTIDIGE BÆREDYGTIGE BYER? Af Cand. Polyt. Erhvervs Ph.D. Studerende, Jakob Strømann-Andersen

2 AGENDA BAGGRUND Arbejdsområder PROBLEMSTILLING Udfordringen Kompleksitet DESIGNPROCES En integreret designproces EKSEMPEL FIH Bank Ørestads Skole Västra Dockan

3 BAGGRUND

4 BAGGRUND HVEM ER JEG? Professionsbachelor, by- og byg ing, Architectural Engineering, afgang august 2006 Civilingeniør med speciale i energidesign, afgang juni Konceptudvikling af energirigtigt byudvikling - Synteseorienteret proces i samarbejde med arkitekter Erhvervs Ph.D i samarbejde med Henning Larsen Architects A/S Integreret energidesign af klimaskærmen Integreret energidesign af større bygninger Integreret energidesign i masterplaner 1, 2, 3

5 BAGGRUND ARBEJDSOMRÅDER Integreret design arbejder på tværs af skalaer

6 PROBLEMSTILLING

7 PROBLEMSTILLING WE ARE NOT SHORT OF ENERGY, WE ARE SHORT OF ATMOSPHERE IAN RITCHIE 2007 ARCHITECT AND CO-FOUNDED THE ENGINEERING FIRM RICE FRANCIS RITCHIE (RFR) 2... Men fordi vi benytter fossilt brændstof ( = C0 udslip) til konstruktion og drift af bygninger, er en reduktion af bygningers energiforbrug på dagsordenen Byggeriets CO2-udledning på verdensplan: Drift ca. 90 % Konstruktion (produktion, transport etc) ca. 10 %

8 PROBLEMSTILLING UDFORDRINGEN Energiforbrug i Danmark - kwh/m 2 pr. årfordelt på opførelsesåret Energikravene strammes med 25% i 2010 og yderligere 25% i disse krav er indeholdt i BR08 som lavenergiklasse 1 og 2 BR08 ca. 70 kwh/m 2 pr. år

9 PROBLEMSTILLING KOMPLEKSITET FACADEN RUMMET Orientering Rumdybde Solafskærmning Rumhøjde Afgasning Isolering Glaskvalitet Glasareal Varmetilskud fra udstyr Antal personer Ventilation

10 PROBLEMSTILLING KOMPLEKSITET FACADEN RUMMET Orientering Rumdybde Solafskærmning Rumhøjde Afgasning Isolering Glaskvalitet Glasareal Varmetilskud fra udstyr Antal personer Ventilation Dagslys Luftkvalitet Træk Termisk indeklima Energiforbrug

11 PROBLEMSTILLING KOMPLEKSITET FACADEN RUMMET Orientering Rumdybde Solafskærmning Rumhøjde Afgasning Isolering Glaskvalitet Glasareal Varmetilskud fra udstyr Antal personer Ventilation Dagslys Luftkvalitet Træk Termisk indeklima Energiforbrug

12 PROBLEMSTILLING KOMPLEKSITET FACADEN RUMMET Orientering Rumdybde Solafskærmning Rumhøjde Afgasning Isolering Glaskvalitet Glasareal Varmetilskud fra udstyr Antal personer Ventilation Dagslys Luftkvalitet Træk Termisk indeklima Energiforbrug Funktion Logistik Arkitektur Konstruktionsprincip BYGNINGEN

13 PROBLEMSTILLING KOMPLEKSITET FACADEN RUMMET Orientering Rumdybde Solafskærmning Rumhøjde Afgasning Isolering Glaskvalitet Glasareal Varmetilskud fra udstyr Antal personer Ventilation Dagslys Luftkvalitet Træk Termisk indeklima Energiforbrug Funktion Logistik Arkitektur Konstruktionsprincip BYGNINGEN

14 PROBLEMSTILLING KOMPLEKSITET FACADEN RUMMET Orientering Rumdybde Solafskærmning Rumhøjde Afgasning Isolering Glaskvalitet Glasareal Varmetilskud fra udstyr Antal personer Ventilation Dagslys Luftkvalitet Træk Termisk indeklima Energiforbrug BYEN? Konstruktionsprincip Arkitektur Logistik BYGNINGEN Funktion

15 PROBLEMSTILLING BETYDNINGEN AF DEN TIDLIGE BESLUTNING Muligheder for ænderinger undervejs i designprocessen Det koster ikke ekstra at tage de rigtige beslutninger Omkostninger ved ændringer Potentiale for synegi og besparelser Program Skematisk design Design udvikling Udførsel Indflytning Sammenhæng i procesforløbet mellem synergieffekter og omkostninger til ændringer [Zimmerman, 2006] tid

16 DESIGNPROCES

17 DESIGNPROCES HVORFOR ER EN TRADITIONEL DESIGNPROCES IKKE OPTIMAL TIL AT DESIGNE BÆREDYGTIGE BEBYGGELSER? Kontinuert og rigidt forløb Forudser ikke konsekvenser af tidlige beslutninger Den traditionelle designproces

18 DESIGNPROCES DESIGNPROCESSER I ET HOLISTISK PERSPEKTIV Vidensdeling/evaluering Vidensdeling/evaluering PROGRAMMERING SKITSEPROJEKT FORPROJEKT HOVEDPROJEKT Registrering (Disp./projektforslag) (Udførsel/Ibrugtagning) Vidensdeling/evaluering 1. STEDANALYSE, Udforsk lokale begrænsninger og muligheder 2. MÅL, den i er o erordne m lsæ ning 3. VIRKEMIDLER, S rg h orfor for a nde m le bag 4. KONKRETISERING AF MÅL, det sikres at de er operationelle, relevante og realistiske for pågældende projekt 5. HANDLINGSPLAN, Hvad er de vigtigste mål og midler

19 DESIGNPROCES RATIONEL OG ANALYTISK Ingeniørfaglig viden kan tilføje den arkitektoniske designproces et ekstra lag Ved arkitektens første skitse bestemmes op til % af bygningens resulterende energiforbrug... hvor meget betyder masterplanen/lokalplanen?

20 EKSEMPLER

21 FIH Bank FIH HEADQUARTERS LANGELINIE FIH HEADQUARTERS LANGELINIE

22 FIH Bank DESIGN ET MODERNE BÆREDYGTIGT BYGGERI MED UDGANGSPUNKT I EN PLAN FRA DET 19-ÅRHUNDREDE future tower and pedestrian bridge by Steven Holl existing headquarter new headquarter Langelinie, 1920

23 FIH Bank Transmittance mm clear 3mm bronze 6mm grey Si/SiO2 (3mm clear) TiN/SS (3mm clear) double Ag (3mm clear) double Ag (6mm grey) Angle

24 FIH Bank Fokus på dagslys Daylight analysis Radiance CIE Overcast sky 21. September kl 12:00 Scale 1:300 %DF Daylight factor < 2% Note: The analysis illustrates a good balance of the natural daylight at all workplaces. The double high space oriented to the east, ensures good natural daylight conditions fully into the core. The analysis is performed with a CIE overcast sky condition, which is a worst-case scenario. On an average day the workarea will be percived as bright and with good color rendering, this is due to the high light transmittance of the glazing and a intelligent sizing and orientation of the windows. On the day of serene sky and high light intensity, an automatic guided screen scrolls down and eliminates any potential glare problem thus ensuring a good visual environment. Reflectance of materials Transparency Ceiling 0,8 Glazing 0,75 Walls 0,7 Side 0,2 Floor 0,3 view of double high open office towards meeting rooms glass meeting box with a great view towards north east

25 Ørestad Skole

26 EKSEMPEL - VÄSTRA DOCKAN KOMFORT- OG ENERGIDESIGN

27 EKSEMPEL KONCEPT Eksisterende situation Grønt strøg

28 EKSEMPEL KLIMADATA OG KONTEKST Vejrforhold i Malmø, (N E ) Følgende analyser af de lokale vejrforhold danner grundlag for den kvalitative og kvantitative designmålsætning. Et kystklima med relativ kolde vintre og milde somre Høj luftfugtighed er ikke et problem i sommerperioden Høj gennemsnitlig vindhastighed (~ 4.4 m/s), 50 % af året med vindha-stigheder > 4 m/s. Primær vindretning, vestenvind sommer og sydvesten vind vinter I gennemsnit 50 % af årets dage er med nedbør (Statistik fra: Climate Design Data 2005 ASHRAE Handbook )

29 EKSEMPEL MÅLSÆTNING Kategori for aktivitet i byrummet. A B A + Ophold af længere varighed; rolig position; siddende eller liggende; - Terrasse; gadecafe eller restaurant; pool; amfi teater mv. C B C + Ophold at kort varighed; stående/siddende i kortvarig periode; - Offentlige parker; legepladser; indkøbsstrøg mv. + Aktivt ophold; magelig og normal gang; slentre; spadsere; - Gangsti; indgangsparti; indkøbsgade mv. D D + Gennemgang; objektiv gang; rask eller hurtig gang - Parkeringsplads; boulevard; fortov mv.

30 EKSEMPEL STRATEGI Vindkomfort X X X X

31 EKSEMPEL STRATEGI Dagslys Energiforbrug, [kwh/m2 pr. år] 120,0 110,0 100,0 90,0 80,0 70,0 60,0 50,0 40,0 30,0 20,0 10,0 0,0 varmt brugsvand Ventilation Kunstig belysning Køling Opvarmning Percentage of working year when lighting is turned on [%] Horizon angle [o] 15% WWR - dark facade 30% WWR - dark facade 45% WWR - dark facade 60% WWR - dark facade 75% WWR - dark facade 90% WWR - dark facade Kilde: Integrated design of buildings on the urban scale, Thesis project at DTU-Civil Engineering by Louise Finnerup, 2008 Gården Gaden Gården Principsnit, horisontvinkler

32 EKSEMPEL DESIGN Bebyggelsesstruktur 1 Lukket karréstruktur Optimere bygningsmasserne og deres orientering og således fremme en serie gavnlige mikroklimaer og komfort i det offentlige byrum 2 Åben karréstruktur Optimere bygningsvolumenerne som svar på deres givne position inden for kompleksitet som respons på anvendelse, fl eksibilitetsgrad, orientering, eksisterende betingelser og de fremtidige naboer. 3 Funktionsbase Forbedre kvaliteten af gaden, gården, haven og åbne pladser ved at maksimere eksponeringen for dagslys/ sollys gennem bevidst planlægning af bygningsmassen. 4 Horisontal forskydning 5 Vertikal forskydning 6 Terrassering

33 EKSEMPEL OPTIMERING AF DIREKTE SOLLYS I BYRUMMET Sommerperiode(01 juli 30 september) Diagrammerne illustrerer antal sollystimer i byrummet ved en skyfri himmel i en given periode. Scenarium 1 - uniform bygningshøjde Scenarium 2 - varierende bygningshøjde Scenarium 3 - terrassering af bygningsvolumen timer

34 EKSEMPEL DESKTOP STUDIE Strømningsmekanisk vurdering CFD STUDIE Strømningsmekanisk analyse Vindretning

35 EKSEMPEL A B C D

36 EKSEMPEL LAG PÅ LAG (KVANTITATIVE OG KVALITATIVE VÆRDIER) Bæredygtig planlægning er ikke kun visuelle værdier

37

38 TAK