ENERGIE
ZATERDAGS Bi JVOEGSEL
ft
H
kans lopen
Lelystad
liet unieke
I
S
4
HL
LH
J*
ïW o
M
'A*
I
a
IR. KRISTINSSON ONTWIERP OPMERKELIJK GEBOUW
I
«few
43
Igg*
|G
MG*
w:
E g
■I
22
W:
4
.JL;<
door Rien van Reems
Isolerende luiken
Hoog rendement
Ventilatie
Verlichting
Kleipakket
Groene zonwering
Elementen
Want het ontwerp voor Lelystad is nog
steeds nieuw. Geen onderdeel ervan is ver
ouderd. Het biedt een opening naar een
geheel nieuwe architectuur, een bouwwijze
die uitkomst kan bieden voor een steeds
nijpender wordende energiesituatie.
om het verhaal van Lelystad, dat een succes
story had kunnen zijn, voor de zoveelste
maal voor te dragen, ditmaal voor de ver
enigde architecten van deze rijksdienst.
De bouw van dit „energie-arme” overheids
gebouw zou in de hele wereld de aandacht
trekken en Lelystad waarschijnlijk duizen
den bezoekers bezorgen. Nederland kreeg
de kans een kostbaar stuk know-how te
verwerven en de vaderlandse industrie zag
een belangrijke exportimpuls in het vooruit
zicht gesteld. Zo leek het in 1976, maar het
pakte het jaar daarop heel anders uit. De
adviesraad van Lelystad verwierp het ont
werp met 12 tegen 8 stemmen. Nu, drie jaar
later, staat vast dat Lelystad een unieke
kans, uit politieke kortzichtigheid heeft la
ten lopen.
stek, prof. W. C. J. van Koppen van de
Eindhovense TH aan het adviescollege van
het Openbaar Lichaam Zuidelijke IJssel-
meerpolders.
V.
E
A t
BS
g/
F"
Wat heeft ir. Kristinsson na zijn teleurstel
lende ervaring in Lelystad met zijn ideeën
gedaan, in de prullemand geworpen? Geluk
kig niet. Hij is onverminderd verder gegaan
met het uitwerken van zijn gedachten over
de praktische toepassing van voornamelijk
passieve zonne-energie en het is bemoedi
gend dat hij na die domme daad van de
politici uit de polder steeds meer gehoor
vindt, ook bij de autoriteiten. Zo nodigde de
Rijksgebouwendienst hem dezer dagen uit
|M
Hm
■N
/<-:i
éhHI
R
v.
a
Olie en aardgas worden steeds schaarser
en duurder. Maar de zon schijnt voor ons
allen en voor niets. Wie die zonnewarmte
kan vangen en vasthouden heeft het ge
maakt, zou je denken. Maar niets blijkt
minder waar. Ruim drie jaar geleden kwam
de Deventer architect ir. J. Kristinsson voor
de dag met een opzienbarend ontwerp voor
een stadskantoor in Lelystad. Een gebouw
met een inhoud van 82.000 kubieke meter
dat zomer en winter uitsluitend door de zon
zou worden verwarmd. Geen druppel olie,
geen kubieke meter aardgas zouden voor
verwarming nodig zijn. Daarnaast voorzag
het ontwerp in een fikse besparing op
elektriciteit door een uitgekiende, deels na
tuurlijke, deels kunstmatige verlichting.
„Een speerpunt-project van uitzonderlijke
klasse”, schreef energiedeskundige bij uit-
w 4*
L,
w. - 'ÏS'
4
■v
y»^AW|UJWIIUU
;R'
x-
4
A
■■■x
>-■
Seizoenopslag
van warmte
:<>W
ÏS,
in de bodem
14643
in
e
i
N
025,-
De seizoenopslag van warmte, zoals
die door ir. Kristinsson is bedacht,
is iets volkomen nieuws. In Ameri
ka is er wat mee geëxperimenteerd,
maar de resultaten waren of onbe
vredigend of te kostbaar. In de
meeste gevallen werd uitgegaan
van de opslag van warm water in
kelders, een idee dat aanvankelijk
ook in het ontwerp-Lelystad werd
meegenomen, maar dat zo’n vijf
miljoen zou hebben gekost en als
veel te kostbaar werd afgedaan.
ir. Kristinsson. Die collectoren van
1.50 meter lang zouden worden ge
plaatst in het brandvlak van de 6 bij
21 meter grote dakplaten die waren
uitgevoerd als „misvormde” para
bolen ten behoeve van een zo groot
mogelijke reflectie naar de collec
toren.
Door de gunstige maatverhouding
tussen standaardcollector en reflec
terende dakschaal van 1 4 was het
mogelijk om de temperatuur van
het water in de collector, die nor
maal zo’n 60 a 70 graden Celsius zou
bedragen, op te voeren tot boven de
100 graden zonder het kookpunt te
bereiken in de leidingen. Voor een
zo groot mogelijke reflectie van de
betonnen dakschalen is een „bekle
ding” met roestvrij staal of een re
flecterende folie noodzakelijk. Een
geringe mate van corrosie na ver
loop van tijd zou op de benodigde
warmteopbrengst van geen Invloed
zijn.
Regeling van het licht binnen en
daarmee van de temperatuur in de
zomer geschiedt in het ontwerp van
ir. Kristinsson ook door een blad
verliezende zonwering, een idee dat
in de bouwwereld nogal wat mees
muilende kritiek heeft opgeleverd.
De Deventer architect heeft het in
middels echter al in de praktijk
gebracht en nog wel in zijn woon
plaats, waar hij het nieuwe kantoor
gebouw van Twijnstra en Gudde
heeft voorzien van balkons met op
staande balken die tot steun dienen
aan diverse klimplanten.
Sommige klimplanten hebben de
eigenschap snel te groeien en in het
vroege voorjaar in ijltempo blad te
ontwikkelen. Het gevolg is dat tegen
de zomer een groene zonwering is
ontstaan, die op natuurlijke wijze
de hitte buitensluit. Zo’n natuurlijk
zonnescherm maakt een gebouw
een stuk vriendelijker; „humanise
ring van het kantoor” noemt ir.
Kristinsson dat.
plaat-
n.
als
■•‘■‘Xx.y*’
N
per
■58,-
15%
.8%
44
jnd
1 B.
rrier-
ïind-
tk
.M
den eigenlijk veel beter isolatie kun
nen exporteren naar Saoedi-Ara-
bië; daar is het materiaal beter be
stemd dan bij ons. Het is een ex
treem geval, maar tekenend voor de
situatie”.
Maar terug naar Lelystad, waar de
beslissende ambtenaren het ont-
werp-Kristinsson afwezen omdat ze
misschien nog te weinig energiebe-
wust waren. Door de isolerende lui
ken is ook het kille effect van de
koude winternacht uitgeschakeld,
zodat om zes uur ’s ochtends geen
centrale verwarming op volle toe
ren hoeft te gaan draaien om tegen
negen uur, als de mensen komen,
het gebouw een beetje op tempera
tuur te hebben.
Ir. Kristinsson: „Je probeert de ex
treme verschillen weg te werken en
je laat de seizoenen elkaar opvan
gen. Dat is in feite de hele kunst.
Het is de mentaliteit van de zeiler
tegenover die van de motorboot-
vaarder. De zeiler ziet in de verte
een grijs vlekje op zee en zegt: ha,
daar komt een windvlaag. Maar de
man op het motorjacht, die let daar
niet op, die ziet dat niet. Dat is
mentaliteit die je hebben moet als je
ontwerpt met gebruikmaking van
de zachte technologie”.
nente, altijd beschikbare, einde
loze energie. Het zou precies om
gekeerd moeten zijn. Dat woord
„alternatief’ behoort te slaan op
de fossiele brandstoffen. Zon en
wind zijn eigenlijk de normale
energiebronnen: olie, aardgas en
kolen zijn het alternatief, die mag
je alleen gebruiken in geval van
nood. Als we dat aanvaarden, dan
weten we ongeveer waarover we
aan het praten zijn. Dan kunnen
we de toekomst ook met een ge
rust hart tegemoet gaan”.
Aardgas is naar de mening van
ir. Kristinsson als chemische
grondstof van een veel te hoge
kwaliteit om maar zo door de
schoorsteen te jagen, dat zouden
we alleen moeten gebruiken als
bijvoorbeeld grondstof voor iso
latiemateriaal. Hoe de kolen wor
den verspild toont hij symbolisch
deze algemene tl-verlichting te kop
pelen aan fotocellen werd al een
besparing bereikt van 60 procent op
de elektriciteitsrekening.
Die besparing wordt voor een be
langrijk deel verkregen door de toe
passing van bovenlicht. Ir. Kristins-
son: „Een dakraam geeft op een
gewone regenachtige dag 5.5 maal
zoveel licht recht van boven naar
beneden als een gevelraam van op
zij. Dat is van groot belang in bos
achtige streken. Als nu een stukje
bos wordt vrijgegeven voor woning
bouw, dan wordt dat onmiddellijk
kaal gekapt. Dat is zonde. Je kunt
veel beter de bouw aanpassen; ge
woon het hoge daglicht uit de he
melkoepel pakken. Op die manier
kun je de bomen laten staan en hou
je ook nog een beetje bos”.
Het daklicht heeft ook een warmte-
regulerende functie. Tussen twee
lagen glas bevindt zich een colloïda-
le folie, die de eigenschap heeft bij
een temperatuur van 26 graden
melkwit te worden, waardoor nog
maar de helft van dé totale hoeveel
heid licht wordt doorgelaten en
slechts een fractie van de warmte
stralen. Een prachtig materiaal
voor plantekassen, maar helaas is
het uit de produktie genomen. Er
was te weinig vraag naar en de
fabriek heeft moeten sluiten. „Jam
mer, men had de toepassing juist
moeten stimuleren”, zegt ir. Kris-
tinsson.
het hele systeem af te tappen: het
water uit de collectoren wordt dan
verzameld in drie pompputten.
Op zonnige dagen in de winter kan
het collectordak gewoon „zijn werk
doen”, ook wanneer het vriest. Het
water dat door de buizen in de bo
dem circuleert, geeft ’s zomers zijn
warmte af aan het kleipakket, dat
op die manier als een accu wordt
opgeladen. In drie jaar tijd wordt
op die manier de optimale grond-
temperatuur bereikt, zodat het in de
opzet van de ontwerper paste om
bij de bouw te beginnen met het
aanbrengen van het collectordak.
Op die manier zou men tijdens de
bouw al hebben geprofiteerd van
een relatief geringe warmteproduk-
tie in de aanloopperiode en zou bij
de oplevering zo’n beetje het maxi
male rendement worden bereikt.
Het warmteverlies in het kleipakket
is gering.
Doordat de warmte in het grondwa
ter gelaagd wordt opgebouwd (stra
tificatie), waarbij water van een ho
gere temperatuur zich niet mengt
met water van een lage tempera
tuur en de hoogste laag de hoogste
temperatuur heeft, zal er van
warmteverlies naar beneden vrij
wel geen sprake zijn. Naar boven is
de kans op verlies groter en daarom
is daar een isolatie van vijftig centi
meter dikte geprojecteerd.
gebaseerd op de seizoenopslag
van warmte in de bodem, vond
drie jaar geleden overal een
warm onthaal behalve bij de
toenmalige adviesraad van de
Zuidelijke IJsselmeerpolders en
werd afgewezen. De tijd was niet
rijp. Thans is er opnieuw belang
stelling voor, nu de energieprij
zen hemelhoog stijgen. Het afge
wezen stadhuisplan is duidelijk
niet in de vergeethoek geraakt,
maar wordt telkens frequenter
aangehaald als voorbeeld voor
het energiebewust ontwerpen
van gebouwen bij de technische
scholen, diverse energiecongres
sen tot en met de Rijksgebouwen
dienst.
Ir. Kristinsson: „Het is te gek
wat we aan het doen zijn. We
praten over alternatieve energie
als we het hebben over perma-
X
•y Aw
ES
>50,-
Door de warm-waterstroming via
een (elektrisch) weerstandsmodel te
laten verlopen, is in het ontwerp de
horizontale warmteconcentratie ge
waarborgd. Horizontaal verlies is
namelijk mogelijk wanneer er een
sterke horizontale stroming in het
grondwater voorkomt. In zo’n geval
is afscherming geboden. In de sta
biele kleibodem van Lelystad be
draagt de horizontale stroming
maximaal slechts twee meter per
jaar, hetgeen slechts een minimaal
warmteverlies zou veroorzaken.
Prof. W. C. J. van Koppen van de
TH Eindhoven, die ook tot de pro
motors van seizoenopslag van
warmte behoort, is van mening dat
in „Lelystad” een rendement van 75
procent voor wat de warmteopslag
betreft tot de mogelijkheden be
hoort. Warmteopslag kan niet al
leen in klei, maar in principe in elke
bodem. In een rotsbodem zal men
echter een ander systeem toepas
sen, waarbij verwarmde lucht tus
sen gebroken rotsblokken wordt ge
blazen.
De soortelijke warmte van grond is
eenderde van die van water, zodat
klei- of zandpakket driemaal zo
groot moet zijn als bijvoorbeeld de
inhoud van een waterkelder. Daar
staat tegenover dat een waterkelder
duur is in aanleg en dat een lekkage
in financieel opzicht desastreus kan
zijn.
Om de nodige warmte voor de win
ter in de zomer te kunnen winnen
waren 3000 vierkante meter zonne
collectoren nodig. Oorspronkelijk
had het ontwerp zelfs in 5000 vier
kante meter collectoren voorzien,
„maar dan hadden we ook de buur
man kunnen meeverwarmen”, zegt
G<
Ir. Kristinsson vond de oplossing in
het opslaan van de warmte in een
nat kleipakket. Gedurende de zo
mer wordt water dat in collectoren
op het dak tot maximaal 130 a 140
graden Celsius is verwarmd via
pvc-pijpen in de bodem gevoerd.
Daar circuleert het warme water
door een systeem van buizen die op
een afstand van een halve meter tot
een meter van elkaar liggen tot op
een diepte van vijf meter, ’s Win
ters, wanneer het vriest en de zon
verstek laat gaan, is het mogelijk
J,
in zijn negentiende eeuwse woning
in Deventer vertelt ir. Kristinsson
hoe hij over de gehele wereld oc
trooi heeft aangevraagd op het
voornaamste onderdeel van zijn
ontwerp: de seizoenopslag van zon
newarmte in de bodem. Vier landen
hebben geen bezwaar tegen het ver
lenen van octrooi: Engeland, West-
Duitsland, Frankrijk en Japan.
Amerika sputtert nog tegen, want
wil de voordelen voor zichzelf be
houden.
Maar het belangrijkste van al mis
schien: Nederland zou ervaring
hebben opgedaan met de seizoe
nopslag van warmte in de bodem.
Ir. Kristinsson heeft nog steeds
hoop, dat zijn ideeën op korte ter
mijn op grote schaal zullen worden
toegepast. Thermische luiken bij
voorbeeld zijn binnenkort gemeen
goed in Nederland, meent hij.
Onlangs kreeg het architectenbu
reau dan ook een opdracht van de
Rijksgebouwendienst voor een
proefproject in Leiderdorp. Vele
van de bovengenoemde ideeën
hoopt Kristinsson daar te realise
ren. Het project is echter te klein
voor seizoenopslag. „De tijd is er
wel rijp voor”, stelt ir. Kristinsson
vast.
I
Ir. Kristinsson situeerde het stads
kantoor van Lelystad aan een
gracht en een vijver die aan de
voorzijde in het gebouw doorloopt.
Het voordeel was tweeledig: het vij
verwater zorgt voor een natuurlijke
bevochtiging van de lucht binnen
en het wateroppervlak werkt als
een spiegel en reflecteert licht tegen
het plafond. Tussen de betonnen
dakschalen zouden bovendien 1.20
meter brede stroken glas worden
aangebracht voor de algemene ver
lichting van het gebouw.
’s Avonds zou de verlichtingsfunc-
tie van de glasstroken worden
overgenomen door tl-verlichting,
vandaar de breedte van 1.20 meter
omdat die overeenkomt met de
lengte van een tl-ornament. Door
In een optimaal geïsoleerd gebouw
is een goede ventilatie van levensbe
lang. Maar ventilatie op de meest
eenvoudige manier betekent ook
verlies van warmte. Ir. Kristinsson:
„Men gaat voor de luchtverversing
in het gebouw uit van 20 tot 50
kubieke meter lucht per persoon”.
In veel nieuwbouw zitten ventilato
ren, die voortdurend de verwarmde
lucht naar buiten blazen. Door de
kieren van ramen en deuren en
door de brievenbus wordt dan weer
koude lucht aangezogen. Dat is een
enorm verlies. Maar er zijn ook ven
tilatoren met 70 tot 80 procent
warmteterugwinning. En het best is
de uitgebalanceerde ventilatie met
een warmteterugwinning waarin de
lucht wordt verplaatst door een
(langzaam) draaiend wiel zonder
dat de uitgaande warme lucht
wordt vermengd met de binnenko
mende koude lucht.
Dat betekent dat buitenlucht van
-20 graden wordt opgewarmd tot
lucht van -9,5 graad. Er zit nog een
grapje aan: het vocht uit de binnen
lucht die naar buiten gaat, koelt in
het wiel af, condenseert en draait
als druppel op de schoepen verder.
De koude buitenlucht komt kurk
droog binnen en wil best vocht op
nemen. Die lucht neemt de druppel
mee en die wordt steeds kleiner en
gaat tenslotte mee naar binnen. Dat
Ir. J. Kristinsson is architect in
Deventer. Hij studeerde, evenals
zijn vrouw, bouwkunde in Delft.
Samen leiden zij een bureau met
18 medewerkers, dat is gevestigd
in een negentiende-eeuws heren
huis. In een qua exterieur volko
men identiek huis ernaast wonen
zij. Ruim tien jaar was ir. Kris-
tinsson, naast zijn vrije werk, als
wetenschappelijk hoofdmede
werker in de bouwfysica verbon
den aan de afdeling bouwkunde
van de TH in Delft. In zijn ont
werpen is veel aandacht geschon
ken aan de mogelijkheden om op
energie te bezuinigen. Als IJslan
der van geboorte vindt hij kenne
lijk inspiratie in de op geisers
aangesloten stadsverwarming
van Reykjavik.
Zijn ontwerp voor een energie
arm stadskantoor voor Lelystad,
betekent dat je nauwelijks extra
luchtbevochtiging nodig hebt, hier
voor zorgt de verdamping uit de
binnenvijver.
Voor de verwarming van het door
ir. Kristinsson ontworpen stadskan
toor in Lelystad was na een aan
loopperiode van drie jaar geen
aardgas nodig. De in de bodem op
geslagen warmte werd gebruikt
voor laagcalorische vloerverwar
ming. Hoogstens zou in de laatste
periode van het stookseizoen een
extra impuls kunnen worden gege
ven door het inschakelen van
warmtepompen, waarmee tempera
turen zo’n graad of tien kunnen
worden opgekrikt.
Op elektriciteit kon flink worden
bezuinigd door combinatie van
kunstverlichting en natuurlijke ver
lichting en koppeling aan fotocel
len, situering van werkplekken aan
de ramen en aanpassing van de
individuele verlichting aan de be
hoefte van de werkers.
Het stadskantoor van Lelystad
moest worden gebouwd van een
budget van 22 miljoen gulden. Ir.
Kristinsson kon het stadhuis bou
wen voor 23,2 miljoen. Die 1,2 mil
joen meer voor toepassing van pas
sieve zonne-energie, thermische iso
latie en warmteterugwinning zou
volgens de berekeningen van vier
jaar geleden in acht jaar tijd zijn
terugverdiend. Inmiddels zijn de
energieprijzen verder gestegen en
volgens de normen van vandaag
zouden de meerkosten in drie jaar
zijn terugverdiend.
Als Lelystad met Kristinsson in zee
was gegaan, dan zou men nu 85
procent per jaar voordeliger uit zijn
wat verwarmings- en verlichtings-
kosten betreft. Daarnaast zouden./
de prijzen van zonnecollectoren
door de order van Lelystad (3000
vierkante meter zonnecollectoren
was in 1976 de hele jaarproduktie in
Nederland) waarschijnlijk 60 pro
cent zijn gedaald.
Mevrouw Kristinsson, ook architect
ze studeerd net als haar man in
Delft af vult waar nodig zijn
betoog aan. Belangrijkste elemen
ten van het drie jaar oude ontwerp
voor Lelystad zijn:
1. De seizoenopslag van warmte in
de bodem onder of naast het
gebouw.
2. Opvangen van warmte door mid
del van parabolische zonnecollecto
ren op het dak.
3. Algemene verlichting door da-
klichtstroken en een weerspiegelen
de binnenvijver.
4. Automatische temperatuurrege
ling in de zomer door daklichten in
een sandwichconstructie van glas
en colloïdale folie.
5. Een seizoenvariabele gevel met
als typerende kenmerken het ge
bruik van groen als bladverliezende
zonwering en toepassing van ther
misch isolerende luiken.
6. Een uitgebalanceerde ventilatie
met warmteterugwinning.
7. Gebruik van laagcalorische
warmte door installatie van vloer
verwarming.
Zeven elementen die we op een rij
tje proberen te zetten.
Het seizoenvariabele van de gevel
wordt ook bepaald door de toepas
sing van thermisch isolerende lui
ken. In de Verenigde Staten worden
in toenemende mate isolerende lui
ken in de bouw gebruikt en de pro
duktie ervan komt daar nu goed op
gang. In het ontwerp voor Lelystad
zijn alle kantoren, die aan de bui
tenkant van het gebouw liggen,
voorzien van isolerende luiken, die
na kantoortijd kunnen worden ge
sloten.
’s Zomers houd je op die manier in
de ochtenduren tussen zes en half
negen, wanneer de zon een gebouw
al aardig kan opwarmen, de zon
buiten en ’s winters sluit je de kou
uit. Bij de uitwerking van dit onder
deel van het ontwerp kwam ir. Kris-
tinsson tot een merkwaardige ont
dekking: het bleek dat de luiken
driekwart van de tijd gesloten zou
den zijn. „Dat realiseer je je nor
maal niet, dat we maar een kwart
van onze tijd werkend door
brengen”.
Ir. Kristinsson kan men een ener-
giebewuste ontwerper noemen.
Maar in zijn ontwerpen moet ook
energiebewust worden gewerkt en
gewoond. Door het alert op tijd slui
ten van de isolerende luiken wor
den extreme temperatuurpieken af
gesneden. ’s Zomers wordt voorko
men dat het gebouw in de vroege
ochtenduren wordt verwarmd, ter
wijl je het niet warm wilt hebben.
Er behoeft daardoor niet te worden
gekoeld; belangrijk omdat koelen
zesmaal meer energie vergt dan
verwarmen.
Mevrouw Kristinsson: „Je moet je
voorstellen dat Saoedi-Arabië op
het ogenblik massaal huizen uit de
grond stampt van zijn eigen geld
weliswaar die alleen worden ge
koeld. Wat een energie wordt daar
niet opgevreten, want aan isoleren
wordt daar niets gedaan. Wij zou-
aan als volgt: „Er komt elke dag
een kolentrein uit Polen met 100
gevulde wagons aan bij een elek
triciteitscentrale: van die 100 wa
gons kiepen we, jaar in jaar uit, 40
wagons in de Maas of de IJssel,
waar die centrale ook maar staat.
Dat is de afvalwarmte van een
elektrische centrale, die verpest
het water: 40 wagons gaan de
lucht in door de schoorsteen van
de centrale en dan houd je 20
wagons over na enig distributie-
verlies. Dat is het hele rende
ment. Misschien dat je 20 wagons
zou kunnen gebruiken, als je zo’n
centrale naast een woonwijk
bouwde, maar dan verlies je toch
weer iets door de distributie.
Door energiebewust ontwerpen
van gebouwen kan enorm op
energie worden bezuinigd. Ir.
Kristinsson vertelt hoe.
4Ax
x4A/!
A
-
,/^A :'.W
■■/■'G
A”
z -1nr.|Mnnnr-- - -
KssMHjJwMreE gif
iwen,
