De gevel | Verleden, heden en toekomstbeeld

Verleden

Tot voor enige eeuwen geleden werden de gevels van Europese gebouwen gekenmerkt door zware wanden met kleine openingen. Het grote warmteabsorberende vermogen van de dikke wanden bij relatief kleine kameroppervlakken, zorgde ervoor dat vrijwel alle van buiten invallende en de binnen geproduceerde warmte-energie door de wanden werd opgenomen. De lage warmte belasting samen met het grote warmteaccumulerende vermogen resulteerde in een vrij constant koel binnenklimaat in de zomer maar een onbehaaglijk binnenklimaat in de winter.

Vooral het slecht isolerende vermogen van de buitenwanden zorgde voor lage oppervlaktetemperaturen. In de winter speelde het binnenleven zich dan ook voornamelijk rond de vuurplaats af, ver verwijderd van de buitenwanden.

Door ontwikkeling van de architectuur en bouwtechniek en het afnemen van oorlogsdreiging veranderden de bouwvormen, waaronder de gevel: Grote vensteropeningen zorgden voor een grotere lichtinval en dus een betere ruimteverlichting. Gelijktijdig nam de warmte-instraling gedurende de zomerperiode en het warmteverlies tijdens de winterperiode toe. Het onveranderde hoge warmteaccumulerende vermogen van de gebouwen zorgde ervoor dat in de zomer de binnentemperatuur, ondanks de toegenomen warmtebelasting, toch aangenaam bleef. De toepassing van tegelkachels tussen de 15e en de 18e eeuw maakte het mogelijk om meerdere ruimtes met schachten tegelijk te verwarmen, waardoor het comfort werd verhoogd.

De industrialisatie en de daarmee gepaard gaande verstedelijking, alsmede de niet te vergeten exponentiële bevolkingsgroei, betekende een periode waarin niet de comforttoename, maar uitsluitend de huisvesting van een groot aantal mensen op een beperkte oppervlakte centraal stond. Bouwsnelheid en kostprijs stonden daarbij voorop, hetgeen resulteerde in afname van de wanddikte. Voor verwarming van de binnenruimte werd men grotendeels afhankelijk van kolengestookte kachels. Slecht verlichte vertrekken met verontreinigde binnenlucht waren eerder regel dan uitzondering. De nieuwe ontstane bouwvormen brachten nieuwe eisen met zich mee zoals voldoende lichtinval voor taakverlichting. Het binnenklimaat liet wat temperatuur en luchtkwaliteit betreft echter te wensen over. De ontwikkeling van nieuwe bouwmaterialen als gietijzer, (gewapend) beton en staal, het beschikbaar komen van glas in grotere afmetingen, alsmede een toenemend gezondheidsbesef zorgde uiteindelijk begin deze eeuw voor een grote verandering in zowel bouwvormen als bouwwijze. ‘Licht en lucht’ was het devies, wat zich uitte in skeletvormige constructies met open gevelvlakken, bij een minimale dikte van de gevel. Dit was in sterk verstedelijkte gebieden niet mogelijk. Een optimaal grondgebruik en zwaar verontreinigde buitenlucht stelden andere eisen. Hier werd de oplossing gevonden in de techniek. Elektrische verlichting zorgde voor verlichting van dieper gelegen vertrekken en volledige klimaatsystemen zorgden voor een acceptabel binnenklimaat, zowel voor wat betreft toevoer van (gezuiverde) buitenlucht, als verwarming en koeling. De gevel had hier geen andere functie meer dan uitzicht bieden en het verlichten van aan de gevel gelegen vertrekken. Door belendende gebouwen was ook dit uiterst beperkt. De gevel was verworden tot een scheiding van binnen- en buitenlucht, met niet veel meer dan een esthetische waarde.

Heden

De energiecrisis van 1973 bracht hier verandering in. De gedachte dat de energiebronnen eindig waren, of meer nog, het bewust worden van de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen – voornamelijk aardolie – als energiebron en daarmee de afhankelijkheid van een beperkt aantal olieleverende landen, zorgde voor een herbezinning van de inzet van energieconsumerende apparaten. Een toenemend milieubesef zorgde ervoor dat ook de emissie van schadelijke stoffen aandacht kreeg. Tegelijkertijd groeide de weerstand tegen volledig geklimatiseerde gebouwen die verantwoordelijk werden gehouden voor het ‘Sick-Building-Syndrome’. Hierdoor ontstonden gebouwen die werden gekenmerkt door:

• hogere isolatiewaarden
• te openen vensterdelen voor natuurlijke ventilatie
• toepassing van klimaatbuffers (zoals atria)
• betere warmte- en zonwering
• benutting van warmteaccumulatie
• toepassing van warmteterugwinning installaties

De gevel ontwikkelde zich in het kort van enkel scheiding tussen binnen en buiten (de enkele muur met enkelglas vensters) via de spouwmuur met isolatievulling en dubbelglas vensters, van autonome systemen naar additieve systemen (gevels met toevoeging van allerhande constructies zoals zonwering). Door de technologische ontwikkeling gingen additieve systemen over in geïntegreerde systemen welke een integraal onderdeel vormde van de klimaatverzorging in de gebouwen. Doel was om het comfort verder te verhogen en gevelbelastingen verder te kunnen reguleren. Vervolgens werden de dynamische systemen geïntroduceerd. Hiermee werd getracht de gevel zoveel mogelijk te laten bemiddelen tussen het buiten- en binnenklimaat om zo optimaal gebruik te maken van de aanwezige natuurlijke zonnewarmte en luchtstromen en zo het gebruik van de klimaatinstallaties terug te dringen. Indien zonwering en ventilatievoorzieningen automatisch worden gestuurd, spreekt men hierbij meestal al van intelligente systemen.

Toekomstbeeld

Als voorgaande ontwikkeling vergeleken wordt met de tijd waarin we nu leven is een vergelijking te zien en kan er gesuggereerd worden dat we wederom aan de vooravond staan van ingrijpende veranderingen.

Volgens architect en publicist J. Vink verandert de traditionele functie van dak en gevel in de richting van een interactieve schil, een soort tweede huid met (semi) permeabele membranen die reageren op de omstandigheden binnen en buiten. Hiermee zou het binnenklimaat gereguleerd kunnen worden in overeenstemming met de wensen en eisen van de gebruiker.

Huidige realisaties en te verwachten toekomstige ontwikkelingen laten inderdaad zien dat gevels van gebouwen zullen transformeren van klimaatscheiding naar klimaatmanipulator. De gevel wordt een actief, reagerend onderdeel van de gehele werking van het gebouw om wenselijke binnencondities te bereiken.

De ontwikkeling van nieuwe milieuvriendelijke bouwmaterialen en nieuwe materialen binnen de

Nanotechnologie zoals zelfhelende materialen, materialen met een geheugen, de zogenaamde ‘slimme en denkende’ materialen alsmede een toenemend bewustzijn met betrekking tot energiezuinigheid, duurzaamheid en gezondheid onder de bevolking zullen een grote bijdrage gaan leveren aan de ontwikkelingen op dit gebied. ‘Slimme’ gebouwen met zeer intelligente gevels zullen leiden tot een bouwomgeving die transformeert van de huidige staat naar een meer holistische aard van zijn. Gebouwen zullen zich ontwikkelen tot volledig zelfvoorzienend, zelfstandige eenheden. Ze zullen nauwelijks nog afval produceren en dus zo goed als klimaatneutraal zijn. Zo krijgen gebouwen hun eigen waterzuivering, elektriciteitscentrale, warmteopwekking, en een optimaal isolatie- en ventilatiesysteem. Ze zullen optimaal kunnen profiteren van factoren die in het klimaat aanwezig zijn en de klimaatfactoren omzetten in bruikbare energie voor het gebouw en zijn gebruikers. Hiermee komt een nieuw paradigma in zicht, de zogenaamde interactieve systemen of klimaatinteractieve systemen.

Om die reden is dit onderzoek geschreven word hier een persoonlijke getoond, aangaande de huid die klimaatinteractieve architectuur omhult, de zogenaamde klimaatinteractieve gebouwomhulling, welke in de rest van dit hoofdstuk als hypothetisch beeld aan de orde zal worden gesteld. Het doel is een aanzet te geven om de achterhaalde conventionele geveltechnologie, die nog veelvuldig wordt toegepast in ons land te doorbreken en een opening te creëren voor de nieuwere vormen van technologie die op het punt staan geïntroduceerd te worden in de wereld.

Men moet hierbij wel in ogenschouw nemen dat het hier gaat om een visie, gebaseerd op ontwikkelingen die op de rand van de technologie rusten. Mijn houvast is de technologische ontwikkeling die gaande is en de trend die daarin is af te lezen. Wanneer de technologie op deze voet verder zal gaan zullen klimaatinteractieve systemen spoedig het bouwterrein betreden en onze gebouwen omhullen.

• Bron 1: De intelligente gevel, TU Delft pp. 9-18
• Bron 2: Intelligent Skins p. 30
• Bron 3: Het einde van de dakpan, J.Vink
• Bron 4: Microtrend Nederland pp. 198 – 201

This entry was posted on vrijdag, maart 26th, 2010 at 14:16 and is filed under Artikelen, Publicaties. You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.