C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 244Ondanks het feit dat de gevel zogezichtsbepalend is, staat het ont-werpen ervan niet altijd centraalin het denkproces van de archi-tect.Hijontwerpteengebouwaande hand van een programma vaneisen en zal allereerst een alge-mene lay-out vaststellen op basisvan functionaliteit en hoofdvorm.De plattegrondseisen bepalenvervolgens de gebouwstructuur.Pas dan zal hij beslissingennemen ten aanzien van het bin-nenklimaat en de dagverlichting.Dan komen ook de belangrijkstemateriaalkeuzen aan de orde,waaronder die van de gevels. Degevelindeling en verdere vormge-vingvandegevelzalhijdoorgaansin nauw overleg met de gevelleve-rancier bepalen.D u u r z a a m h e i dConstructieve aspecten betreffen-de de gevel worden voorgeschre-ven in diverse normen, Bouwbe-sluit, enz. Ook wordt wel ge-bruikgemaakt van Duitse, Britseof Amerikaanse normen, indienvoor bepaalde materialen geenNEN-norm aanwezig is.Met betrekking tot onderhoud ishet raadzaam materialen toe tepassen, die weinig of geen inspec-tie en onderhoud cq vervangingbenodigen. Hieruit volgen voorde buitenzijde van de gevel, die ingebruikstoestand normaliter al-leen toegankelijk is via de reini-gingsinstallatie, vanzelf materia-len als aluminium, natuursteenenglas.Ookbijdedetailleringvande gevel moet rekening wordengehouden met de bereikbaarheidvia hulpmiddelen die ingezetmoeten kunnen worden binnende ARBO-regelgeving.Stabiliteit,sterkte,stijfheid,lucht-doorlatendheid en waterdicht-heid worden niet alleen vastge-steld via op de geldende normengebaseerde berekeningen, maarook via beproevingen op verdie-pingshoge elementen ("mock-up"). Voor waterdichtheid enluchtdichtheid is het raadzaamom niet alleen proeven met stati-sche druk uit te voeren, maar deelementen ook onder dynami-sche druk te testen. Als basis voorbeproevingen en berekeningenworden meestal niet de wind-drukken volgens de normen aan-gehouden, maar wordt met eenwindtunnelonderzoek, explicietvoor het gebouw mede onderinvloed van de omgeving, bepaaldwelke winddrukken zullen optre-den.Als algemene kwaliteitseisengelden ook voor hoogbouw deVMRG-kwaliteitseisen en advie-zen.G e v e l s y s t e m e nAluminium gevelelementen zijnzelfdragend en zullen geen bij-drage leveren aan de dragendeconstructievanhetgebouw.Inhetalgemeen onderscheidt men dediverse systemen naar hunligging ten opzichte van de dra-gende constructie van hetgebouw:? puien: gevelelementen dietussen de vloeren en wandenworden geplaatst;? horizontale raamstroken: ele-menten die tussen de vloerenworden geplaatst, maar v??rde wanden;? verticale elementen: elementendie v??r de vloeren en tussende wanden worden geplaatst;? vliesgevels: gevelelementen diev??r de vloeren en de wandenworden geplaatst.Men kan gevelelementen ookonderscheiden naar constructie-Behaaglijk klimaat dankzijregelbare geveltechniekA. Mouwen, Josef Gartner & Co Nederland NVDe uitstraling van een gebouw wordt voor een groot gedeeltebepaald door de gevel. Esthetische redenen lijken dan ook op heteerste gezicht de vorm- en materiaalkeuze bij het gevelontwerp tedicteren. Bij hoogbouw spelen evenwel meer factoren een rol.Duurzaamheid en onderhoud zijn in verband met de moeilijkebereikbaarheid voor de hand liggende aspecten. Steeds vaker is erechter ook aandacht voor de klimatologische omstandigheden.Het momenteel hoogste kantoorgebouw van Europa: de uit-breiding van het hoofdkantoor van de Commerzbank inFrankfurt. In het gevelontwerp is veel aandacht besteed aande klimatologische omstandighedenC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 2 45type, zoals stijl- en regelwerk,puien en elementgevels. Welktype gevelelement voor de buiten-gevel wordt toegepast, is afhanke-lijk van de constructie van hetgebouw.Bij het toepassen van een stijl- enregelwerk als vliesgevel moetenalle gevelonderdelen en invulele-menten zoals panelen en glas vanbuitenaf op de bouwplaats wor-den aangebracht. Dit betekent datmet steigers moet worden ge-werkt en veel werkzaamheden opde bouw moeten worden uitge-voerd onder niet te voorzieneweersomstandigheden en in co?r-dinatie met andere bouwkundigewerkzaamheden.Indien de bouwkundige con-structie het toelaat, wordt meestalgekozenvoorelementbouw.Inditgeval worden complete ver-diepingshoge en stramienbredegevelelementen in de fabrieksamengebouwd, inclusief begla-zing, zonwering en andere ele-menten. Deze elementen wordenzo uitgevoerd dat zowel horizon-taal als verticaal bij het monterende elementen via een labyrint-dichting op elkaar aansluiten.Door deze prefabricage kan in defabriek onder geconditioneerdeomstandigheden een kwaliteits-niveau worden behaald dat op debouwplaats niet te evenaren is.De uitvoering van deze element-gevels kan zeer divers zijn. Aller-lei materialen, zoals glas ennatuursteen, kunnen in de ele-menten worden ge?ntegreerd.K l i m a t o l o g i s c h e a s p e c t e nEnkele jaren geleden is er eenomslag gekomen op het gebiedvan de geveltechnologie. In toe-nemende mate wordt sindsdiengebruikgemaakt van zogenoem-de geventileerde gevels, zoals kli-maatgevels en tweedehuidgevels.Deze geveltypen spelen ook eenrol in de klimaatregeling van hetgebouw. Beide geveltypen zijnuitermate geschikt voor hoog-bouw. Steeds vaker komt men tothet inzicht dat een natuurlijk bin-nenklimaat met een optimalebehaaglijkheid de beste omstan-digheid vormt voor het leverenvan prestaties door de gebruikers.Behaaglijkheid als zodanig isgeen overbodige luxe, maar eenbelangrijke voorwaarde voor eengoede werksituatie en derhalvevoor de productiviteit. Verlich-ting, temperatuur en ventilatie-voorzieningen moeten daartoeoptimaal zijn ingesteld.Tot de parameters van visuelebehaaglijkheid behoort de belich-tingssterkte met betrekking tot delichtverdeling, de afschermingtegen verblinding, de vermijdingvan daglichtvariaties alsmede hetuitzicht en de kleurechtheid. Dethermische behaaglijkheid kandoor de specifieke temperatuurvan de binnenlucht, de tempera-tuur van de wanden, de relatieveluchtvochtigheid, de luchtsnel-heid en de kwaliteit (de "gevoels-temperatuur") worden beoor-deeld.Omdat de instraling van zonlichtvan doorslaggevende betekenis isvoor de opbrengst van licht enwarmte, is het belangrijk dat dezonbestraling goed wordt onder-zocht. Vanwege de steeds wisse-lende weersomstandigheden zijnde licht- en temperatuursintensi-teiten alsmede de windinvloedenonderworpen aan grote variaties.Hierdoor ontstaan in het gebouwverschillende verhoudingen vanlicht en warmte, waarbij de gren-zen voor een optimale visuele enthermische behaaglijkheid kun-nen worden overschreden.Om een zo natuurlijk mogelijkbinnenklimaat te bereiken, moetmen:? het daglicht benutten, zodat debehoefte aan kunstlicht kanworden gereduceerd;? de verwarmingscapaciteit vande directe zonbestralingbenutten en deze warmte ver-delen, opslaan en vasthouden,zodat er minder behoeft teworden verwarmd;? de verwarming van de gevelen het gebouw door directezonbestraling reduceren enventilatiekoeling cre?ren,opdat de koellast en het venti-latievoud kan wordenverminderd;? zorgdragen voor een natuur-lijke luchttoevoer en ?afvoer.Vergelijking van de daglichttoetreding bij een conventionele gevel (links)en een tweedehuidgevel (rechts)Links een conventionele gevel (binnenzonwering), rechts een tweedehuid-gevel (zonwering in de spouw). De geabsorbeerde straling wordt bij eentweedehuidgevel naar buiten afgevoerd, zodat de koellast vermindertDe transmissiewarmteverliezen zijn bij een tweedehuidgevel (rechts)geringer dan bij een conventionele gevel (links). Dit geldt zowel bijnoodzakelijke interne verwarming (boven) als bij verkoeling (onder)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 246KlimaatgevelEen klimaatgevel is opgebouwduit een ge?soleerd buitenblad eneen onge?soleerd binnenblad.Tussen het buiten- en binnenbladbevindt zich een brede spouwwaarin zonwering is aangebracht.De spouw wordt verbonden metde luchtinvoer en afzuiging. In dewinter zorgt de warmte uit deafgezogen vertreklucht voor eenkunstmatige verhoging van detemperatuur van het binnen-spouwblad.De meeste klimaatgevels hebbenvoorzieningen om convectievezonnewarmte opnieuw te gebrui-ken. De door de zon verwarmdelucht in de spouw wordt dan afge-zogen en langs een warmtewisse-laar geleid, waardoor een gedeeltevan de afgezogen binnenwarmtewordt teruggewonnen. In dezomersituatie is het mogelijk dezonnewarmte op te vangen en afte voeren, waardoor de koellastvan het gebouw daalt. Een belang-rijk kenmerk van klimaatgevels isdat er geen verwarmingsunit bijde gevel nodig is en dat er geenkoudeval is.Door het aparte binnen- en bui-tenblad wordt het reinigingson-derhoud bemoeilijkt. Het bin-nenglasblad moet wegneembaar,schuifbaar of draaibaar zijn voorhet reinigen van de spouwruimte,dezonreguleringsinstallatieendespouwzijden van de buiten- enbinnenbeglazing.TweedehuidgevelEentweedehuidgevelhoudtindater een aanvullende glashuid voorde oorspronkelijke gebouwom-hulling wordt aangebracht. Hier-door ontstaat een luchtspouw die,afhankelijk van de uitvoering, opdiverse manieren kan worden ge-bruikt. De uitvoeringsvariantenzijn onderverdeeld in gevels meteen permanente ventilatie en ge-vels met een regelbare ventilatie.Bij de systemen met een per-manente ventilatie wordt de con-structie van de tweede huid zo-danig uitgevoerd, dat er een per-manente verbinding aanwezig istussen de spouw en de omgeving.De systemen met een regelbareventilatie hebben een geslotentweede huid, voorzien van toe- enafvoeropeningen. Door verande-ring van deze openingen kan despouwluchttemperatuur wordenbe?nvloed.Dezesystemenkunnenworden uitgevoerd met of zonderverticale cq horizontale comparti-mentering. Met deze comparti-mentering kan worden voorko-men dat er zogenoemde `kort-sluitstromingen'tussendeonder-linge verdiepingen van het ge-bouw kunnen optreden. Alduswordt verhinderd dat verbruikteafvoerlucht zich kan vermengenmet verse ventilatielucht. Boven-dien zijn deze schermen in staatde geluidsoverdracht tussen detravee?n met geopende rameneffectief te verhinderen. De voor-delen op een rij:? De zonwering kan wordenge?ntegreerd in de luchtspouw.Aldus is deze beschermdtegen weersinvloeden enluchtvervuiling.? De zonwering kan zondermeer ook bij hoge windbelas-tingen worden neergelaten.Hierdoor is het mogelijk datbuitenzonwering, aan debuitenzijde van de eigenlijkebouwschil, kan worden toe-gepast. Een binnenzonweringis dus niet meer nodig, methet voordeel dat de bij de ge-bruikelijke binnenzonweringoptredende koellast wordtvermeden.? De door de zonwering geab-sorbeerde warmte leidt tot eentemperatuurstijging in deluchtspouw. Tengevolge van dethermische aandrijving (dezogenoemde schoorsteenwer-king) stijgt de warme lucht op,waarna deze naar buiten kanworden afgevoerd. Aldus kande warme lucht naar wensworden afgevoerd, maar ooknaar een installatie voor warm-teterugwinning worden geleid.? Door de glazen tweede huidwordt de geluidsisolatie aan-merkelijk verbeterd.? De ramen die in de binnen-schil zijn aangebracht,kunnen ook bij hogere wind-snelheden worden geopend,zodat zelfs bij hoogbouw eennatuurlijke ventilatie kanworden verkregen.? Met de buitenste glashuid,tezamen met de raamopenin-gen, is het mogelijk om eennachtkoeling tot stand tebrengen, met behoud vanveiligheidsaspecten.? Vanwege de lage luchtsnelheiden de verhoogde temperatuurin de luchtspouw, kunnen dewarmtetransmissieverliezenworden verlaagd.Tripelhuidfa?adeDe nieuwste ontwikkelingen la-ten een combinatie zien van kli-Bij een tweedehuidgevel (rechts) kunnen de ramen 's nachts wordengeopend, zodat koeling mogelijk wordt gemaakt. In verband met deveiligheid is dit bij een conventionele gevel (links) niet mogelijkBehaaglijkheidsveld voor de waarden binnenlucht-temperatuur/wandtemperatuur (bij een relatievevochtigheid van 30 tot 70% en luchtbewegingen van0 tot 20 cm/sec)C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 2 47maatgevel en tweedehuidgevel:de tripelhuidfa?ade. Dit is eentweedehuidgevel met aan de bin-nenzijde nog een extra screen-doek, dat op en neer te bewegenis. Het screendoek is aan de raam-zijde voorzien van een reflec-terende aluminium coating. Despouwruimte tussen screen enisolerende beglazing wordt ge-ventileerd, waarbij de lucht aande bovenzijde wordt afgezogen.Op deze wijze wordt voorkomendat bij extreme weersomstandig-heden,alsderamengeopendzijn,de warme of koude buitenluchtnaar binnen stroomt.U i t b r e i d i n g h o o f d k a n t o o rC o m m e r z b a n kDe uitbreiding van het hoofd-kantoor van de Commerzbank inFrankfurt am Main is met 62 ver-diepingen en een totale hoogtevan 299 m (incl. 40 m hoge mast-spits) momenteel het hoogstekantoorgebouw van Europa. Dedriehoekige horizontale door-snede bezit licht convex gewelfdezijkanten. In de afgeronde hoe-ken bevinden zich liften, trappen-huizen en werktuigbouwkundigeinstallaties en sanitaire ruimtes.Binnenin het gebouw strekt zichover de gehele hoogte een atriumuit, dat via verspringend aange-legde tuinen natuurIijk kan wor-den geventileerd en ontlucht.Uit vormgevingstechnische enthermische overwegingen zijnde gevels van de kantoorruimtesals tweedehuidgevels uitgevoerd.De buitengevel bestaat uit eendoorzichtig en een ondoorzichtiggedeelte. Het lichtdoorlatende ge-deelteis2,25mhoogenalsenkelebeglazing uitgevoerd. Het neemtin bepaalde gedeeltes een radar-dempende functie over door ingelaagd veiligheidsglas opgeslo-ten dunne metaaldraden.Het ondoorzichtige gedeelte van1,5 m hoogte bevindt zich voor derondom geplaatste stalen draag-balken en bevat, in het vlak vande binnengevel, een mineralewarmte-isolatielaag van 80 mmBij de uitbreiding van het hoofdkantoor van de Commerzbank is een tweedehuidgeveltoegepastC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gU t il i teit sb o u wcement 2001 248dik. De buitenste afsluiting, in hetvlak van de buitengevel, bestaatuit een aan de achterzijde ge?-mailleerde glasplaat en vormt zo,samen met het transparante deel,een uniforme oppervlaktestruc-tuur van glas en aluminiumpro-fielen. Deze uitvoering van hetondoorzichtige gedeelte voor-komtbovendienhetoverslaanvanbrand en biedt plaats aan de lucht-toe- en -afvoeropeningen voor demet lucht gevulde tussenruimte.De ventilatieopeningen zijn zovormgegeven, dat het binnen-dringenvanregenopveiligewijzekan worden voorkomen en datluchtin- en -uitlaat van de tegen-overliggende ramen zich niet inde onmiddellijke nabijheid bevin-den. Het vermengen van ver-bruikte uitstromende lucht enverse ventilatielucht kan alduseffectief worden vermeden, om-dat er geen kortsluitstromingenoptreden.In de geveltussenruimte, die 220mm breed is, is de zonweringaangebracht. Deze positie is ener-getisch gunstig, aangezien hiergeabsorbeerde straling via deluchtuitlaten afgevoerd kan wor-den en zo in de binnenruimte nietbijdraagt aan de verhoging van dekoelingskosten en de luchtverver-singscijfers.Bovendien wordt de zonweringdoor zijn positie tegen de windbeschermd, is zo het hele jaardoor (ook bij storm) bruikbaar enneigt nauwelijks vuil te worden,watbedrijfseconomischzijnweer-slag vindt in een reductie van deonderhoudskosten.De binnengevel beschikt overmotorisch aangedreven draai-val-ramen met warmtewerende be-glazing die individueel kunnenworden bediend, zodat al naarge-lang de behoefte in de afzonder-lijke ruimtes sterk geventileerdkan worden.De tweedehuidgevel kan op veler-lei wijzen het binnencomfort ver-beteren en het energieverbruikreduceren. Zo worden bijvoor-beeld de transmissiewarmtever-liezen verkleind, omdat het tem-peratuursverschil tussen binnenen buiten door de luchttussen-ruimte verkleind wordt. De via detoevoeropeningen van de ventila-tielucht (2100 cm2per strekkendemeter) ingestroomde lucht wordtin de luchtspouw door zonbestra-ling opgewarmd en kan, via de teopenen ramen, het gebouw bin-nenstromen en hier een bijdrageleveren aan de verwarming van delucht in het vertrek, zodat er opverwarmingsenergie bespaard kanworden.Door de luchtspouw ontstaat ereen lager temperatuursverschilover de binnengevel, met alsgevolg dat de oppervlaktetempe-ratuur aan de binnenzijde van degevel stijgt.Het anders als storend en onaan-genaam ervaren koude glasop-pervlak wordt bij dit geveltypedoor een aangenaam warm op-pervlak vervangen, waardoor degevelzone in zijn totaliteit be-haaglijker is. Bij een gelijkblij-vende gevoelstemperatuur en eenhogere oppervlaktetemperatuurvan de gevel kan, volgens degrafiek, de binnentemperatuurworden verlaagd. Op deze wijzewordt bespaard op verwarmings-kosten.Door de aanwezigheid van deglazen buitenhuid kunnen deramen altijd worden geopend enis het mogelijk om, bij warmte-overschotenbehoefteaankoeling,overdag frisse buitenlucht in hetinterieur te laten stromen. Dit isook `s nachts mogelijk, zonder dathierbijdeveiligheidsaspectenver-onachtzaamd worden. De voorkoeling en ventilatie benodigdeenergie is daarmee dag en nachtverminderd. Uitbreiding hoofdkantoor Commerzbank: Motorisch aangedreven draai-valramen met warmtewerende beglazingin de binnengevel maken ondanks de enorme hoogte van het gebouw een natuurlijke ventilatie mogelijk. De inde (vlies-)geveltussenruimte als zonwering aangebrachte lamellen dragen niet bij tot een hogere koellast ofventilatievoud, omdat de hier geabsorbeerde straling via de luchtuitlaten wordt afgevoerd. Al naargelang debehoefte kunnen de afzonderlijke ruimtes in verschillende mate worden geventileerdfoto's:Josef Gartner & Co.Heinz Schulz