C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2003 438W a a r o m d r i j v e n o p h e t( g r o n d ) w a t e r ?Een andere aanpak van de ruim-telijke inrichting en het waterbe-heer zullen in de toekomst er voormoeten zorgen dat Nederland`droge voeten' houdt. Klimaatver-andering en een oprukkende ver-stedelijking zijn de belangrijksteoorzaken waardoor onze veilig-heidenleefbaarheidintoenemen-de mate door overstromingen enwateroverlast zullen worden aan-getast. Een duurzame ontwikke-ling van ons land vraagt om meerruimte voor water en meer aan-dacht voor water in de ruimtelijkeordening.Dit betekent dat de meer traditio-nele bouw in de lage delen vanNederland, maar ook in de hogergelegen gebieden waar risico'svan overstromingen aanwezigzijn, plaats moet maken voor eenbouwwijze die minder kwetsbaaris t.a.v. wateroverlast en zelfs eencombinatie met waterbergingmogelijk maakt. Constructies, diedrijven op grond- en/of oppervlak-tewater, vormen een belangrijkonderdeel van een dergelijke aan-gepaste bouwwijze; in dit artikelwordt een geschikt drijfsysteemtoegelicht. Dit wordt gedaan aande hand van een concrete toepas-sing voor drijvende kassen.D r i j v e n d e k a s s e nBehalve wegen en woningen diekunnen drijven, ligt het voor dehand aan drijvende kassen te den-ken. Kasgebieden in Nederland,zoals het Westland, hebben doorde lage ligging en het grote ver-harde oppervlak veelvuldig tekampen met wateroverlast. Eenactueel probleem waaraan in demedia uitgebreid aandacht isbesteed. Ook in andere gebiedenworden inmiddels serieuze plan-nen gemaakt voor drijvende kas-sen [1]. Door de lichte constructieen het evenredig verdeelde ge-wicht zijn kassen geschikt omdrijvend uitgevoerd te worden.Er zijn interessante voordelen tebehalen uit een drijfsysteem alsfundering voor kassen. Naast degenoemde waterbeheersing- enruimteproblemen kunnen drij-vende kassen namelijk ook eenoplossing bieden voor andereproblemen in de glastuinbouw.Zowel het moeizame herstructu-reringsproces (n.a.v. de commis-sie Bukman, 2000), als de nood-zakelijke verlaging van het ener-giegebruik en de CO2uitstoot(volgens het GLAMI convenant,1997) spelen hierbij een belang-rijke rol. Tevens kunnen drijven-de kassen een impuls betekenenvoor de ontwikkeling van innova-tieve idee?n in de glastuinbouw-sector [2]. De voordelen van drij-vende kassen samengevat.M e e r v o u d i gr u i m t e g e b r u i k :? intensivering (waterberging inhet landschap + economischefunctie).? combineren van functies (giet-wateropslag, intern transport-systeem, leidingen).F l e x i b i l i t e i t :? verticaal ? niet overstromenmaar meebewegen met water-spiegel.? horizontaal ? verplaatsingkassen.? integratie ? water, natuur enbebouwing versterkt kwaliteitleefomgeving.? vernieuwing ? trendbreuk inde ontwikkeling van kassen inNederland.C o n s t r u c t i e v e o n d e r b o u wNa een alternatievenstudie [3] isgebleken dat vooral een betonnendrijfmodule geschikt als funde-ring voor drijvende kassen, voor-namelijk vanwege de lage kosten.Indien een traditionele betonnenconstructie wordt toegepast, zijn,in verband met de waterdicht-heid, wanden van minimaal 80 tot100 mm dikte vereist. Omdat diteen relatief grote massa van dedrijvertotgevolgheeft,ishetwen-selijk alternatieve wapeningen enbetonmengsels te onderzoeken,die dunnere wanden mogelijkmaken. Vezelbeton is hiervan eenvoorbeeld, maar ook materialenzoals composieten van polyesteren glasfiber, in combinatie metbeton zijn denkbaar. Voor watbetreft de fabricage processenzijnzowelprefabalsin-situmoge-lijk.Bij de drijfconstructie speelt sta-biliteit een centrale rol. Om dezete waarborgen is de drijfconstruc-tie opgebouwd uit verschillendeonderdelen:1. een basismodule, 2. een stijfblok en 3. een cluster.De basismodule is 2,4 m breed, 4,8m lang en 1,8 m hoog en is opge-deeld in twee gelijke vierkanten.Perspectieven van een modulair drijfsysteemDe kas van Noachdr.ir. C. Zevenbergen en ir. S.B. de Boer, Dura Vermeerir. A.J.G. Spliet, Shell Global Solutions (Dura Vermeer tijdens afstudeer-onderzoek)Met slimme oplossingen een antwoord vinden op enerzijds de stijgende vraagnaar ruimte voor wonen en werken en anderzijds de enorme ruimteclaimsvoor water in Nederland, is ??n van de grote uitdagingen voor de komendejaren. In dit licht bezien bieden multifunctionele drijfconstructies naar ver-wachting nieuwe bouwstenen voor ruimtelijke en stedelijke ontwerpen, dieinspelen op de groeiende behoefte om de schaarse ruimte in een steeds nat-ter wordende omgeving meervoudig, waterschadevrij en flexibel te gebruiken.C o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2003 4 39Doordat de binnenkant leeg is,kan deze vrij worden ingedeeld.Al dan gewenst, kan er een extravloer in geplaatst worden. Doorbrede sleuven aan de bovenkantvan de wanden kunnen leidingenworden doorgevoerd; de werk-vloer kan hierdoor vrij worden in-gedeeld. De basismodules (fig. 1)worden gekoppeld en vormen sa-men een stijf blok (fig. 2).Voor de afmetingen van het stijveblok is de stabiliteit maatgevend.De stabiliteit hangt af van veran-derlijke golf- en gebuiksbelastin-gen. Voor het ontwerp is eenvuistregel aangehouden die steltdat de breedte van het blok mini-maal 1,5 maal groter is dan demaximale golflengte (b = 1,5 x L).Voordepraktischetoepassingvandrijvende kassen in Nederland isde benodigde oppervlakte van hetstabiele, stijve blok dan tussen500 en 1000 m2, dus 50 tot 100modules.De stijve blokken worden onder-ling gekoppeld tot een grotergeheel. Een dergelijk geheel kan??n bedrijf vormen (3 tot 5 ha.).Een aantal bedrijven kan eencluster vormen, waarin verschil-lende producten geteeld worden.(fig.3) De configuratie kan perlocatie en in de tijd vari?ren.Voorzieningen zoals energieop-wekking, klimaatinstallaties, pro-ductverwerking en opslag zijncentraal ondergebracht en leidttot gunstige schaalvoordelen.Een cluster waarin verschillendebedrijven gevestigd zijn, zou bij-voorbeeld 15 tot 30 ha grootkunnen zijn. De randen van dedrijfconstructie die worden bloot-gesteld aan golfslag, worden extraverstevigd uitgevoerd. Meer naarhet midden van de drijvende kasis dit niet nodig, aangezien degolven uitdempen onder de drij-vende fundering. De diepgangvan de drijfmodules is hier ookvan invloed, omdat de golfenergie(dynamische waterdruk) sterk af-neemt met de diepte (fig. 4).F u n c t i o n a l i t e i t e n v a n h e td r i j f s y s t e e mHet drijfsysteem biedt mogelijk-heden die op het land lastiger terealiseren zijn. Zo kan de ruimteonder de werkvloer (vergelijkbaarmet een kelder van een huis) een-voudig gebruikt worden vooropslag en transport van bijvoor-beeld vloeistoffen, gassen, maarookvoorgoederen.Verderkanhetonderliggende en omringendewater gebruikt worden om hetbinnenklimaatvandebovenbouwte beheersen, wat leidt tot eenflinke verlaging van het energie-gebruik en een milieuvriendelij-kere productie in de kas.Voor de drijvende kas zijn ver-schillende systemen onderzochtom ge?ntegreerd te worden in dedrijfconstructie.Als eerste wateropslag in het drijf-systeem. De belangrijkste voorde-lenzijn:ruimtebesparing(5-10%)en een verbeterde stabiliteit. Eeneventueel knelpunt vormt hetgelijkhouden van het waterpeil indedrijvers.Infiguur1ishetwaterafgebeeld in de drijver.Ten tweede is bekeken of warmte-uitwisseling tussen de internekaslucht en het omringendewater met een warmtewisselaaronder de drijvers voordelen biedten mogelijk is. Hiervoor zijn deCO2-, water- en energiehuishou-ding van de kas onderzocht. In dehuidige situatie (fig. 5) worden dekassen in de zomer op natuurlijkewijze geventileerd door de ramenopen te zetten (dit wordt passievekoeling genoemd).De fotosynthese verloopt op eenzonnigedagonderinvloedvanhetzonlicht sneller, wat een hogeCO2-opname inhoudt en dus ookeen snelle groei van planten enproducten. Bij passieve koelingverdwijnt het overschot aanwarmte uit de kas, maar ook CO2,wat juist nodig is voor de plan-tengroei. Om het tekort aan CO2aan te vullen wordt extra gas ver-brand, waarbij de benodigde CO2vrijkomt.Deze (ongunstige) situatie kanvoorkomenwordendoorbijwarmweerdekasactieftekoelen;hierbijwordt de interne kaslucht mecha-nisch langs een warmtewisselaargeleid en dan gekoeld en ont-vochtigd (fig. 6). De kas kan hier-door in principe gesloten blijvenen de concentratie CO2blijft ge-lijk. Dit resulteert volgens hetIMAG (Wageningen) in:1 | Basismodule2 | Van basismodule tot stijfblok3 | Drijvend kassenclusterC o n s t r u c t i e & u i t v o e r i n gWater b o u w k u n d ecement 2003 440? een hogere productie(7 tot 15%);? een aanzienlijk lagere CO2uitstoot;? 20 tot 30% energiebesparing.Voor het mechanisch koelen zijnop dit moment verschillende sys-temenvoorhanden,diegebaseerdzijn op het gebruik van water-houdende grondlagen (aquifers)en een warmtepomp. Het nadeelvan deze systemen is dat deze teduur blijken voor praktische toe-passing. In drijvende kassenzouden nieuwe systemen toege-past kunnen worden, die gebruikmaken van het natuurlijke tem-peratuurverschil tussen de inter-ne kaslucht en het omringendewater. De drijfmodules zijn aandeze systemen aangepast doorenkele relatief eenvoudige ingre-pen:? verticale luchtkanalen voorluchtdoorvoer in de wandenvan de drijfmodules;? een warmtewisselaar onderdrijfmodules [1] en [2].Door het multifunctionele karak-ter van de modulaire drijfmodu-les is een vrije keuze voor debovenbouw in principe mogelijk;het aantal toepassingsgebieden isbreed. Zo kunnen de drijvers ookingezet worden als funderingvoor drijvende woningen en kan-toren,hallenvoorexposities,sport-activiteiten en drijvende infrast-ructuur.S a m e n v a t t i n g e nc o n c l u s i e sHet conceptontwerp voor drij-vende kassen is een multifunctio-neel, modulair drijfsysteem meteen lange levensduur en primamogelijkheden tot hergebruik,met een vrije keuze voor de soortbovenbouw. De drijfconstructiebiedt voldoende stabiliteit doorde relatief hoge drijfmodulesmet een laag zwaartepunt en dekoppeling tot stijve blokken.Wateropslag in de drijvers werktruimtebesparend en verbetert destabiliteit.Naastdeprimairefunc-tie van drijven biedt het conceptgoedemogelijkhedenvooranderefuncties zoals warmte-uitwisse-ling tussen het binnenklimaatvan de bovenbouw en het omrin-gende water.Een modulair drijfsysteem biedtperspectieven voor multifunctio-neel gebruik van onze ruimte,waarbij waterberging met ver-schillende andere functies primate combineren is. Met het drijvenkomen zelfs mogelijkheden inaanmerking die op het landmoeilijker te verwezenlijken zijn.Beton biedt goede mogelijkhedenals basismateriaal voor drijvende,modulaire en multifunctionelemodules, waarbij de optimalisatiegezocht moet worden in lichte ensterke betonsoorten en toeslag-materialen.T o e k o m s tVanuit Dura Vermeer wordt, naeen symposium in november2002waardehaalbaarheidvanhetidee is toegelicht, het vervolgtra-ject voor de verdere ontwikkelingvan drijvende kassen gestart. Ditwordt gedaan in samenwerkingmet diverse private en publiekepartijen. Wat de techniek betreftis verder onderzoek nodig naar demethode om vele tientallen drijf-modules te koppelen tot ??n starlichaam en naar de optimale ma-ten van een drijfmodule. Boven-dien: op welke wijze kan eenmodule worden vergroot zonderte sterke afname van de draag-kracht van de vloer. Kortom: erzijn nog vele vragen te beant-woorden voordat de eerste kassendrijven! sL i t e r a t u u r1. Holleman, ir. E., PresentatieSymposium drijvendekassen. 25 november 2002,Den Haag (www.vermeer-io.nl).2. Dura Vermeer e.a.; Haalbaar-heidsonderzoek DrijvendeKassen, Samenvatting resul-taten, 2002.3. Spliet, ir. A.J.G., Afstudeer-scriptie TU Delft: Towards aconceptual design of floatinggreenhouses, 2002.lichtintensiteittemperatuurfotosynthesekoellastnatuurlijkeventilatieCO2 vraagCO2 levering(gas verbranding)CO2 concentratietemperatuurtemperatuur24h buffer6CO2 + 6H2O (+licht) = C6H12O6 + 6O2buitentemperatuurT = 21?CkastemperatuurT = 27?C4,3mV=10m/sV=10m/s1,3mwater (T = 17?C)T = 18?C4 | Statisch schema van eenstijf blok, bestaande uitmodulaire elementen5 | Huidige situatie passievekoeling op een zonnigezomerdag6 | Actieve koeling met eenin de drijfconstructiege?ntegreerde warmte-wisselaarwaterdilatatieLb