integraal ontwerpen 7 februari 2006
DESCRIPTION
Integraal Ontwerpen 7 februari 2006. Prof.ir. Jouke Post Ben Bronsema & Tim Zaal. Ontwikkelingen in het gebouwontwerp -gebruiker -klimaat -gezondheid -veiligheid. Earth, Wind & Fire. Towards new concepts for climate control in buildings. Propositions. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Integraal Ontwerpen7 februari 2006
Prof.ir. Jouke Post
Ben Bronsema & Tim Zaal
Ontwikkelingenin het gebouwontwerp
-gebruiker-klimaat-gezondheid-veiligheid
Earth, Wind & Fire
Towards new concepts for climate control in buildings
Propositions
• Architects have lost the art of designing buildings for climate control
• Climate engineers are fixated on systems
• Integrating this fragmentation will improve both the process and the product
Why should we?
Environment
<Energy use <Waste <Pollution
Urban
>Air quality <Pollution
Building
>Life span >Quality <Running costs
End User
> IEQ >Personal control
Challenges
• Reduce distance of understanding between architect and engineer
• Make architect partner in climate system design
• Common base of knowledge and expertise required called:
1850 – 1900The big inventions
1851 Refrigerator Gorrie 1857 Elevator Otis 1876 Telephone Bell 1880 Light bulb Edison 1887 AC motor Tesla 1900 Escalator Seeberger 1902 Airconditioning Carrier
1900 – 2000 Health, Comfort, Hygiëne
Ventilation, central heating, airconditioning
Building conditioning Artificial lighting Sanitary equipment and sewer systems Vacuum cleaning and refuse removal Building Management Systems (BMS)
1900 – 2000Productivity
Ventilation, heating, airconditioning Building conditioning Telecommunication Datacommunication Elevators and escalators Facade cleaning installations Building Management Systems (BMS)
1900 – 2000Safety
Fire and smoke detection and protection Fire extinguishing, sprinkler systems Smoke ventilation Burglar detection and protection Lightning protection Building Management Systems (BMS)
1900 – 2000Energy and Water
Electricity Gas supply Watersupply Combined Heat and Power (CHP) PV and thermal solar collectors District Heating Building Management Systems (BMS)
1900 - 2000
Development B.Services costs €/m2
gfa
0
100
200
300
400
500
1900 1930 1960 2000
Energy/Water Safety Productivity Health-Comf.-Hyg Total
Tendency towards more BuildingServices
Trend in architecture: effusive shapes Shortage of land: “Up into the air – Down
into the ground- Into the water” Higher demands on the indoor
environment Increasing needs for communications More luxury and comfort Decreasing quality of the outdoor air
Tendency towards less Services
More natural ventilation and daylighting Lower external thermal loads through
development building- and glass industry Lower internal thermal loads through
development lighting systems and PC’s Integral Design / Sustainable development Knowledge and science simulation and
modelling
Wat is Integraal ontwerpen?
Functie
Structuur
Vorm
Integreren over de levensduur
IO Domein
Techniek
Informatietechnologie
Bedrijfskunde
MakenOntwerpen Gebruik
Traditioneeldomein
Integratie van disciplines
Integratie van abstracties
Hergebruik
Wat is Integraal Ontwerpen?
Uitleg IO met behulp van een assenkruis
Begrip Integratie van Abstractie verklaren door:– Vorm van voorwerp/object – Structuur van voorwerp/object– Functie van voorwerp/object
Hulpmiddelen voor structureren– Functioneel decomposeren– Functie-product model voor product (Hamburger model)– IDEF-0 model (voor processen)
Functionele Decompositie Fiets
Zich verplaatsenFiets
VertragenRemsysteem
StructurerenFrame
AandrijvenTrappers
SturenVoorvork
BeveiligenReflector
Functie
Oplossing
Fiets volgens Oskar te Kiefte
Fiets van Leontien van Moorsel
Gazelle Easy Glider
Flevo bike Versatile
Functionele Decompositie Auto
Zich verplaatsenAuto
VertragenRemsysteem
StructurerenCarrosserie
AandrijvenMotor
SturenStuur inrichting
BeveiligenAirbags
Functie
Oplossing
Auto volgens Oskar te Kiefte
Spyker Spyder C8
Nuon Solar Racer NUNA-II
Aspecten van integraal ontwerpen
Functiedenken
Funtiedenken is van belang voor het volgende:
• Klanteneisen of wensen vertalen in functies
• Methodisch uiteenrafelen van functies (structureren)
• Eenduidig vastleggen van goede oplossingen
• Vastleggen en hergebruik van kennis in database (ICT)
• Onbeperkt uitbreidbaar met nieuwe applicaties
• Is software onafhankelijk• Geldt voor technische en organisatorische systemen• Techniek: functie-productmodel (hamburger model)• Organisatie: Decompositie met black boxes (IDEF-0)
Ontwerpen met de levenscyclus
Ontwerpen met de Levenscyclus is:
• Ontwerpen, installeren, gebruiken, onderhouden en
hergebruiken volgens klant(markt)wensen en
omgevingswensen (duurzaam, milieu)
• Ontwerpen volgens de moderne methodes (concurrent
engineering) met QFD, Pugh, Taguchi, TRIZ, enz.
• Maak gebruik van functies, vastleggen ontwerp,
productieproces, gebruik, onderhoud, hergebruik
• Bij ontwerp liggen 80% kosten vast en dus ook de
winst!!!
• Life Cycle Engineering (gebruik en onderhoud)
• Life Cycle Costs (cost of ownership)
A is vast-leggen kosten B zijn werkelijk gemaakte
kosten
1= Ontw.Maken 2= Gebruiken
100 %
80 %
Fasen van de levenscyclus
Tijd
Kosten
Fasen van de levenscyclus en kosten
Kos
ten/
tijds
eenh
eid
Tijd
Tijd
1
23
4
56
12
3
4
56
Afzetcurve
Afzetcurve
Legenda:1=feasibility2=R&D3=ontwerp4=constructie5=gebruik6=afdanken
Energiekosten
Productiekosten
Onderhoudskosten
EnergiekostenProductiekostenOnderhoudskosten
Kos
ten/
tijds
eenh
eid
LCC(cost) versus LCP(rofit)
Weerstand bieden of meebewegen
The earth
•Cold•Moisture•Radon
•Free cooling•Free heating•Free gravity
Foe? Friend!
Research issues Earth• Heating and humidifying
air in wintertime?• Cooling and
dehumidifying air in summertime?
• Transport of ventilation air by gravity?
• Vertical cooling washers?• Use of rainwater?• Pitfalls moisture and
condensation?The earth
The wind
•Cold draught•Infiltration•Energy losses
•Free fresh air•Free cooling•Free energy
Foe? Friend!
Research issues Wind
• Use of wind catchers?• Design of wind catching
roofs?• Design criteria for roof
hoods and cowls?• Available wind pressure
and directions• Negative wind pressures
for air extraction?• Generation of wind
power?
The wind
Wind catchers
This is not bad! Improvement by integration?
The sun
•Solar heat•Overheating•Cooling load
•Free heating•Free energy•Delight
Foe? Friend!
Research issues Sun
• Using solar heat for extraction of ventilation air?
• Design criteria for solar chimneys and roof gardens?
• Using solar heat as thermal source for heat pumps?
• Performance of combined wind and sun ventilation?
• Orientation of buildings and design of facades?
The sun
Wind around a building
Supply by wind and gravity (cooling washer)
Exhaust by wind
Supply by wind / Exhaust by sunSolar chimney and roof garden
Supply by wind / Exhaust by wind and sun
Solar chimney and drawing cowl
Supply by wind / Exhaust by sun powered chimney / Wind turbine
Tjibaou Cutural Center
Renzo Piano
Portcullis House
Michael Hopkins
XX gebouw
Multidisciplinaire aanpak
• Brede kennis toepassingen techniek (bijv. W, E en CT)
• Functiedenken en ICT
• ICT en centrale engineering database
• Iedereen werkt met deze database
• Werken in multidisciplinaire teams (concurrent)
• Planning: concurrent netwerkplanning
• Marktdenken en ondernemerschap
• Integraal Ontwerpen vraagt netwerkorganisatie
• Integraal Ontwerpen vraagt breed georienteerde mensen
Integraal Ontwerpen is dusDefinitie Integraal Ontwerpen
.Onder Integraal Ontwerpen verstaan we een samenstel van
ontwerpmethodieken waarbij op een gestructureerde wijze
het ontwerp van een product (of een proces) wordt
gerealiseerd,
.rekening houdend met alle facetten van de levenscyclus
van dit product (proces),
.uitgevoerd door multi-disciplinaire teams, die samenwerken
in teamverband op de wijze van concurrent engineering,
Profiel Nieuwe Technicus
• Methodische denken en handelen
• Samenhang levenscyclus
• Brug tussen disciplines (techniek en ICT
• Brede kennis (W en E en ook BK en CT)
• Communicatief en sociaal vaardig
• Creatief en innovatief
• Werken in teamverband (en concurrent)
• Werken in allianties (collaborative engineering)
IO en Innovatie
Innovatie met IO door:• Vormen van een eigen multi-disciplinair team • Opsporen van zwakke producten en processen• Verbeteren bestaande producten en processen• Toepassen moderne ontwerpmethodieken• Structureren producten en processen• Kan proces continue verbeteren• Opmaat ontwikkelen nieuwe producten
Nieuwe Competenties
Anders sturen
CompetentiesIntegraal Ontwerpen.