opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015. 3. 31. · impact van de materialen in...

Leefmilieu Brussel

Keuze van duurzame materialen

in de verschillende ontwerpfasen

Caroline HENROTAY

Technieken en opleidingen duurzame gebouwen

Opleiding Duurzaam Gebouw:

Duurzame materialen: hoe kiezen?

2

Algemeen schema van de presentatie

● Constructie en renovatie: Impact van de materialen

● Milieu-impact

► Levenscyclusanalyse op het niveau van de bouwonderdelen en het

gebouw

► Flexibel en dynamisch ontwerp

● Sociale en economische impact

● Casestudy

► Studie renovatie Modelwijk

► Project XX, Delft, Nederland

● Conclusies

3

Constructie & renovatie: Materialen keizen, hoe

begint men eraan?

4

Constructie & renovatie: Impact van de materialen

WONING

SCHOOL

HANDELSZAAK

KANTOOR

SPORTZAAL

ZIEKENHUIS

KINDERDAGVERBLIJF

RUSTHUIS

4

5

2009

2009

2030

2030

0.02

TW

0.008 TW

19 TW

6.3 TW

Neodymium:

3.000.000

ton

Indium

500.000 ton

Neodymium:

18.000 ton jaarlijkse productie

Indium

600 ton

Jaarlijkse productie

Source: Diederen (2010)

Jacobson & Delucchi (2009)

Reserves: 8.000.000

ton

Reserves: 6.000

ton


6 Source: Roels (2010)

Cohen (2007)

Zonder recyclage:

Resterende ontginningstijd:

Indium < 5 jaar

Zinc < 30 jaar


NA

TU

UR

G

EB

OU

W

7

Milieu-Impact

Gezondheidsimpact

Sociaaleconomische

Impact

7


GE

ME

EN

SC

HA

P

8

Wat zijn de milieugerelateerde materiaalimpacten?

Hoe worden ze bepaald?

9

Milieu-impact van de materialen

INKOMENDE

STROOM

Energ

ie

Wa

ter

Gro

ndsto

ffe

n

UITGAANDE

STROOM

Wate

rverv

uili

ng

Vast afv

al

Nevenpro

ducte

n

Ande

r

Extractie

Productie

Transport

Constructie

Gebruik

Onderhoud /

renovatie

Einde levensduur

Luchtv

erv

uili

ng

GE

BO

UW

9

10

Bron: Goedkoop 2009

10


Impactcategorieën

11

Impactcategorieën

Bron: Introduction to LCA with SimaPro, November 2013

http://www.pre-sustainability.com

11


12

CE

N

CE

N +

12


Impactcategorieën

13

- Op het niveau van een bouwcomplex / constructieonderdeel

- De vergelijking kan alleen worden gemaakt bij gelijke prestaties

Bron: “Milieugerelateerde Materiaalprestatie van Gebouwelementen”„, OVAM, 2012

13

De milieuprestatie bepalen

14

Source: http://guidebatimentdurable.bruxellesenvironnement.be




15

* MMG (Milieu gerelateerde materiaalimpact van gebouw(element)en / Performance environnementale (d’éléments) de construction liée aux matériaux)




16

Op het niveau van het gebouw

Bron: loblolly-house, Maryland, USA, 2006

http://kierantimberlake.com/pages/view/20/loblolly-house/parent:3

16


17

Van lineair denken

Cradle to … grave


18

RE-CYCLE

Van lineair denken


Cradle to … grave

19

Impact van een statische benadering van het ontwerp

Impact van de materialen

In constante evolutie


Statisch ontwerp van de structuur

NA

TU

UR

G

EB

OU

W

GE

ME

EN

SC

HA

P

19

22 22

Totale afvalproductie in EU-25:

1.400 miljoen ton per jaar

Bron: EUROSTAT & EEA

Afval

21%

19%

14%

4%

mining &

quarrying

23% industry

21%

buildings

&

constructions

24%

energy production

4%

municipal waste

19%

other

9%

25%

C&D-afval in EU-25:

510 miljoen ton per jaar

1.126 kg per persoon per jaar

Minder grondstoffen

Bouwsector:

30 tot 50% van de gebruikte

grondstoffen

Beschadiging van de

ecosystemen

23

Milieugerelateerde Materiaalprestatie van Gebouwelementen – MMG (OVAM)

Milieu-impact

23

24 Bron: http://www.mining.com/forget-gold-iron-ore-is-the-story-of-the-decade/

Dec. 2013

Economische impact

http://www.mining.com/forget-gold-iron-ore-is-the-story-of-the-decade/



















25 Bron: ec.europa.eu/trade/policy/accessing-markets/goods-and-services/raw-materials/index_en.htm

Dec. 2013

Economische impact

De Europese grondstoffenhandel uitgedrukt in cijfers (2011)

26 Bron: http://economie.fgov.be/nl/modules/publications/statistiques/bevolking/bevolking_-

_private_grootte_en_collectieve_huishoudens.jsp

Mei 2014

1

2

3

4

5

6

7

8

9

HOMMES: HABITANT SEULS

FEMMES: HABITANT SEULES

2 PERSONNES

3 PERSONNES

4 PERSONNES

5 PERSONNES

6 PERSONNES

7 PERSONNES

8 PERSONNES ET PLUS

Particuliere huishoudens naar grootte van het huishouden – collectieve huishoudens

Sociaaleconomische impact

ALLEENWONENDE MANNEN

ALLEENWONENDE VROUWEN

2 PERSONEN

3 PERSONEN

4 PERSONEN

5 PERSONEN

6 PERSONEN

7 PERSONEN

8 PERSONEN EN MEER

27

Statisch ontwerp

NA

TU

RE

B

AT

I S

OC

IET

E


Impact

Environnemental

Impact

Socio-économique

Impact van de materialen


28

Cradle to …

grave

Van lineair denken...

29

... naar denken in levenscycli (Life Cycle Thinking – LCT)

Cradle to …

RE-CYCLE

30

Life Cycle Thinking

Re-cycling = downcycling

DESIGN

31

Life Cycle Thinking

From cradle to …

RE-CYCLE

cradle

Design for disassembly (DfD)

.

No dismantling options of a C2C

(basic) certified product (in 2010) SEARCH kantoor, Amsterdam, 2008

32

Life Cycle Thinking

From cradle to …

RE-USE of COMPONENTS

cradle

DESIGN

Design for deconstruction (DfD)

Flexible and dismountable brick facade panels in Amsterdam (Nl)

33

Life Cycle Thinking

From cradle to …

RE-USE of BUILDING

cradle

DESIGN

Design for Adaptability (DfA)

34

Welke impact heeft dit op het ontwerp?

Hoe kan de ontwerper anticiperen op de nood aan verandering?

Hergebruik en aanpassing van het gebouw

Aanpasbaarheid van het gebouw aan veranderende vereisten of functies

Voorziene vs. niet-voorziene functiewijziging

35

Flexibel ontwerp

RE-USE of BUILDING

DESIGN


Veelzijdig en multifunctioneel ontwerp

36

Flexibel ontwerp



37

Flexibel ontwerp



38

Flexibel ontwerp


Ontwerp dat gemakkelijk kan worden aangepast

39

Flexibel ontwerp


● De functie- of bestemmingswijziging van een ruimte hangt af van de

hoogte en de breedte/overspanning van de ruimte

● Loskoppeling tussen de draagstructuur en de tussenwanden

● Loskoppeling van de technische systemen van de draagstructuur en

de wanden

● Mogelijkheid voorzien om dragende onderdelen toe te voegen of weg

te nemen, of de structurele capaciteit ervan te vergroten

● Indien verschillende functies kunnen worden voorzien: zorgen voor de

nodige ruimten en technische kokers

40

Flexibel ontwerp

41

Onwerpen met oog op afbraak / demontage

RE-USE of COMPONENTS

DESIGN

RE-CYCLE

Design for deconstruction (DfD)

Flexible and dismountable brick facade panels in Amsterdam (Nl)

42

LAYERING – functionele lagen

Scheiden van de functionele lagen

Bron: S. Brand, How Buildings Learn (1994)

A. Paduart (2010)

skin structure

services space

43


Scheiden van de functionele lagen

Bron: Paduart (2010)

44


Bereikbaarheid en levensduur

Bron: S. Brand, How Buildings Learn (1994)

A. Paduart (2010)

45

Details en verbindingen

Omkeerbare verbindingen (Droge verbindingen)

Gebruik van omkeerbare

verbindingen

onomkeerbaar

omkeerbaar

adhesives cement

mortar

welding

bolts,

plugs, …

nails,

screws,

…

Toleranties

Bereikbaarheid van de verbindingen

Ook met sommige lijmen of mortels kan een omkeerbare verbinding worden gemaakt!

Bron: FAAY, Hollande

46


Zorgen voor een goede hanteerbaarheid

● De onderdelen dimensioneren op menselijke schaal

● De bouwelementen en -onderdelen zo dimensioneren dat de voorziene

hanteringen mogelijk zijn

● Kiezen voor lichte onderdelen en systemen

Bron: http://www.sleiderink.nl/product/faay-wanden/

47


Zorgen voor een goede hanteerbaarheid

● De onderdelen dimensioneren op menselijke schaal

● De bouwelementen en -onderdelen zo dimensioneren dat de voorziene

hanteringen mogelijk zijn

● Kiezen voor lichte onderdelen en systemen

● Snelheid van constructie

● Technische vereisten: inertie, enz.

Bron: http://www.sleiderink.nl/product/faay-wanden/

48


Duurzaamheid in tijd

● Alle onderdelen, en de verbindingen in het bijzonder, moeten zo

worden ontworpen dat ze bestand zijn tegen een herhaalde montage

en demontage, om schade en vervormingen tot een minimum te

beperken

● Keuze van materialen van hoge kwaliteit, met een hoge milieuprestatie

en een lange levensduur

● De levensduur van de onderdelen verlengen door herstelling of

vervanging van verbindingen mogelijk te maken

49

Multimodulair ontwerp

Verschillende ontwerpniveaus

Verschillende moduleafmetingen

Bron: De Troyer (2002)

50


Verschillende niveaus van ontwerpen

Opgelet voor incompatibele

modules

51


Bijstelling van afmetingen/ standaardisering

- Systemen met compatibele dimensies

- Beperken van het aantal verschillende elementen

Bron: Intrastructure

52


Bijstelling van afmetingen / standaardisering

Systemen met compatibele dimensies

53


Bijstelling van afmetingen / standaardisering

Beperking van de creativiteit?

54

En in de praktijk?

55

Studie – Renovatie Modelwijk

+ =

circulation + structure services

FRAME

GENERIC

SPACE

space + skin

= changing

= permanent

flexible

facade

free plan

technical clustering


56



1

2 3

maximal change

maximal reuse

restricted change

partial reuse

partition

walls

intermediary

turnover

internal

walls

high

turnover

3

57



linear connection with existing column

ceiling connection

3 directions existing floor beam connection

existing wall connection floor connection

58



static

dynamic

masonry

walls

dry walls

dynamic

walls

initial

phase

use &

mainte

nance

end-of-

life

LCC

LCA

59



scenario

- increased layering

- introduction of reversible

connections

- reusable basic elements

Total life cycle impacts (LCE)

- reuse of components

- environmental benefits 50%

Initial environmental impact (IE) ↗

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

0 1 2 3 4 5

LCE

(Pt/

m²

inte

rnal

wal

l)

IE (Pt/m² internal wall)

LCA

IE = Initial Environmental impact

LCE = Life Cycle Environmental impact

LCA

brickwork

dynamic

walls

dry walls

static dynamic

plan adaptation - 15 years

60



75

175

275

375

475

575

675

775

875

75 125 175

LC

F (€

/m²

inte

rnal

wal

l)

IF (€/m² internal wall)

scenario

Initial financial cost (IF) ≈

LCC

IF = Initial Financial cost

LCF = Life Cycle Financial cost

LCC

brickwork

dynamic

walls

dry walls

static dynamic

plan adaptation - 15 years

- increased layering ↗

- reusable materials ↗

- preassembly

Total life cycle costs (LCF) ≈ - labor costs for (dis)assembly

- discounting effect

Locatie: industrieterrein

Levensduur: 20 jaar

Na 20 jaar: 100% van het materiaal wordt hergebruikt of gerecycleerd

Kiezen van duurzaam materiaal (lange levensduur en milieu-impact)

Prefab en voorgemonteerd -> 0% bouwafval

Kantoorgebouw, 1999

61

XX Office Project, Delft, Nederland

Bron: WRAP

Flexibel in te delen ruimte

(“open plan”)

Lichte en omkeerbare wanden

Design for adaptability

62 Bron: WRAP


Design for adaptability

63

Flexibel in te delen ruimte

(“open plan”)

Lichte en omkeerbare wanden

Bron: WRAP


Design for Deconstruction

- Fundering:

Omkeerbaar staal

↕

Gerecycleerd beton

- Structuur: hout

- Verbinding:

* stalen plaat

* bouten

* loskoppeling met eenvoudige werktuigen

64

Bron: WRAP



- Vloerplaat:

* Gerecycleerd beton (20%)

* Scheidingsplaat

* Isolatie

- Dak

* Waterdicht membraan

gerecycleerd bitumen

* vasthechten met ballast

- Vloer:

* prefab houten vak

* zandvulling

= geluidsisolatie

* niet vastgekleefd tapijt

65 Bron: WRAP



- Gevel:

* voorgemonteerde glasmodule (2 x 5m)

* Driedubbele beglazing

- Verbinding

* stalen console die de modules verbindt met de hoofdstructuur

Gevel onafhankelijk van de structuur

- Stalen hoekelementen om de levensduur te verlengen

66

Bron: WRAP


67

Ontwerpfasen

Eerste schetsen:

Vooruitlopen op veranderingen in de toekomst (flexibel ontwerp):

- Programma

- Eenvoudig ontwerp

- Plaats van technieken

- Plaats van verkeersruimten

68

Ontwerpfasen

Voorontwerp:

Definitie van de behoeften en technische eisen

- gewicht

- inertie

- …

Keuze van materialen die voldoen aan de technische eisen

- keuze en ontwerp van draagstructuur

- keuze van materialen voor wanden en vloeren

- keuze van thermisch en akoestisch isolatiemateriaal

- …

Dit vereist:

- Een materiaalkeuze die een flexibel en demonteerbaar ontwerp vergemakkelijkt

- De keuze van het complex met de beste milieuprestatie

69

Ontwerpfasen

Voorontwerp:

Vooruitlopen op aanpassingen in de toekomst (demonteerbaar ontwerp):

- Functionele lagen

- Multimodulair ontwerp, standaardisering en bijstelling van de afmetingen

70

Ontwerpfasen

Uitvoeringsdossier:

Ontwerp van details en verbindingen

Definitie van de montage van de onderdelen, rekening houdend met de hantering ervan

Keuze van de afwerkingsmaterialen en van de uitvoering ervan

Dit vereist:

- Een materiaalkeuze die een flexibel en demonteerbaar ontwerp vergemakkelijkt

- De keuze van het complex met de beste milieuprestatie

71

Conclusie

Inspelen op toekomstige veranderingen en recuperatie van het materiaal:

- op het niveau van het gebouw

- op het niveau van de onderdelen

- op het niveau van het materiaal

Rekening houden met de milieuprestaties van de materialen

- op het niveau van het gebouw

- op het niveau van de onderdelen

- op het niveau van het materiaal

Nood aan een geïntegreerd ontwerp vanaf de eerste schets

72

Contact

Caroline HENROTAY

Leefmilieu Brussel

Departement technieken en opleidingen duurzame

gebouwen

: 02 775 79 44

E-mail: [email protected]

mailto:[email protected]

opleiding duurzaam gebouw - leefmilieu brussel · 2015. 3. 31. · impact van de materialen in...

Documents