Het Drijvend Paviljoen in de Rotterdamse Rijnhaven mag er zijn. Het karakteristieke bouwwerk,  dat bestaat uit drie bollen, herbergt de nodige staaltjes van techniek. Het ontwerpproces is een voorbeeld voor integraal ontwerpen. Dit artikel belicht aspecten van dit proces en gaat in op de eerste praktijkgegevens.

Het Drijvend Paviljoen bestaat uitwendig uit drie bollen, die samen wel iets weg hebben van een groot watermolecuul. De visie achter het bouwsel is een toonbeeld voor bouwen op water te genereren. In Rotterdam bestaan plannen om dit in een deel van de oude havens grootschalig uit te rollen.

Ontwerpproces
De tijd tussen de start van het ontwerp en de oplevering was bijzonder kort, circa één jaar. Daarnaast lag er een uitdagende opgave: realiseer een icoonproject dat kan worden ingezet voor evenementen en voorlichting over drijvend wonen en tevens maximaal duurzaam is.

Het project is uitgevoerd door  onder andere DeltaSync/Public Domain architecten, Dura Vermeer, Flexbase, DWA installatie- en energieadvies en Unica.

Ontwerpwijzigingen
Tijdens het proces zijn vaak simultaan ingrijpende ontwerpwijzigingen op diverse disciplines doorgevoerd. Hierbij zijn bijvoorbeeld talloze varianten van energievoorziening de revue gepasseerd, onder meer bio-WKK, koelen met oppervlaktewater, "klimaatparasols" in de expositieruimte, volledige recycling van sanitair afval (helofyten, algen) etc.

Uiteindelijk zijn op basis van duurzaamheid, inpassing in het concept en innovatieve waarde de keuzes voor de energievoorziening gemaakt.

Indeling Drijvend Paviljoen
Het Drijvend Paviljoen bestaat feitelijk uit twee delen:
1 een expositieruimte;
2 een auditorium;

De expositieruimte is transparant en bevat veel te openen geveldelen, en is daarom het beste te vergelijken met een binnentuin of een atrium van een gebouw. Dit zijn over het algemeen ruimten waar soepel wordt omgegaan met de verschillende aspecten van menselijk comfort, zoals geluid en hygrothermische aspecten.

Het auditorium daarentegen is afgeschermd en gesloten, en bedoeld als verblijfsruimte waar grote groepen mensen enkele uren comfortabel kunnen zitten. Hier gelden juist strikte eisen voor comfortaspecten.

Beide delen hebben hun eigen uitdagende vraagstelling. Dit artikel belicht een keur uit de gevonden oplossingen voor binnenklimaat en installaties.

Expositieruimte:
- Ventilatie en zonwering via de kussengevel in de expositieruimte;
- FiwiHex convectoren voor verwarming in de expositieruimte;

Auditorium:
- akoestiek in het auditorium;
- het auditorium koelen met de zon;
- phase change materials voor extra koeling in het auditorium;

Expositieruimte
In de grote en restaurantkoepel van het drijvend paviljoen komt veel zonnewarmte binnen. In de zomer kan dit tot ernstige oververhitting leiden. Vanuit architectonisch oogpunt is maximale transparantie gewenst. De tegenstrijdige eisen voor transparantie en tempering van zonnewarmte zorgen voor een spanningsveld waarin gezamenlijk naar oplossingen moet worden gezocht. De zoninstraling is beperkt door een deel van de luchtkussens te voorzien van een print.

De print is aangebracht op hogergelegen kussens in de koepel, waardoor de intensiteit in drie tinten verloopt van maximaal doorzicht (beneden) naar maximale beschaduwing (boven). De gevonden oplossing versterkt het architectonische beeld, door het graduele verloop van transparantie. Daarnaast vindt de beschaduwing plaats waar dat het meest nodig is als de zomerzon in volle kracht schijnt.

Deze zonwering door middel van reflecterende opdruk is op zichzelf al een staaltje van techniek, de toetreding van zonnewarmte via de bovenste kussens wordt met 90% gereduceerd. Dit is niet vanzelfsprekend gezien het dunne en transparante materiaal.

Natuurlijke ventilatie
Toch komt nog steeds de nodige zonnewarmte binnen, die ook weer afgevoerd moet worden om het binnenklimaat beheersbaar te houden. Als basismaatregel voor afvoer van warmte wordt natuurlijke ventilatie toegepast. Hiermee kan zonder enige vorm van hulpenergie zeer veel warmtetransport plaatsvinden. Langs de gevel bevinden zich glazen puien met draaibare lamellen en boven in het ETFE-dak zijn te openen delen aangebracht. Daardoor kan er luchtuitwisseling plaatsvinden tussen buiten en binnen, zodat de temperatuurstijging in het paviljoen binnen de perken blijft.

Omdat het temperatuurverschil de drijvende kracht is voor thermische trek, maar ook beperkt moet blijven uit oogpunt van comfort, is er sprake van een trade-off tussen beide aspecten. Afgesproken is dat de binnentemperatuur de buitentemperatuur met niet meer dan 3,5°C zou overstijgen.

Temperatuurverschil
Het ontwerp hiervan was modeltechnisch een complexe uitdaging vanwege de complexe vorm en de wens om meerdere situaties (wind/zon) door te rekenen. Door DWA is met behulp van een zelfgemaakt rekenmodel bepaald met welke combinatie van zonwerende prints op de luchtkussens, en positie en grootte van de ventilatieopeningen aan de gestelde comforteis kon worden voldaan. Er is met een NEN5060 klimaatjaar gerekend, om de werkelijkheid zo goed mogelijk na te bootsen.

Uit de modellering blijkt dat het temperatuursverschil tussen binnen en buiten sterk varieert als gevolg van doorstroming door wind. Bij felle zon en het stilvallen van de wind stijgt de temperatuur snel. De ventilatieopeningen in de expositieruimte zijn zodanig ontworpen dat ook bij windstil weer de temperatuurstijging binnen de gestelde perken blijft. Daarvoor is niet alleen de grootte, maar ook de horizontale en verticale positie, en de maximale openingshoek van belang.

Tijdens de opening op 24 juni 2010, een stralende dag met een licht briesje, was het binnenklimaat in de expositieruimte zeer aangenaam. Tevens bleek duidelijk het effect van de print op de kussens, die als het ware een parasol vormen. Conclusie: engineeren met behulp van geavanceerde rekenmodellen resulteert in een goed en bruikbaar ontwerp van natuurlijke ventilatie in een complexe gebouwvorm met een kritieke zonbelasting.

Koepels
De met ETFE-luchtkussens beklede koepels vormen klimaattechnisch op zich niet de meest optimale schil. De thermische isolatiewaarde is beperkt, wat een hoog transmissieverlies in de winter tot gevolg heeft in de expositieruimte.

Opde warmtepomp is vloerverwarming aangesloten. De straling hiervan geeft een hoger comfort in de expositieruimte zonder dat het nodig is om de gehele lucht te verwarmen. Aanvullend zijn in de expositieruimte nog Fiwihex-units neergezet langs de koepels om neerwaarts stromende koude lucht (koudeval) te bestrijden met opwaarts stijgende warme lucht.

FiwiHex units zijn warmtewisselaars met koperdraadwikkelingen die al zeer effectief werken bij een minimaal temperatuurverschil en die dus op een lagetemperatuurverwarming kunnen worden aangesloten.

Vervolg zie: Het Drijvend Paviljoen: evaluatie van ontwerpproces (2)

Afbeeldingen
Afbeelding 1 Drijvend Paviljoen Rotterdam
Afbeelding 2 De kussens bovenin de bollen hebben een reflecterende print om de zon gedeeltelijk af te schermen.
Afbeelding 3 Zontoetreding (geel) doorstroming van wind (blauw), en resulterende binnentemperatuur ten opzichte van buitentemperatuur (rood)in de expositieruimte, voor een zonnige periode uit het klimaatjaar NEN5060.
Afbeelding 4 FiwiHex convectorunits (grote foto) bestaan uit (zie inzet met bovenaanzicht) horizontale watervoerende buisjes waartussen verticaal koperdraad is gevlochten.