Design med viden

DESIGN MEDVIDEN

Udgivet af Henning Larsen Architects

Ny forskning i bæredygtigt byggeriRedigeret af Signe Kongebro

Udgivelse støttet af

Forskning støttet af

Med bidrag af

Michael Jørgensen, MSc, Ph.D.-studerende

Martin Vraa Nielsen, MSc, Ph.D., Sustainability Engineer

Jakob Strømann-Andersen, MSc, Ph.D., Sustainability Engineer

Forord 5 Af klima-, energi- og bygningsminister Martin Lidegaard

1.0 Introduktion 7 Af Signe Kongebro

2.0 Hvad er bæredygtighed ? 11 Af Signe Kongebro og Jakob Strømann-Andersen

3.0 Teori møder praksis 14

4.0 Geometri 21 Case : Domicil til Novo Nordisk Case : Viborg Rådhus4.1 Geometri i byen Case : Nørrebro Case : Klaksvík City Center

5.0 Komfort 43 Case : SDU – Kolding Campus Case : Klostermarksskolen5.1 Komfort i byen Case : Västra Dockan Case : King Abdullah Financial District

6.0 Programdistribution 65 Case : Kontorhus til Energinet.dk Case : Siemens HQ6.1 Programdistribution i byen Case : Thomas B. Thrigesgade Case : Carlsberg Stationsområde

7.0 Dagslys 87 Case : Umeå Arkitektskole Case : Campus Roskilde7.1 Dagslys i byen Case : Nørrebro Case : Thomas B. Thrigesgade

Indhold

8.0 Materialer 109 Case : Spiegel HQ Case : Domicil til Novo Nordisk8.1 Materialer i byen Case : Nørrebro Case : King Abdullah Financial District

4 | DESIGN MED VIDEN

9.0 Nye roller, nye samarbejder 127 A+E:3D Energimål.dk8.1 Hvad med dagslys ? Multifunktionel beton Det foranderlige hus

Forskningsartikler 142

10.0 Energi- og helhedsrenovering 138 Af Signe Kongebro

Publikationsliste 143

Integrated energy design in master planning 145 Resumé af ph.d.-afhandling af Jakob Strømann-Andersen

Integreret energidesign af større bygninger 157Resumé af ph.d.-afhandling af Michael Jørgensen

Integrated energy design of the building envelope 173Resumé af ph.d.-afhandling af Martin Vraa Nielsen

Projektoversigt 186

Ordforklaring 190

The urban canyon and building energy use : 146Urban density versus daylight and passive solar gainsAf Jakob Strømann-Andersen og Peter Andreas Sattrup

Investigation of architectural strategies in relation to daylight and integrated designAf Michael Jørgensen, Anne Iversen og Lotte Bjerregaard Jensen

Quantifying the potential of automated dynamic solar shading in office buildings through integrated simulations of energy and daylightAf Martin Vraa Nielsen, Svend Svendsen og Lotte Bjerregaard Jensen

158

174

DESIGN MED VIDEN | 5

ForordI 2020 skal Danmarks udledning af drivhusgasser være reduceret med 40 pct. Bygningsmassen står for en meget stor del af landets samlede energi-forbrug, og for at nå det ambitiøse mål er det nød-vendigt med et særligt fokus på byggeriet ; nye og gamle erhvervs- og beboelsesejendomme ; domicil-er og parcelhuse ; offentlige og private bygninger. Vi skal hele vejen rundt.

Nybyggeriet skal være mere energieffektivt, og vi skal se på den eksisterende bygningsmasse, hvor mulighederne for at energirenovere er store. Regu-leringen af hele den danske bygningsmasse, energi- og klimapolitikken hænger tæt sammen. Det er et betydningsfuldt skridt i den grønne omstilling, vi har taget med denne helhedsbetragtning.

Flere investeringer i energieffektivitet og en samlet strategi for energirenovering af bygninger er på vej. Strategien skal vise, hvordan vi helt konkret kommer i mål med at reducere energiforbruget og fremtidssikre hele bygningsmassen. Det er en stor opgave, og det er vigtigt, at så mange som muligt byder ind med konkrete erfaringer og betragtninger.

Det er muligt at skabe et byggeri, hvor æstetik, energieffektivt og arkitektonisk design går op i en højere enhed. Det findes der mange danske og uden-landske eksempler på, og der er en sammenhæng. Bæredygtighed giver byggeriet en ekstra kvalitet, fordi man ved at inddrage denne parameter tager

sin del af ansvaret for at reducere energiregningen og forbedre vores miljø.

Partnerskaber mellem offentlige og private aktører har vist sig at have en gavnlig effekt, fordi vejen fra politik til handling bliver kortere. De politiske visioner for en fremtid, hvor vi som samfund om-gås naturens ressourcer med større omtanke og respekt, står langt stærkere, når de bakkes op af erhvervslivet og private initiativer.

Når politik og viden omsættes til handling, giver det gode vilkår for grøn vækst i Danmark. Investe-ringer i energirenovering og energieffektivitet kan gøre en markant forskel for vores økonomi og skabe jobs, fordi de understøtter vores muligheder på et stadigt voksende, globalt marked for viden om grønne løsninger.

Denne bog om „design med viden“ har som sit afsæt et forskningsarbejde mellem en erhvervs-virksomhed, Henning Larsen Architects, og en forskningsinstitution, DTU. Det er et samarbejde, der har resulteret i ikke bare ny viden, men også en række konkrete bud og eksempler, der viser, at vi kan nå klimamålene, hvis vi tænker os om og arbejder sammen på tværs af faggrænser.

Bogen her bygger netop på et samarbejde mellem den offentlige og den private sektor og slår bro mellem æstetik og nytte.

Klima-, energi- og bygningsminister Martin Lidegaard Juni 2012


Lavenergi i byggeriet opfattes alt for ofte som en ren teknologisk disciplin. Men ægte lavenergi opstår gennem et bredt, tværfagligt samarbejde mellem ingeniører og arkitekter og er tænkt ind i byggeriet helt fra starten.


I Danmark har vi en lang tradition for at bygge miljø-bevidst. Alligevel står byggeriet stadig for en meget stor del af det samlede energiforbrug. Arkitektur kan i sig selv spare energi, hvis den er designet med viden. Det er ægte lavenergi.

Denne bog formidler de redskaber og metoder, der er resultatet af et unikt, tværfagligt forsknings-arbejde mellem ingeniører og arkitekter.

Vi har været vant til at løse problemerne i byggeri-et med dyre, tekniske løsninger. Det forsknings-arbejde, der er grundlaget for denne bog, viser, at mellem 40 og 50 procent af en bygnings energi-forbrug er låst i designet. Arkitekturen må derfor tage sin del af ansvaret og allerede, når de første streger slås, kvalificere designet, så det ikke bruger mere energi end nødvendigt. Det er den ressource-mæssigt mest effektive metode at minimere energiforbruget på.

I Danmark har miljøvenlige og energirigtige løsning-er stået højt på dagsordenen siden 1970’erne. Det seneste årti og i årene op til klimatopmødet i Kø-benhavn i 2009 fik dagsordenen nyt liv og tyngde. Selvom klimakrisen for bare ti år siden blev opfattet

som en kontroversiel påstand, der var mere poli-tisk end videnskabeligt dokumenteret, er de fleste skeptikere i dag enige om, at klimakrisen er reel. En løsning involverer alle. Vi skal omgås naturens ressourcer med omtanke og nøje overveje, hvordan vores forbrug belaster kloden og livsbetingelserne for de kommende generationer.

Et bæredygtigt mindset er derfor blevet relevant i mange sammenhænge, og selvom bæredygtighed almindeligvis opfattes som en helhedsbetragtning, hvor miljømæssige, menneskelige og økonomiske aspekter skal gå op i en højere enhed, er investerin-gerne ofte sket med et alt for kort tidsperspektiv. Det har skullet kunne betale sig, så pengene var tjent hjem i løbet af få år. Når de mest populære investeringer i bæredygtigt byggeri samtidig har været i dyre ingeniørmæssige ydelser og bekoste-lige, teknologiske løsninger, har helhedsbetragt-ningen været ude af balance. Økonomien er en del af virkeligheden, og både offentlige og private investeringer skal være udtryk for en ansvarlig prioritering.

Denne bog formidler en forskning, der interesserer sig for andre strategier for udviklingen af et bære-dygtigt byggeri end dem, der været toneangivende i branchen i årtier. Der er mange paradigmer, der udfordres på de følgende sider, og det er vores håb, at udfordringen vil føre til et paradigmeskifte i byggeriet – hvor arkitekterne lukker mere viden ind i de kreative processer ; hvor ingeniørerne lærer

1.0 Introduktion

IntroduktionDen eksisterende bygningsmasse og nybyggeriet belaster klodens klima i et om-fang, der skal være mindre. Ved at inddrage naturvidenskabelig viden om klima og energi i designprocessen får det arkitektoniske design en ny kvalitet.

af Signe Kongebro

Mellem 40 og 50 procent af en bygnings energiforbrug er låst i designet. Arkitekturen må derfor tage sin del af ansvaret.


at bidrage i designets tidlige faser ; hvor vi indser, at lavenergi ikke bare er et spørgsmål om mere teknologi ; hvor bæredygtighed handler om mere end energi og miljø, men også skaber en social forandring , og hvor økonomiske kalkuler arbejder med lidt længere perspektiver, fordi det kan betale sig.

Henning Larsen grundlagde i 1959 sin tegnestue, fordi hans engagement i arkitekturens udvikling var stort. Det har været en rød tråd i tegnestuens mere end 50 år lange historie, og er det den dag i dag. Kendskab og adgang til den nyeste viden og udvikling er afgørende for at skabe arkitektur, der forholder sig til de aktuelle udfordringer, som vi som samfund står overfor. Arkitektur skaber altid en for-andring og skal derfor også give svar, der rækker ud over de funktionelle og æstetiske spørgsmål, der åbner de enkelte projekter.

I 2008 etablerede vi en række tværfaglige sam-arbejder. Nogle er siden blevet afsluttet. Andre er kommet til. Forskning og innovation i dialog med andre faggrupper er blevet en del af arkitek-tens hverdag og har gjort det muligt at mindske afstanden mellem viden og dennes anvendelse i

byggeriet. Der er tale om både eksisterende viden og ny forskning, og den store gevinst har været at skabe en helhedsforståelse af først og fremmest de miljø- og energimæssige aspekter af byggeriet. Et vigtigt skridt har været at bringe faggrupper sammen, der tidligere sad hver for sig.

Henning Larsen Architects er en kreativ arbejds-plads, hvor luften summer af idéer og projekter, der er midt i skabelsesprocessen. Et afgangsprojekt fra Danmarks Tekniske Universitet (DTU), hvor to civilingeniørstuderende arbejdede med et af tegnestuens projekter, mens det stadig var på skitse-blokken, viste, at helt op til 80 % af energiforbruget var låst i designet. Denne erkendelse af, at designet selv sætter en skarp grænse for, hvor meget energi man kan spare i en bygning, satte gang i at for-mulere et forskningsprojekt, der tog fat på denne problemstilling.

Selvom det på grund af stramninger i lovgivningen nu kun er mellem 40 og 50 % af energiforbruget, der ikke kan ændres af designmæssige årsager, står det klart, at designets energiforbrug må simuleres og justeres, inden den kreative proces når i mål. En del af ansvaret er placeret hos arkitekten, og de arkitek-toniske idéer skal have en form, der bidrager til at spare energi. I det forskningssamarbejde, der blev etableret mellem DTU og Henning Larsen Architects under erhvervs-ph.d.-ordningen, har de studerende forsket live på projekterne. Der blev iværksat tre sideløbende projekter, der samlet set giver en hel-

Nøglen til smukke, behagelige og energirigtige bygninger findes i samspillet mellem arkitektur og teknologi.


hedsbetragtning af de parametre, der har betydning for energiforbruget i en bygning.

De redskaber og metoder, der er beskrevet i denne bog, er et resultat af det forskningsarbejde, der er foregået på en lang række projekter, der for de flestes vedkommende ikke er hypotetiske eller teore-tiske øvelser. Det er med enkelte undtagels-er projekter, der enten er opført eller er under op-førelse. Det er unikt, at forskningen på den måde allerede har haft en meget direkte indflydelse, inden forskernes afsluttende artikler er trykt. De tre ph.d.-forskningsprojekter har forskellige fokus-områder : masterplanen, facaden og bygningens rumlighed.

Jakob Strømann-Andersens forskning viser, at by-planer og masterplaner har langt større betydning for byer og bygningers energiforbrug, end vi har vidst før. Planernes udformning påvirker meget direkte bygningerne og har stor betydning for energiforbruget i de enkelte bygninger. Bygnings- volumenerne og deres orientering påvirker hinan-den : dagslysforhold, mikroklima, vind- og støj-forhold defineres delvist af bygninger, der ligger i nærområdet. Hans forskning viser bl.a., at der ligger et stort potentiale i at fokusere mere på

dagslys i planlægningen af byer og betragte dags-lys som en vigtig fælles ressource.

Michael Jørgensen har forsket i sammenhængen mellem forskellige parametre i en bygning med betydning for energiforbruget. Hans forskning har undersøgt udformningen af nybyggerier og det potentiale, der findes i samspillet mellem geo-metri, bygningsfysik, komponenter og system-løsning-er. Den rigtige dimensionering af rumlig-heder, volu-mener og en optimal organisering af funktionerne i bygningen kan minimere behovet for tekniske løsninger – ventilation, køling og op-varmning – og udgør et komplekst landskab af variable, der skal afbalanceres for at energioptimere en bygning.

Martin Vraa Nielsens forskning i udformningen af facader og deres indvirkning på bygningernes energiforbrug har været et område, hvor arkitekter og ingeniører har skullet definere et modus operandi med plads til begge faggruppers kom-petencer. Facaden er et væsentligt element i byg-ning-ens arkitektoniske udtryk og regulerer sam-tidig dagslyset og solens påvirkning af bygningens indeklima. Facadens åbninger, udformning og stør-relsen af vinduer spiller sammen med de tekniske løsning-er : solafskærmning, klimastyring, isolering og koblingen til bygningens andre systemløsning-er. Forskningen viser, at bl.a. den arkitektoniske behandling af facaden kan aktivere store energi- og komfort-mæssige potentialer.

1.0 Introduktion

Forskning og innovation i dialog med andre faggrupper er blevet en del af arkitektens hverdag.


Forskningen har beskæftiget sig med komplekse sammenhænge, som denne bog formidler i korte tekster om de vigtigste forhold i designet af byg-ningen og planlægningen af byen. Forskerne har arbejdet med konkrete projekter og har dermed haft direkte indflydelse på bygningernes design i en række projekter. For at give et bredt publikum adgang til konklusionerne præsenteres projekterne på en enkel, grafisk måde, der kort opsummerer de analyser og løsninger, der har været i spil på projek-terne. Metoden er den samme hele vejen igennem, men de enkelte parametre varieres afhængig af projekternes målsætninger og kontekst.

Der er brug for en bredere forståelse af, hvad lav-energibyggeri egentlig er. Alt for ofte opfattes det som en ren teknologisk disciplin. Ægte lavenergi er tænkt ind i byggeriet helt fra starten. Den foræl-des ikke og kan ikke spares væk. Det er muligt at integrere alle funktioner og værdier i én velfungerende og æstetisk enhed. Bruger man fx dagslys-et rigtigt, får man mindre energiforbrug og glade brugere. Lavenergi handler om meget mere end teknologi.

Dagslys er det stærkeste virkemiddel til at skabe en arkitektonisk oplevelse af rum. Sam-tidig kan det bruges til at skabe et godt indeklima og optimale dagslysforhold i en bygning. Nøglen til smukke, behagelige og energirigtige bygninger findes i samspillet mellem arkitektur og teknologi.

Den forskningsbaserede tilgang til projekterne har gjort det muligt at præsentere en lang række kon-krete, bæredygtige løsninger i byggeriet. Bogen kan læses som en enkel afrapportering af resultaterne og et katalog over konkrete – og ofte realiserede – løsninger til inspiration for andre, der interesserer sig for arkitektur. Den kan læses af alle. Bagerst i bog-en finder man lister over ph.d.’ernes publicerede artikler og tre forskningsartikler i fuld længde.

Forskningsprojektet har været et samarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet (DTU) og Henning Larsen Architects finansieret af erhvervs-ph.d.-ordningen under Ministeriet for Forskning, Innovation og Videregående Uddannelser. På DTU har særligt lektor Lotte Bjerregaard og professor Svend Svendsen været engageret i projektet og vejledt de studerende. Forskningsprojektet kunne ikke have været realiseret uden støtte fra Realdania og stor velvilje og interesse fra de bygherrer, hvis projekter er med som cases.

Tak til Jakob Strømann-Andersen, Martin Vraa Niel-sen, Michael Jørgensen, Peter Andreas Sattrup og alle kollegaer, der har bidraget med viden om de cases, der er med i bogen.

God læselyst.


Bæredygtighed er blevet et obligatorisk begreb for de virksomheder og organisationer, der ønsker at signalere, at man forholder sig ansvarligt til de dagsordener om klima og miljø, der præger om-verdenen. Den udbredte brug af ordet og begrebet bæredygtighed har dog betydet, at det dækker over alt og ingenting. Bæredygtighed er mere end et ord, og for at arbejde med bæredygtighed og fx integrere det som en del af sin forretning er det nødvendigt at nærme sig en bedre forståelse, der gør det lettere at håndtere og operationalisere.

Begrebet er komplekst, og vil man arbejde med bæredygtighed som et designparameter til at redu-cere, optimere og producere energi, må man starte med at afgrænse begrebet, så kompleksiteten reduceres. Selvom mange forskere, filosoffer og praktikere har gjort det, er der stadig et stykke vej til en konsensusopfattelse af, hvad bæredygtighed dækker over. For at starte et sted valgte Henning Larsen Architects at arbejde med bæredygtigt de-sign, der reducerer bygningers energiforbrug i drifts-fasen.

Arbejdet med bæredygtighed har en lang politisk forhistorie med rod i efterkrigstidens – og særligt 1960’ernes – alternative politiske bevægelser. FN's første globale miljømøde blev afholdt i Stockholm i

1972. Det førte til, at FN i 1983 nedsatte FN Verdens-kommissionen om Miljø og Udvikling, også kendt som Brundtlandkommissionen. I 1987 udgav kom-missionen Brundtlandrapporten, der lagde grunden til en bredere og mere perspektivrig forståelse af bæredygtighed. Rapporten førte til, at FN afholdt en global Konference om Miljø og Udvikling i 1992 i Rio de Janeiro. Resultatet af denne var Rio-deklara-tionen, der indeholder en række principper for bære-dygtig udvikling og for alvor satte vores omgang med naturens ressourcer og konsekvenserne heraf øverst på dagsordenen.

Ikke kun enkeltpersoner, virksomheder og organisa-tioner, men hele brancher er bevidste om, at de har et samfundsansvar og skal forholde sig til den måde, hvorpå de påvirker en bæredygtig udvikling. Grøn er det nye sort, som mange medier har formuleret det. I den danske byggebranche har man været hurtige til at bakke op og involvere sig. Branchen har accepteret, at bæredygtighed er en præmis for både nutid og fremtid.

Det er en udfordring for alle aktører, der har med bæredygtighed at gøre : Effekterne af bæredygtige tiltag trækker spor så langt og i så mange retninger, at det nogle gange resulterer i manglende overblik og blind navigation. Mange er blevet handlings-lammede af det store ansvar, som ambitionen om bæredygtighed medfører, fordi kravene er, at det er et både-og frem for et enten-eller. At nogle har defineret snævre områder og er gået i dybden

2.0 Definition

Bæredygtighed er en præmis for både nutid og fremtid.

Hvad er bæredygtighed ?Ordet bæredygtighed er ikke nyt, men i det seneste årti er det blevet et centralt begreb i vores samfund. I dag taler man om bæredygtige investeringer, bære-dygtig politik, bæredygtig produktion – og selvfølgelig om bæredygtigt byggeri.

af Signe Kongebro og Jakob Strømann-Andersen


med disse har betydet, at der findes mange formulerede og mere eller mindre udforskede strategier, som man kan inddrage i sit arbejde. Frem for at fokusere ensidigt på miljøcertificering-er, der alle har deres berettigelse, har udgangs punktet for det arbejde, der beskrives i denne bog, været en helhedsbetragtning, der trækker på de specifikke certificeringer i det omfang, det er nød-vendigt.

Den forståelse af bæredygtighed, der er mest ud-bredt i dag, har tre ben : samfund, økonomi og miljø. De hænger sammen. Det er en stor meka-nisme, der består af mange tandhjul, der drejer og bevæger de andre tandhjul. Hver lille tand på tandhjulet kan opfattes som et virkemiddel, der påvirker helheden. Hver bevægelse resulterer i en lang række afledte effekter. Fx er effekterne af en reduceret CO2-udledning så komplekse, at de ikke kan kortlægges i deres helhed. Hvor skal man afgrænse ?

Man kan tale om korte og lange kæder af afledte effekter. Processen fra årsag til effekt kan bestå af få eller af mange beslutninger om, hvilke vir-kemidler man vil bruge for at nå sin målsætning. Hver eneste beslutning er et skridt, der gør det vanskeligere intuitivt at forstå sammenhængen mellem årsag og effekt. Jo flere virkemidler, desto sværere er det at begribe. Risikoen for at blive paralyseret er derfor overhængende, hvis ikke man afgrænser sit fokus.

Denne kompleksitet kan ikke ændres. I stedet må den enkelte aktør formulere strategier og tage ejer-skab til ambitionen om at transformere bæredyg-tighed fra vision til resultat. Virkemidlerne skal give målbare resultater, og det er en balancegang at forsimple kompleksiteten. Nuancer går tabt, men forsimplingen giver til gengæld et operationelt ud-gangspunkt, hvor en fokuseret og motiveret søgen kan identificere mulighederne. Det er således ikke alle aspekter i helhedsforståelsen af bæredygtig-hed, der bliver taget hånd om, men delresultaterne bliver mere og mere kvalificerede, fordi vi lærer af arbejdet med beslutningerne i processen.

Hos Henning Larsen Architects har vi gjort bære-dygtighedsbegrebet håndgribeligt ved at fokusere på energireduktion som den primære strategi. Det er sket med en tro på, at fokus på energi kan skabe kvalitet hele vejen rundt. De konkrete tandhjul, vir-kemidler, er blevet udviklet med en målsætning om, at de skal skabe værdi for alle tre aspekter af det generelle bæredygtighedsbegreb. Resultaterne af denne strategi bliver en kombination af energy be-nefits og non-energy benefits. Det er to helt forskel-lige værdisæt, men fælles for dem er, at de tilfører

Energireduktion er en konkret, operationel strategi, der sætter ord og handling på det komplekse felt, som bæredygtighedsbegrebet favner.


det byggede miljø konkret værdi. Man kan sammen-ligne denne balancerede tilgang med en mikserpult med mange knapper, man kan skrue på, og hvor den unikke lyd fra indspilning til indspilning skabes af de mange forskellige indstillinger.

Energireduktion er en konkret, operationel strategi, der sætter ord og handling på det komplekse felt, som bæredygtighedsbegrebet favner. Det er et red-skab til at forstå den direkte årsagssammenhæng mellem de afledte effekter, og det er et effektivt afsæt for at kunne kvantificere og kvalificere bære-dygtighed i det byggede miljø.

2.0 Definition


Bæredygtighed er et komplekst og sammensat begreb. Det kan ikke reduceres til et spørgsmål om energi alene, men i det forskningssamarbejde mellem Danmarks Tekniske Universitet og Henning Larsen Architects, der er udgangspunktet for denne bog, har det været en naturlig afgrænsning. Reduk-tion af bygningers energiforbrug i driftsfasen er en operationel strategi. Hvor den videnskabelige metode har været solidt teoretisk funderet, har forskernes tætte samarbejde med arkitekterne også tilvejebragt en arbejdsmetode, der er mere fleksibel og kan tilpasses de enkelte projekters særlige forhold.

I de første skitser skal reduktionen af en byg-nings energiforbrug være på dagsordenen. Det er her, rammerne og forudsætningerne for bygnin-gens energiforbrug bliver fastsat. Det kræver en bevidsthed omkring arkitekturens og æstetikkens indflydelse på energiforbruget. Det gælder højde, bredde, orienter-ing og en lang række andre for-hold. Potentialet for energibesparelser begrænses, hvis mulighederne ikke har været overvejet og ana-lyseret fra starten.

En designproces med bevidsthed om og erkendelse af, at der er en sammenhæng mellem form-

givning og energiforbrug, undgår at skulle indføre kostbare, tekniske løsninger sent i processen for at kompensere for grundlæggende dårlige valg. Er bygningen „rigtigt tænkt“, giver det optimale muligheder for at udnytte de passive egenskab-er i forhold til indeklima og optimere mulighederne for opvarmning, køling, ventilation, dagslys m.m. Designet er i sig selv energireducer-ende, da behovet er minimeret. Det er ægte lav-energi.

Bygningen kan altid senere optimeres med den til enhver tid bedste teknik, men hvis den er optimeret fra begyndelsen, vil udgangspunktet være bedre end for de bygninger, hvor det ikke har været tilfældet. Det er med andre ord en grundlæggende kvalitet og værdi i designet – og bygningen – at den kreative proces har ladet sig vejlede og er formgivet med viden. Erfaringen viser, at det ikke er begrænsende for den kreative og intuitive udfoldelse. Derimod er det en mulighed for at gentænke arkitekturens rolle med nye mål og holdninger.

Hvor ingeniørens traditionelle rolle er at kvanti-ficere arkitekturen, er arkitektens at kvalificere den. Det er to forskellige sprog, men de ude-lukker ikke hinanden. Æstetikken kvantificeres gennem energireduktion, og energireduktion kvalificeres gennem æstetikken. At ingeniørens teoretiske viden kombineres med arkitektens praktiske tilgang resulterer i bund og grund i bedre arkitektur.

Reduktion af bygningers energi-forbrug i driftsfasen er en opera-tionel strategi.3.0 M

etode

Teori møder praksisEn stor del af energiforbruget i en bygning er låst i designet. Derfor er det nødvendigt at arbejde med viden tidligt i den kreative proces og gøre op med rodfæstede vaner og rollefordelinger i byggebranchen.


Konkrete projekter hos Henning Larsen Architects har været inddraget i forskningen. Den opsamlede forskningsviden er blevet afprøvet i udviklings-projekter og har fundet vej til nye projekter.

Erfaringer

EnergidesignFxEUPD(Se side 135)

FxDet foranderlige hus(Se side 137)

FxHvad med dagslys?(Se side 133)

Materialer

Byplanlægning

Ny viden Nye projekterUdviklings-projekter


I fremtiden skal byggeprojekter godkendes efter det danske bygningsreglement og EU's nye krav til energiforbrug og indeklima, Energy Performance Building Directive (EPBD). Der er allerede lagt op til, at de danske krav for bygningers energiforbrug bliver skærpet med ca. 25 % i 2015 og med yderligere ca. 25 % i 2020. Med en kombination af de skærp-ede krav og den nuværende teknik er der ingen vej udenom. Klimastyringen i en bygning kan ikke løs-es med ren teknik. Det vil kræve så meget energi at opfylde kravene med et traditionelt mekanisk anlæg, at lovgivningens skærpede energikrav ikke kan opfyldes. Energidesign er en nødvendig del af den kreative proces.

Det bedste udgangspunkt for et succesrigt projekt og et godt sted at starte er at formulere en fælles målsætning for bæredygtighed. Det sikrer, at alle samarbejdspartnere har samme mål i processen og arbejder konstruktivt mod det. Det er vigtigt at skabe rammerne for en operationel og integreret designproces med målbare kriterier. Det giver en flydende og åben proces med mulighed for, at der arbejdes mere systematisk med de mest centrale kriterier og virkemidler.

Nøglen til at opnå synergieffekter er at sætte forskning og målbare kriterier på dagsordenen i den

kreative proces. Selvom Integrated Energy Design (IED) var defineret som rammen for forsknings-samarbejdet, viste denne metode sig i mødet med hverdagen mindre effektiv, og i det daglige arbejde er en modificeret, enklere udgave af IED blevet arbejdsmetoden.

I IED er energiforbruget en aktiv medspiller, når de-signet udformes. Det målbare validerer projektets forskellige faser, og designet justeres i overens-stemmelse med parametervariationer og konse-kvensanalyser. Det målbare indgår ikke kun som en validering, men hver eneste simulation af et provisorisk design besvares med et designalterna-tiv. Æstetikken udvikles af det målbare, og på den måde opnår man en kvalitetssikring af byggeriet. Processen består af mange små skridt, hvor virke-midlerne justeres. Hver eneste justering tilfører projektet og projektgruppen ny viden og klarhed. Det endelige design søges ikke i den første skitse, men i stedet informeres designet løbende i processen.

Den forenklede arbejdsmetode overvejer en bred vifte af konkrete virkemidler. Den praktiske tilgang til bæredygtighed er en pyramide med tre niveauer, der hver især repræsenterer en måde at opnå ener-gireduktion på.

1. REDUCER gennem et godt design.2. OPTIMER gennem tekniske løsninger.3. PRODUCER gennem integreret vedvarende en-

ergi.

PRODUCER

OPTIMER

REDUCER

Det praktiske arbejde med bæredygtighed kan beskrives som en pyramidestruktur, hvor virkemidler inddeles i reducerende, optimerende og producerende virkemidler.

Metodens målsætning er at fjerne energibehovet.


De største reduktioner i bygningens energiforbrug opnås med de passive strategier, der kun koster et godt forarbejde og en intelligent forvaltning af ressourcerne. De er effektive i hele bygningens leve-tid, fordi de er bygningen. Derfor er en reduktion af designets behov for energi det første, logiske skridt og pyramidens fundament. Designets lys, rum og form knyttes til bygningens performance.

Optimering gennem tekniske løsninger koster ekstra. Det betyder typisk, at anlægsudgifter til fx et bedre ventilationssystem er højere, og tilbagebetalingstiden er forholdsvis kort og sker i form af lavere driftsomkostninger og nedsat CO2-udledning. Sidste trin og pyramidens top er integrationen af vedvarende energiproduktion. Det er virkemidler, som tæller positivt i bygningens energibalance, men de er også omkostningstunge og har lige nu den korteste levetid. Disse virke-midler skaber kun værdi rent energimæssigt og fx ikke en øget brugsværdi af bygningen.

Metodens målsætning er at fjerne energibehovet. Dette sker i en iterativ proces, hvor teknisk special- viden føder den kreative proces, mens æstetik og rum er midlerne til at opnå en markant energi-

reduktion. På den måde kvalificerer vi det æste-tiske og det rationelle i én bevægelse.

Grundlaget for processen er erfaringsopsamling fra tidligere projekter, som ordnes og tematiseres i forskningen. Konklusionerne bringes i spil i udvik-lingsprojekter, inden den nye viden kan aktiveres i nye projekter (se diagrammet på side 15).

Det er, når designarkitekterne og projektgrupperne arbejder med konkrete virkemidler i konkrete cases, at den genererede viden bliver foldet ud, aktiveret og videreudviklet. Denne metodiske strategi skaber en dialog mellem mange forskellige projekttyper, hvor formidling af viden hænger uløseligt sammen med opsamling og justering af denne viden.

Det er en langsom proces, hvor læringen og den konstante generering af mere ny viden er en pointe i sig selv. Samtidig skal den bundfælde sig i den skabende proces, så den bliver intuitiv.

Det er nødvendigt at tage beslutningerne i den rig-tige rækkefølge i processen. Registrering og analy-se af program, klima og kontekst er en vigtig start.

Det er vigtigt at skabe rammerne for en operationel og integreret designproces med målbare kriterier.

f


I de første skitser skal reduktionen af en bygnings energiforbrug være på dagsordenen. Det er her, rammerne og forudsætningerne for bygningens energiforbrug bliver fastlagt.


Hvordan gør vi ?

Henning Larsen Architects' bæredygtigheds- afdeling forsker i dagslys, bæredygtige materialer, facader, energi og bæredygtig byudvikling. Et tvær-fagligt team er rygraden i afdelingen. At arbejde med alle aspekter af miljømæssig, social og økonomisk bæredygtighed er en naturlig del af alle projekter. Det er en vigtig del af projekternes kvalitet, at de forholder sig til disse spørgsmål.

Hvor ?

Bæredygtighed kan implementeres på alle niveauer – materialer, bygninger og byer.

Byområder

En helhedsplan fastholder en vision for et større om-råde. Visionen fletter de mange ønsker og drømme sammen til en fortælling, der kan kommunikeres enkelt og samtidig danne grundlag for en efter- følgende proces og dialog.

Bygninger

Bygninger skal imødekomme mange forskellige – ofte modsatrettede – krav, og tendensen er, at disse krav blive større. Geometrien af en bygning er svær at ændre og skal være langtidsholdbar, men de tek-niske installationer kan løbende forbedres.

Materialer

Valget af materialer er en af de mest synlige grønne bygningsstrategier. Materialerne kan evalueres ud fra to kriterier: 1. Hvordan påvirker materialets udvinding, produk-

tion, anvendelse og bortskaffelse miljøet ? 2. Hvordan påvirker materialet brugernes sundhed

og velvære ? En veldefineret strategi for material-er kan skabe et sundt indeklima.

20 | DESIGN MED VIDEN 20 | DESIGN MED VIDEN

Arkitekturen formgiver bygninger. Men en bygnings design er ikke kun et æstetisk udtryk. Bygningens geometri, placering og orientering har stor betyd-ning for det færdige byggeris samlede energiforbrug.


4.0 Geometri

GeometriEt af arkitekturens vigtigste virkemidler er geometrien. Den arkitektoniske op-levelse skabes i formgivningen. Den ydre geometri og de indre rumligheder og rumlige forløb, der løser bygningens funktionalitet, giver bygningen dens karakter.

De grundlæggende geometrier – bygningskroppen og atrierne, rummenes proportioner og facadens design, fx vindueshullernes dimensioner og lys-ningsdybderne – er bygningens konfi guration og er det sværeste at forandre. Tekniske installationer kan løbende udskiftes, når bedre teknologi kom-mer på markedet, og brugeradfærden kan påvirkes, så den ændrer sig.

Geometrien er en vigtig del af designets passive egenskaber, der ikke har noget energiforbrug i drifts-fasen. Bygningens orientering i forhold til solen og nabobygningerne, kompaktheden, rumhøjder og rumdybder har stor betydning for energiforbruget. Det er afgørende for, hvor stort behovet for kunstigt lys og opvarmning eller køling er.

De forskellige parametre skal indgå i en samlet vur-dering. Ved at variere parametrene og simulere kon-sekvenserne for bygningen kan man optimere de-signet i forhold til de formulerede målsætninger for energiforbruget. Sammenhængene er komplekse og påvirker hinanden både positivt og negativt.

Bygningens orientering på byggegrunden er afhæn-gig af, hvad den skal bruges til, fordi lysforholdene

skifter i løbet af dagen og året. Samtidig har den omkringliggende by eller landskabet en indfl ydelse. Der er forskel på, om bygningen ligger i skygge fra en stor nabobygning, eller om den ligger i et åbent landskab.

Det er en udbredt opfattelse, at energirigtige byg-ninger skal være kompakte. Runde bygninger er så-ledes mere energirigtige end fi rkantede bygninger, da runde bygninger har et mindre overfl adeareal og derfor ikke er så eksponerede mod den klimatiske og urbane kontekst. Michael Jørgensens forskning har dog vist, at kompakthed er en mindre væsentlig faktor.

Det skyldes, at faktorer som bl.a. dagslysindtag og isoleringstykkelse kan øge eller mindske facadens betydning for energiforbruget. Mange bygninger er i dag særdeles godt isolerede, og energitabet er lille. Forskningen viser, at balancen mellem åbningerne i facaden, rummenes højde og dybde, der fordeler dagslyset inde i bygningen, er langt vigtigere para-metre at arbejde med. I moderne byggeri har det en større indfl ydelse på det samlede energiregnskab.

Geometrien understøtter også en social interaktion. I et atrium fordeles dagslys inde i bygningen inde-fra. Det er et godt eksempel på, at et virkemiddel påvirker fl ere aspekter af bygningens bæredygtige kvaliteter, både den sociale og den energimæssige. Ved at optimere og kvalifi cere balancen styrkes denne kvalitet yderligere.

Geometrien er en vigtig del af designets passive egenskaber, der ikke har noget energiforbrug i drifts-fasen.


Novo Nordisks nye domicil i Bagsværd er inspireret af Arne Jacobsens plan for området. Vinduesbåndene er designet med henblik på at skabe optimale lys-forhold i kontorområderne. De vandrette brøstninger refl ekterer sollyset væk.


Bagsværd, Danmark50.200 m2

Under opførelse

4.0 Geometri

Novo Nordisks nye domicil i Bagsværd skal huse virksomhedens øverste ledelse og 1.100 administrative medarbejdere. Arkitekturen skaber optimale betingelser for husets brugere med et funktionelt og bæredygtigt design.

Domicilet er placeret i en grøn og indbydende park, som er inspireret af danske skove og landskab-er. Parklandskabet sikrer en uadskillelig kontakt mellem bygningen og de grønne omgivelser og understøtter visuelt bygningens og virksomhedens grønne profil.

Den samlede bebyggelse af lavere, nye og eksister-ende, polygone bygninger iscenesætter det nye samlende midtpunkt , den cirkulære hovedbygning. Arkitekturen skal skabe levende rumligheder, hvor mennesker kan mødes og nye synergier opstå.

Den nye kontorbygning er formet som en cylinder og seks etager høj. Insulinmolekylets komplekse strukturer har inspireret til bygningens runde form og den spiralformede, indre trappe i atriet. Den cirkulære form øger dagslysindtaget med 17 % og

er på mange måder optimal i forhold til at opnå et lavt energiforbrug.

Geometrien udnyttes, sammen med bygningens fysik og energieffektive installationer, til at reduce-re bygningens samlede energiforbrug. Den kom-pakte bygningsform minimerer behovet for kunstig opvarmning, uden at dagslysniveauet forringes. Tre lysgivende indsnit i facaden sikrer et højt dagslys-indtag helt ind i bygningens center.

De bæredygtige virkemidler i byggeriet indbefatter desuden grønne tage samt genanvendelse af regn-vand til havevanding.

Case :Domicil til Novo Nordisk

Kontekst

Bygningen er placeret i en grøn park, som både med-arbejdere og gæster kan have glæde af. Parken skaber en 'cool island'-eff ekt, hvor jordens fugtighed og kølige temperatur hjælper til at formindske diff erencen mel-lem ude- og indetemperaturerne. Det reducerer energi-forbruget til køling af bygningen.

Orientering og placering

Bygningen bliver en del af det eksisterende Novo Nordisk-kompleks i Bagsværd. Den er placeret i det sydøstlige hjørne af grunden, hvor den kommer til at fungere som samlende element i den overordnede struktur. Den runde bygning har ingen for- eller bag-side, men orienterer sig efter solen med de tre lys-givende indsnit i bygningskroppen.

Geometri

Den runde bygnings lille overfl adeareal medvirker til at reducere bygningens varmetab. Rumdybderne i huset er desuden optimeret i forhold til de enkelte funktion-ers behov for dagslys, hvilket giver 17 % bedre adgang til dagslys i facaden. På den måde sikres mere og bedre dagslys for medarbejderne.

REDUCER :

95 kWh/m2/årREFERENCE :

95 kWh/m2/år 71 kWh/m2/år

24 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BYGNING

Projektets referenceramme bygger på standarden for traditionelt byggeri, som den er beskrevet i bygnings-reglementet BR08. Det svarer til 95 kWh/m2/år.

Projektets målsætning er Energiklasse 2015 svarende til ca. 42 kWh/m2/år.


Dagslys

Det runde volumen er perforeret af tre indsnit, som sam-men med det centrale atrium bringer dagslyset og den omkringliggende natur helt ind i kernen af bygningen. De tre indsnit er orienteret efter de primære adgange fra de omkringliggende bygninger i Novo-komplekset.

Zonering

Bygningen er inddelt i to forskellige indeklimazoner, som kan reguleres individuelt. I atriet varierer indeklimaet meget. Her kan man fornemme sæsonernes skiften, og der vil typisk være køligere eller varmere end i resten af huset – afhængig af årstiden. Arbejdspladserne har til gengæld et stabilt indeklima, som er yderligere inddelt i lokale, individuelt regulerbare klimazoner.

Facadedesign

Facaden består af klassiske vinduesbånd med vand-rette, lukkede brøstninger, som refl ekterer sollyset og varmen væk fra bygningen. Det arkitektoniske udtryk er inspireret af arkitekten Arne Jacobsen, der i 1961 lavede planen for Novo Nordisk-området i Bagsværd. Vindues-lysningerne er hvide og matte og sender refl ekteret, diff ust lys langt ind i bygningen.

Grønt tag

I forbindelse med husets kantine og auditorium forbind-er to skrånende volumener med grønne tage huset med den omkringliggende park. De grønne tagfl ader forsinker regnvandets nedsivning og bidrager desuden til 'cool island'-eff ekten som omtalt under 'Kontekst'.

OPTIMER :

PRODUCER :

Glastype

Der er anvendt trelagsvinduer med jernfattigt glas. Sol-lyset trænger lettere gennem jernfattigt glas, og der-med udnyttes dagslyset bedre.

Belysning

Der er anvendt helt ny bevægelsesstyret LED-teknologi i atriet. Derudover er al belysning på grunden udført med forskellige belysningsgrader og udelukkende som „down-light“ LED-spotbelysning.

Ingen

Det var ambitionen med projektet at leve op til stand-arden for Energiklasse 2015 svarende til ca. 42 kWh/m2/år. Målet er således opnået alene gennem energireducer-ende og -optimerende tiltag.

71 kWh/m2/år 41,8 kWh/m2/år

41,8 kWh/m2/år



Atriet er det samlende element for alle funktioner og rumligheder. Rummet er seks etager højt og de-fi neres af organisk udformede balkoner, som åbner sig opad for at trække mest muligt lys ned og ind i bygningen. Atriet afsluttes af et fi nmasket ovenlys.

28 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BYGNING28 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BYGNING

Bæredygtighed og god arkitektur går hånd i hånd i Viborg Rådhus. Basens grønne tage forsinker regn-vandets naturlige nedsivning og fremhæver sam-tidig den svævende bygnings geometri. Rådhuset forankres på den måde sikkert i landskabet.


Viborg, Danmark19.400 m2

Opført 2011

4.0 Geometri

Viborg Rådhus er Danmarks første bæredygtige rådhus. Gennem en kompakt bygningsgeometri og en helhedsorienteret dagslysstrategi opnår huset et samlet energiforbrug, som opfylder de gældende retningslinjer for Energiklasse 2015.

Case : Viborg Rådhus

Viborg Kommune var den første kommune, der valgte at bygge et nyt rådhus efter struktur- reformen i 2007. Det nu opførte byggeri er Danmarks første eksempel på et bæredygtigt rådhus.

Huset er placeret på et tidligere kaserneområde lidt uden for Viborgs historiske bykerne. Det er udformet som et skulpturelt volumen svævende over en base af lavere bygninger, som er nænsomt integreret i landskabet. Huset åbner sig mod råd-huspladsen mod øst og den nye grønne rådhushave mod syd og inviterer medarbejdere og besøgende ind i et indre, der er åbent, lyst og fleksibelt.

Viborg Rådhus får et samlet energiforbrug, som opfylder retningslinjerne for Energiklasse 2015. Det lave energiforbrug opnås til dels gennem passive, energireducerende tiltag, som integreres i byg-

ningens design, dels gennem energiproducerende tiltag som solceller, grundvandskøling og -opvarm-ning.

Projektet har desuden haft fokus på at skabe et behageligt indeklima for både ansatte og besøg-ende ud fra en social bæredygtig tankegang. Der er således arbejdet intenst med at udnytte dagslys-et bedst muligt både i facadedesignet og i valget af materialer og farver inde i bygningen. Facadens grafiske udtryk giver desuden rådhuset en særlig identitet og accentuerer bygningens særlige betyd-ning i byrummet.

Ifølge kommunens egne beregninger er det bære-dygtige hus tjent hjem på bare otte år.


Rådhuset er en større helhed bestående af rådhus-bygning, -have og -plads. Derfor er selve rådhuset placeret parallelt med grundens nordvestligste hjørne, hvor det danner kant mod ringvejen. Rådhushaven er placeret syd for huset mellem to begrønnede 'arme'. Ankomst til huset sker fra rådhuspladsen mod øst.

Geometri

Bygningen er skulpturelt udformet som en modelleret kube, der hæver sig på tre 'arme', som skaber en glid-ende overgang mellem bygningen og det omkring-liggende landskab. Bygningens let skrånende tag giver et dynamisk udseende og et indre med særlige rumlige kvaliteter.

REFERENCE :

REDUCER :



Kontekst

Rådhuset er placeret på en gammel, tom kasernegrund langs med Indre Ringvej. Det ligger på et hjørne mellem et industrikvarter mod nordvest og et parcelhuskvarter mod syd. Huset rejser sig mod den hårde industri og nedskaleres og blødgøres med de begrønnede 'arme' ud mod parcellerne og deres haver.



95 kWh/m2/år

DESIGN MED VIDEN | 31DESIGN MED VIDEN | 31

Dagslys

Et stort atrium med i alt tre ovenlys giver dagslyset optimale betingelser for at trænge ned i bygningen. Lys-et, som vandrer over de lukkede, hvide balkonforkanter på de forskudte dæk, ændrer rummets karakter dagen igennem. Det største ovenlys er delt i to af en tag-terrasse, som ligger i forbindelse med medarbejder-kantinen.

Facadedesign

Den mønstrede facade består af dybe kassetter med trelagsvinduer, som har både æstestiske og funktio-nelle egenskaber. Det dybe relief skærmer af for solen og sender samtidig lys ind i byningen ved hjælp af sin silkematte overfl ade. Facadedesignet bidrager sidst, men ikke mindst, til bygningens dynamiske udtryk.

Grønt tag

Det grønne tag refl ekterer solens stråler væk fra bygning-en og omdanner CO2 til ilt. Derudover hjælper det til at reducere bygningens behov for køling, hvilket giver et positivt resultat i bygningens samlede energiregnskab. Taget forsinker desuden afl edningen af regnvand på grunden.

Zonering

Viborg Rådhus er et demokratisk hus – også rent arkitektonisk. Derfor er husets hovedrum, atriet, off ent-ligt tilgængeligt. Alle har mulighed for at opleve og bruge dette rum og ankommer til huset her. Jo længere ud og op i bygningen man bevæger sig, desto mere private bliver funktionerne.

Naturlig ventilation

Hele rådhuset er naturligt ventileret bortset fra nogle enkelte større møde- og konferencerum. Ventilations-anlægget har indtag over bygningens lofter.

Belysning

Bygningens belysning reguleres efter behov i forhold til dagslyset. Bevægelsesdektetorer og energibesparende lyskilder reducerer strømforbruget yderligere.

Termoaktive konstruktioner

Der er indlagt varme-/køleslanger i bygningens beton-dæk. Dækkene blotlægges, hvor dette er muligt, for bedst muligt at kunne udnytte betonens termiske egenskaber. Dermed udjævnes store udsving i rum-temperaturerne, og indeklimaet forbedres.

OPTIMER :

Grundvandskøling og -opvarmning

90 meter nede i jorden hentes grundvandet op og udnyttes til opvarmning og afkølning. Tre forskellige systemer sikrer, at bygningen kan anvende den til en-hver tid mest eff ektive metode. Der er installeret 760 kvadratmeter solceller på bygningens tag, som årligt kan levere 76.000 kWh.

PRODUCER :

71,2 kWh/m2/år 61 kWh/m2/år

61 kWh/m2/år 41 kWh/m2/år



Facadens udtryk tilfører Viborg Rådhus en stærk identitet. Den særlige struktur er genereret ud fra analyser og simuleringer af dagslysets vandring gennem bygningen. Medarbejdernes kontorområder er placeret, så de ikke generes af direkte sollys.

34 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BYGNING34 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BYGNING

I casen fra Nørrebro (se side 36) er etager trukket fra og lagt til i forhold til dagslysets fremkommelig-hed i gader og gårdrum. Ved at renovere på solens præmisser opnås mere dagslys i byen og boligen, en lavere varmeregning og et reduceret energiforbrug.


4.1 Geometri

Geometri i byenDer er stor forskel på, om man bygger i et historisk byområde i en nordisk by eller i et nyt kvarter i en mellemøstlig ørkenby. Byggetraditionen og klimaet gør en for-skel. Byens tæthed og formgivningen af de enkelte bygninger spiller også en rolle.

Moderne byer udvikler sig efter detaljerede plan-er med detaljerede retningslinjer for et væld af by- og bygningsmæssige forhold – fra valg af materialer til facader til infrastrukturer. Disse byplaner fast-sætter rammen for de enkelte bygninger og deres energiforbrug. De grundlæggende betingelser for at energioptimere bygninger defi neres af bl.a. forhol-det til de nære omgivelser. Bygningerne påvirker mikroklimaet og dagslysforholdene i andre bygnin-ger. Det gør en forskel, om en bygning kaster skygge på nabobygningen eller refl ekterer dagslys-et ind i bygningen.

En helhedsplan fastholder en vision for et større område. Det er en vision med målsætninger og ønsker for en række aspekter og er ofte den strukturelle ide, der binder bygningerne i området sammen. Planen skal have en robust struktur, der kan tåle mange variationer og senere tilpasninger i designet. I denne fl eksibilitet ligger fremtids-sikringen.

Planens kontekstuelle forudsætninger er bygning-ernes designpræmis. Det er derfor nødvendigt at betragte byens struktur og bygningerne i en energi-mæssig sammenhæng. En bymæssig helheds-betragtning, der gør det, skaber et bedre grundlag for at designe energi- og komfortoptimerede byer

og bygninger. Samspillet mellem byens tæthed og bygningernes ydre geometri er et væsentligt energi-mæssigt aspekt.

Jakob Strømann-Andersens forskningsresultater tegner et dynamisk billede af forholdet mellem design og energiforbrug, fordi dagslyset er medtaget. Eff ekten af byens struktur på bygningens energi-forbrug er langt større end før antaget. Resultat-erne indikerer, at der er en grænse for fortætning-en på 200 -300 %, hvis man inddrager en energi-optimeringsstrategi i helhedsplanen.

Dagslyset er både oplevelses- og energimæssigt en af de vigtigste faktorer i designet af den enkelte bygning. Dagslyset bør betragtes som en fælles ressource i byens planlægning, og planerne bør inddrage dette aspekt og anerkende de mulige, energimæssige synergier, der kan være i samspillet mellem byens forskellige elementer og typologier.

Bygninger kan skabe bedre betingelser for hinanden i forhold til sol, skygge og vind. En optimering af byens struktur er derfor en nødvendig forudsæt-ning for at reducere de enkelte bygningers energi-forbrug.

Dagslyset bør betragtes som en fæl-les ressource i byens planlægning.


4.1 Geometri

København, Danmark150.000 m2

Udviklingsprojekt afsluttet 2012

36 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BY

I et eksisterende bykvarter kan bygningsgeometrien justeres ved nedrivning eller tilbygning og gennem omdannelse af den eksisterende bygningsmasse. Målet er at skabe bedre dagslysforhold mellem bygningerne og i selve boligerne.

Case : Nørrebro

Indgreb på byniveau er ikke noget man „bare gør“. Mange aktører skal inddrages, tidshorisonten er lang, og konsekvenserne er komplekse. Derfor for-holder omsætningen af viden fra teoretiske sol- og skyggestudier til konkrete virkemidler sig til et mere abstrakt niveau, nemlig det vi drømmer om.

Den by, vi drømmer om at bo i, er åben og grøn – men også så tæt, at der er et stort nok beboergrundlag til at sikre foskellige funktioner såsom skole, indkøb, butiksliv og arbejdspladser i kvarteret. I udviklings-projektet 'Hvad med dagslys ?' undersøges dagslys-et i et nøje udvalgt 'bylaboratorium' på Nørrebro i København.

Dagslyset studeres ud fra en række parametre, bl.a. geometri. Byens rumligheder og dens struktur har nemlig stor betydning for dagslysets fremkomme-

lighed i både byrum og bygninger. Geometrien har en direkte målbar betydning for kvaliteten af vores byer og boliger.

Når man arbejder med byens geometriske udform-ning, kan man gøre brug af følgende virkemidler : tilbygning, nedrivning og anlæg af nye veje og stier.

Tilbygninger på steder, der er nøje udvalgt efter sol- og lysforhold sikrer uændret eller øget bymæs-sig tæthed. Nedrivning af hele eller dele af byg-ninger skaber plads til, at lyset kan trænge ind i selv smalle, dybe gårde. Nye veje og stier på tværs af eksisterende færdselsårer sikrer fl ere og varierende ruter gennem kvarteret.


Geometri

Bygningernes højde og indbyrdes afstand er afgør-ende for mængden og kvaliteten af dagslyset – både i selve bygningen og i gaderummet. Figuren viser, hvordan horisontvinklen mindskes. Jo højere op i etagerne, man kommer, desto mindre bliver vinklen, og mere dagslys strømmer ind.

Dagslys

Dagslysets fremkommelighed i gaderummet har stor betydning for både uderummenes og bolig-ernes kvalitet og for menneskets velvære. På Nør-rebro, som har en meget tæt bygningsstruktur, fj er-nes hele karrésider, så gaderne kan blive bredere, og dagslyset kan trænge ned til de nederste etager.

Delvis nedrivning

Ny bygning Tilbygning

Soldesign

Ved at renovere med soldesign kan man opnå mere dagslys, bedre kontakt til uderum, lavere varme-regning og mindre energiforbrug. Eksempelvis giv-er de vinklede facader bedre lys i uderummet og modvirker, at de øvre altaner skygger for de under-liggende boliger. Udvidelsen af netto- og brutto-areal giver desuden større brugsværdi.

Virkemidler

Nedrivning og tilbygning af hele eller dele af byg-ninger er de virkemidler, der kan arbejdes med, når man snakker om bæredygtigt byggeri i byen med geometrien som parameter. I projektet på Nørrebro er etager trukket fra og lagt til ift. dagslysets frem-kommelighed i gader og gårdrum.

Hel nedrivning

Der er arbejdet særlig strategisk med den geome-triske udformning af masterplanen for det nye by-center i Klaksvík på Færøerne. De mange nye bygnin-ger skal bryde de dominerende vinde fra nordvest og sydøst, som skaber et uønsket, kaotisk mikroklima.


Klaksvík, Færøerne150.000 m2

Designår 2012

4.1 Geometri

Klaksvík er en færøsk by, som ligger fordelt på to modstående fjeldsider. Byen forbindes af et lavtliggende område, hvor to fjorde mødes, og hvor en ny bykerne nu skal opføres. Komfort og mikroklima er nøgleordene i masterplanen.

Case : Klaksvík City Center

Det nye, centrale byområde i Klaksvík består af et sammenhængende stisystem, der knytter tre kvarterer med hver sin særlige identitet sammen. De tre kvarterer bygger videre på allerede eksister-ende kvaliteter i Klaksvík.

Der er udviklet et grønt, rekreativt område, et urbant område med offentlige funktioner og services, og sidst, men ikke mindst, et maritimt kvarter bestående af kulturhus, søfartsmuseum, strandlagune, cafeer, butikker og boliger anlagt langs den foreslåede strandpromenade.

Projektets vision er at skabe en oplevelsesrig og levende midtby. Den centrale byplads, som ligger i det urbane kvarter, skal eksempelvis kunne tilbyde et bredt udvalg af muligheder for udfoldelse og op-levelser på alle tider af døgnet og året. Bypladsen

skal også etablere en god og naturlig forbindelse til havet og det maritime kvarter.

Forslaget til det nye bycenter er baseret på simuler-inger og studier af de lokale vindforhold. De hårde vinde fra nordvestlig og sydøstlig retning nød- vendiggjorde et særligt fokus på mikroklima og komfort i udviklingen af masterplanen.

I forbindelse med den indledende research til projektet viste det sig, at svaret på opgaven lå i den færøske byudviklings historie. Der er i forslag-et arbejdet med brudte, forskudte volumener og gadeforløb for at sikre et roligt og behageligt mikroklima, netop som erfaringer fra stedet viser.

Kontekst

De seneste 50 års byudvikling i Klaksvík har tilladt vinden at suse uhindret gennem gaderne. Projektet for den nye bykerne trækker i stedet på en meget forfi net historisk erfaring og går i dialog med det lokale klima og landskab, når der bygges. Det giver en bykerne med et behageligt mikroklima.

Forankring

Den nye bykerne er en stjerneformet struktur, hvor stjernens centrum udgør den fremtidige be-skyttede byplads, byens hjerte. Den takkede form sikrer en stærk forankring af det nye bycenter i den eksisterende by. Omvendt lader den også den omkringliggende kontekst, grønne områder, kanal-er og strandområder, trænge ind til bypladsen.

Bevaring

De vigtigste sigtelinjer fra byen og ud over havet er bevaret i den nye struktur. Disse og andre frie visuelle kig, som vurderes at bygge på en stærk lokal tradition, er også bibeholdt i selve bebyggelsen, så man hele tiden kan orientere sig i forhold til den øvrige by.

Klimaforhold

Masterplanen bygger på studier af simuleringer af de lokale vindforhold. Forskudte bygnings-volumener sikrer, at den dominerende sydøsten-vind og nordvestenvind i Klaksvík brydes og danner komfortable læzoner i byrummet. Rød er meget vind, og blå er mindre vind.

40 | DESIGN MED VIDEN | GEOMETRI | BY

A

B

C

D

AB

C

D

Lukk

et

karr

éstru

ktur

Konc

eptet s

kabe

s med

refer

ence

til d

en

tradit

ionell

e nor

deur

opæisk

e kar

réstr

uk-

tur.

karré

en åb

ner s

ig mod

det in

dre g

rønn

e

strøg

og luk

ker l

yset in

d i b

yrum

met.

Samtid

igt sk

abes

en ti

lknytnin

g mell

em

det p

rivate o

g offen

tlige r

um.

Denfl e

ksibl

e fun

ktion

sbas

e rum

mer

en

kombin

ation

af se

rvice

-, er

hver

vs- o

g of

-

fentlig

e fun

ktion

er. B

asen

skab

er der

ved

en ko

bling

omkr

ing fo

rskell

ige so

ciale,

fysisk

e og øk

onom

iske p

arad

igmer,

der

er

med

til a

t ska

be dive

rsitet i

bye

n. O

ver-

gang

en m

ellem

det priv

ate o

g offen

tlige

rum fo

rskyd

es fy

sisk,

men

på s

amme

gang

bibe

holde

s den

visu

elle k

ontakt.

Karré

ens l

ænger

forsk

ydes

og vin

kles

horis

ontalt,

udfra

en bea

rbejd

ning af

by-

ens r

umlig

e for

løb sa

mt e

n op

timer

ing af

de m

ikrok

limatisk

e for

hold

i byr

ummet.

Karré

ens l

ænger

differ

entie

res v

ertik

alt

med

udg

angs

punk

t i en

natur

lig op-

timer

ing af

lyse

t i byr

ummet. S

amtid

igt

udvik

les der

skala

hiera

rkier

, der

skab

er

områ

der m

ed ov

erga

nge f

ra la

v til h

øj

beby

ggels

e for

at bry

de den

ensa

rteth

ed,

som et

en gen

nemgå

ende

beb

ygge

ls-

esstr

uktu

r ville

skab

e.

Karré

ens g

avle

terra

sser

es m

od det

grøn

ne in

dre s

trøg. Te

rrass

erne

skab

er

lys, ly o

g man

gfold

ighed

i en

men

nesk

e-

lig sk

ala.

Åben

karr

éstru

ktur

Funk

tions

base

Horiso

ntal

fors

kydn

ing

Vertik

al

fors

kydn

ing

Terr

asse

ring

KVANTITA

TIV M

ÅLSÆ

TNIN

G

Katego

ri for a

ktivi

tet i

byr

ummet.

A

+

Oph

old af

læng

ere va

righe

d; rol

ig po

sition

; sidd

ende

eller

ligge

nde;

-

Terra

sse;

gade

cafe

eller

restau

rant; p

ool; a

mfi te

ater m

v.

B

+

Ophold

at ko

rt vari

ghed

; ståe

nde/s

idden

de i k

ortva

rig pe

riode

;

-

Offentl

ige pa

rker; l

egep

ladse

r; ind

købs

strøg m

v.

C

+

Aktivt

opho

ld; m

ageli

g og n

ormal

gang

; slen

tre; s

pads

ere;

-

Gangs

ti; ind

gang

spart

i; ind

købs

gade

mv.

D

+

Gen

nemga

ng; o

bjekti

v gan

g; ras

k elle

r hurt

ig ga

ng

-

Parkeri

ngsp

lads;

boule

vard;

forto

v mv.

Den kv

antit

ative

måls

ætning

værd

isætte

r des

ign-

para

metre

for d

e mikr

oklim

a-tis

ke fo

rhold

i ru

m-

met m

ellem

byg

ninge

rne, dvs

. (vin

d, so

llys,

dags

lys

mv.)

. Der

tilst

ræbe

s værd

ier, d

er ik

ke al

ene s

ikrer

et højt

komfortn

iveau

i by

rummet, m

en ogs

å sikr

er

gode

foru

dsætn

inger

for d

esign

af la

vene

rgibe

byg-

gelse

r.

Den kv

antit

ative

måls

ætning

stru

ktur

eres

ud fra

4

aktiv

itets

katego

rier,

der e

r defi

nere

t med

udg

ang-

spun

kt ak

tivite

tsnive

auer

i by

rummet. D

e fi re

klas

s-

er be-

skriv

er m

inimum

s kra

v for

vind

- og so

llysn

iv-

eaue

t i det givn

e byr

um.

Katego

ri for a

ktivi

tet i

byr

ummet.

Intu

itivt v

ed vi

, at d

e stø

rste m

uligh

eder

for a

t

ændre

i de

signe

t til d

e lav

este omko

stning

er lig

ger

i de f

ørste

fase

r af d

esign

et.

I en pla

nlægn

ingsp

roce

s tidl

igste fa

se afl

æse

s de

kont

ekstu

elle f

orho

ld, dvs

. natur

ens,

byen

s og

lands

kabe

ts str

uktu

r, ge

ometri

og in

dbyr

des f

or-

hold

samt m

uligh

eder

og be

græns

ninge

r i fo

rhold

til lys

, sky

gge, so

l og vin

d. En by

gning

s des

ign vi

l

såled

es al

tid væ

re et

resu

ltat a

t de k

onteks

tuell

e

rammer.

Västr

a Doc

kan ar

bejder

såled

es m

ed et

holi

stisk

tekn

isk vi

dens

kabe

ligt s

yn på b

yrum

og by

gning

er,

der g

iver h

elt nye

komfort

og en

ergim

æssige

mu-

lighe

der,

ford

i effe

kten

fra f

.eks

. sky

gge f

ra omgiv

-

ende

byg

ninge

r kan

tage

s med

i be

regn

inger

ne,

liges

om ko

nsek

vens

en af

vind

- og da

gslys

forh

old

fra de v

arier

ende

byla

ndsk

abeli

ge udfor

mnin

ger.

Form

ålet e

r, at gør

e det ude

ndør

s miljø

så beh

age-

ligt s

om m

uligt

und

er al

le ve

jrfor

hold

ved ud

eluk-

kend

e at b

enytte pas

sive s

trategie

r, dv

s. str

ateg

ier

der i

kke k

ræve

r et ø

get r

esso

urce

forb

rug.

KOMFORT-

OG E

NERGID

ESIG

N

MÅLSÆ

TNIN

G OG S

TRATE

GIER

A

B

C

D

AB

C

D

Lukket

karréstruktur

Konceptet skabes med reference til den

traditionelle nordeuropæiske karréstruk-

tur.

karréen åbner sig mod det indre grønne

strøg og lukker lyset ind i byrumm

et.

Samtidigt skabes en tilknytning m

ellem

det private og offentlige rum.

Denfl eksible funktionsbase rum

mer en

kombination af service-, erhvervs- og of-

fentlige funktioner. Basen skaber derved

en kobling omkring forskellige sociale,

fysiske og økonomiske paradigm

er, der er

med til at skabe diversitet i byen. Over-

gangen mellem

det private og offentlige

rum forskydes fysisk, m

en på samm

e

gang bibeholdes den visuelle kontakt.

Karréens længer forskydes og vinkles

horisontalt, udfra en bearbejdning af by-

ens rumlige forløb sam

t en optimering af

de mikroklim

atiske forhold i byrumm

et.

Karréens længer differentieres vertikalt

med udgangspunkt i en naturlig op-

timering af lyset i byrum

met. Sam

tidigt

udvikles der skalahierarkier, der skaber

områder m

ed overgange fra lav til høj

bebyggelse for at bryde den ensartethed,

som et en gennem

gående bebyggels-

esstruktur ville skabe.

Karréens gavle terrasseres mod det

grønne indre strøg. Terrasserne skaber

lys, ly og mangfoldighed i en m

enneske-

lig skala.

Åben

karréstruktur

Funktionsbase

Horisontal

forskydning

Vertikal

forskydning

Terrassering

KVANTITATIV MÅLSÆTNING

Kategori for aktivitet i byrumm

et.

A

+

Ophold af længere varighed; rolig position; siddende eller liggende;

-

Terrasse; gadecafe eller restaurant; pool; amfi teater mv.

B

+

Ophold at kort varighed; stående/siddende i kortvarig periode;

-

Offentlige parker; legepladser; indkøbsstrøg mv.

C

+

Aktivt ophold; magelig og normal gang; slentre; spadsere;

-

Gangsti; indgangsparti; indkøbsgade mv.

D

+

Gennemgang; objektiv gang; rask eller hurtig gang

-

Parkeringsplads; boulevard; fortov mv.

Den kvantitative målsætning værdisætter design-

parametre for de m

ikroklima-tiske forhold i rum

-

met m

ellem bygningerne, dvs. (vind, sollys, dagslys

mv.). Der tilstræbes værdier, der ikke alene sikrer

et højt komfortniveau i byrum

met, m

en også sikrer

gode forudsætninger for design af lavenergibebyg-

gelser.

Den kvantitative målsætning struktureres ud fra 4

aktivitets kategorier, der er defi neret med udgang-

spunkt aktivitetsniveauer i byrumm

et. De fi re klass-

er be-skriver minim

ums krav for vind- og sollysniv-

eauet i det givne byrum.


et.

Intuitivt ved vi, at de største muligheder for at

ændre i designet til de laveste omkostninger ligger

i de første faser af designet.

I en planlægningsproces tidligste fase afl æses de

kontekstuelle forhold, dvs. naturens, byens og

landskabets struktur, geometri og indbyrdes for-

hold samt m

uligheder og begrænsninger i forhold

til lys, skygge, sol og vind. En bygnings design vil

således altid være et resultat at de kontekstuelle

ramm

er.

Västra Dockan arbejder således med et holistisk

teknisk videnskabeligt syn på byrum og bygninger,

der giver helt nye komfort og energim

æssige mu-

ligheder, fordi effekten fra f.eks. skygge fra omgiv-

ende bygninger kan tages med i beregningerne,

ligesom konsekvensen af vind- og dagslysforhold

fra de varierende bylandskabelige udformninger.

Formålet er, at gøre det udendørs m

iljø så behage-

ligt som m

uligt under alle vejrforhold ved udeluk-

kende at benytte passive strategier, dvs. strategier

der ikke kræver et øget ressourceforbrug.

KOMFORT- OG ENERGIDESIGN

MÅLSÆTNING OG STRATEGIER


Planen for Klaksvíks nye centrum og hjerte er ud-formet, så bygningerne giver læ for de barske vinde. Et godt mikroklima i byen er første skridt på vejen til mere social interaktion.


Komfort handler om brugerens sanselige oplevelse af en bygning. Den hænger derfor i høj grad sammen med bygningens indeklima og funktionalitet. Hvis indeklimaet tænkes ind i de tidligste designfaser, giver det store økonomiske besparelser og smukkere huse.


5.0 Komfort

KomfortMennesker lever, oplever og sanser, og menneskets oplevelse af en bygning på-virkes af bygningens komfort. Balancen mellem energiforbrug og komfort skal analyseres og afklares i samarbejde med bygherren og brugerne.

Designet af bygninger har en direkte indflydelse på, hvordan vi indretter vores hverdag og bruger de fysiske omgivelser. Forholdet mellem bruger og bygning udvikler sig hele tiden, og pejlemærkerne er brugerens oplevelse af bygningen og bygningens energiforbrug. Indeklimaet er den fællesnævner, der både kan løfte brugeroplevelsen og reducere ener-giforbruget.

Indeklimaet bliver ofte gjort til et spørgsmål om stabile temperaturer og god luftkvalitet. Men hvis indeklimadesignet også indtænker brugerens op-levelse, kan man nå videre. Brugerens oplevelse af selvbestemmelse er afgørende for vurderingen af bygningens brugervenlighed. Muligheden for at åbne et vindue for at få frisk luft eller styre solafskærmningen er brugerens måde at inter-agere med bygningen på. Bygninger skal være intuitive. Forskning viser, at brugerne er parate til at acceptere udsving i temperaturer, luftkvalitet, lysstyrke etc., hvis de har selvbestemmelse og mulighed for at påvirke forholdene.

Lidt forenklet kan man sige, at indeklima er lig energiforbrug, men man har ikke altid været så op-mærksom på denne sammenhæng. Derfor bruges der ofte energi til at skabe et godt indeklima for at

kompensere for dårligt designede huse. Det betyder lavere til loftet og støj i hverdagen, når der skal installeres store ventilationsanlæg. Hvis byggeriets klimatiske forhold er tænkt med allerede i design-fasen, kan behovet for ventilationsanlæg reducer-es. Det giver store økonomiske besparelser i både anlægs- og driftsfasen – og så giver det smukkere og mere brugervenlige bygninger.

Indeklimaet kan inddeles i fem kategorier : term-isk, atmosfærisk, akustisk, visuelt og mekanisk (som defineret af WHO). Særligt det termiske, det atmosfæriske og det visuelle indeklima de-finerer bygningens energiforbrug, så der kan hentes store besparelser ved at arbejde aktivt med de tre størrelser.

Den iterative proces, hvor arkitekterne og inge-niørerne fodrer hinanden med viden om komfort ud fra forskellige parametre, er en stor del af den indledende designfase . Oplevelse og fysisk velbe-findende skal gå op i en højere enhed. Når bruger-nes behov er kendt, kan installationer optimeres, og det giver i sidste ende markante reduktioner af energiforbruget.

Brugerens oplevelse af selvbestem-melse er afgørende for vurderingen af bygningens brugervenlighed.


Syddansk Universitet – Kolding Campus udmærker sig ved et varieret og optimeret indeklima, hvor det store atrium hjælper med at fordele dagslyset i byg-ningen indefra og sørger for naturlig ventilation.


Kolding, Danmark13.600 m2

Under opførelse

5.0 Komfort

Syddansk Universitet (SDU) – Kolding Campus skaber med sin trekantede form et markant, nyt vartegn i Kolding. Universitetet bliver Danmarks første lavenergi-universitet med fokus på komfort, indeklima og interaktion.

Case : SDU – Kolding Campus

Den nye campus er placeret på Grønborggrunden i Kolding centrum tæt på havn og banegård. Kolding Campus skaber en ny central plads ud mod det attraktive ålandskab ved Kolding Å og kommer til at indgå i fælles synergi med byens øvrige uddannelsesinstitutioner.

Bygningens form og facader skaber en stærk dialog mellem bygningens indre liv og betragteren udenfor. Facaden er en integreret del af bygnin-gen og skaber sammen med denne et unikt og varieret udtryk. Indenfor, i det fem etager høje atrium, forskyd-er trapper og svalegange sig ind over hinanden og skaber en særlig dynamik, hvor den trekantede form gentager sit mønster i hele tiden nye positioner op gennem de forskellige etager.

Hver etage er indrettet med henblik på at skabe krydsfelter mellem lærere, forskere og studerende, samtidig med at der er områder til ro og fordybelse. Ved at give alle brugere et ærinde på alle etager maksimeres antallet af krydsfelter, og visionen om at skabe et kraftcenter får optimale betingelser for succes. Campusens aktiviteter åbner sig op mod byen, så campuspladsen og det indre studieunivers bliver til ét sammenhængende urbant felt.

Projektet indeholder en række bæredygtige tiltag og udføres som et byggeri i Energiklasse 2015. I projekteringsfasen har arkitekter og ingeniører i tæt samarbejde optimeret designet yderligere for at holde fast i det høje ambitionsniveau for bygning-ens miljømæssige bæredygtighed.

REDUCER :

REFERENCE :


95 kWh/m2/år

Placering og orientering

SDU – Kolding Campus er placeret i grundens nordøstlige hjørne i tæt kontakt med åen. Bygningen er roteret så-dan, at der opstår en solrig central plads mellem campus og åen. Det betyder samtidig, at en direkte nordvendt facade uden solindfald undgås.

Geometri

Bygningens trekantede form sikrer en optimal areal-udnyttelse. Det store, roterede atrium giver dagslys og udsyn til alle verdenshjørner. Samtidig bruges atriet til supplerende naturlig ventilation og nattekøling.

Kontekst

Den nye campusbygning ligger i centrum af Kolding langs Kolding Å og tæt på havnen. SDU – Kolding Cam-pus bliver en del af et dynamisk læringsmiljø. Bygningen ligger i ummiddelbar tilknytning til Kolding Kommunes Uddannelsescenter, Designskolen og Handelsskolen.

46 | DESIGN MED VIDEN | KOMFORT | BYGNING




Dagslys

Dagslyset i bygningen er en balancekunst mellem store glasarealer og afskærmning af vinduer. Bygningens ovenlys er orienteret og designet, så de skærmer for direkte sollys, eftersom for meget lys kan have negative konsekvenser i form af øgede krav til køling og ventila-tion. Atriet sikrer optimale dagslysforhold i centrum af bygningen.

Facadedesign

Som en del af dagslysstrategien er der udviklet en dy-namisk, mobil solafskærmning til facaden. Facaden består af en let konstruktion af bevægelige trekantede elementer, der kan regulere lysindfaldet, og en tungere, højisoleret konstruktion. Facaden har en åbningsgrad på ca. 50 %.

Programdistribution

Ved at arbejde med forskellige indeklimaer opnår man et godt og diff erentieret læringsmiljø. I Kolding Cam-pus er der derfor arbejdet med to klimazoner. Under-visningslokaler og administrationen ligger i zonen tættest på facaden, som har et stabilt indeklima. I atriet kan sæsonernes skiften fornemmes. Her er klimaet mere fl uktuerende.

Tunge konstruktioner

Kolding Campus er en del af et udviklingsprojekt (se side 135), der undersøger, hvordan betons termiske egenskab-er kan forøges, og energiforbruget til opvarmning og køling dermed formindskes. For bedst muligt at kun-ne udnytte betonens termiske egenskaber blotlægges dækkene, hvor dette er muligt. Dermed udjævnes store udsving i rumtemperaturerne, og indeklimaet forbedres.

Belysning

Kolding Campus er indrettet med behovsstyret belys-ning i relation til dagslyset. Der er anvendt energieff ektiv LED-belysning i bygningen.

Mekanisk ventilation

Der er installeret et mekanisk, behovsstyret VAV-ventilationsanlæg (Variable Air Volume) med høj nytte-virkning i bygningen. Anlægget er optimeret i for-hold til udnyttelse af de termoaktive konstruktioner. Diff usionsåbne lofter sikrer et lavt tryktab og sparer rør-føring og armaturer.

Solcelleanlæg

Et solceleanlæg på taget producerer elektricitet.

ATES

Et kombineret varme- og kølepumpesystem, der bruger grundvand til at regulere temperaturen i bygningen, er fuldt integreret, så det arbejder sammen med bygning-ens andre muligheder for fx at bruge udeluften til køling.

OPTIMER :

PRODUCER :

88,8 kWh/m2/år 57,9 kWh/m2/år




I det fem etager høje atrium forskyder trapper og svalegange sig ind over hinanden og skaber en særlig dynamik. Det trekantede motiv gentages i nye kom-positioner op gennem de forskellige etager og skaber en stærk dialog mellem ude og inde.


Henning Larsen tegnede oprindeligt Klostermarks-skolen i 1960. 50 år senere er skolen blevet renove-ret. En ny fremrykket klimaskærm af glas skaber et forbedret indeklima og øget komfort for lærere og elever.


Roskilde, Danmark1.000 m2

Gennemført 2012

5.0 Komfort

Klostermarksskolen – et af tegnestuens tidligste projekter og indviet i 1965 – trængte efter 50 års brug til en kærlig hånd. En ny klimaskærm, som er forankret i skolens udtryk, hjælper til at mindske bygningernes energiforbrug.

Case : Klostermarksskolen

Som et af sine første projekter vandt Henning Lar- sen konkurrencen om Klostermarksskolen i 1960. Efter næsten 50 års brug trængte skolen til at blive renoveret.

Hovedformålet med renoveringen af skolen var at reducere energiforbruget og samtidig opnå et for-bedret indeklima, øget velvære og produktivitet blandt lærere og elever. Projektets hovedidé er en ny fremrykket klimaskærm af glas, som udføres, så bygningerne fremstår som svævende volumener og understreger skolens arkitektoniske greb.

Derudover er der designet en overdækning af et fæl-les gårdrum mellem de to fagfløje, også af glas. Her er etableret siddetrapper til ophold og adgang til fløjenes undervisningsrum. Glasoverdækningen bidrager til at hæve temperaturen i fagfløjene om

vinteren og forlænger muligheden for udeundervis-ning forår og efterår.

Energirenoveringen omfatter derudover en udven-dig efterisolering af tagene. I den forbindelse er der installeret et nyt, tidssvarende ventilationsanlæg og etableret nye ovenlysvinduer, akustiklofter og dagslysstyret belysning.

Henning Larsens oprindelige projekt fik ros for sit stærke arkitektoniske udtryk, hvis høje kvalitet fastholdes og videreføres i den ny klimaskærm, som danner en både æstetisk og tidssvarende ramme om skolen.

REDUCER :

Orientering

Den eksisterende bygning er struktureret omkring en vandrehal med undervisningslokaler til den ene side og fagfl øje til kreative produktionsfag såsom billedkunst, sløjd, hjemkundskab m.v. til den anden. Bygningen er orienteret diagonalt på verdenshjørnerne.

Geometri

Den oprindelige bygningsgeometri, som indgår i om-bygningen, består af to undervisningsfl øje med et fæl-les gårdrum mellem sig. Bygningerne havde oprindeligt udkragninger over vinduerne, var minimalt isolerede og opvarmede med et utidssvarende system.

Kontekst

Klostermarksskolen ligger i et blandet boligkvarter i Roskilde. Skolen blev oprindeligt tegnet af Henning Larsen i 1960 og opført i 1965. Byggeriet, der er opført som industrialiseret montagebyggeri af præfabrikerede betonelementer, består af en særklassefl øj mod nordøst og normalklasselænger mod sydvest adskilt af gård-haver i fl ere niveauer.

REFERENCE :


Klostermarksskolen var stort set uisoleret, før renover-ingen blev gennemført. Beregninger viser, at de enkelte nye bygningsdele hver især overholder de eksisterende krav for bygningernes energibehov, og der er således sket en markant reduktion i bygningens samlede energi-forbrug.


Dagslys

Etableringen af glasoverdækningen mellem de to byg-ninger sikrer en naturlig dagslysmængde i 'uderummet'. Nye ovenlys og den øgede glasandel i den nye klima-skærm forøger dagslysniveauet i undervisningsfl øjene markant.

Glasoverdækning

Der etableres en glasoverdækning af gårdrummet mellem de to undervisningsfl øje. Det overdækkede gårdrum holder på bygningernes varmetab gennem vinterhalvåret, og indeklimaet i både bygninger og gårdrum optimeres.

Ny klimaskærm

Den nye, fremrykkede klimaskærm eliminerer kuldebroer ved den eksisterende, eksponerede betonkonstruktion. Gamle vinduer udskiftes med nye trelags energiruder, hvorved der opnås en væsentlig forbedring af u-værdien.

Efterisolering

Tage, gavle og ventilationshuse er blevet efterisoleret op til nutidig standard. Efterisoleringen minimerer bygning-ernes varmetab og reducerer udgifter til opvarmning. Ved at fl ytte selve ventilationsmekanikken til kælder-en, hvor der er en konstant temperatur, reduceres også strømforbruget til ventilation.

OPTIMER :

PRODUCER :

Belysning

Der er etableret ny, dagslysstyret belysning i undervis-ningsfl øjene, som sammen med det forøgede dagslys-niveau vil nedbringe behovet for elektrisk belysning og forbedre indeklimaet.

Radiatorer

I forbindelse med fremrykningen af facaden er der opsat nye radiatorer. Deres placering og dimensionering mind-sker kuldenedfald og optimerer opblandingen af luften.

Naturlig ventilation

Der er installeret naturlig ventilation med genvinding i det overdækkede uderum. På varme sommerdage kan glasset i tagkonstruktionen åbnes og den varme luft stige til vejrs ud af bygningen. Undertrykket vil så trække frisk, kølig luft fra et skyggelagt område ind i atriet og skabe et behageligt indeklima.

Varmefordeling

Ved overdækning af gårdrummet er det ved Bsim-beregning eftervist, at der opnås et varmetilskud til undervisningslokalerne i vinterhalvåret. Desuden op-varmes rummet mellem bygningerne til en temperatur, som muliggør 'udendørs' undervisning hele året.

Vinter



Nye ovenlys i en glasoverdækning mellem to byg-ninger på Klostermarksskolen er med til at forøge dagslysniveauet i undervisningsfl øjene markant.


De off entlige byrum i masterplanen for Västra Dockan i Malmø er placeret og designet på baggrund af studier af mikroklimaet i det gamle industri-område. I baggrunden skimtes planens rygsøjle – et grønt parkforløb, som forbinder byen og havnen.


5.1 Komfort

Komfort i byenKomforten i byrummet har en meget direkte indfl ydelse på den måde, en by ud-vikler sig på. Vind, sol, skygge og dagslys er de markører, der opridser byrummets potentiale som centrum for det levede liv.

Byer konkurrerer om at tiltrække de bedste hjerner og virksomheder og skabe den bedste kulturelle ud-vikling for at være på forkant med fremtiden. I frem-tiden vil ægte metropoler være bæredygtige byer.

Som for bygninger er klimaforhold et af de grund-læggende præmisser. Klimaet er afgørende for byers udfromning og udvikling. I byen er det især interessant, hvad der sker i mellemrummene mellem bygninger : de tilbageværende zoner, hvor klimaet får plads til at udfolde sig.

Det urbane mikroklima kan ikke kontrolleres me-kanisk som indeklimaet. Bygningsvolumenerne dikterer de lokale klimazoner, og derfor har planlæggeren et stort ansvar, når der skal laves nye byplaner eller byfornyelse i eksisterende områder. Succeskriteriet for en god plan er gode byrum, og her spiller klimaforhold en hovedrolle.

Det gode og attraktive byrum går hånd i hånd med komforten. I Nordeuropa er mørke og fugtige kroge bylivets største fj ende, mens sol og kontrollerede vindforhold er en magnet for aktivitet. I varme egne, fx Mellemøsten, er skygge og vindens naturlige evne til at ventilere en forudsætning for at kunne færdes udenfor i de varmeste måneder. Derfor er

en grundig kortlægning af de lokale klimaforhold et nødvendigt udgangspunkt for at kunne modellere byen optimalt og skabe den bedst mulige komfort under de specifi kke forhold.

Ønsket om komfort betyder, at bygningsmassen skal udformes, så den bruger de givne, lokale klima-forhold som en medspiller. En byplanlægnings-strategi, som tager sit afsæt i sol-, skygge-, vind og dagslysanalyser, skaber optimale komfort-forhold. De naturlige ressourcer dirigeres til fordel for byrummet, som med få og enkle virkemidler kan gentænkes.

Brugernes oplevelse, behov og ønsker er omdrej-ningspunktet for byrummets succes og afgør-ende parametre for udviklingen af byens identi-tet. Energiforbruget og byudviklingen er afhængig af brugernes adfærd, og komfortoplevelsen af by-rummet afgør byens bæredygtige potentiale.

Brugerens behov og ønsker er om-drejningspunktet for byrummets succes.

5.1 Komfort

Malmø, Sverige80.000 m2

Designår 2008

58 | DESIGN MED VIDEN | KOMFORT | BY

Hvordan transformerer man et eksisterende havne- og industriområde til en levende, tæt by med blandede funktioner ? I forslaget til Västra Dockan tog svaret udgangspunkt i en begrønning og kvalificeret aktivering af byrummet.

Case : Västra Dockan

Projektet for Västra Dockan introducerer en plan, hvor bygningsvolumenerne danner gadeforløb og pladser som i en varieret by i lighed med det cen-trale Malmø. Udviklingen af området har udgangs-punkt i stedets historie, hvor de tætte stræder og store haller inddrages i samspil med et moderne, urbant havnerum med kontorer, butikker, boliger og rekreative arealer.

Planen er udarbejdet med udgangspunkt i en kvantitativ målsætning, som tager forbehold for forskellige designparametre i de mikroklimatiske forhold i byrummet, fx vind og dagslys.

Den kvantitative målsætning struktureres ud fra fire aktivitetskategorier, der er defineret med ud-gangspunkt i aktivitetsniveauer i byrummet :

A – Ophold af længere varighedB – Ophold af kort varighedC – Aktivt opholdD – Gennemgang

Västra Dockan arbejder således med et viden-skabeligt helhedssyn på byrum og bygninger, som giver helt nye komfort- og energimæssige mulig-heder. På denne måde kan effekten fra fx skygge fra omgivende bygninger tages med i de mikroklimatiske beregninger, og konsekvensen af vind- og dagslysforhold fra de varierende bylandskabe-lige udformninger kan klarlægges.

Det har i byplanen resulteret i mange forskellige opholdsmuligheder med hvert sit mikroklima.


Grønt forløb

Udgangspunktet for bebyggelsesstrukturen i Västra Dockan er et nyt grønt forløb, som skærer gennem området og forbinder området med de omkringliggende bebyggelser. Adgangen til det grønne skaber økonomisk værdi for bebyggelsen og stor social og sundhedsmæssig værdi for de mennesker, der bor i den.

Arealanvendelse

Den nye bebyggelse er organiseret med udgangs-punkt i en kvantitativ målsætning, som omhandler designparametre for de mikroklimatiske forhold i by-rummet, fx vind og dagslys. I projektet tilstræbes værdier, der ikke alene sikrer et højt komfortniveau i byrummet, men også gode forudsætninger for design af lavenergibebyggelser.

Typologi

Projektet tager udgangspunkt i den nordeuropæiske karréstruktur, som tilpasses bygningens ønskede funktion, sol-/skyggeforhold, m.m. Karréen er valgt, fordi dens gårdrum har et behageligt mikroklima, og fordi den er nem at tilpasse ønsket om at designe med lavenergi.

Tilpasning

Karréerne løftes op på en gennemgående base og åbnes op mod det centrale parkforløb, så deres gårdrum visuelt smelter sammen med det grønne i strukturen. Service- og butiksfunktioner placeres i basen og boliger i de øvre etager, hvor der er masser af dagslys. Dagslyset sikres gennem en justering af højderne på karréens 'arme' og en terrassering ind mod parken.

A B C D

A

B CD

Lukk

etka

rrés

tru

ktu

rKo

ncep

tet

skab

es m

ed r

efer

ence

til

den

trad

ition

elle

nor

deur

opæ

iske

kar

rést

ruk-

tur.

karr

éen

åbne

r si

g m

od d

et in

dre

grøn

ne

strø

g og

lukk

er ly

set

ind

i byr

umm

et.

Sam

tidig

t sk

abes

en

tilkn

ytni

ng m

elle

m

det

priv

ate

og o

ffen

tlige

rum

.

Denfl e

ksib

le fun

ktio

nsba

se r

umm

er e

n ko

mbi

natio

n af

ser

vice

-, e

rhve

rvs-

og

of-

fent

lige

funk

tione

r. Bas

en s

kabe

r de

rved

en

kob

ling

omkr

ing

fors

kelli

ge s

ocia

le,

fysi

ske

og ø

kono

mis

ke p

arad

igm

er,

der

er

med

til

at s

kabe

div

ersi

tet

i bye

n. O

ver-

gang

en m

elle

m d

et p

riva

te o

g of

fent

lige

rum

for

skyd

es fys

isk,

men

på

sam

me

gang

bib

ehol

des

den

visu

elle

kon

takt

.

Karr

éens

læng

er for

skyd

es o

g vi

nkle

s ho

riso

ntal

t, u

dfra

en

bear

bejd

ning

af by

-en

s ru

mlig

e fo

rløb

sam

t en

opt

imer

ing

af

de m

ikro

klim

atis

ke for

hold

i by

rum

met

.

Karr

éens

læng

er d

iffer

entie

res

vert

ikal

t m

ed u

dgan

gspu

nkt

i en

natu

rlig

op-

timer

ing

af ly

set

i byr

umm

et.

Sam

tidig

t ud

vikl

es d

er s

kala

hier

arki

er,

der

skab

er

områ

der

med

ove

rgan

ge fra

lav

til h

øj

beby

ggel

se for

at

bryd

e de

n en

sart

ethe

d,

som

et

en g

enne

mgå

ende

beb

ygge

ls-

esst

rukt

ur v

ille

skab

e.

Karr

éens

gav

le t

erra

sser

es m

od d

et

grøn

ne in

dre

strø

g. T

erra

sser

ne s

kabe

r ly

s, ly

og

man

gfol

digh

ed i

en m

enne

ske-

lig s

kala

.

Åb

enka

rrés

tru

ktu

r

Fun

ktio

nsb

ase

Hor

ison

tal

fors

kyd

nin

g

Ver

tika

lfo

rsky

dn

ing

Terr

asse

rin

g

KV

AN

TITA

TIV

MÅ

LSÆ

TNIN

GKa

tego

ri for

akt

ivite

t i b

yrum

met

.

A+

Oph

old

af læ

nger

e va

righe

d; ro

lig p

ositi

on; s

idde

nde

elle

r lig

gend

e;

-Te

rras

se; g

adec

afe

elle

r res

taur

ant;

pool

; amfi t

eate

r mv.

B+

Oph

old

at k

ort v

arig

hed;

stå

ende

/sid

dend

e i k

ortv

arig

per

iode

;

-O

ffent

lige

park

er; l

egep

lads

er; i

ndkø

bsst

røg

mv.

C+

Akt

ivt o

phol

d; m

agel

ig o

g no

rmal

gan

g; s

lent

re; s

pads

ere;

-G

angs

ti; in

dgan

gspa

rti; i

ndkø

bsga

de m

v.

D+

Gen

nem

gang

; obj

ektiv

gan

g; ra

sk e

ller h

urtig

gan

g

-P

arke

rings

plad

s; b

oule

vard

; for

tov

mv.

Den

kva

ntita

tive

mål

sætn

ing

værd

isæ

tter

des

ign-

para

met

re for

de

mik

rokl

ima-

tiske

for

hold

i ru

m-

met

mel

lem

byg

ning

erne

, dv

s. (

vind

, so

llys,

dag

slys

m

v.).

Der

tils

træ

bes

værd

ier,

der

ikke

ale

ne s

ikre

r et

høj

t ko

mfo

rtni

veau

i by

rum

met

, m

en o

gså

sikr

er

gode

for

udsæ

tnin

ger

for

desi

gn a

f la

vene

rgib

ebyg

-ge

lser

.

Den

kva

ntita

tive

mål

sætn

ing

stru

ktur

eres

ud

fra

4 ak

tivite

ts k

ateg

orie

r, de

r er

defi

ner

et m

ed u

dgan

g-sp

unkt

akt

ivite

tsni

veau

er i

byru

mm

et.

De fi r

e kl

ass-

er b

e-sk

rive

r m

inim

ums

krav

for

vin

d- o

g so

llysn

iv-

eaue

t i d

et g

ivne

byr

um.

Kate

gori for

akt

ivite

t i b

yrum

met

.

Intu

itivt

ved

vi,

at d

e st

ørst

e m

ulig

hede

r fo

r at

æ

ndre

i de

sign

et t

il de

lave

ste

omko

stni

nger

ligg

er

i de

førs

te fas

er a

f de

sign

et.

I en

pla

nlæ

gnin

gspr

oces

tid

ligst

e fa

se afl æ

ses

de

kont

ekst

uelle

for

hold

, dv

s. n

atur

ens,

bye

ns o

g la

ndsk

abet

s st

rukt

ur,

geom

etri o

g in

dbyr

des

for-

hold

sam

t m

ulig

hede

r og

beg

ræns

ning

er i

forh

old

til ly

s, s

kygg

e, s

ol o

g vi

nd.

En b

ygni

ngs

desi

gn v

il så

lede

s al

tid v

ære

et

resu

ltat

at d

e ko

ntek

stue

lle

ram

mer

.

Väs

tra

Doc

kan

arbe

jder

sål

edes

med

et

holis

tisk

tekn

isk

vide

nska

belig

t sy

n på

byr

um o

g by

gnin

ger,

der

give

r he

lt ny

e ko

mfo

rt o

g en

ergi

mæ

ssig

e m

u-lig

hede

r, fo

rdi e

ffek

ten

fra

f.eks

. sk

ygge

fra

om

giv-

ende

byg

ning

er k

an t

ages

med

i be

regn

inge

rne,

lig

esom

kon

sekv

ense

n af

vin

d- o

g da

gsly

sfor

hold

fr

a de

var

iere

nde

byla

ndsk

abel

ige

udfo

rmni

nger

.

Form

ålet

er,

at g

øre

det

uden

dørs

milj

ø så

beh

age-

ligt

som

mul

igt

unde

r al

le v

ejrf

orho

ld v

ed u

delu

k-ke

nde

at b

enyt

te p

assi

ve s

trat

egie

r, dv

s. s

trat

egie

r de

r ik

ke k

ræve

r et

øge

t re

ssou

rcef

orbr

ug.

KO

MFO

RT-

OG

EN

ERG

IDES

IGN

MÅ

LSÆ

TNIN

G O

G S

TRA

TEG

IER

A

B

C

D

+ Ophold af længere varighed, rolig position, siddende eller liggende

+ Ophold af kort varighed, stående/siddende i kort-varig periode

+ Aktivt ophold, magelig og normal gang slentre, spadsere

+ Gennemgang, objektiv gang, rask eller hurtig gang

- Terrasse, gadecafe eller restaurant, pool, amfiteater mv.

- Offentlige parker, legepladser, indkøbsstrøg mv.

- Gangsti, indgangsparti, indkøbsgade mv.

- Parkeringsplads, boulevard, fortov mv.


Riyadh ligger midt i den saudiske ørken, og kravene til byens mikroklima er høje. Det kommende fi nans-distrikt, King Abdullah Financial District, opføres her, og bydelens geometriske udformning har stor betyd-ning for den gode komfort mellem bygningerne.


Riyadh, Saudi-Arabien1.600.000 m2

Under opførelse

5.1 Komfort

I et ørkenklima er det en vanskelig udfordring at skabe et komfortabelt mikroklima. Temperaturerne er ekstreme. I det nye finansdistrikt i Saudi-Arabiens hovedstad, Riyadh, er byen optimeret, så temperaturen sænkes mellem bygningerne.

Case :King Abdullah Financial District

King Abdullah Financial District er den traditionelle arabiske by forenet med en moderne storbymetro-pol. Hjertet i finansdistriktet er en transformeret imitation af den saudiske wadi, som er et lavt-liggende område i ørkenen, der bliver grønt efter regnskyl. I King Abdullah Financial District bliver wadien et evigt grønt, skyggefuldt og rekreativt område med butikker, restauranter og sports-anlæg.

Når det handler om komfort i byen, er Mellem-østens største udfordring at skabe tilpas meget skygge for den bagende sol. Designmæssige tiltag kan hjælpe til at sænke temperaturen i byen. Finansdistriktet bliver et grønt område med mas-ser af vegetation og vand, der medvirker til at sænke temperaturen.

Gennem en optimering af bygningernes proportion-er og ved brug af lette facadematerialer, der hold-er på fugtigheden, kan den udendørs temperatur sænkes med helt op til 6-8 grader.

Persontransporten foregår i dag udelukkende i egen bil, hvor airconditionen sikrer en behagelig tempe-ratur. Projektet introducerer derfor bl.a. Saudi- Arabiens første letbane og lukkede gangbroer mel-lem bygningerne.

Der er udarbejdet en bæredygtig guide for alle byggerier i området, som alle skal energi-certificeres efter LEED-standarden. Der er givet specifikke og detaljerede retningslinjer for bl.a. bygningernes for-brug af vand, energiforbrug, indeklima, påvirkning af mikroklima, materialer og affaldshåndtering.

Arealanvendelse

Riyadh ligger i den saudiske ørken, hvor det er så varmt, at indbyggerne foretrækker at køre i bil i stedet for at færdes til fods. Masterplanen tager derfor udgangspunkt i et eksisterende vådområde, hvis kølige mikroklima udnyttes til rekreative areal-er og gangzoner.

Mikroklima

Byens struktur planlægges med udgangspunkt i det grønne vådområde og formes i en profi l, som er højest mod midten og lavest langs kanten. På den måde ledes varme vinde og deraf afl edte sandstor-me hen over og uden om byen. Det gør byen rar at færdes i og mindsker skader på bydelens bygninger og infrastruktur.

Fortætning

Byen er tættest omkring centrum og mindre tæt langs periferien. Den tætte struktur giver masser af skygge og skaber et behageligt mikroklima. Byg-ningernes geometri sikres ved specifi kke retnings-linjer for designet på hver enkelt matrikel.

Infrastruktur

Fortætningen omkring centrum reducerer behovet for biltransport. Saudi-Arabiens første letbane og omkring 100 overdækkede skywalks sikrer en eff ektiv infrastruktur og reducerer bydelens sam-lede CO2-forbrug.

1.10

2.10

2.13

1.10

2.10

2.13

1.10

2.10

2.13

1.10

2.10

2.13

62 | DESIGN MED VIDEN | KOMFORT | BY


Den tætte bystruktur i centrum af fi nansdistrikt-et giver masser af skygge og skaber et behageligt mikroklima med god komfort. I dag foregår stort set al persontransport i bil.


Facaderne på Energinet.dk's nye kontorhus i Balle-rup har en lodret og profi leret fast solafskærmning, så gener fra direkte solindfald og overtemperaturer i udsatte rum undgås.


6.0 Programdistribution

ProgramdistributionPlaceringen af bygningens funktioner er en af arkitektens vigtige opgaver. Med nogle få bæredygtige værktøjer er det muligt at skabe et design, der tager højde for såvel flow og indeklima som energieffektivitet og arkitektonisk identitet.

For at forstå det byggede miljøs potentiale skifter designeren fra skala til skala i en iterativ proces. Et af de virkemidler, som breder sig over flere skalaer er programdistributionen, dvs. placeringen af for-skellige funktioner i en bygning. Intelligente plan-løsninger, hvor funktionerne samles i enheder og sammensættes med øje for behov og ressourcer, er nøglen til at sikre værdien af en bygning.

Kunsten består i at finde en balance mellem en flydende og en låst programdistribution. En vel-defineret fordeling af funktionerne giver en række fordele, som er afgørende for et energioptimeret design. En effektiv strategi til at opnå begge dele er zonering. Zoneringen samler funktionerne i mindre enheder og placerer dem, så synergien er optimal. Bygningen skal fungere både i zoner og som hel-hed.

En robust grunddisponering af funktionerne sikrer en effektiv udnyttelse af kvadratmetrene. Spild-plads undgås, og det kommer både brugermønstre og energiforbrug til gode. Det er både et økono-misk og et miljømæssigt incitament, fordi byg-herren sparer penge til materialer og energi. Hvis funktionerne organiseres i en matrix af enheder, kan man opnå en fleksibilitet, der forlænger byg-ningens levetid. En fleksibel programdistribution

fremtidssikrer byggeriet, fordi det så er født med et potentiale til at favne nye brugere. Hvis distributionen af funktionerne ikke er tænkt grundigt igennem, kan det skabe store problemer for indeklimaet og energiforbruget. Hvis funktion-erne placeres uden tanke for fx solvarme, risikerer man overophedede rum. De høje temperaturer og risikoen for blænding nedsætter velbefindende og effektivitet blandt husets brugere og koster både energi og penge at regulere mekanisk ved hjælp af ventilation, køling og fordyrende automatiske solafskærmninger, der ruller ned, når solen skinner, og brugeren ønsker at kigge ud.

Zoneringen giver mulighed for at tilpasse installa-tioner til de forskellige funktioners behov, og på den måde er programdistributionen ikke kun et spørgsmål om fleksibilitet, men også et middel til at optimere komfortforholdene. Program-distri-butionens evne til at dække flere skalaer påvirker bygningens overordnede flow og langsigtede til-pasningsevne.

Programdistributionen er en vigtig pointe i husets identitet. Et godt hus udnytter konteksten til at skabe bl.a. et godt indeklima.

Et godt hus er tænkt indefra, hvil-ket giver glade brugere.


Selvom Energinet.dk's kontorhus i Ballerup er et kompakt kontorbyggeri, strømmer dagslyset uhin-dret ind i bygningens midte. Der er arbejdet med øgede rumhøjder og bygningens selvskygge for at sikre optimale dagslys-, sol- og skyggeforhold.


Ballerup, Danmark4.000 m2

Opført 2011


Kontorhuset til Energinet.dk’s medarbejdere i Ballerup er et ægte lavenergihus, der udelukkende ved hjælp af design og optimering af husets geometri opfylder den ønskede målsætning om et lavt energiforbrug.

Bygningen er på 4.000 m2, og et enkelt arkitektonisk greb gør huset fleksibelt og let at over-skue. Det består kort og godt af tre elementer : møde-faciliteter, atrium og arbejdspladser. Møde- faciliteterne er placeret i det nederste plan med uhindret kig ud i landskabet. Det er også her, med-arbejdere og gæster ankommer til huset.

Atriet er husets åbne og aktive samlings-punkt. Herfra kan man via den store, centrale trappe komme op til arbejdspladserne på første sal.

Bygningen har grønt tag, der tjener flere bære-dygtige formål. Det grønne tag reducerer gennem forsinkelse og fordampning belastningen på det offentlige kloaksystem. Derudover benyttes det opsamlede regnvand til toiletskyl og havevanding,

hvilket er med til at nedsætte det samlede køle-forbrug.

En del af den miljømæssige målsætning for pro-jektet har været at sikre en høj grad af fleksibilitet i indretningen. Det åbne plan på første sal, de lette vægge og enkle og genanvendelige elementer gør, at det vil være nemt og problemfrit at ændre ind-retningen i fremtiden.

Da bygningen blev designet, blev den laveste energiklasse nået alene gennem en optimering af designet.

Case :Kontorhus til Energinet.dk

REDUCER :

95 kWh/m2/år REFERENCE :



Bygningen er placeret sydligt på grunden. Den er roteret, så den ligger diagonalt på verdenshjørnerne. På den måde undgås det, at hele facader vender stik øst eller syd, som er de særligt udsatte retninger i forhold til direkte sollys.

Geometri

Bygningens kompakte geometri minimerer både varme-tab og materialeforbrug. Etagernes rumhøjde er øget i forhold til gennemsnittet, hvilket gør det lettere for sol-lyset at trænge helt ind i bygningen.

Kontekst

Bygningen ligger ugeneret på en bakketop i et industri-kvarter med spredt bebyggelse. Det har givet ultimativ frihed i forhold til placering, orientering og geometri.

68 | DESIGN MED VIDEN | PROGRAMDISTRIBUTION | BYGNING


Projektets målsætning svarer til energikravene, som de er beskrevet i BR08, altså ca. 52 kWh/m2/år.


Dagslys

Bygningen oplyses af dagslys fra de store glasfacader såvel som af ovenlyset og atriet. Bygningens øverste etage har en udkragning, så den nederste etage ligger i selvskygge i sommerhalvåret, og energiforbruget til køling reduceres.

Programdistribution

Funktioner, som ikke kræver længerevarende ophold, så-som mødelokaler, bibliotek etc., er placeret mod syd og øst. De faste arbejdspladser er placeret mod nordvest og -øst. På den måde skabes mindre forskel mellem interne og eksterne temperaturer, og behovet for mekanisk kø-ling mindskes.

Facadedesign

Bygningens tætte facader har en lodret og profileret fast solafskærmning, så gener fra direkte solindfald og over-temperaturer i udsatte rum undgås. Afskærmningen er designet efter solen. Den er dybest foroven, hvor solen står højst – mod syd og øst – og smallest, hvor lyset skal have optimale muligheder for at finde ind i bygningen.


Ved at udnytte betonens evne til at optage varme og kulde fra omgivelserne udjævnes store udsving i rum-temperaturerne. På den måde forbedres indeklimaet og energibalancen.

fordeling/funktionsdiagrammer

mødelokaler_stillerum

kontorer

toiletter,dep mv

kopi_print_tryk

køkken

fitness

atrium

retninger_kig på tværs_transparens

spontane møder

fordeling/funktionsdiagrammer

mødelokaler_stillerum

kontorer

toiletter,dep mv

kopi_print_tryk

køkken

fitness

atrium

retninger_kig på tværs_transparens

spontane møder

OPTIMER :

PRODUCER :



Der er installeret et mekanisk ventilationsanlæg med høj nyttevirkning i bygningen. Det bidrager til en konstant indetemperatur på 21-22 ºC hele året. Anlæg-get er symmetrisk og har overdimensionerede rørstør-relser, hvilket mindsker tryktabet betragteligt.

Opvarmning/nedkøling

Der er udgravet kanaler i jorden under bygningen til ud-nyttelse af jordens naturlige temperatur til henholdsvis opvarmning og nedkøling af frisk luft.


48,6 kWh/m2/år

Ingen

Det var ambitionen med projektet at leve op til standarden for BR08 svarende til ca. 52 kWh/m2/år. Mål-et er således opnået alene gennem energireducerende og -optimerende tiltag.


Kontorhuset til Energinet.dk oplyses af dagslys fra facaden, mindre ovenlys og atriets store ovenlys. Funktioner, der ikke fordrer længerevarende ophold som eksempelvis mødelokaler, er placeret langs fa-caderne, hvor udsvinget i rumtemperaturen er størst.


Det nye globale hovedsæde for Siemens i München er disponeret omkring en vertikal rygrad, som binder hele strukturen sammen. Bygningen fungerer i tæt interaktion med byen og skaber en række off entligt tilgængelige byrum i gadeplan.


München, Tyskland45.000 m2

Under opførelse


Siemens’ nye hovedsæde er en urban komposition af pladser, gårdrum og stræder, der i et genkendeligt forløb digter videre på byens topografi og skaber et helt nyt, levende kvarter i byen, som er tilgængeligt for alle.

Case : Siemens HQ

I det banebrydende kontorbyggeri forenes virksom-heden Siemens og München i en harmonisk hel-hed. Hvor kontorbyggerier de seneste årtier har haft tendens til at isolere sig uden for byerne, placerer Siemens sig i forlængelse af byens historiske del og åbner som konsekvens gadeplanet for lokalsamfun-det. Den offentlige adgang skaber et kontinuerligt flow af gæster og passerende gennem bygningen, der signalerer, at det 21. århundredes hovedsæde er gæstfrit og vedkommende. Bygningen består af seks rektangulære, afrundede former, som er forbundet af en central, vertikal ryg, der løber gennem hele bygningskroppen. Struktur-en skaber seks offentligt tilgængelige gårdrum, der er direkte forbundet med den omkringliggende by og kan udforskes af gående.

Hjertet i Siemens’ nye hovedsæde er atriet, der er placeret midt i bygningen, med adgang fra all sider. Atriet er Siemens’ hovedindgang.

Siemens har med designet af deres nye hovedsæde ønsket at markere sig med et spydspidsprojekt for bæredygtigt design i en urban kontekst. Projektet sigter mod at overgå kendte standarder inden for grønt byggeri som DGNB Gold og LEED Platinum.

Bygningen anvender den nyeste energi- og klima-teknologi produceret af Siemens og er således også en demonstration af virksomhedens produkter.

REDUCER :

128,8 kWh/m2/år REFERENCE :




Siemens-projektet bevarer to af den eksisterendekarrés bygninger, hvoraf én er fredet. De to bygninger, der tilsammen former et hjørne på en af byens pladser, renoveres og integreres fuldstændigt i det nye design. Det er bevægelsen fra pladsen og diagonalt gennem bygningen, der ønskes styrket.

Geometri

Byggeriets geometri er defi neret af grundens størrelse og form. Grundet funktionskrav og bygningens totale dybde opstår der nogle særlige rumforhold i bygningsmassen. Dagslysstrategien redegør derfor for, hvordan bygnings-dybderne på op til 18 meter og de smalle gårdrum kan kompenseres i forhold til dagslys.

Kontekst

Siemens' nye hovedkvarter ligger på kanten af den gamle bykerne i München. En stor del af en eksisterende karré rives ned og giver plads til det nye hus, som med sin off entlige forbindelse på tværs af bygningen skal skabe sammenhæng mellem museumskvarteret mod nord-vest og den gamle bykerne mod øst og sydøst.

Projektet tager udgangspunkt i tyske standarder for traditionelt byggeri. Det svarer til 128,8 kWh/m2/år.

Projektet sigter mod at overgå certifi ceringerne for grønt byggeri , DGNB Gold og LEED Platinum.


Dagslys

Som kompensation for de dybe bygningsdybder og de smalle gårdrum er facaderne i gårdene vinklet med 5o, så solens stråler bedre kan trænge ned til bygningens nederste etager. Den lyse og matte facadebelædning hjælper til at disitribuere dagslyset i bygningen.

Facadedesign

Facadedesignet har, foruden sin æstetiske funktion, en hovedrolle i bygningens samlede dagslysstrategi. Dens specialdesignede lameller (helostater) refl ekterer dagslyset ind i kontorarealerne og reducerer energi-forbruget til kunstig belysning. Indvendig solafskærm-ning modvirker blænding ved skærmarbejde, hvor dette er nødvendigt.

Zonering

For at München skal blive en del af Siemens og Siemens en del af München, er der etableret off entlig adgang til de fl este rum både ude og inde i gadeniveau, lige-som der er etableret en off entlig gangforbindelse tværs gennem bygningen. Den traditionelle medarbejder-kantine gentænkes i projektet som en off entligt til-gængelig restaurant.

Termoaktive konstruktioner

I Siemens' hovedkvarter udnyttes ikke bare betonens evne til at lagre varme eller kulde. Vandførende slanger, som kobles på et geotermisk anlæg, støbes ind i beton-dækkene og reducerer energiforbruget til opvarmning og køling yderligere.

OPTIMER :

PRODUCER :




Automatisering

Elektriske installationer som lys og ventilation er auto-matiserede og behovsstyrede. På denne måde undgår man at bruge unødige ressourcer på opvarmning og minimerer risikoen for fejlagtig brug.,


Der er installeret et mekanisk VAV-ventilationsanlæg (Variable Air Volume) med den nyeste teknologi og højeste nyttevirkning i bygningen. Anlægget varierer luftstrømmen efter det aktuelle behov og styres ved hjælp af trykfølere i hovedkanalerne for henholdvis ind-blæsning og udsugning.

Solcelleanlæg

Der er installeret et state-of-the-art solcelleanlæg på taget af bygningen fra Siemens' eget produktkatalog. Solcellerne bidrager at reducere det samlede energi-forbrug.


Siemens' nye hovedsæde ligger i centrum af Münch-en. Stort set hele bygningens stueetage er åben for off entligheden, og dens mange gårdrum indrettes som en opfordring til ophold og social interaktion mellem medarbejdere og besøgende.


Den sociale bæredygtighed er højt vægtet i Thomas B. Thriges Gade-forslaget. Her sikrer fokus på plan-lægning af byens off entlige rum og bebyggelser, og at lokalt borgerengagement, sundhed og mobilitet blandt stedets brugere tilgodeses.



Programdistribution i byenEt godt byrum tiltrækker indbyggere og turister og giver et solidt afsæt for byens udvikling. Programdistribution er derfor en vigtig strategi til at opnå den urbane dynamik, som er et vigtigt led i den økonomiske og sociale bæredygtighed.

Vi er i disse år vidne til en historisk stor urbani-sering. Byerne vokser ekspansivt. Én af faktorerne er byens mange tilbud, hvor jobmuligheder kombi-neres med en bred vifte af kulturelle institutioner og udfoldelsesmuligheder. Byens dynamik sikres ved en bevidst programdistribution, hvor eksister-ende forhold afstemmes med nye behov.

Det handler om at give byen identitet – både ud-adtil og indadtil. Udadtil skal byen udmærke sig i forhold til andre byer, mens den indadtil skal sikre en mangefacetteret identitet, der skaber dyna-mik. Derfor skal infrastruktur, grønne områder og funktioner fordeles i overensstemmelse med ind-byggernes brug af byen.

Ethvert projekt er unikt, fordi rammen – byens andre kvarterer og etablerede infrastruktur – er givet på forhånd. Hvis funktionerne placeres med øje for brugermønstrene, kan nye bydele ændre hele byens dynamik.

Synergien mellem de forskellige funktioner skal ud-nyttes optimalt. Det kan enten være som kontrast eller som nuancering af den samme funktionstype. Kontorer og caféer er ikke nødvendigvis modsæt-

ninger, men man kan med fordel tænke på, hvilke segmenter, der allerede bruger byen, og med det in mente implementere funktioner, som finder brug-ere i de eksisterende segmenter.

Fordelingen af funktioner er en vigtig faktor, når det drejer sig om at udnytte de klimatiske funktio-ner. Dagslys, vind og solvarme er med til at defi-nere, hvor funktionerne skal ligge. På den måde kan energiforbruget reduceres markant i de bygninger, der danner byens gader og pladser, idet eksempel-vis passiv solvarme kan bruges til opvarmning af boliger. Byens identitet og klimaforhold kan altså aflæses i programdistributionen.

I byen er bygningernes hovedgeometri ofte låst i lokal- og kommuneplaner. Derfor er det ikke altid muligt at skabe det optimale energidesign for en bygning. Ved at planlægge områder med øje for de enkelte bygningers funktion, fremtidigt energifor-brug og byens rum kan man opnå et både-og frem for et enten-eller.

Ethvert projekt er unikt, fordi rammen – byens kvarterer og etablerede infrastruktur – er givet på forhånd.


Odense, Danmark50.000 m2

Designår 2011

80 | DESIGN MED VIDEN | PROGRAMDISTRIBUTION | BY

Projektet for Thomas B. Thriges Gade i Odense har en enkel vision om at lade et rum, der er designet til biler, blive til nye rum til mennesker. En vision, der forbinder byen på tværs og genskaber et sammenhængende bycenter i Odense.

Case : Thomas B. Thriges Gade

Konkurrenceforslaget bygger på fem nye forbind-elser, der skal binde Odense centrum sammen på tværs af den gamle hovedfærdselsåre. De fem forbindelser har hver et byrum, som understøtter forbindelsens karakter og funktion. Byrummene skal hver især definere begivenheder og rekreative kvaliteter i det nye byområde og fungere som en bærende fælles identitet for fremtidens centrale Odense.

Projektet byder på byoplevelser på flere niveauer. Der er arbejdet med cirkler på alle pladserne, så der skabes dynamik, identitet og genkendelighed i designet. De runde former er hver især forskellige ; nogle er huller, bakker eller flade elementer, der kan bruges til at sidde og ligge på eller stå op af, og andre skaber oplevelsesmæssige kig op eller ned til andre niveauer.

Inspireret af brugen af tegl i mange af Odenses andre offentlige uderum bruger alle byrum forskel-lige typer, farver og mønstre af teglklinker som grundbelægning.

Persontransport er nøgleordet i projektets bære-dygtighedsstrategi. Eftersom udgangspunktet for masterplanen er en nul-biltrafik-politik, anlæg-ges der en helt ny infrastruktur med alternative befordringstilbud. En letbane, en eksprescykelsti, et cykel-loop og en minibus er nogle af de tiltag, der skal få bilerne væk fra centrum og atter sætte den menneskelige aktivitet i fokus.


01. INTEGREREDE RUTER 02. MANGFOLDIGE BYRUM 03. RUMDANNENDE BEBYGGELSE

Vestergade

Overgade

Albani Torv

I. Vilh. Werners Plads

Fisketorvet

H.C. Andersens Plads

Den Røde Løber

Flakhaven

Klingenberg

Banegårdsplads

Kongens Have

Gråbrødre Plads

Sortebrødre Torv

H.C. Andersens Torv

Vestergade

Overgade

Vestergade

Overgade

TEMAER

01. INTEGREREDE RUTER 02. MANGFOLDIGE BYRUM 03. RUMDANNENDE BEBYGGELSE

Vestergade

Overgade

Albani Torv

I. Vilh. Werners Plads

Fisketorvet

H.C. Andersens Plads

Den Røde Løber

Flakhaven

Klingenberg

Banegårdsplads

Kongens Have

Gråbrødre Plads

Sortebrødre Torv

H.C. Andersens Torv

Vestergade

Overgade

Vestergade

Overgade

TEMAER

>>

Odense centrum med vigtige offentlige bygninger i dag opdelt af Thomas B. Thriges Gade.

Byen forbindes, så de to dele bliver éen. De fem forbindelser tematiseres.

STRATEGI

>>

Odense centrum med vigtige offentlige bygninger i dag opdelt af Thomas B. Thriges Gade.

Byen forbindes, så de to dele bliver éen. De fem forbindelser tematiseres.

STRATEGI

Parkstrøget

Kulturforbindelsen

Torveforbindelsen

Strøgforbindelsen

Kirkeforbindelsen

De fem byrum

LetbanestopLetbaneStationær udviklingEksprescykelstiCitybusCykelrute

De fem forbindelserPrimær pladsdannelseSekundær pladsdannelseLandskabVigtige bygninger

Den opdelte by

Anlæggelsen af Thomas B. Thriges Gade i 1960'erne medførte, at mange af Odenses funktioner og attraktioner blev separeret. Byens centrum for-svandt, og pladser som Albani Torv – hvorfra byen oprindeligt voksede – gik fra at være en attraktiv plads til at blive et rent trafikrum, som ikke tager hensyn til det enkelte menneske.

Fem forbindelser

De fem integrerede ruter i projektforslaget er hver især tematiseret omkring de kulturfunktioner og attraktorer, der allerede findes i byen, og som de nye forløb binder sammen. Hvor der er krydsende gader, opstår der nu forbindelser med forskellige typer af aktiviteter og muligheder for tilfældige møder.

Infrastruktur

Med Thomas B. Thriges Gade-projektet bliver Oden-ses centrum givet tilbage til fodgængerne. Den nye infrastruktur med letbane, eksprescykelsti, cykelloop og minibus forbinder Odense centrum med de omkringliggende områder og skaber grund-lag for en bæredygtig infrastruktur.

Mangfoldighed

Rummene mellem bygningerne indbefatter en blanding af byfunktioner, kulturelle aktiviteter og attraktive byrum, boligtyper, størrelser og ejer-typer spredt ud over området samt integration af offentlige og udadvendte stueetager placeret centrale steder i planen. De mange forskellige, pro-grammer skaber grundlag for et mangfoldigt byliv.


Tårnbygningen i forslaget til det nye stationsområde i Carlsbergbyen er udformet, så vinden ledes væk fra gang- og opholdszoner. Den facetterede facade fanger lyset på forskellige måder, så de enkelte tårn-boliger har dagslys i længere tid end normalt.



Designår 2011


Det nye stationsområde i Carlsbergbyen skal omdannes fra industrielt område til et nyt og levende bykvarter i København. Konkurrenceprojektet omfatter ud over en helhedsplan også undervisningsbyggeri, boliger og butikker, caféer og erhverv.

Opgaven for det nye stationsområde i Carlsberg-byen går på at distribuere nogle funktioner i et allerede givent bygningsvolumen. Heriblandt prof-fesionshøjskolen UCC, boliger, butikker, caféer og erhverv. Dagslys er en vigtig faktor i planlægningen af området, så alle programmer tilgodeses med optimale betingelser for god komfort.

Rundt langs bydelens pladser er de nederste byg-ningsetager udført i mørke farver, der holder på varmen fra sollyset. De øvre facader er lyse, så de åbner byrummet og reflekterer sollyset ned i by-rummet og over til bygningerne overfor.

De enkelte bygninger og byrum får deres egen selv-stændige karakter og forbindes af gader, der løber som fortættede passager mellem pladserne.

Tårnbygningen, der vil stå som et vartegn for om-rådet, er udformet, så vinden omkring tårnet ledes væk fra gang- og opholdszoner. Facaden er facet-teret og fanger lyset på forskellige måder, så de enkelte tårnboliger har dagslys i længere tid end normalt.

Det overordnede koncept har været at skabe et by-kvarter i menneskelig skala, hvor der lægges vægt på gode opholdszoner, lys, stoflighed og oplevelse. Ved at arbejde med ’forskydninger’ i både plan og snit skabes en levende organisme, der varierer bygningernes skala og dimensioner og byder på en rig variation af nyt og gammelt, højt og lavt, dybt og smalt, mørkt og lyst, åbent og fortættet.

Case :Carlsberg Stationsområde

>>

>> >>

Solindstråling, kl. 08-18, gen. dagsværdier1025 Wh

Visible Nodes: 3082Average Value: 538.60 Wh

Wh

1540+

1410

1280

1150

1020

890

760

630

500

370

240

Insolation AnalysisAvg. Daily RadiationContour Range: 240 - 1540 WhIn Steps of: 130 Wh

Wh

1540+

1410

1280

1150

1020

890

760

630

500

370

240

Udgangspunkt for Masterplanen Bearbejdet Masterplanen

10

Nedbrydning af volumen har direkte påvirkning af varme/ solstråling på Campuspladsen

>>

>> >>

Solindstråling, kl. 08-18, gen. dagsværdier1025 Wh

Visible Nodes: 3082Average Value: 538.60 Wh

Wh

1540+

1410

1280

1150

1020

890

760

630

500

370

240

Insolation AnalysisAvg. Daily RadiationContour Range: 240 - 1540 WhIn Steps of: 130 Wh

Wh

1540+

1410

1280

1150

1020

890

760

630

500

370

240

Udgangspunkt for Masterplanen Bearbejdet Masterplanen

10

Nedbrydning af volumen har direkte påvirkning af varme/ solstråling på Campuspladsen

Geometri

Projektet tager udgangspunkt i en given masse, som den er planlagt i den oprindelige masterplan for Carlsberg. Bygningsmassen gennemskæres og åbnes op, så dagslyset får optimale betingelser for at trænge ned i bebyggelsen. Forskydninger i højden skaber en levende og dynamisk bydel.

Dagslys

Den geometriske forskydning af bygningsvolumen-erne sikrer, at vinduerne i bebyggelsen har størst muligt himmeludsnit og dermed uhindret dags-lysadgang. De vinklede og brudte facader bryder endvidere lyset og giver et tidsmæssigt og op-levelsesrigt spil. Som led i energioptimeringen arbejdes der med vinduernes størrelse og orien-tering.

Programmering

Den oprindelige masterplan er kendetegnet ved en gruppering af vertikale, forskudte volumener. Men i stedet for at inddele karréen i vertikale funktions-enheder, planlægges de øvrige funktioner omkring professionshøjskolen UCC, som anlægges i første-sals niveau som en horisontal loggia, der formidler overgangen til og fra byens pladser. Det skaber mere dynamik i karréen dagen igennem.

Materialer

Facaderne i bebyggelsen bruges aktivt til at re-fl ektere og fordele lyset til omgivelserne. Alle facaderne har derfor en mørk base, som bliver lys-ere opefter. De lyse materialer refl ekterer mest muligt lys ned i gaderummet. De mørke materialer absorberer varmen fra lyset og skaber et komforta-belt mikroklima mellem bygningerne.

84 | DESIGN MED VIDEN | PROGRAMDISTRIBUTION | BY


Forslaget til Carlsberg Stationsområde baserer sig på den nyeste forskning i bæredygtighed på både bygnings- og masterplanniveau. Den vidensbaser-ede tilgang har været styrende for hele planens de-sign.


Dagslyset er en gratis ressource, som kan skabe værdi både økonomisk og arkitektonisk. Det er derfor et eksempel på et virkemiddel, der favner både den sansede oplevelse og de hårde facts.


7.0 Dagslys

DagslysDagslys er en grundpræmis. Arkitektur er balancen mellem rum og lys, og dagslys-et er det stærkeste virkemiddel til at skabe værdi for arkitekturen. Det har stor betydning for vores sundhed og trivsel – og for energiforbruget.

Når man arbejder med lys i en arkitektonisk kon-tekst, er man nødt til at skelne mellem sollys-et og dagslyset. Sollyset er den simple faktor i regnestykket.

Solstrålingen, der rammer jordens overfl ade, kan opdeles i den direkte solstråling fra solen og den diff use himmelstråling. Den høje intensitet i sol-lyset skaber store kontraster og et livligt lys på rummets fl ader, men kan også give anledning til generende blænding og overtemperaturer.

Den diff use himmelstråling er det lys, der kan registreres ved en overskyet himmel. Det består af lys fra himmelhvælvingen og det refl ekterede lys fra overfl ader i det fri. Luminansfordelingen for en overskyet himmel er fuldstændig ensartet, hvorfor dagslyset for en overskyet himmel ofte bruges som mål for lyskvaliteten i en bygning. Det diff use lys er ikke afhængigt af bygningens orientering.

Den refl ekterede stråling kan stamme fra både sol-lyset og dagslyset. Alle fl ader, der rammes af lys, vil kaste en vis del tilbage. Det tilbagekastede lys afhænger af fl adens vinkel ift. lysindfaldet, og hvor blank og lys fl aden er.

Dagslyset er en mere kompliceret størrelse. Det er sammensat af de tre bidrag : direkte stråling fra solen, diff us himmelstråling og refl ekteret stråling fra jord og omgivelser. Dagslyset er altså en kom-pleks og meget dynamisk størrelse. Det varierer

ikke alene geografi sk, over døgnet og årstiden, men også fra det ene øjeblik til det andet, både lokalt på himlen og lokalt i rummet.

Forskningen viser klart, at dagslysets potentiale er stort. Hvis det tænkes med rent energimæssigt og udnyttes med omtanke og viden kan det give store gevinster for trivsel, sundhed, energi og økonomi. Investeringer i dagslys giver et stort afkast i form af markante reduktioner på energiforbrug og CO2-udledning.

Energiforbruget til kunstig belysning reduceres ved gode dagslysforhold. Brugsarealet kan udvides, hvis dagslyset er fordelt ordentligt i bygningen. Dagslyset er en gratis ressource, som kan skabe værdi på mange parametre. Det er et virkemiddel, der favner både den sansede oplevelse og energi-besparelser.

Dagslyset bliver ofte beskrevet som en blød kvalitet og forudsætning for god arkitektur. Men det har fl ere facetter.


Umeå Arkitektskole har et enkelt og smukt ydre og et dynamisk og varieret indre. Facadens tre hul-størrelser sikrer stor variation i dagslysets styrke og retning og gør, at huset fremstår lyst og venligt.


Umeå, Sverige5.000 m2

Opført 2011

7.0 Dagslys

Umeå Arkitektskole er unikt placeret ved Umeå-elvens bred i det nordlige Sverige – kun få kilometer fra polarcirklen. Med sit indre landskab af åbne planer og skulpturelt udformede trapper emmer huset af kreativitet og kunstnerisk leg.

Case : Umeå Arkitektskole

Som væksthus for fremtidens arkitektur skal Arki-tektskolen i Umeå sætte rammerne for inspiration og innovation. Udefra fremstår bygningen kubisk med facader af lærketræ og kvadratiske vinduer i et varieret, rytmisk forløb på alle sider. Bygning-ens indre er udformet som et dynamisk forløb af trapper og forskudte, åbne planer, hvor abstrakte, hvide bokse hænger frit ned fra loftet og filtrerer lyset fra de høje ovenlys.

Det har været et centralt fokus på at skabe et lyst og åbent studiemiljø, hvor alle bliver en del af det samme rum – dog adskilt af de forskudte niveauer og undervisningsrummenes glasvægge. Hermed understøttes mulighederne for gensidig inspira-tion og for, at de studerende kan udvikle viden og idéer i tæt kontakt med hinanden.

I kontrast til det dynamiske atrium fremstår tegne- salene enkle og rationelle. Disse er fordelt langs husets facader i et stramt og ensartet forløb af søjler og bjælker. Det afvekslende mønster af vindueshuller skaber en stærk visuel effekt og lader generøst lyset bevæge sig langt ind i byg-ningen samtidig med, at der tilbydes berigende kig ud på den forbipasserende elv.

Bygningen har et meget transparent udtryk, trods sin lave åbningsgrad på kun 30 %. Det skyldes de tre vinduesstørrelser og deres fordeling over facaden, som skaber det bedst mulige dagslys.

Geometri

Det kvadrate, præcise volumen er kompakt med en glat yderside. Geometrien undersøger og udfordrer, hvor enkelt facaden kan udføres, samtidig med at et varieret bygningsinteriør bevares.


Arkitektskolen er orienteret parallelt med byens struk-tur, som består af ortogonale tern. Den er placeret frit på grunden i samspil med et nyt kunstmuseum og en designhøjskole.

Kontekst

Umeå Arkitektskole ligger i en bynær kontekst på kanten af Umeå-elven. Umeå ligger lige syd for polarcirklen. Det betyder store temperaturforskelle og forskelle i dags-lysniveauet afhængig af, om det er sommer eller vinter.

REDUCER : 160 kWh/m2/år 110 kWh/m2/år


90 | DESIGN MED VIDEN | DAGSLYS | BYGNING

Projektet tager udgangspunkt i svenske standarder for traditionelt byggeri. Det svarer til 160 kWh/m2/år.


Dagslys

Bygningens atrium og den øgede etagehøjde på 3,6 meter i frihøjde sikrer, at bygningen kan gennemlyses af dagslys. Bygningens atrium står i skarp kontrast til den ydre facade og fremstår som et lysarmatur i sig selv. Bygningen har en gennemsnitlig dagslysfaktor (DF) på 3 %.

Facadedesign

Der er arbejdet med tre hulstørrelser i facadedesignet. Facaden perforeres med 30 % fordelt over tre vindues-bånd pr. etage. De tre hulstørrelser skaber stor variation såvel nede som i midten og øverst på hver etage.


I Umeå Arkitektskole blotlægges betondækkene, hvor dette er muligt, for bedst muligt at kunne udnytte betonens evne til at lagre varme eller kulde. Det ud-jævner store udsving i rumtemperaturerne og forbedrer dermed indeklimaet.

Materialer

Råhuset og facaden er hovedsageligt fremstillet af præfabrikerede elementer, hvilket forkorter og forenk-ler byggefasen. Der er anvendt bæredygtige materialer i form af robuste og vedligeholdelsesfrie produkter, der patinerer naturligt i hele bygningen.

Ventilation

Der er installeret et mekanisk ventilationsanlæg med høj nyttevirkning, højeffektive varmevekslere og varme-genvinding i huset. Anlægget er placeret centralt, hvilket resulterer i korte føringsveje og færre rørmeter.

OPTIMER :

PRODUCER :

110 kWh/m2/år

100 kWh/m2/år

100 kWh/m2/år


Ingen

Det var projektets ambition at skabe et bæredygtigt institutionsbyggeri med lokale materialer med lang levetid, et minimum af overfladebehandling og et mini-meret materialeforbrug. Målet blev nået alene gennem energireducerende og -optimerende tiltag.


Den åbne plan gør, at studerende og undervisere på Umeå Arkitektskole befi nder sig i samme rum kun adskilt af forskudte niveauer. De åbne rumligheder bruges som inspiration i undervisningen.


Campus Roskilde består af fi re kvadratiske byg-ninger, der er roteret let i forhold til hinanden, så de danner en bue. Bygningernes forskudte placering er med til at optimere det samlede energiforbrug og gør byggeriet fl eksibelt ift. mulige fremtidige udvidelser.


Roskilde, Danmark20.000 m2

Første etape indviet 2012

7.0 Dagslys

Med Campus Roskilde samler University College Sjælland sine professions-bacheloruddannelser, der spænder fra de pædagog- og socialfaglige til sund-heds- og lærerfaglige områder.

Case : Campus Roskilde

Den nye campus, som ligger i umiddelbar tilknyt-ning til Roskildes Universitet (RUC), vil fremme dialogen og give de studerende fra de forskellige fagområder oplevelsen af at være del af et samlet og mangfoldigt universitetsmiljø, der slår med en fælles puls.

Campus Roskilde består af fire kvadratiske byg-ninger på i alt 20.000 m2. De fire bygninger er roteret let i forhold til hinanden, så de danner en bue. På indersiden af buen, som vender ind mod RUC, er der skabt en overdækket torveplads, der skaber liv og samling blandt de studerende.

Bygningerne åbner sig samtidig mod solen, så de på forskellige tidspunkter af dagen får mest mulig glæde af dagslyset. Samtidig skærmer de også mod støjen fra motorvejen. Bygningernes forskudte pla-

cering er med til at optimere det samlede energi-forbrug og gøre byggeriet fleksibelt i forhold til eventuelle fremtidige udvidelser.

Campus Roskilde sætter på flere måder dagsorden-en for fremtidens uddannelsesmiljøer, bl.a. i kraft af sin fleksibilitet og sine muligheder for flerfaglige arktiviteter.

Kontekst

Sammenspillet med Trekroner-området og RUC er essentielt for Campus Roskilde nu og i fremtiden. Derfor anlægges den nye bygning i helhedsplanens retvinklede geometri, og indgangen til det nye bygningskompleks gøres synlig fra porten til RUC og den grønne allé.


RUC’s store skala og lange gader har brug for mere mangfoldighed og flere intime gaderum. De nye bygninger placeres op til grundgrænsen mod nord for at skabe et mere intimt gaderum i samspil med et nyt kollegium og en eventuel fremtidig tilbygning. Hver etape i Cam-pus Roskilde består af en enkelt byggesten, der låner sin grundgeometri fra en af RUC’s arketyper, kvadratet.

Geometri

Første etape er den største af de fire bygningskroppe og dermed det vigtigste kvadrat. Ved at rotere de tre andre bygninger bruges geometrien til at danne et effektivt skjold mod støjen fra motorvejen og skaber samtidig unikke byrum mod RUC, der kan bruges til ophold.

REDUCER :





Projektets målsætning svarer til energikravene, som de er beskrevet i BR08, altså ca. 52 kWh/m2/år.


Dagslys

Alle etager i den første etape gennemlyses fra atrium til facade, så der skabes transparens og variation i lyset gennem dagen. Ved hjælp af høje etager og med glas foran undervisningslokaler og kontorer trækkes dags-lyset langt ind på etagerne. Atriet udformes med de største reflekterende flader øverst, så dagslyset nede på torvet forstærkes. Om aftenen vil Campus Roskilde fremstå med lys i atriet.

Facadedesign

Samspillet med omgivelserne samt de høje krav til dags-lys har været vigtige faktorer i udformningen af facaden på Campus Roskilde. Bygningen er derfor designet med en teglfacade mod syd og en glasfacade mod nord. Den sydvendte, tunge facade har overvejende dybtliggende vinduer, som giver selvskygge i bygningen samt reducer-er støjgener. Nordfacaden er designet ud fra et ønske om at åbne så meget som muligt op mod RUC.

Ventilation

Det generelle ventilationskoncept baserer sig på meka-nisk ventilation i det meste af bygningen suppleret med naturlig ventilation i atriet. I alle rum er ventilation-en behovsstyret, hvilket minimerer driften af ventilatio-nen og dermed energiforbruget. Der er arbejdet med højeffektive ventilationsanlæg med roterende vekslere i så vid udstrækning som muligt. Dermed sikres det, at varmen bliver i bygningen, når der er brug for den.


I Campus Roskilde har man valgt at arbejde med et råhus af beton. Mod syd er der etableret yderligere, tunge facader, hvilket sikrer en bygning med meget stor termisk masse. Det er med til at dæmpe temperatur-udsvingene i bygningen og minimerer risikoen for over-temperaturer. Desuden reduceres både opvarmnings- og kølebehovet markant.


Der er anvendt et velkendt ventilationskoncept, som sikrer et optimalt indeklima med meget få timer over toleranceværdierne. Det viser undersøgelser af bl.a. et hårdt belastet undervisningslokale mod syd. Undersøg-elserne viser, at undervisningslokalets temperatur kun overstiger 25 °C i 8 timer om året, i brugstiden og aldrig 26 °C. Dette er markant bedre end normalt.

OPTIMER :

PRODUCER :

Belysning

Der er valgt højeffektiv lavenergibelysning med dagslys-styring til byggeriet, hvilket sikrer, at der altid er 350 lux i alle rum. Belysningen kan holdes på 10 W/m² på trods af den høje lux-værdi. På denne måde sikres et meget lavt elforbrug til belysning.

61,0 kWh/m2/år

48,7 kWh/m2/år

48,7 kWh/m2/år


Ingen

Det var ambitionen med projektet at leve op til stand-arden for BR08 svarende til ca. 52 kWh/m2/år. Målet er således opnået alene gennem energireducerende og -optimerende tiltag.


Atriet er udformet, så dagslyset nede på torvet for-stærkes. Ved hjælp af høje etager og med glas foran undervisningslokaler og kontorer trækkes dagslyset langt ind på etagerne.


Refl ektans er et af de virkemidler, man kan benytte, hvis man gerne vil øge mængden og kvaliteten af dagslys i byen. Med en mat overfl ade bliver lyset refl ekteret diff ust og fordelt til omgivelserne. På en blank facade spejles lyset kun i et enkelt punkt.


7.1 Dagslys

Dagslys i byenDagslys har en stor indflydelse på vores sundhed og velvære. Hvor stor en gevinst i bæredygtighedsregnskabet kan vi opnå ved at bruge dagslyset som eneste virkemiddel til at revitalisere byen, bygningen og boligen ?

Byen transformeres langsomt, men de enkelte bygninger ændres i hurtigere tempo. Derfor får de beslutninger, der træffes om byen, betydning i flere generationer. Byplanlæggere sidder med én af nøgl-erne til den bæredygtige by.

Den spredte by giver et meget højt energiforbrug til transport. Den tætte by er væsentligt mere ressourceffektiv, men den har til gengæld en ud-fordring i forhold til at skabe mijø- og oplevelses-mæssige kvaliteter, soladgang og dagslys for byens brugere og beboere.

Høj bymæssig tæthed og bedre fordeling af sol og dagslys er to modsatrettede behov, som skal afba-lanceres. Byens form, dens tæthed og bymønstre har stor betydning for adgangen til sol- og dags-lys. Den enkelte bygnings energiforbrug påvirkes direkte af disse forhold. Fx bestemmer gadernes orientering hvornår og hvor meget sollys, der når ned til gadeniveau og ind i de enkelte rum. Byrum-met er derfor første led i en række af beslutninger, der skal give den bedst mulige fordeling af sol- og dagslys i byen.

Gadernes orientering i forhold til verdenshjørnerne har betydning for fordelingen af dagslys og sol-energi. Et gadenet, der er orienteret stik nord-syd, vil være kendetegnet af, at halvdelen af gaderne har sol det meste af dagen, mens den anden halvdel ligger hen i skygge.

I bystrukturer, der er orienteret diagonalt i forhold til verdenshjørnerne, vil sollyset trænge længere ned i byrummet og dermed ramme flere rum i årets mørk-ere måneder. Sollyset vil fx i højere grad kunne nå dybere ind i lavtliggende lejligheder i den periode af døgnet, hvor der er mest aktivitet i boliger – om morgenen og om aftenen.

Dagslyset er både oplevelses- og energimæssigt en af de vigtigste faktorer i designet af den enkelte bygning og bør betragtes som en fælles ressource i byens planlægning. Man bør inddrage dette aspekt og anerkende de mulige, energimæssige synergier, der kan være i samspillet mellem byens forskellige elementer og typologier.

Bygninger kan skabe bedre betingelser for hinand-en i forhold til sol, skygge og vind. Optimering af byens struktur er derfor en nødvendig forud-sætning for at reducere de enkelte bygningers energiforbrug.

Høj bymæssig tæthed og bedre fordeling af sol- og dagslys er to modsatrettede behov, som skal afbalanceres. Byens form, dens tæthed og bymønstre har stor betydning for adgangen til sol og dagslys.

7.1 Dagslys



102 | DESIGN MED VIDEN | DAGSLYS | BY

Et udviklingsprojekt med udgangspunkt i Stefansgadekvarteret på Nørrebro skal inspirere til bedre byer og boliger gennem en optimering af de eksisterende dags-lysforhold.

Case : Nørrebro

Dagslys er det stærkeste virkemiddel, når det kom-mer til renovering, modernisering og transformer-ing af vores byer og bygninger. Dagslyset er skaler-bart og en forudsætning for arkitektur og byggeri. Man kan og bør arbejde med dagslys i alle typer af byggede projekter alle steder i verden.

Planlægningen af byrummet er første led i en kæde af beslutninger, der kan optimere fordelingen af sol- og dagslys i byen. Byens form, dens tæthed og bymønstre påvirker adgangen til lyset og har betyd-ning for den enkelte bygnings energiforbrug.

Men den enkelte bygning ændrer sig hurtigere end byen. Nogle bygninger står længe, andre rives helt eller delvist ned, når de ikke længere vurderes at være tilstrækkeligt værdifulde. Facaderne modifi-ceres jævnligt over tid, og overflader males, pudses

eller renses. Derfor er bygningen andet led efter by-ens struktur i dagslysrenoveringen. Boligen er det, der ændres hurtigst. Bygningernes rum ændres i takt med nye beboere og nye tiders ændrede behov. Boligen og arbejdspladsen er de rum, vi lever vores liv i – og derfor slutmålet for arkitekturen.

Med udviklingsprojektet er dagslyset blevet isoler-et som parameter i forsøget på at gøre den eksi-sterende viden om dagslys og arkitektur anvende-lig. Projektet har resulteret i en manual, en slags værktøjskasse, som samler forskellige virkemidler, der alle skaber værdi i det store bæredygtigheds-regnskab.


Dagslys i byen

Bystrukturen i Stefansgadekvarteret på Nørrebro er orienteret diagonalt i forhold til verdenshjørnerne. Det betyder, at solen kan trænge forholdsvis dybt ned i gaderne og være et aktivt tilskud til bylivet i udesæsonen.Solstudier kan fortælle noget om både kvaliteten af kvarterets byrum og potentialet i at udnytte solen som energikilde.

Dagslys i karréen

Størstedelen af lejlighederne i en udvalgt karré i Stefansgadekvarteret har adgang til direkte sol. Soldiagrammet her viser, hvordan de øverste eta-ger får den største andel af dagslyset, mens de ne-derste etager får en noget mindre del. Det skyldes primært skygge fra de modstående bygninger.

Dagslys i bygningen

Arbejder man med selve bygningens geometri, kan form og refleksion medvirke til at optimere dagslys-et i forhold til de enkelte boligers brugsmønstre. Fx kan reflekteret dagslys fra en vinklet facade ud-nyttes til at skabe et øget dagslysniveau i morgen- eller aftentimerne, hvor dette er ønsket.

Dagslys i boligen

Med større vinduer med mere energieffektive ruder, og uden at udføre efterisolering, kan energiforbrug-et nedsættes, samtidigt med at dagslyset øges. Det giver 34 % mere dagslys i lejligheden og reducerer energiforbruget med 37 %.

A

B

C

D

A

B

C

D

Lukket

karréstruktur

Konceptet skabes med reference til den

traditionelle nordeuropæiske karréstruk-

tur.

karréen åbner sig mod det indre grønne

strøg og lukker lyset ind i byrumm

et.

Samtidigt skabes en tilknytning m

ellem

det private og offentlige rum.

Denfl eksible funktionsbase rum

mer en

kombination af service-, erhvervs- og of-

fentlige funktioner. Basen skaber derved

en kobling omkring forskellige sociale,

fysiske og økonomiske paradigm

er, der er

med til at skabe diversitet i byen. Over-

gangen mellem

det private og offentlige

rum forskydes fysisk, m

en på samm

e

gang bibeholdes den visuelle kontakt.

Karréens længer forskydes og vinkles

horisontalt, udfra en bearbejdning af by-

ens rumlige forløb sam

t en optimering af

de mikroklim

atiske forhold i byrumm

et.

Karréens længer differentieres vertikalt

med udgangspunkt i en naturlig op-

timering af lyset i byrum

met. Sam

tidigt

udvikles der skalahierarkier, der skaber

områder m

ed overgange fra lav til høj

bebyggelse for at bryde den ensartethed,

som et en gennem

gående bebyggels-

esstruktur ville skabe.

Karréens gavle terrasseres mod det

grønne indre strøg. Terrasserne skaber

lys, ly og mangfoldighed i en m

enneske-

lig skala.

Åben

karréstruktur

Funktionsbase

Horisontal

forskydning

Vertikal

forskydning

Terrassering

KVANTITATIV MÅLSÆ

TNING


et.

A

+

Ophold af længere varighed; rolig position; siddende eller liggende;

-

Terrasse; gadecafe eller restaurant; pool; amfi teater mv.

B

+

Ophold at kort varighed; stående/siddende i kortvarig periode;

-

Offentlige parker; legepladser; indkøbsstrøg mv.

C+

Aktivt ophold; magelig og normal gang; slentre; spadsere;

-

Gangsti; indgangsparti; indkøbsgade mv.

D

+

Gennemgang; objektiv gang; rask eller hurtig gang

-

Parkeringsplads; boulevard; fortov mv.

Den kvantitative målsæ

tning værdisæ

tter design-

parametre for de m

ikroklima-tiske forhold i rum

-

met m

ellem bygningerne, dvs. (vind, sollys, dagslys

mv.). Der tilstræ

bes værdier, der ikke alene sikrer

et højt komfortniveau i byrum

met, m

en også sikrer

gode forudsætninger for design af lavenergibebyg-

gelser.Den kvantitative målsæ

tning struktureres ud fra 4

aktivitets kategorier, der er defi neret med udgang-

spunkt aktivitetsniveauer i byrumm

et. De fi re klass-

er be-skriver minim

ums krav for vind- og sollysniv-

eauet i det givne byrum.


et.

Intuitivt ved vi, at de største muligheder for at

ændre i designet til de laveste om

kostninger ligger

i de første faser af designet.

I en planlægningsproces tidligste fase afl æ

ses de

kontekstuelle forhold, dvs. naturens, byens og

landskabets struktur, geometri og indbyrdes for-

hold samt m

uligheder og begrænsninger i forhold

til lys, skygge, sol og vind. En bygnings design vil

således altid være et resultat at de kontekstuelle

ramm

er.

Västra Dockan arbejder således med et holistisk

teknisk videnskabeligt syn på byrum og bygninger,

der giver helt nye komfort og energim

æssige m

u-

ligheder, fordi effekten fra f.eks. skygge fra omgiv-

ende bygninger kan tages med i beregningerne,

ligesom konsekvensen af vind- og dagslysforhold

fra de varierende bylandskabelige udformninger.

Formålet er, at gøre det udendørs m

iljø så behage-

ligt som m

uligt under alle vejrforhold ved udeluk-

kende at benytte passive strategier, dvs. strategier

der ikke kræver et øget ressourceforbrug.

KOMFORT- OG ENERGIDESIGN

MÅLSÆ

TNING OG STRATEGIER

A

B

C

D

A

BC

D

Lukketkarréstruktur

Konceptet skabes med reference til den traditionelle nordeuropæiske karréstruk-tur.

karréen åbner sig mod det indre grønne strøg og lukker lyset ind i byrummet. Samtidigt skabes en tilknytning mellem det private og offentlige rum.

Den fl eksible funktionsbase rummer en kombination af service-, erhvervs- og of-fentlige funktioner. Basen skaber derved en kobling omkring forskellige sociale, fysiske og økonomiske paradigmer, der er med til at skabe diversitet i byen. Over-gangen mellem det private og offentlige rum forskydes fysisk, men på samme gang bibeholdes den visuelle kontakt.

Karréens længer forskydes og vinkles horisontalt, udfra en bearbejdning af by-ens rumlige forløb samt en optimering af de mikroklimatiske forhold i byrummet.

Karréens længer differentieres vertikalt med udgangspunkt i en naturlig op-timering af lyset i byrummet. Samtidigt udvikles der skalahierarkier, der skaber områder med overgange fra lav til høj bebyggelse for at bryde den ensartethed, som et en gennemgående bebyggels-esstruktur ville skabe.

Karréens gavle terrasseres mod det grønne indre strøg. Terrasserne skaber lys, ly og mangfoldighed i en menneske-lig skala.

Åbenkarréstruktur

Funktionsbase

Horisontalforskydning

Vertikalforskydning

Terrassering

KVANTITATIV MÅLSÆTNINGKategori for aktivitet i byrummet.

A + Ophold af længere varighed; rolig position; siddende eller liggende;

- Terrasse; gadecafe eller restaurant; pool; amfi teater mv.

B + Ophold at kort varighed; stående/siddende i kortvarig periode;

- Offentlige parker; legepladser; indkøbsstrøg mv.

C + Aktivt ophold; magelig og normal gang; slentre; spadsere;

- Gangsti; indgangsparti; indkøbsgade mv.

D + Gennemgang; objektiv gang; rask eller hurtig gang

- Parkeringsplads; boulevard; fortov mv.

Den kvantitative målsætning værdisætter design-parametre for de mikroklima-tiske forhold i rum-met mellem bygningerne, dvs. (vind, sollys, dagslys mv.). Der tilstræbes værdier, der ikke alene sikrer et højt komfortniveau i byrummet, men også sikrer gode forudsætninger for design af lavenergibebyg-gelser.

Den kvantitative målsætning struktureres ud fra 4 aktivitets kategorier, der er defi neret med udgang-spunkt aktivitetsniveauer i byrummet. De fi re klass-er be-skriver minimums krav for vind- og sollysniv-eauet i det givne byrum.

Kategori for aktivitet i byrummet.

Intuitivt ved vi, at de største muligheder for at ændre i designet til de laveste omkostninger ligger i de første faser af designet.

I en planlægningsproces tidligste fase afl æses de kontekstuelle forhold, dvs. naturens, byens og landskabets struktur, geometri og indbyrdes for-hold samt muligheder og begrænsninger i forhold til lys, skygge, sol og vind. En bygnings design vil således altid være et resultat at de kontekstuelle rammer.

Västra Dockan arbejder således med et holistisk teknisk videnskabeligt syn på byrum og bygninger, der giver helt nye komfort og energimæssige mu-ligheder, fordi effekten fra f.eks. skygge fra omgiv-ende bygninger kan tages med i beregningerne, ligesom konsekvensen af vind- og dagslysforhold fra de varierende bylandskabelige udformninger.

Formålet er, at gøre det udendørs miljø så behage-ligt som muligt under alle vejrforhold ved udeluk-kende at benytte passive strategier, dvs. strategier der ikke kræver et øget ressourceforbrug.

KOMFORT- OG ENERGIDESIGNMÅLSÆTNING OG STRATEGIER

A

B

C

D

A

BC

D

Lukketkarréstruktur

Konceptet skabes med reference til den traditionelle nordeuropæiske karréstruk-tur.

karréen åbner sig mod det indre grønne strøg og lukker lyset ind i byrummet. Samtidigt skabes en tilknytning mellem det private og offentlige rum.

Den fl eksible funktionsbase rummer en kombination af service-, erhvervs- og of-fentlige funktioner. Basen skaber derved en kobling omkring forskellige sociale, fysiske og økonomiske paradigmer, der er med til at skabe diversitet i byen. Over-gangen mellem det private og offentlige rum forskydes fysisk, men på samme gang bibeholdes den visuelle kontakt.

Karréens længer forskydes og vinkles horisontalt, udfra en bearbejdning af by-ens rumlige forløb samt en optimering af de mikroklimatiske forhold i byrummet.

Karréens længer differentieres vertikalt med udgangspunkt i en naturlig op-timering af lyset i byrummet. Samtidigt udvikles der skalahierarkier, der skaber områder med overgange fra lav til høj bebyggelse for at bryde den ensartethed, som et en gennemgående bebyggels-esstruktur ville skabe.

Karréens gavle terrasseres mod det grønne indre strøg. Terrasserne skaber lys, ly og mangfoldighed i en menneske-lig skala.

Åbenkarréstruktur

Funktionsbase

Horisontalforskydning

Vertikalforskydning

Terrassering

KVANTITATIV MÅLSÆTNINGKategori for aktivitet i byrummet.

A + Ophold af længere varighed; rolig position; siddende eller liggende;

- Terrasse; gadecafe eller restaurant; pool; amfi teater mv.

B + Ophold at kort varighed; stående/siddende i kortvarig periode;

- Offentlige parker; legepladser; indkøbsstrøg mv.

C + Aktivt ophold; magelig og normal gang; slentre; spadsere;

- Gangsti; indgangsparti; indkøbsgade mv.

D + Gennemgang; objektiv gang; rask eller hurtig gang

- Parkeringsplads; boulevard; fortov mv.

Den kvantitative målsætning værdisætter design-parametre for de mikroklima-tiske forhold i rum-met mellem bygningerne, dvs. (vind, sollys, dagslys mv.). Der tilstræbes værdier, der ikke alene sikrer et højt komfortniveau i byrummet, men også sikrer gode forudsætninger for design af lavenergibebyg-gelser.

Den kvantitative målsætning struktureres ud fra 4 aktivitets kategorier, der er defi neret med udgang-spunkt aktivitetsniveauer i byrummet. De fi re klass-er be-skriver minimums krav for vind- og sollysniv-eauet i det givne byrum.

Kategori for aktivitet i byrummet.

Intuitivt ved vi, at de største muligheder for at ændre i designet til de laveste omkostninger ligger i de første faser af designet.

I en planlægningsproces tidligste fase afl æses de kontekstuelle forhold, dvs. naturens, byens og landskabets struktur, geometri og indbyrdes for-hold samt muligheder og begrænsninger i forhold til lys, skygge, sol og vind. En bygnings design vil således altid være et resultat at de kontekstuelle rammer.

Västra Dockan arbejder således med et holistisk teknisk videnskabeligt syn på byrum og bygninger, der giver helt nye komfort og energimæssige mu-ligheder, fordi effekten fra f.eks. skygge fra omgiv-ende bygninger kan tages med i beregningerne, ligesom konsekvensen af vind- og dagslysforhold fra de varierende bylandskabelige udformninger.

Formålet er, at gøre det udendørs miljø så behage-ligt som muligt under alle vejrforhold ved udeluk-kende at benytte passive strategier, dvs. strategier der ikke kræver et øget ressourceforbrug.

KOMFORT- OG ENERGIDESIGNMÅLSÆTNING OG STRATEGIER


Thomas B. Thriges Gade-projektet bygger på fem nye byrum struktureret omkring hver sin forbindelse. En grøn, landskabelig rute, en ’kulturel’ gade, en torve- og markedspassage, en strøgforbindelse og en gen-opretning af Albani Torv som byens centrale plads.


Odense, Danmark50.000 m2

Designår 2011

7.1 Dagslys

Konkurrenceforslaget til Thomas B. Thriges Gade i Odense skaber en ny og åndbar bymidte i den fynske hovedstad. Bydelen bliver et mønstereksempel på fremtidig bæredygtig byudvikling gennem CO

2-neutralitet og integreret energidesign.

Case : Thomas B. Thriges Gade

Siden 1970 har en firesporet vej delt Odenses by-midte i to. Udgangspunktet for konkurrencen om Thomas B. Thriges Gade er en omdirigering af bil-trafikken, så skåret gennem byen atter kan lukkes og et samlet centrum tage form. Med en ny letbane og en ringvej rundt om byen bliver byens centrum tømt for biler, og den menneskelige aktivitet kom-mer i fokus.

Programmet for konkurrencen foreskrev en særlig høj tæthed i bygningsmassen på den strækning, der i dag udgør Thomas B. Thriges Gade. Projektets succes afhang altså af en forøgelse på 50-70.000 m2 i bygningsmassen.

Studier af Thomas B. Thriges Gades nærmeste kontekst, og Odense som by, viser, at bygningerne gennemsnitligt har en højde på 3-5 etager og

gaderne en gennemsnitlig bredde på 10-15 meter, hvilket svarer nogenlunde til forholdet 1:1. Dette princip udnyttes i fortætningen af Thomas B. Thriges Gade og skaber udgangspunktet for den nye bebyggelsesstruktur. For at opnå den ønskede tæthed fortættes bebyggelsen yderligere, og dags-lys bliver en væsentlig faktor i forsøget på at skabe gode, sunde bygninger og indbydende byrum.

Bydelen vil udmærke sig ved at blive et mønster-eksempel på fremtidig, bæredygtig byudvikling gennem CO2-neutralitet. Løsningsforslaget byg-ger på en helhedstilgang til bæredygtighed, hvor menneskets livskvalitet er gennemgående som den vigtigste præmis.

Thomas B. Thriges Gade

NORD / ØST

SOLLYS

>> >>

Jævnt stigende bygningsmasse mod nord/øst skaber gunstige solforhold for erhverv og bolig

SOLLYS

KOMPAKTHED

volumen.

GRØNNE TAGE

regnvandsmængde fra - Reducerer den afledte

TBTG- Reducerer kølebehovOmdanner CO2 og an -dre udstødningsgasser

SOLCELLER25 % af tagarealet dæk-kes af solceller til produk-tion af el

DAGSLYS- Bygningsudformning og placering af vinduer - Optimal udnyttelse af dagslys reducerer brugen af kunstig belysning- Placering af høje byg-ninger mod nord/øst

ISOLERING & TERMISK MASSE- Højeffektiv isolering, U=0,1- 3-lags energivindue, U=0,9- Tunge materialer blotlæg-ges for udnyttelse af passiv køling

FUNKTIONSDISPONERING- Optimal placering af funktio-ner og arbejdspladser i forhold til orientering- Smart grid bygning - intel-ligent og optimal styrring efter funktioner- Bygningsautomatik

VENTILATION - Behovstyret ventilation med varmegenvinding (90%) og høj nyttevirkning (SEL=1,0)

FACADEDESIGN- Maks. vinduesprocent 30-50% (erhverv)- Maks. vinduesprocent20-40% (bolig)- Udvendig solafskærm-ning på relevante er-hvervsfacader

BO

LIG

BR

2020

2

0 kW

h/m

2 /år

42,6

kW

h/m

2 /år

3 NI

RT2

NIRT

1 NI

RT

26,7

kW

h/m

2 /år

BR

2020

2

5 kW

h/m

2 /år

58,9

kW

h/m

2 /år

31,6

kW

h/m

2 /år

ER

HV

ER

V

AMBITION1

1

Fortætning

Konkurrencen for Thomas B. Thriges Gades formål var at fortætte gaden med 50.000 m2. Analyser af den eksisterende bebyggelsestæthed i Odense inspirerede til at designe bystrukturen ud fra en 1:1-strategi, hvor højden på én bygning svarer til afstanden til næste bygning. Det sikrer, at dagslys-et i alle eksisterende boliger reduceres med maks. 20 %.

Yderligere fortætning

Det var ikke muligt at opnå den ønskede bebyg-gelsesprocent inden for 1 :1-strategiens præmisser. Bebyggelsen blev derfor fortættet yderligere med tårne mod nordvest, så skyggen på eksisterende og ny bebyggelse mindskedes mest muligt.

Byrumsdesign

Masterplanens primære byrum er orienteret af-hængigt af solen og deres tiltænkte funktion. På den måde sikres præmisserne for et optimalt klima i de enkelte uderum. På H.C. Andersens Plads, som er velbesøgt af turister i formiddagstimerne, åbner pladsen derfor op mod sydøst.

Programdistribution

Den rigtige fordeling af de forskellige programmer i masterplanen er også et led i den bæredygtige strategi. Erhvervslokaler placeres, så de eksponeres mindst muligt for sollys, da de som regel bruger meget energi på køling for at opnå et behageligt indeklima. Til gengæld placeres boliger, så de så vidt muligt er disponeret for dagslys i eftermiddags- og aftentimerne.

106 | DESIGN MED VIDEN | DAGSLYS | BY


I den nye masterplan foregår al parkering under jord-en. Det sker for at udnytte overfl adearealets kva-dratmetre bedst muligt. De underjordiske parke-ringsanlæg kommer alle til at fremstå lyse og indby-dende med masser af dagslys og grøn beplantning.


Der er anvendt tysk natursten i hele stueetagen i Spiegels nye hovedsæde i Hamborg. Både gulve og vægge til første sals højde er beklædt med det lokale materiale, hvis lyse farve står i skarp kontrast til den mørke udendørs belægning.


MaterialerMaterialevalget er med til at definere indeklima og komfort. Men materialerne rækker også ud over bygningens egen levetid og har en social, økonomisk og miljømæssig betydning.

Bygninger ånder ligesom mennesker. En bygning kan sammenlignes med en lunge, hvor materialerne udgør vævet. I bygningens levetid er materialerne med til at definere kvaliteten af indeklimaet. Vi op-holder os indenfor i langt den største del af døgn-et, og derfor er det vigtigt, at de valgte materialer bidrager positivt til indeklimaet – og dermed vores velbefindende.

Indeklimaet er et vigtigt punkt på dagsordenen, når der skal planlægges og projekteres. Ved at vælge de rigtige materialer kan man tage højde for både luftkvalitet og akustik og forebygge brand. Samtidig er drift og vedligehold et vigtigt aspekt af hensyn til bygningens økonomi. Det skal være nemt at træffe det sunde valg.

Luftkvaliteten i en bygning er en af de faktorer, der påvirker vores brug af bygningen mest di-rekte. Hvis den ikke er i orden, kan det resultere i hovedpine, utilpashed og nedsat effektivitet. Der forskes der i indeklimaets betydning for arbejdseffektiviteten, og resultaterne er klare : Hvis indeklimaet er dårligt, daler produktiviteten. En af årsagerne er afgasning fra materialer. Hvis der vælges dårlige materialer, hvor afgas-ning overstiger anbefalingerne, forringes det atmosfæriske indeklima, og det kan i sidste

ende føre til luftvejssygdomme og allergiske reaktioner.

Det akustiske indeklima har også stor betydning for det generelle velbefindende. Med materiale-valget kan akustikken reguleres, så selv store rum ikke bliver akustiske fælder, men opleves som velfungerende og indbydende.

Risikoen for brand er direkte forbundet med materialevalget. Det gælder ikke kun overflade-materialerne, men også konstruktionsmaterialer og installationer. Materialer skal vurderes ud fra både risikoen for selvantændelse, brandudvikling og røgudvikling.

Materialevalget handler om at give den arkitekto-niske idé krop, og visionen kan udtrykkes i detaljen og den håndværksmæssige udførelse. Helheds-oplevelsen skabes netop, når man som bruger af en bygning oplever, at der er en idé med tingene, og at de hænger sammen fra det største til det mindste.

Materialevalget er et meget konkret og tydeligt signal om bygningens og bygherrens indstilling til bæredygtighed, og en nøje udvælgelse af materialer giver både sunde bygninger og sunde brugere.

8.0 Materialer

Hvis indeklimaet er dårligt, daler produktiviteten.

110 | DESIGN MED VIDEN | MATERIALER | BYGNING

8.0 Materialer

Hamborg, Tyskland50.000 m2

Opført 2011

Spiegel-koncernens nye hovedsæde i Hamborg samler virksomhedens forskel-lige medier . Huset lever op til Tysklands strengeste krav om bæredygtighed i byggeriet og er blevet certifi ceret.

Case : Spiegel HQ

Bygningskomplekset består af to store glasvolume-ner placeret på en fælles, skulpturelt formet, base af tegl. Basen munder ud i en bred plint mod havnen og danner en stor off entlig plads mellem bygning-erne. De store glasfacader åbner sig mod en ny park mod syd og Hamborgs hovedbanegård mod nord.

I bygningens store centrale vindue skabes en ak-tiv dialog mellem mediekoncernens pulserende aktiviteter og byens liv. Særligt markant står den tre etager høje café-lounge samt de 13 gangbroer i atriet, der skaber en lodret forbindelse mellem 3. og 12. etage.

I udvælgelsen af materialer og interiør til hele byg-ningen har der har været en minutiøs gennemgang af alle anvendte produkter og materialer.

Materialer, der indeholder pvc eller andre black-listede stoff er, er blevet udelukket. Produkter er blevet vurderet på deres performance i forhold til at skabe et godt indeklima, og der er taget hensyn til allergikere gennem test af de forskellige løsningers rengøringsvenlighed. Dette er, sammen med en række andre initiativ-er, baggrunden for, at byggeriet i juni 2012 blev certifi ceret med miljømærket 'Gold' i 'HafenCity Umweltzeichen'. HafenCity Umweltzeichen er en lokal certifi ceringsordning, der er med til at give det nyudviklede havneområde, HafenCity, identitet og samtidig tjener som spydspids for udviklingen af bæredygtige projekter i Tyskland.


Kontraster

Spiegel-bygningen lever gennem kontraster. Den farvede udendørs belægning møder ved indgangen det lyse interiør og skaber en spænding mellem det mørke og rå og det lyse og glatte. Det overordnede farvekoncept dyrker det skandinaviske udtryk med lyse valører i de store rum og arbejder som kontrast hertil punktvis med farver.

Materialer

Der er udelukkende anvendt FSC-certifi ceret træ i bygningen. Træet har et varmt udtryk og ska-ber en forbindelse til naturen og husets overord-nede grønne hensigter. Der er anvendt tysk ege-træ og tysk natursten i interiøret for at minimere ressourceforbruget til transport og for at styrke den lokale forankring.

Certifi cering

Spiegels hovedsæde er Henning Larsen Architects' første certifi cerede projekt i Tyskland. Der er arbej-det intenst på at leve op til de strenge miljø- og sundhedskrav, som Hafencity-certifi ceringen fore-skriver, og som bl.a. omhandler akustik, indeklima og miljøvenlig drift. Drift og vedligeholdelse er derfor ligeledes tænkt ind i materialevalget.

Transparens

Spiegel-bygningen repræsenterer et åbent og mo-derne mediehus. Huset er meget transparent, og det er en væsentlig pointe i konceptet, at Spiegels medarbejdere har direkte visuel kontakt med byen og den verden, de skriver om. Omvendt kan byen kigge ind i fl ere af lokalerne i det store mediehus.


Spiegels nye hovedkontor er designet som et transpa-rent volumen, der svæver elegant over en solid base af røde tegl. Valget af materialer inde i bygningen er bl.a. sket på baggrund af viden om materialernes performance i forhold til at skabe et godt indeklima.



Sunde materialer med lang levetid har haft et sær-ligt fokus i implementeringen af bæredygtige tiltag i Novo Nordisk. Bæredygtighedsstrategien er baseret på virksomhedens egne principper for miljøvenlig-hed, økonomisk rentabilitet og social ansvarlighed.


Bagsværd, Danmark50.000 m2

Under opførelse

8.0 Materialer

Det er ambitionen med Novo Nordisks nye domicil at udføre et byggeri, som er så skånsomt som muligt i forhold til miljøet og de mennesker, der har bygningen som arbejdsplads under og efter byggeriet.

Novo Nordisks nye domicil i Bagsværd skal huse virksomhedens øverste ledelse og 1.100 admini-strative medarbejdere. Arkitekturen har et enkelt udtryk og skaber optimale betingelser for hus-ets brugere med et funktionelt og bæredygtigt design.

For at undgå lange transportveje er materialerne i Novo Nordisk udvalgt med særlig forkærlighed for de nordiske og nordeuropæiske materialer. Der er kun specificeret ressourceeffektive materialer med lav miljøpåvirkning, og der er, så vidt det har vær-et muligt, ikke brugt materaier, som er giftige for miljøet under fremstillingsprocessen eller i brug.Huset opnår på den måde et højt niveau i forhold til Dansk Indeklimastandard (DS15251) svarende til den næstbedste kategori 'materialer med lav for-urening'.

Som noget helt nyt i Danmark er der indendørs anvendt en silikatmaling, som mindsker afgasning i huset. Der er desuden, i tæt samarbejde mellem arkitekter og ingeniører, udviklet en særlig type loft til huset, som understøtter en ny ventilations-løsning, der kaldes fortrængningsventilation. Loft-erne består af lameller, som lader frisk luft sive langsomt ned over hele rummet. Herved opnås et særligt godt luftskifte, og træk fra ventilations- skakterne undgås.

Der er i udvælgelsesprocessen taget hensyn til so-ciale, økonomiske og miljømæssige spørgsmål i forhold til produktionen af materialerne, således at materialevalget understøtter Novo Nordisks 'Triple Bottom Line'- tilgang som en del af organisationens strategi for Corporate Social Responsibility (CSR).

Case :Domicil til Novo Nordisk

116 | DESIGN MED VIDEN | MATERIALER | BYGNING

Gulv

På grund af den hårde akustik i storrumskontorer er der hovedsagligt anvendt tæpper som gulvbe-lægning i bygningen. Alle tæpper er indeklimamær-kede. På en enkelt etage er der anvendt trægulv, som giver et nordisk udtryk. På terrasserne og i parken er der anvendt FSC- og PEFC-certificeret, keboniseret fyrretræ.

Lofter

Der er udviklet et særligt loft til Novo Nordisk, som understøtter en ny ventilationsløsning i Danmark. Fortrængningsventilationen er optimeret i forhold til træk og minimerer behovet for ventilationska-naler. Fordelen ved dette er et ekstraordinært lavt energiforbrug til ventilation, lave anlægningsom-kostninger og godt luftskifte.

Akustik

Bygningens cirkulære geometri brydes af mange rum og nicher, som giver en god lydspredning. Der-med undgås den fokusering af lyden, som ofte op-leves i cirkulære rum. Alle anvendte lofter har gode akustiske egenskaber, og balkonforkanterne er beklædt med akustisk puds. I storrumskontorerne er der lydabsorberende vægge udført i perforeret gips.

Indeklima

Materialerne i Novo Nordisk spiller en stor rolle i forhold til bygningens indeklima, og huset opnår et højt niveau i ift. dansk indeklimastandard. Der er på alle vægge og overflader anvendt en silikat-maling, som mindsker afgasning i bygningen. Den type maling har ikke tidligere været anvendt inden-dørs i større byggerier i Danmark.


Materialevalget i Novo Nordisk er med til at skabe et særdeles godt indeklima i bygningen. Bla. minimerer en specialudviklet loft- og ventilationsløsning træk og bidrager til en stabil rumtemperatur.


Det refl ekterede lys er en interessant parameter i så-vel by- som karré- og boligskala, eftersom enhver fl ade refl ekterer en vis andel af det lys, der rammer den. Derfor er der et potentiale i at kigge på overfl ade-materialer ift. at optimere dagslysets kvalitet.


Materialestrategien er ikke kun et spørgsmål om tilfredshed hos brugerne af bygningen. Også by-rummets mange brugere bliver direkte en del af historien om materialepaletten. Bygningernes fa-cader interagerer med klimaforholdene og er med til at skabe lokale klimatiske zoner med varmere og mere konstante temperaturforhold.

For at få så optimale zoner som muligt skal facade-materialerne vælges med omhu. Materialerne er en aktiv medspiller, når der skal skabes gode dagslys-forhold og gode termiske forhold. Materialerne har en vital betydning, hvis man fx vil undgå , at tempe-raturen i byen bliver højere, end den er uden for byen.

Dagslyset i byskala er en balanceakt med kompakt-heden af bygningsmassen. Ønsket om en kompakt by er opstået ud fra ønsket om at reducere energi-forbruget, men det kan ske på bekostning af dags-lysforholdene. Materialevalget kan være en af de faktorer, som kan få dagslys og kompakthed til at samarbejde frem for at modarbejde hinanden.

Hvis materialer vælges ud fra deres evne til at refl ektere lys, kan man sikre et godt dagslys selv i tætte byområder, og det er en gevinst for mikro-

8.1 Materialer

Hvis materialer vælges ud fra deres evne til at refl ektere lys, kan man sikre et godt dagslys selv i tætte byområder.

Materialer i byenEt urbant mikroklima defi neres allerede i designfasen, hvor facadematerial-erne udvælges. Mængden af dagslys beror på overfl adernes refl ektans og den mængde lys, de giver til byrum og andre bygninger.

klimaet. Bygningerne bliver altså til dagslysarma-turer for byrummet. Jakob Strømann-Andersens forskning viser, at man kan øge dagslyset i by-rummet med 30 % ved at pudse murstensfacader med lys puds.

Forudsætningen for gode byrum på vores bredde-grader er god luftkvalitet : Varme solpletter fore-trækkes frem for fugtige kroge. Mørke materialer med ru overfl ade holder på varmen, selv når solen er væk. På den måde forlænges brugstiden af by-rummet.

Varmeabsorption er et generelt problem. Byerne akkumulerer varme, som skal ventileres væk. Man taler derfor om fænomenet urban heat island, hvor byen bliver overophedet. Lyse materialers evne til at refl ektere solvarmen kan bruges som en aktiv strategi til at undgå varmeakkumulation og er der-for en nøgle til at reducere eff ekten.

På samme måde kan man bruge træer og planter til at skabe en cool island-eff ekt. Beplantningen holder på fugten og skaber skygge og ilt – alt sammen vigtige bidrag til et godt og stabilt mikro-klima. Variationerne er særligt udtalte i nærheden af pladser og parker, hvor temperaturen i visse tilfælde reduceres med op til tre grader alene på grund af vegetationen.

120 | DESIGN MED VIDEN | MATERIALER | BY

8.1 Materialer



Dagslyset i et indendørs rum eller et gaderum afhænger ikke kun af det direkte tilgængelige dagslys. Det påvirkes også af det lys, der refl ekteres i rummets fl a-der. Refl ektans er nøgleordet, når man taler dagslys i bæredygtigt byggeri.

Case : Nørrebro

Dagslyset er en kompleks størrelse med mange fak-torer, der tilsammen giver en fantastisk virkning. Når man taler lys, må man altså skelne mellem kvantitet og kvalitet. Hvor meget – eller hvordan ?

Udviklingsprojektet 'Hvad med dagslys?' undersø-ger i en lokal kontekst, på Nørrebro i København, dagslysets betydning for bydelens kvalitet – på by-, bygnings- og boligniveau.

Enhver fl ade refl ekterer en vis andel af det lys, som rammer den. Derfor er refl ektansen af fl aderne omkring vinduet samt omgivelserne, fx i form af modstående facader, vigtig for dagslyskvaliteten i en etagebolig. Ligeledes kan lyse facader med de-res højere refl ektans medvirke til at øge dagslyset i tætte bystrukturer. Dagslysfaktoren i sig selv vis-er i disse studier ikke den store variation, men

medregnes sollyset som faktor, kan genskinnet fra de lyse facader give et væsentligt bidrag til en forøgelse af dagslyset. Det giver en særligt stor gevinst for de nederste etager i en boligkarré.

Det refl ekterede lys er altså en interessant para-meter i såvel by- som karré- og boligskala : Hvordan bevæger lyset sig i byrum og inderum afhængigt af den urbane geometri og materialer ? Er der et potentiale i at kigge på overfl adematerialer i for-hold til at optimere dagslysets kvalitet ?

Studier fra Hong Kong viser, at refl ekteret dagslys kan fungere som hovedkilden til naturligt lys i byområder med høj bebyggelses- og befolknings-tæthed.


Dagslysindfald

Mængden af dagslys i en bygning eller et byrum af-hænger af overfl adematerialernes refl ektans, lysets indfaldsvinkel i forhold til fl aden og fl adens egen vinkel. Dagslysfaktoren beskriver forholdet mellem dagslys indenfor og udenfor og anvendes i spørgs-mål om dagslysbehovet i en bygning.

Refl ekteret dagslys

Enhver fl ade refl ekterer en vis andel af det lys, som rammer den. Derfor er refl ektansen af fl aderne omkring et vindue og dets omgivelser, fx i form af modstående facader, vigtig for den samlede dags-lysmængde.

Reflektion

Himmellys

Sollys

Dagslys og varmeudledning

Refl ektans

Dagslyset er sammensat af direkte stråling fra solen, diff us himmelstråling og refl ekteret stråling fra jord og omgivelser. Den refl ekterede stråling kan stamme fra både sollyset og dagslyset selv. Det tilbagekastede lys afhænger af fl adens vinkel ift. lysindfaldet, og hvor blank og lys den er.

Overfl adebehandling

En overfl ades evne til at refl ektere lyset afhænger af dens forarbejdning. En blank overfl ade genspej-ler mere lys end en mat. Men fordi genspejlingen i en blank overfl ade foregår i ét punkt, bliver lyset også kun sendt tilbage i ét punkt i samme vinkel, som det kom ind. Med en mat overfl ade bliver lyset genspejlet diff ust og fordeles. Det giver mere lys til omgivelserne.

Dagslys Sollys Di�ust lys Reflekteret lys

= + +

8.1 Materialer

Riyadh, Saudi-Arabien1.600.000 m2

Under opførelse

122 | DESIGN MED VIDEN | MATERIALER | BY

Facaden giver det første indtryk af en bygnings individuelle kvaliteter såvel som dens betydning i byens samlede hele. I King Abdullah Financial District i Riyadh sikrer en manual for design og bæredygtighed den nye bydels kvalitet.

Case : King Abdullah Financial District

Målet med den 1,6 km2 store nye bydel i Riyadh i Saudi-Aribien har været at skabe grundlaget for en bæredygtig, varieret bebyggelse, hvor funktion, til-gængelighed og arkitektonisk udformning går op i en højere enhed.

Det vil tage mange år, før hele det nye finansdistrikt står færdigt. Der er derfor udviklet en design- og materialemanual, som supplerer masterplanen og sikrer en mangfoldig byudvikling af høj arkitekto-nisk kvalitet og med et ambitiøst fokus på bære-dygtighed.

Manualen arbejder med fire forskellige virkemidler i facadedesignet : Materialer, farver, transparens og skyggeeffekt. Ved at bruge materialer af høj kvali-tet og med lyse farver opstår der en intern harmoni mellem bygningerne i finansdistriktet. Lyse over-

flader absorberer mindre sollys og mindsker der-med risikoen for overophedning inde i bygningerne.

Transparens har betydning for en bygnings dagslys-niveau og er desuden et særligt vigtigt virkemiddel, hvis man ønsker at skabe en levende og dynamisk by.

Facaderne skal som udgangspunkt udformes, så de skygger for solen i forsøget på at reducere problem-er med overophedning af indeklimaet. Det skal til-stræbes, at skyggeforhold indtænkes i de tidlige designfaser og på den måde integreres i bygnings-designet.


Kategorier

Bygningernes facader er i designmanualen inddelt i otte forskellige kategorier afhængig af bygningens placering i planen. Der er retningslinjer for valget af materialer, farver, transparens og skyggeforhold til hver kategori. Den samme bygnings forskellige facader kan godt optræde i flere kategorier.

Materialer

Lyse materialer bør anvendes i områder, hvor risi-koen for overophedning er særligt stor. Særligt re-flekterende facader, såsom spejl- og glasfacader, skal undgås, så bygningerne ikke blænder. Der bør i størst muligt omfang anvendes lokale kvalitets-materialer.

Transparens

Transparente facader i gadeniveau bør anvendes, hvor de bidrager til at skabe tryghed og styrker bylivet positivt. Facadens transparens over gade-niveau skal tilpasses bygningens funktion og faca-dens orientering i forhold til solen. Her kan translucente materialer være tilstrækkelige.

Skyggende facader

Facaderne udformes med effektiv solafskærmning. Udendørs solafskærmning skal tilpasses og skal kunne modstå lokale vind- og vejrforhold, og vedli-gehold af tekniske løsninger skal tænkes igennem. For at sikre et godt indeklima i alle bygninger skal sol-afskærmning integreres i hver enkelt bygning.

FA

CA

DE

S

Faca

des

give

you

the

fi rs

t im

pres

sion

of

a bu

ildin

g. T

he f

acad

es e

xpos

e th

e un

ique

of

the

parti

cula

r bu

ildin

g as

wel

l as

bein

g pa

rt of

a l

arge

r co

ntex

t w

ith t

he n

eigh

bour

ing

build

ing

faca

des

in t

he c

itysc

ape.

You

are

ab

le t

o se

e th

e fa

cade

s fro

m a

pla

ne o

r he

licop

ter,

pass

ing

by in

hig

h sp

eed

in a

car

or

arr

ivin

g by

foot

. All

scal

es s

houl

d be

take

n in

to c

aref

ul c

onsi

dera

tion

in th

e ar

chite

ctur

al

proc

ess

in o

rder

to c

reat

e an

impr

essi

ve a

nd

wel

l-fun

ctio

ning

city

.

The

faca

des

shou

ld a

ll be

tre

ated

diff

eren

t fro

m

one

anot

her.

Som

e sh

ould

ev

en

be

treat

ed

diffe

rent

ly

in

both

sh

ape

and

mat

eria

ls.

Arc

hite

ctur

al

treat

men

t of

bu

ildin

gs i

nclu

des

form

, m

ater

ials

, co

lour

s,

trans

pare

ncy

and

shad

ing

and

shou

ld b

e va

ried

in r

espe

ct t

o or

ient

atio

n to

enh

ance

en

ergy

sa

ving

op

portu

nitie

s.

The

DM

G

prov

ides

in

form

atio

n on

th

ese

issu

es.

A su

stai

nabl

e de

sign

ap

proa

ch

tow

ards

ec

olog

ical

bal

ance

s an

d gr

een

arch

itect

ure

is e

ncou

rage

d.

Mat

eria

ls a

nd c

olou

rs a

re n

atur

ally

inte

grat

ed

parts

of

the

faca

de a

rchi

tect

ure.

As

each

fa

cade

con

tribu

tes

to th

e ov

eral

l con

text

the

DM

G s

ugge

sts

crea

ting

a ba

lanc

e be

twee

n co

lour

s an

d m

ater

ials

.

The

use

and

spec

ial r

equi

rem

ents

for

eac

h bu

ildin

g w

ill i

nfl u

ence

the

arc

hite

ctur

e of

th

e fa

cade

s. T

he D

MG

tak

es i

nto

care

ful

cons

ider

atio

n ho

w p

ublic

and

ret

ail

area

s im

pact

the

fac

ades

. Th

e D

MG

des

crib

es

spec

ial r

equi

rem

ents

for t

he tr

ansp

aren

cy o

f th

e fa

cade

s in

are

as w

here

fac

ades

sho

uld

be o

pen

and

wel

com

ing

in o

rder

to c

reat

e a

vibr

ant c

ity.

10K

AF

D

FAC

AD

E P

AR

TITO

N E

LEVA

TIO

N

GR

OU

ND

LE

VE

L0m5m -7

m

10m

15m

Xm

LEV

EL

1LO

WE

R

LEV

EL

LEV

EL

2

AB

OV

E L

EV

EL

+2

LEV

EL

-1W

AD

I LE

VE

L O

RLO

WE

R R

ING

RO

AD

As

the

faca

des

shap

e th

e pe

rcep

tions

of t

he

build

ing

and

its c

onte

xt t

hey

also

ser

ve t

he

cruc

ial f

unct

ion

of a

bui

ldin

g pr

ovid

ing

shel

ter

from

w

eath

er

and

clim

ate.

Th

e sp

ecifi

c ge

ogra

phic

co

nditi

ons

in

Riy

adh

requ

ire

spec

ial c

onsi

dera

tion

in o

rder

to m

ake

shad

e on

the

faca

des

and

whe

n se

lect

ing

mat

eria

ls

for t

he fa

cade

s. T

he D

MG

des

crib

es s

ever

al

reco

mm

ende

d op

tions

to o

btai

n su

stai

nabl

e so

lutio

ns.

Dur

ing

the

plan

ning

, re

alis

atio

n an

d co

nstru

ctio

n ea

ch

new

bu

ildin

g in

K

AFD

sh

ould

con

tribu

te to

this

vis

ion.

Fig.

02.

01 |

Faca

de p

artit

on e

leva

tion

Fig.

02.

02 |

Pla

n | A

ll fa

cade

s

2.1

VISI

ON

FA

CA

DES

2.1

VISI

ON

FA

CA

DES

Faca

de |

Stre

et

Faca

de |

Rin

g R

oad

Faca

de |

Acc

ess

Roa

d

Faca

de |

Squ

are

Faca

de |

Wad

i

Faca

de |

Fina

ncia

l Pla

za

Faca

de |

Cul

de

Sac

Faca

de |

Attr

acto

r

AR

EA

ALL

PAR

CE

L A

LLPA

RC

EL

ALL

P


I et ørkenklima som i King Abdullah Financial District hvor solen er på sin højeste intensitet i dagtimerne, er det vigtigt at udnytte materialernes evne til at køle og skygge, så der opstår et behageligt mikroklima i byens rum.



For at mindske afstanden mellem forskningen og hverdagen er formidlingen af den nye viden vigtig, fx på kurser, i forelæsninger eller tværfaglige udvik-lings- og forskningsprojekter.


9.0 Nye roller

Nye roller, nye opgaver

Traditionelt arbejder arkitekten alene i de tidlige faser af designprocessen. De første streger på skitseblokken sætter arkitekten uden indblanding fra andre. Først langt henne i processen, når det kreative koncept er ved at være på plads, bliver ingeniører involveret i løsningen af konkrete pro-blemstillinger.

Når præmisserne for en bygnings energiforbrug er defineret dels af den urbane eller landskabelige kontekst og dels af formgivningens grundlæggende parametre, som det er blevet beskrevet i de tidligere kapitler, er den logiske konsekvens, at arkitekter og ingeniører skal arbejde tættere sammen tidligt i designprocessen.

Erkendelsen af, at de bedste resultater for et bære-dygtigt byggeri kan opnås, når designet i sig selv forholder sig til en naturvidenskabelig viden, kvali-ficerer arbejdet med bæredygtig arkitektur. Arki-tekter skal arbejde i åbne processer, og ingeniører skal være villige til at indgå i kreative processer, der ikke er så stramt metodiske, som de er vant til.

Det er derfor også naturligt, at arkitekter bidrager til at samle ny viden og gøre denne viden aktiv i de sammenhænge, hvor den er relevant. Forskningen

skal proaktivt bringes i spil i hverdagen. Den skal ud på tegnebordene, hvor formgivningen finder sted. Den skal formidles, og medarbejderne i bæredyg-tighedsafdelingen hos Henning Larsen Architects underviser, taler på konferencer, skriver artikler og deltager i udviklingsarbejde, tænketanke og andre tilsvarende aktiviteter.

Forskningsresultater kan ikke som selvfølge brug-es ubearbejdede i det daglige arbejde. De skal bearbejdes og transformeres til et format, der gør dem mere brugbare. En mulighed er at koble resultaterne med mere snævert fokuserede ud-viklingsprojekter, hvor ny og gammel viden finder sammen med en anvendelsesorienteret målsæt-ning. Fokus kan være et enkeltstående projekt, hvor en række bæredygtige målsætninger formule- res, og det kan være tværfaglige samarbejder om udviklingen af et byggemateriale, en typologi eller et digitalt redskab. Det er på den måde, der skabes innovation.

Forskningsviden skal anvendes for at opnå værdi. Afstanden mellem forskernes arbejde og forsknin-gens praktiske betydning og anvendelse skal være kort. På de følgende sider er et udvalg af de udvik-lingsprojekter, som Henning Larsen Architects er engageret i, præsenteret.

Ny viden giver nye muligheder for at ændre på fastgroede vaner og vanetænkning. Arkitekter arbejder i dag allerede sammen med en vifte af andre fagligheder, når projekterne udvikles, og dette tværfaglige samarbejde skal udvikles yderligere.

Det er derfor også naturligt, at arkitekter bidrager til at samle ny viden og gøre denne viden aktiv.

128 | DESIGN MED VIDEN | NYE ROLLER | A+E:3D


9.0 Nye roller

A+E:3D er et værktøj, som gør det enkelt for arkitekter at lave energiberegning-er på forskellige formstudier tidligt i designprocessen. Beregningerne er et godt udgangspunkt for en dialog om energioptimering med bygherre og ingeniører.

A+E:3D

A+E:3D er et analyse- og dialogværktøj, der kan håndtere forskellige parametre med betydning for energiforbruget i forhold til bygningsgeometrier i de indledende skitseringsfaser. Programmet hjælper med at udvikle løsningsmodeller for energioptimer-et nybygning og ombygning.

A+E:3D er udviklet til arkitekter med henblik på at de, i samarbejde med ingeniører og bygherre, hur-tigt og i dialog kan foretage interaktive, 3D-grafiske energiberegninger af forskellige arkitektoniske, geometriske og formmæssige løsningsmodeller, som et led i en strategisk energioptimering fra meget tidligt i formgivningsforløbet.

Efterspørgslen på et digitalt værktøj er meget stor og akut, da de eksisterende programmer på dette felt overvejende er udviklet for ingeniører og anvendes i detaljeringsfasen, dvs. sent i form-givningsforløbet.

Det nyskabende i A+E:3D er, at brugeren kan teste komplekse volumenmodeller i forhold til BE10 – gældende dansk lovgivning – på et meget tidligt tidspunkt i skitseringsfasen. Det er ikke muligt i lignende værktøjer.

Brugerfladen er intuitiv og visuel. Beregnings- parametrene er forenklede, så der angives et fast sæt værdier. Der kan fx vælges mellem dagslys-optimerede, typiske og sol-afskærmede vinduer.

Med dette værktøj sikres det, at arkitektonisk kva-litet og lavt energiforbrug hænger sammen i det tidlige bygningskoncept.

A+E:3D kan downloades på www.apluse.dk.

Udviklingsteam VGLCPHStatens ByggeforskningsinsititutHenning Larsen Architects Esbensen Rådgivende IngeniørerInteractive Lab production

Projektet er støttet af Elforsk (Dansk Energi).

Med dette værktøj sikres det, at arkitektonisk kvalitet og lavt energiforbrug hænger sammen i det tidlige bygningskoncept.

130 | DESIGN MED VIDEN | NYE ROLLER | ENERGIMÅL.DK


9.0 Nye roller

Energimål.dk er et digitalt værktøj, der fungerer som en udvidet lommeregner. Det giver konkrete forslag til renoveringer af store kontorejendomme ved auto-matisk at trække på offentligt tilgængelige data.

Energimål.dk

Energimål.dk er et online værktøj, der tilbyder viden om og forslag til energirenovering af kontorbyg-ninger. Brugeren får hurtigt og nemt anbefalinger til, hvordan man får mest energioptimering for pengene – og anbefalingerne tager udgangspunkt i brugerens konkrete bygninger. Energimål.dk giver brugeren viden om arkitektur, økonomi og tekni-ske løsninger til at spare på energien, så det bliver nemmere at indgå et samarbejde med fagfolk om at energirenovere bygningen.

Der er i dag mangel på overblik og viden om tek-niske løsninger til at nedbringe energiforbruget og C02-udslippet for eksisterende bygninger, som samtidig tager hensyn til bygningens arkitektur og er økonomisk realistiske. Energimål.dk har som hovedformål at koble den tekniske viden om energioptimerede løsninger med beregninger af den økonomiske rentabilitet af anlægsinvestering-en og de efterfølgende besparelser på driften. Som endeligt resultat heraf fremsættes der konkrete gennemførselsforslag til løsningen af denne op-gave.

Med dette værktøj optimeres den sagsgang, der går forud for en beslutning om at renovere. Be-regneren vil desuden kunne spotte mulige energi-

besparelser i et projekt, som egentlig bare var tænkt som almindeligt vedligeholdelsesarbejde. Energimål.dk trækker på reelle data om ejen-dommene fra Energistyrelsens energimærknings-database.

Energimål.dk blev lanceret juni 2012.

Projektejere BygningsstyrelsenAlbertslund KommuneDATEA A/S

ProjektrådgivereEsbensen Rådgivende IngeniørerHenning Larsen Architects NHL Data ApS

Værktøjet er støttet af Realdania

Med dette værktøj optimeres den sagsgang, der går forud for en beslutning om at renovere.

132 | DESIGN MED VIDEN | NYE ROLLER | HVAD MED DAGSLYS?


9.0 Nye roller

Udviklingsprojektet 'Hvad med dagslys ?' undersøger dagslyset som isoleret para-meter i renoveringsopgaver. Projektet beskriver lysets historie og værdi og inde-holder konkrete strategier for, hvordan dagslys optimeres i en tæt by.

Hvad med dagslys ?

Alle er vilde med dagslys. Men viden om dagslys er kompliceret at arbejde med, fordi lyset vurde-res både kvantitativt og kvalitativt. 'Hvad med dagslys ?' skaber et udgangspunkt for at omsætte fagspecifi k viden om dagslys fra ingeniørbereg-ninger og arkitekturpoesi til et lettilgængeligt sprog med lødigt indhold.

Bygningsværdi handler om meget andet end tek-ni-ske konstruktioner, materialer og energi. Det hand-ler også om resultatet af den aktivitet, der foregår i bygningen, om relationer mellem folk og om tryg-hed. Det handler om markedspriser og arkitektonisk kvalitet. Når vi snakker om værdi, er helheden mere end summen af delene.

'Hvad med dagslys ?' ser på dagslyset som helheds-renoveringens „nye“ parameter, både kvalitativt og kvantitativt. Målet er, at dagslysets dynamiske og livgivende egenskaber skal fungere som bindeled mellem renoveringens mål, midler og resultater. Den stærke relation og synergi mellem dagslys, sund-hed, energi og arkitektur danner rygrad for projektet. Undersøgelserne tager udgangspunkt i den tætte by, fordi det er der, dagslyset har de dårligste præmisser, og fordi brokvarterernes karréstruk-

tur er velkendt ikke bare i Skandinavien, men i hele Europa.

Men selv om man ikke bor i en etageejendom i København, kan man sagtens bruge manualens viden til sine egne projekter. Lyset har ingen størrelse. Det kan bearbejdes i byens komplekse kontekst, i en konkret bygning eller i den enkelte bolig.

Læs mere på www.dagslysrenovering.dk.

Udviklingsteam Henning Larsen ArchitectsCharlotte Algreen, Algreen ArkitekterPeter Andreas Sattrup, lektor, DTU Byg

Projektet er støttet af Realdania. Lyset har ingen størrelse. Det kan bearbejdes i byens komplekse kon-tekst, i en konkret bygning eller i den enkelte bolig.

134 | DESIGN MED VIDEN | NYE ROLLER | MULTIFUNKTIONEL BETON


9.0 Nye roller

Udviklingsprojektet 'Multifunktionelle betonkonstruktioner til nybyggeri og reno-vering' har til formål at udvikle teknologier, som forbedrer den termiske lagring i betonkonstruktioner, betons evne til at holde på varme eller kulde.

Multifunktionel beton

Det tværfaglige udviklingsprojekt har siden 2009 beskæftiget sig med bæredygtige materialer med særligt fokus på beton. Projektet har undersøgt mulighederne for at udnytte betons termiske potentiale med intentionen om at skabe et godt og mere stabilt indeklima, både termisk og akustisk, og opnå en energireduktion og deraf formindsket CO2-forbrug i både byggeriets anlægs- og drifts-fase.

Et centralt element i projektet har været labora-torieforsøg, hvor forskellige betontyper med op-timeret varmelagringsevne er blevet fremstillet. I forsøgene er der bl.a. arbejdet med at udvikle densi-tetsforøgede (rho+) betoner, dvs. betoner med en øget massefylde, og betoner med høj varme- ledningsevne (lambda+).

De forskellige betontyper er først blevet testet i EnergyFlexHouse hos Teknologisk Institut i Taastrup. EnergyFlexHouse er et multifleksibelt udviklings- og demonstrationsbyggeri tegnet af Henning Larsen Architects. Her kan man afprøve og teste energioptimerende byggetekniske løs- ninger og komponenter.

Siden er de multifunktionelle betonkonstruktioner anvendt i tre demonstrationsrum på SDU's Kolding Campus (se side 45).

Den optimerede beton vil fremover komme til at indgå som en aktiv del af nye og eksister-ende bygningers energisystemer. Der vil desuden blive udviklet en beregningsmetodik som input til energiberegningsværktøjet BE10, som kan doku-mentere energibesparelsen i bygningens termiske masse.

Projektets resultater vil især blive rettet mod leve-randører af betonkonstruktioner og mod projekter-ende arkitekter og ingeniører. Projektet forventes afsluttet i løbet af 2012.

Projektparter Henning Larsen ArchitectsAalborg UniversitetTeknologisk institut, BetoncentretOrbicon Bygningsstyrelsen

Projektet er støttet af EUDP-midler.

Projektet har undersøgt mulighed-erne for at udnytte betons termiske potentiale med intentionen om at skabe et godt og stabilt inde-klima.

PAGE 18 of 28

The Adaptable House

SKE TCH PROPOSALCopenhagen 22.05.2012

Collaboration between

innovation in architecture

HEAR

SEE

ACCESS

PLAY

WORK

GUEST

RENT

BABY

SENIO

RS

DIVORCE

FAMILYLOSS

MO

VE

GREEN

RETIRED

HOME

OFFICE

COMMUTER

NOIS

EHEA

T

LIGH

T

AIR

FACADE TEC FLOOR

SLIDING WALL

INTERNAL PATITIONS EXTENSION

PERMANENT WALL

136 | DESIGN MED VIDEN | NYE ROLLER | DET FORANDERLIGE HUS

Udgangspunktet for Det Foranderlige Hus er de om-skiftelige omstændigheder, som gør, at vores hjem er i konstant forandring livet igennem. De mange parametre er inddelt i forskellige kategorier, som har deres egen betydning for husets fysiske udformning.


9.0 Nye roller

Projektet 'Det Foranderlige Hus' tager udgangspunkt i vores foranderlige liv. Huset er ét af seks forsøgsbyggerier, som alle har til formål at reducere CO

2-udledning

enten i bygningens tilblivelsesproces eller i den daglige drift.

Det Foranderlige Hus

Menneskets behov og ønsker for boligen ændrer sig livet igennem. I dag kræver det både tid og ressourcer at få tilpasset sit hus til disse behov. Det vil 'Det Foranderlige Hus' forsøge at ændre på.

'Det Foranderlige Hus' er et initiativ af Realdania Byg og skal afdække mulighederne for at skabe et enfamiliehus, som er tilpasningsdygtigt over for ændringer i æstetik, funktionelle behov og tekno-logisk udvikling.

Projektets resultat bliver en bygget bolig på 142 m2. Boligen skal kunne skilles ad i komponenter uden destruktion, men samtidig overholde kravene til tæthed, som de er beskrevet i 2015-standarden. Den skal kunne indoptage rumlige forandringer og have en høj forandringshastighed. Det skal vurde-res, hvordan de udskiftede dele kan genanvendes og indgå i nye kredsløb. Boligen skal udføres med tilgængelige komponenter, og der sigtes mod æstetiske og teknologiske modulløsninger.

Projektet arbejder med fem drivere : komfort, pri-vathed, funktion, demografi og livsstil. Til hver

driver er knyttet nogle forskellige scenarier, som igen er knyttet til forskellige grader af foran-derlighed. Huset forsøger at rumme alle drivere og scenarier. Boligen skal kunne håndtere mange forandringer, når fx børn kommer til eller fl ytter hjemmefra. Hvis man kan undgå at bygge om eller til, belaster forandringen ikke miljøet på grund af byggematerialer og byggeaff ald.

Det foranderlige hus er ét af seks eksperimenter-ende boligprojekter, som alle har til formål at be-lyse forskellige aspekter af ressourceforbrug og heraf afl edt CO2-udledning samt at undersøge for-skellige muligheder for begrænsning af CO2-udled-ning i byggeprocessen. Husene skal opføres inden for rammerne af et enfamiliehus til en almindelig anlægsøkonomi. Projektet er fi nansieret af Real-dania Byg, og huset står færdigt i 2013.

Projektparter :GXNHenning Larsen Architects

Bygherre:Realdania Byg

Projektet skal afdække mulighed-erne for at skabe et enfamiliehus, som er tilpasningsdygtigt over for ændringer i æstetik, funktionelle behov og teknologisk udvikling.

Problemstillinger og virkemidler er de samme for nybyggerier og den eksisterende bygningsmasse. Potentialet for at renovere er meget stort. Det kan booste den bæredygtige udvikling over alt.

Energi- og helhedsrenovering

Nybyggeriet i Danmark svarer til under 1 % af den samlede bygningsmasse. Byggeri er en langsom proces. Der går år, fra tegningerne til en bygning er afleveret, til det færdige byggeri kan tages i brug. Vores viden om bæredygtigt byggeri vil derfor altid være større og mere udviklet, end det kommer til udtryk i de bygninger, der skyder op netop nu. I det seneste årti, hvor bæredygtighed har stået højt på samfundets dagsorden, er afstanden blevet større, fordi der har været gode muligheder for at finan-siere forsknings- og udviklingsprojekter. I forhold til ældre bygninger er gabet endnu større, og mange eksisterende bygninger lever ikke op til de mest al-mindelige standarder i dag – hverken de energi- og funktionsmæssige.

Gabet mellem vores viden om mulighederne og virkeligheden stiller et krav om at aktivere og an-vende viden i praksis. Der er stort behov for at renovere. Det er her, den nyeste viden kan gøre den største forskel, og uden en stor og samlet indsats i de kommende år for at renovere den eksisterende bygningsmasse får Danmark svært ved at nå sine ambitiøse klimamål.

Bæredygtighedsbegrebet er komplekst, når man dykker ned i det. Holdningerne, nuancerne og virkemidlerne er mange og indbyrdes afhængige. Det samme er tilfældet med renoveringsprojekter, hvor kompleksiteten også er vokset. En renovering er mere end en løsning på et konkret problem, fx et hul i taget. Perspektiverne er blevet større. Fra

at være et begrænset kvalitetsløft af noget eksi-sterende er renovering blevet et vigtigt element i en større global vision for bæredygtighed, som Danmark med sit energiforlig i foråret 2012 hævede barren for.

Det er ikke nok at lappe hullet i taget. I stedet skal renoveringsprojekter bidrage til en værdiforøgelse i alle de aspekter, som bæredygtighedsbegrebet omfatter. De store visioner for udviklingen af vores byer og bygningsmasse har hidtil kun rettet sig mod nybyggerier, men med det ændrede perspektiv på den eksisterende bygningsmasse vil renoveringer være et af de vigtigste initiativer i de kommende år. Ingen bæredygtig samfundsudvikling er mulig uden renovering.

Ved en traditionel bygningsrenovering øges brugs-værdien, mens energiforbruget fastholdes. Det konkrete problem, fx hullet i taget, tvinger bygning-ens ejer til at renovere. I den forbindelse opstår der ofte spørgsmål om bygningens energiforbrug og den lovpligtige energimærkningsordning. Derfor er begrebet energirenovering allerede blevet en fast del af sproget i byggebranchen. Det er en kendt

10.0 Renovering

138 | DESIGN MED VIDEN | ENERGI- og HELHEDSRENOVERING

Det drejer sig om at skabe kvalitet på alle områder : større sundhed og trivsel, bedre arkitektur, øget energi-og miljøhensyn og en fornuftig økonomi.

af Signe Kongebro


øvelse, der ofte ender med at være en delorienter-et løsning – fx skiftes taget , der efterisoleres , el-ler der installeres et mekanisk ventilationssystem. For brugeren kan det betyde tykkere vægge, lavere til loftet eller støj i hverdagen fra ventilations-anlægget. Samtidig forhøjer renoveringsarbejdet og driften af det nye ventilationsanlæg huslejen. Den gevinst, som energirenoveringen giver, bliver altså betalt med dårligere kvalitet i bygningens rum.

I stedet for en konventionel energirenovering kan man iværksætte helhedsrenovering. Begrebet dækker over renoveringsprojekter, hvor der foku-seres på såvel arkitektur og energi som på sundhed, trivsel og økonomi. Udgangspunktet er, at alle fem aspekter har en synergi, og at de gensidigt forstærk-er hinanden. Ved en helhedsrenovering opnås den optimale forøgelse af bygningens totalværdi. Ind-ledningsvis skal potentialet kortlægges ved en grundig screening af tekniske installationer, byg-ningsfysikken og bygningens anvendelse.

Flere hensyn i et renoveringsprojekt gør det også mere kompliceret, og en helhedsrenovering har fl ere udfordringer. Initiativet til renoverings-projekter ligger ofte hos planlæggere i det off ent-lige, politikere eller fagfolk, som alle har langsigtede strategier for øje. De tænker gerne i tidsperspektiv-er på fl ere årtier og accepterer, at renoveringen er dyr til at starte med, men i løbet af nogle år tjener sig selv ind i form af energibesparelser og øget kvalitet. Kommer initiativet fra private bolig- eller bygningsejere, er tidshorisonten kortere. De tæn-ker ofte i her-og-nu-eff ekter og stiller udgiften til renovering ift. det økonomiske udbytte ved la-vere energiudgifter. Investeringen skal give et positivt afkast i løbet af nogle få år, da privatejede bygninger skifter hænder med jævne mellemrum.

Problemet er tidligere blevet adresseret af bl.a. den grønne tænketank Concito, som kalder det „paradoksproblemet“. Udgiften til energirenover-ing komme ofte ikke investoren til gode, fordi tilbagebetalingstiden i form af energibesparelser er forholdsvis lang.

Renoveringsprojekter bliver altså ofte drop-pet, fordi beslutningen skal tages på meg-et forskellige præmisser. Politikere og planlæggere kigger på „det store billede“, mens bygningens ejere søger en kortere vej fra årsag til eff ekt.

Helhedsrenoveringer er ikke kun et spørgsmål om at skabe lavere energiudgifter. Det drejer sig om

Ved en traditionel renovering løser man enkeltstående problemer, fx et utæt tag. Ved en helhedsrenovering forholder de konkrete løsninger sig til en vision, der giver renoveringen et kvalitativt løft. Illustrationen viser Klostermarkskolen i Roskilde, der blev renoveret med en ambition om bl.a. at skabe et bedre indeklima og dermed bedre undervisningsforhold for elever og lærere. Ved at overdække et uderum har man skabt bedre forhold i de eksister-ende bygninger, bedre dagslysforhold og naturlig ventilation. Se mere om projektet på side 48ff .

I stedet for en konventionel ener-girenovering kan man iværksætte helhedsrenovering. Begrebet dæk-ker over renoveringsprojekter, hvor der fokuseres på såvel energi og arkitektur som på sundhed, trivsel og økonomi.

140 | DESIGN MED VIDEN | ENERGI- og HELHEDSRENOVERING

at skabe kvalitet på alle områder : større sundhed og trivsel, bedre arkitektur, øget energi- og miljø-hensyn og en fornuftig økonomi. Vi har brug for at renovere. Det er sikkert og vist. Det er derfor nødvendigt at finde et fælles fodslag. Beslutnings-tagere skal mødes i en forståelse af de muligheder, som en renovering rummer.

Ved at skærpe iagttagelsesevnen og bruge mere krudt på analysen af de eksisterende forhold kan vi finde en balance mellem modernisering, renover-ing og revitalisering. Virkemidlerne er de samme, uanset om der er tale om renovering eller nybyggeri : dagslys, geometri, materialer etc. Forskellen er, at ved en renovering er nogle af parametrene er givet på forhånd. Helhedsrenoveringer evner at se og ud-folde potentialerne i de givne forhold.

Brugernes ejerskab er afgørende for at skabe til-fredshed, når det drejer sig om komfort og indklima. Derfor vil inddragelse af brugere og interessenter i driftsfasen være et vigtigt kriterium for projektets succes. Det kan ske ved løbende at indsamle data om både energiforbrug og indeklima-forhold og på den baggrund lave en samlet vurder-ing af, hvor der er mulighed for at lave yderligere tiltag eller styring og optimering af de eksisterende forhold. Det er

en langtidsholdbar, bæredygtig og dynamisk pro-ces, der sikrer konstant udvikling og forbedring af bygningsmassens energiforbrug.

Den samme teknologiplatform kan anvendes til at indsamle data i driftsfasen, så man på en overskue-lig måde løbende kan dokumentere de opnåede effekter. Detaljeringsgraden vil modsvare bygning-ens energipotentiale, fx elforbrug til henholdsvis belysning, ventilation eller enkelte bygningsområd-er. Detaljeringsgraden kan fastlægges i samråd med ejere, brugere og interessenter for på den måde at anskueliggøre, hvordan indsatsen kan optimeres yderligere på specifikke områder.

Renoveringer med det rette perspektiv forudsætter evnen til at zoome ind og ud. De konkrete problem-er skal løses, og løsningen skal være i tråd med visionerne for bæredygtighed.

Den forskning, som er formidlet i denne bog, har beskæftiget sig med komplekse sammenhænge. Ved at formidle problemstillingerne i korte og letforståelige tekster og konkrete løsninger i gra-fiske gennemgange af de mange cases er de vig-tigste forhold i designet af bygningen og plan-lægningen af byen blevet gennemgået. Denne

Ved en helhedsrenovering opnås den optimale forøgelse af bygningens totalværdi.

Mange eksisterende bygninger lever ikke op til de mest almindelige standarder i dag.


forenkling bringer forskningens resultater ind i hverdagen.

Bæredygtigt byggeri er mere end en ren teknolog-isk disciplin. Ægte lavenergi er tænkt ind i byg-geriet helt fra starten, og løsningerne er integreret i en velfungerende arkitektur, som de ikke kan løsrives fra. Løsninger, der arbejder med dagslys, geometri, programdistribution, materialer og kom-fort i en veldefi neret og afgrænset energimæssig problemstilling, er blivende.

Nøglen til smukke, behagelige og energirigtige bygninger fi ndes i samspillet mellem arkitektur og teknologi. Design med viden giver indsigten til at formulere og fastholde en overordnet, bæredygtig vision .

Energimærke

Lav investering pr. m2 Middel Høj

A

B

C

D

E

F

GBygninger med stort potentiale

Bygninger med lille potentiale

HELHEDSRENOVERING

Ener

gire

nove

ring

med

foku

spå

ene

rgi

Traditionel renovering medfokus på brugsværdi

Traditionel renovering er en konkret problemstilling med en konkret løsning, mens helhedsrenovering løftes op på et abstrakt visionsplan, inden der fi ndes en konkret løsning.

10.0 Renovering

På de følgende sider er der mulighed for at stifte bekendtskab med et mindre ud-valg af forskningsartikler om bæredygtigt byggeri. For at få forskningens pointer bredere ud har den i det foregående været forenklet.

Forskningsartikler

Jakob Strømann-Andersen og Michael Jørgensen arbejdede i 2007 på deres kandidatafhandling på Danmarks Tekniske Universitet (DTU) med et kon-kret projekt, der var på tegnebordet hos Henning Larsen Architects : et kontorhus i Amsterdam, hvor ambitionen var at skabe et lavenergihus. Afhand-lingen viste, at der var et stort potentiale i at energi-optimere designet ved at simulere energiforbruget allerede meget tidligt i den kreative proces. Det af-fødte to ph.d.-forskningsprojekter, der siden blev suppleret med Martin Vraa Nielsens. De tre forsk-ningsprojekter supplerer – og beriger – hinanden og giver i dag et samlet billede af de energimæssige problemstillinger, der har betydning for et bære-dygtigt byggeri.

Jakob Strømann-Andersens forskning viser, at by-planer og masterplaner har langt større betydning for byer og bygningers energiforbrug, end vi har vidst før. Planernes udformning påvirker meget direkte bygningerne og har stor betydning for energiforbrug-et i de enkelte bygninger. Bygningsvolumenerne og deres orientering påvirker hinanden : dagslysfor-hold, mikroklima, vind- og støjforhold defineres delvist af bygninger, der ligger i nærområdet. Hans forskning viser bl.a., at der ligger et stort potentiale i at fokusere mere på dagslys i planlægningen af byer og betragte dagslys som en vigtig fælles ressource.

Michael Jørgensen har forsket i sammenhængen mellem forskellige parametre i en bygning med betydning for energiforbruget. Hans forskning

har undersøgt udformningen af nybyggerier og det dynamiske potentiale, der findes i samspillet mellem geometri, bygningsfysik, komponenter og systemløsninger. Den rigtige dimensionering af rumligheder, volumener og en optimal organisering af funktionerne i bygningen kan minimere behovet for tekniske løsninger – ventilation, køling og opvarmning – og udgør et komplekst landskab af variable, der skal afbalanceres for at energioptimere en bygning.

Martin Vraa Nielsens forskning i udformningen af facader, deres dynamiske potentiale og indvirkning på bygningernes energiforbrug har været et område, hvor arkitekter og ingeniører har skullet definere et modus operandi med plads til begge faggruppers kompetencer. Facaden er et væsentligt element i bygningens arkitektoniske udtryk og regulerer sam-tidig dagslyset og solens påvirkning af bygningens indeklima. Facadens åbninger, udformning og stør-relsen af vinduer spiller sammen med de tekniske løsninger : solafskærmning, klimastyring, isolering og koblingen til bygningens andre systemløsninger.

Forskningen har resulteret i mange publicerede artikler, og i de følgende er resuméet og en en-kelt forskningsartikel fra hvert ph.d.-projekt gen-optrykt. Det giver en mulighed for at komme flere spadestik dybere og stifte bekendtskab med den kompleksitet, som forskningen er præget af.

Forskningsartikler

142 | DESIGN MED VIDEN | FORSKNINGSARTIKLER


Jakob Strømann-Andersen, Michael Jørgensen og Martin Vraa Nielsen har for-midlet deres forskning i bæredygtigt byggeri på konferencer og i en række internationale, videnskabelige tidsskrifter.

Publikationsliste

The urban canyon and building energy use : Urban density versus daylight and passive solar gainsJ. Strømann-Andersen, P. A. SattrupPubliceret i : Energy and Buildings, 43, Issue 8, August (2011) 2011-2020

Building Typologies in Northern European Cities – Daylight, Solar Access and Building Energy UseJ. Strømann-Andersen, P. A. SattrupAccepteret til publicering : Journal of Architectural and Planning Research, November 2011

Urban Daylighting : the impact of urban geometry, façade reflectance and window to wall ratios on daylight availability inside buildingsA. Iversen, J. Strømann-Andersen, P. A. SattrupIndsendt til : Building and Environment, December 2011

Urban design and pedestrian wind comfort – a case study of King Abdullah Financial District in RiyadhJ. Strømann-Andersen, J. C. BennetsenAccepteret til publicering : Environment and Plan-ning B: Planning and Design, 2011

Integrated Design – paradigm for the design of low-energy office buildings M. Jørgensen, M. V. Nielsen, J. Strømann-AndersenIndsendt til : ASHRAE Winter Conference, 2011, Las Vegas, Nevada

A methodological study of environmental simula-tion in architecture and engineering – Integrating daylight and thermal performance across the ur-ban and building scalesP. A. Sattrup, J. Strømann-AndersenIndsendt til : Symposium on Simulation for Architec-ture and Urban Design, 2011, Boston, MA, USA

Sustainable Cities – Density versus solar access ; A Study of Digital Design tools in Architectural DesignP. A. Sattrup, J. Strømann-AndersenIndsendt til : ISES Solar World Congress, 2009, Johannesburg, South Africa

Energy Design : Message to Staff on Spaceship EarthJ. Strømann-AndersenPubliceret i : ArkitekturM , Vol 1. No 5. 2009. Arki-tektens Forlag

Climatic Diversity in the CityJ. Strømann-AndersenPubliceret i : Byplan, No. 3 september 2010/62. år-gang

Thermal Observatory – Installation proposalP. A. Sattrup, J. Strømann-AndersenForslag til : Charlottenborg, Spring Exhibition 2010 and 24/7

Investigation of Architectural Strategies in Rela-tion to Daylight and Integrated DesignM. Jørgensen, A. Iversen, L. Bjerregaard JensenPubliceret i : Journal of Green Building, Vol : 7. issue : 1, side : 40-54, 2012

Quantifying the potential of automated dynamic solar shading in office buildings through inte-grated simulations of energy and daylightM. V. Nielsen, S. Svendsen, L. Bjerregaard JensenPubliceret i : Solar Energy, vol : 85, issue : 5, side : 757-768, 2011

Energy renovation of listed buildingsL. Bjerregaard Jensen, M. V. NielsenDel af : Proceedings of ISES Solar World Congress 2011



Integrated energy design in master planningResumé af ph.d.-afhandling af Jakob Strømann-Andersen

Ph.d.-afhandlingen betragter byens struktur og bygningen i en energimæssig sammenhæng og bruger denne viden til at designe energi- og kom-fortoptimerede byer og bygninger. Paramenterne er : naturens struktur, byen og landskabet, geometri og indbyrdes forhold, muligheder og begrænsninger mellem lys, skygge sol og vind.

Målet er trefoldigt : (1) at udbrede forholdet mellem byens tæthed, typologier, stoflighed og bygning-ens energiforbrug ; (2) at analysere hvordan tek-nisk videnskabelig viden kan integreres i de tidlige planlægnings- og designbeslutninger (IED) ; (3) at illustrere arkitektens ansvar og muligheder for at gentænke den arkitektoniske rolle ud fra nye mål og viden.

Forskningsresultaterne viser, at effekten af byens struktur på bygningens energiforbrug er meget større end før antaget, mere præcist beskrevet og mere dynamisk i sin karakter, fordi dagslys er ta-get med i betragtning. Dertil indikerer resultaterne, at der er en grænse for fortætning (200 -300 %) som konsekvens af en energioptimeringsstrategi. Potentialet for solenergi og dagslys skal betragtes eller endda beskyttes som en fælles ressource i by-ens planlægning.

Den vigtigste kvalitative iagttagelse er, at det før-ste step i en energioptimering sker ved arkitektens første streg på papiret, fordi designet allerede her er nødt til at forholde sig til konteksten og bygge-

programmet. Det er her strukturen og forudsætnin-gerne for byens og bygningens ydeevne bliver fast-sat. Argumenteret på den måde vil en optimering af rumlige egenskaber (byens tæthed, typologier og stoflighed) have en højere energimæssig prioritet sammenlignet med en optimering af de tekniske systemer. Dette betyder, at i en designproces væg-ter arkitektens ansvar højere end ingeniørens.

Resum

é

Journal Identification = ENB Article Identification = 3187 Date: May 21, 2011 Time: 10:31 am

Energy and Buildings 43 (2011) 2011–2020

Contents lists available at ScienceDirect

Energy and Buildings

journa l homepage: www.e lsev ier .com/ locate /enbui ld

The urban canyon and building energy use: Urban density versus daylight andpassive solar gains

J. Strømann-Andersena,∗, P.A. Sattrupb

a Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, Brovej Building 118, 2800 Kgs. Lyngby, Denmarkb Institute of Building Technology, Royal Danish Academy of Fine Arts School of Architecture, Philip de Langes Allé 10, 1435 Copenhagen K, Denmark

a r t i c l e i n f o

Article history:Received 8 September 2010Received in revised form 30 March 2011Accepted 10 April 2011

Keywords:Urban densityEnergy useDaylightSolar radiationIntegrated design

a b s t r a c t

The link between urban density and building energy use is a complex balance between climatic factorsand the spatial, material and use patterns of urban spaces and the buildings that constitute them. Thisstudy uses the concept of the urban canyon to investigate the ways that the energy performance oflow-energy buildings in a north-European setting is affected by their context.

This study uses a comprehensive suite of climate-based dynamic thermal and daylight simulations todescribe how these primary factors in the passive energy properties of buildings are affected by increasesin urban density.

It was found that the geometry of urban canyons has an impact on total energy consumption in therange of up to +30% for offices and +19% for housing, which shows that the geometry of urban canyons is akey factor in energy use in buildings. It was demonstrated how the reflectivity of urban canyons plays animportant, previously underestimated role, which needs to be taken into account when designing low-energy buildings in dense cities. Energy optimization of urban and building design requires a detailedunderstanding of the complex interplay between the temporal and spatial phenomena taking place,merging qualitative and quantitative considerations.

© 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

1. Introduction

One of the most basic and fundamental questions in urban mas-ter planning and building regulations is how to secure commonaccess to sun, light and fresh air, but for the owners of individualproperties, it is often a question of getting the most of what is avail-able. There is potential for repetitively recurring conflict betweenpublic and private interest. Solar access and the right to light remaincontested territory in any society, vital as they are to health, comfortand pleasure.

Traditional urban planning has sought to control the propor-tions of the streets, because the basic geometry of building heightsand distances between buildings regulates access to light and solarheat. Zoning laws and building regulations usually establish height-to-distance ratios that limit the overshadowing that buildings maycause for public spaces and other buildings. A similar geometricabstraction of urban space – the urban canyon [1] – has been usedin urban climatology, to describe the way that urban spaces cre-ate special environmental conditions. It is a spatial archetype thatallows us to integrate knowledge from several different specialized

∗ Corresponding author. Tel.: +45 4525 1868; fax: +45 4525 1700;mobile: +45 6170 7016.

E-mail address: [email protected] (J. Strømann-Andersen).

fields of research. In geometric terms, the urban canyon is describedas the height/width ratio of the space between adjacent buildings.

Cities develop over time, and the proportions of urban canyonshave long lasting impacts on the future energy consumption for theheating, cooling and lighting of the buildings that define them andthe environmental qualities of the streets, squares, courtyards orgardens that comprise them. Urban development is a rather slowprocess in most industrialized societies, but the impact of site con-ditions on building energy use multiply over the years – more thanother processes that affect a buildings performance over its lifetime.So, considering that one of the main challenges to architects andengineers in the next decades will be how to improve the energyperformance of our buildings and cities, we need to improve ourknowledge of both urban and building design through researchon the dynamic interplay between climate, context and buildingenergy use. The passive properties of buildings are likely to playa much more important role in the total energy consumption, aswinter heat losses are reduced with better insulation, glazing andair tightness.

Urban densification is one strategy for sustainable development,focusing on energy savings through efficient transport systems,shared infrastructures and minimizing heat gains and losses thatdominate energy budgets. It has been established that densifica-tion is a balancing act between these opportunities on the onehand, and ensuring solar access for low-energy buildings and urban

0378-7788/$ – see front matter © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.doi:10.1016/j.enbuild.2011.04.007




2012 J. Strømann-Andersen, P.A. Sattrup / Energy and Buildings 43 (2011) 2011–2020

comfort on the other. Yet, the intricate connections between urbanclimate, urban form and energy use of buildings remain a sub-ject that requires further research [2]. In the already built citiesof northern Europe, urban density is of particular concern, becausethe high latitudes and the associated low solar inclinations meanthat the urban geometry affects solar access much more here thanin other urban centres around the world. Overshadowing is an obvi-ous problem. The relative scarcity of light, particularly during thelong winter season, is increased by the overcast skies that dominatethe region throughout the year, creating special conditions for theregion’s architecture and planning to deal with.

Recent developments in computation, such as Geographic Infor-mation Systems (GIS), Building Information Models (BIM), anddetailed climate-based thermal, shading and lighting simulationsoftware, offer new insights into the dynamic relationship andspecificities of climatic conditions and the individual building’s useand properties, helping us identify the balancing points of solargains and daylight conditions resulting from urban geometry. Theseinsights can serve as an improved basis for energy-optimized urbanplanning and building design. The building design process oftenhas the urban scale as one of its very first concerns, so knowledgeof the relative impacts of urban geometry is an important assetfor energy-optimized architecture, because energy savings fromdesign choices on the urban scale are very long-term, and lessenthe need for advanced technical measures, such as shading systems,ventilation systems and active systems like PVs on the buildingscale, that have high investment costs and short useful lifetimes. Aserious deficiency in the energy calculations that are now manda-tory in many countries is that they focus on the performance of theindividual building, and neglect the interplay between the build-ing and context due to overshadowing. As will be demonstratedin this paper, buildings in dense urban settings can not only makepositive contributions to the energy and comfort performance ofneighbouring buildings through their reflectance of daylight, butmay gain qualities themselves in doing so.

The analysis focuses on north-European cities, with the cli-mate of Copenhagen (55.40◦N 12.35◦E) used as reference, but boththe methodology applied and the findings are relevant for urbandevelopment and building design globally. In Denmark, low-energybuildings will be the new standard by 2015. Primary energy uselevels of ≈35 kWh/m2/year for housing and ≈50 kWh/m2/year foroffice buildings will be the minimum for compliance for new build-ings, with further increases in energy efficiency being aimed at inthe near future. Incentives and regulations to improve the per-formance of the existing building mass are being discussed forimplementation [3].

The key questions of this study are:

1 How do the height/width ratios of urban canyons affect buildingenergy use for lighting, heating and cooling?

2 How big is the relative impact of the height/width ratio on thetotal energy use compared to unobstructed solar access?

The first question aims at understanding the physical andtemporal phenomena of energy exchanges, and their interdepen-dencies. This requires an in-depth investigation of the urban canyonto study the differences in energy potential available to apartmentsor office subdivisions on the various levels of a building.

The second question allows for a quantitative comparison of theimpact of the energy distribution of solar radiation and daylight inthe urban canyon building requirements for heating, cooling andartificial lighting. The relative impact on these requirements is nec-essary and useful information when discussing, or indeed designingfor, the energy optimization of buildings and urban spaces in theeffort to improve cities and buildings.

2. Background

The urban canyon has been used in urban climatology as a prin-cipal concept for describing the basic pattern of urban space definedby two adjacent buildings and the ground plane. Apart from itsmetaphorical beauty, the key quality of the term is the simplicityit offers in describing a repeated pattern in the otherwise com-plex field of urban spaces and building forms. While the impactof urban geometry on the urban microclimate is well established,studies have tended to focus on problems of overheating in warmclimates, the urban heat island effect, and urban comfort. The dis-tribution of air movement and temperature in urban canyons andits potential for energy savings related to ventilation has been thesubject of a number of studies [4,5], connecting urban canyons tothe field of building energy use, but their impact on the full rangeof energy uses in buildings has not been thoroughly investigated.

At the other end of the building-urban space divide, energy mod-els and simulation techniques have been developed to study anddescribe the energy performance of buildings in relation to the sur-rounding climate. However, these models are generally intendedfor use by building designers and tend to consider buildings asself-defined entities, either neglecting or grossly simplifying theimportance of phenomena that occur on the urban scale. Never-theless, there have been some investigations, e.g. Littlefair [6], ofthe link between the urban geometry and the individual build-ing’s energy performance. Ratti et al. [7] document an effect ofalmost 10% in the relationship between urban morphology andthe annual per-metre energy consumption of non-domestic build-ings. They demonstrate the effect using a calculation that comparesthe DEM (Digital Elevation Model) with the LT method (Light-ing and Thermal) developed by Baker and Steemers [8]. The mostdetailed and complete investigations of urban obstruction affect-ing energy use are presented by Baker and Steemers [9]. Using theLT method, they derived a correction factor to modify the specificenergy consumption for non-domestic buildings. The LT methodis a tool for strategic energy design and it should not be regardedas a precision energy model. Li et al. [10], in their study of verti-cal daylight factor (VDF) calculations, demonstrate that daylight issignificantly reduced in a heavily obstructed environment. A studyof VDF predicted by RADIANCE simulation demonstrates that anupper obstruction (˛U) at 60◦ and a lower obstruction (˛L) at 10◦

reduce the daylight level by up to 85%. The results also indicatethat the reflection of the obstructive buildings can be significantin heavily obstructed environments, such as rooms on lower floorlevels facing high-rise buildings. Few, if any studies have investi-gated the results of a combined and fully integrated dynamic energysimulation. An earlier study by Sattrup and Strømann-Andersenshowed how the precision of energy simulation for various typesof building in context improves dramatically, when developed in amultilayered, climate-based, dynamic simulation [11]. New toolslike IES-Virtual Environment 6.0.2/RADIANCE offer multilayeredanalysis of thermal and lighting performance integrated with Build-ing Information Models (BIM), and they can handle the modellingand dynamic simulation of complex urban geometry.

3. Method

The research was done using a quantitative study of the sim-ulated energy performance of digital models of buildings lininga series of variously proportioned urban canyons as the basis fora qualitative discussion. The research was conducted through thedesign of models based on types of urban space, building and userpattern. The type is a key concept to describe generic patterns asso-ciated with buildings. While generic models obviously lack a lot ofthe variation and diversity that could make them architecturally


J. Strømann-Andersen, P.A. Sattrup / Energy and Buildings 43 (2011) 2011–2020 2013

Table 1Urban canyon and urban density guideline.

Street width ∞ 30 m 20 m 15 m 10 m 7.5 m 5 mHeight/width ratio (H/W) ∞ 0.5 0.75 1.0 1.5 2.0 3.0Plot ratio (%) guideline (5-storey uniform pattern) 200 250 285 335 365 400

Fig. 1. Contemporary urban (re)developments. (A) Offices. Kampmannsgade, Copenhagen. H/W ratio 0.8. (B) Housing. Viborggade, Copenhagen, H/W ratio 1.25.

appealing, they have the abstract quality of identifying key param-eters which can be varied and studied for their relative impact onoverall performance.

Building types or typologies have been discussed throughoutthe history of architecture, and have influenced recent architecturalthinking. As Eisenman notes in his introduction to Rossi [12], typerefers to both object and process, and thus offers a basis for inven-tion because it describes an essence of design to be investigatedthrough research. Types are used in several studies of buildings,environment and energy. As Hawkes [13] says: “Type offers the pos-sibility of translating the results of technically-based research into aform that renders them accessible to designers”.

In this study, types are used on three levels:

• The urban canyon is a type, which is itself an abstraction of othertypes: the street, the square, the courtyard, the garden, etc.

• The building is a type. In this instance the building is of theinfill type, forming part of a larger array of buildings facing anurban canyon, as is usual in urban blocks, or building slabs. Toachieve detail the building is subdivided in spatial units, suchas apartments or office subdivisions, each unit facing in only onedirection. This allows differentiated results for 4 orientations. Thebuilding type has two variations: housing and office linked to thetypes of user patterns for homes and workplaces.

• The use pattern is a type. The two user patterns studied are forhomes and workplaces, the main difference being their comple-mentary daily and weekly occupation patterns.

Since the aim in this study is to highlight the effects of urban den-sity upon building energy consumption, default values are assignedto all variables except those that relate to urban geometry. Simu-lation was done on two levels: that of the radiative environmentof the urban canyon itself, including the dispersion of daylight, andthat of the energy performance of the buildings in the urban canyon.

3.1. Urban canyon types, height/width ratios

The urban patterns of Copenhagen was taken as reference, anddefined six different canyons by their height/width ratio (H/W)ranging from 3.0 to 0.5 (Table 1). The highest H/W ratio spaces arefound mostly in the medieval parts of the city, such as passages andvery narrow courtyards, and the lowest ratio reflects conditionsfound in urban squares, boulevards and more spatially generouscourtyards (Fig. 1). The densities are closely associated with the

historical development of the city, and the societal and technolog-ical forces that guided it. Nevertheless, the patterns persist and arerepeated in contemporary urban (re)developments (Fig. 2).

Each canyon was defined for a 5-storey building with a heightof 15 m, allowing easy comparison and individuation of the result-ing energy performance. Lower H/W ratios exist, of course, in thesuburbs, but were not the subject of study here.

The relative ‘fit’ of the urban canyon concept to real urban pat-terns is scale-dependent. Because the urban canyon concept is anabstraction of the spatial complexities of real cities, its relation todensity is somewhat simplified too. The extra solar access at streetintersections and the lateral shading occurring at building anglesare ignored. But if an ideal urban pattern consisting solely of uni-formly distributed building slabs or terraced houses is presupposed,in which every second canyon is for access and traffic and the othera semiprivate communal space, like a courtyard or garden formingpart of the building’s plot, density can be described using a roughplot ratio indicator (Table 1).

Fig. 2. Typical urban patterns and proportions of urban canyons in Copenhagen.





Fig. 3. Validated units. (A) Office unit (window-to-wall ratio 40%). (B) Housing unit(window-to-wall ratio 20%).

3.2. Urban-canyon simulation, radiative and daylightenvironment

The radiative environment was studied using Autodesk EcotectAnalysis 2010. Ecotect is a highly visual architectural design andanalysis tool that links a comprehensive 3D modeller with a widerange of performance analysis functions [14]. For solar radiationcalculations, ECOTECT uses hourly recorded direct and diffuse radi-ation data from the weather file (*epw). In addition to standardgraph and table-based reports, analysis results can be mapped overbuilding surfaces or displayed directly in the spaces. This includesvisualization of volumetric and spatial analysis results.

In this study, the RADIANCE-based simulation environmentDAYSIM was used for all dynamic simulations of outdoor and indoorilluminance due to daylight. DAYSIM applies the Perez sky lumi-nance model [15] to simulate indoor illuminance in arbitrary skyconditions. It merges the backward ray tracer RADIANCE (Wardand Shakespeare, 1998. G. Ward and R. Shakespeare Renderingwith RADIANCE. The Art and Science of Lighting Visualization, MorganKaufmann Publishers (1998)) with a daylight coefficient approachand permits reliable and fast dynamic illuminance simulations [16].DAYSIM allows the simulation of an annual illuminance data setfor any specified point and orientation in a given environment. Ituses data interpolation from the (*epw) weather file. More detailon the underlying simulation algorithm of DAYSIM can be foundin [17,18]. Daylight factors have been used in many previous stud-ies as a simple method of predicting ‘worst case’ scenarios usingCIE-standardized skies, but these ignore dynamic weather condi-tions since they do not incorporate actual climate data, which varya lot depending on the real-world location. Advances in comput-ing power now allow a detailed hourly analysis and relatively fastcalculation of daylight levels using metrics, such as the DaylightAutonomy metric, in which available daylight is quantified com-bining both direct and diffuse radiation [19,20].

Street canyon surface reflectance variables are: Ground(Albedo) = 0.20 and external wall = 0.45/window = 0.15. Surfacereflectance thus depends on the glazing ratios of the adjacent build-ings, 20% glazing for housing and 40% for offices.

3.3. Building and user pattern types for offices and housing

On either side of the canyons in our model, buildings are definedby 5 storeys of 50 m2 spatial units, each with a 3 m floor to floorheight, 5 m room depth and glazing ratios of 20% for housing and40% for offices (Fig. 3). The proportions of the units are associatedwith apartments or office rental units commonly found in cen-tral Copenhagen. Taken together, 2 spatial units facing oppositedirections would constitute a generic 100 m2 apartment or officesubdivision, a size that is commonly found, and close to the nationalaverage of 110 m2 per dwelling [21]. The room depth falls well intothe category of ‘potentially passive’ space [22] in which daylightand solar gains can play a significant role. The model, while generic,is thus linked to the most important geometric factors that regulatethe development of the urban fabric over time.

Table 2List of energy factors as stated in the Danish building regulation [25] and how theyare used in the simulation.

Energy source Factor Simulation

Gas and oil 1.0 Heating and DHWDistrict heating 0.8 Heating and DHWElectricity 2.5 Cooling, Mech. Vent. and Art. Light.

The user patterns are reflected in the different occupationhours and activity levels of the system settings, basically follow-ing the working week and the daily rhythm. The user patternsare designated so as to achieve the European standards ofindoor environment [23] and reflect differences in requirementsfor housing and offices. These are not discussed as such (seeAppendix A).

3.4. Building types energy simulation

The energy calculations were performed using the simulationtool IES-Virtual Environment 6.0.2, ApacheSim/RADIANCE, whichcreates a fully integrated thermal and daylight simulation withdetailed hourly output of the electrical energy consumption forlighting, mechanical ventilation, heating load, cooling load, andindoor operative temperature. The IES-Virtual Environment is anintegrated suite of applications linked by a common user inter-face and a single integrated data model. It qualifies as a dynamicmodel in the Chartered Institution of Building Services Engi-neers’ [24] system of model classification. IES-Virtual Environment6.0.2/ApacheCalc (thermal simulation) does not take the effect ofthe local microclimate into account. To accurately determine thelocal wind speed and thereby convective heat transfer on bothinternal and external boundary surfaces is extremely difficult andcould only be done by means of careful measurements or advancedcomputer simulation. For these reasons, the variation of the surfaceheat transfer coefficient has been ignored.

The glazing ratios used are related to sizes typically found intraditional housing and modern office buildings. The model build-ings are very well insulated heavy constructions. Wall U-values are0.2 W/m2 K. Glazing U-values are 1.5 W/m2 K, g-values are 0.62. SeeAppendix A for details of default settings and generic user patternsfor housing and offices.

The lighting system in the rooms is controlled by the illuminanceat a reference point. Reference points are placed 0.85 m above thefloor and 1 m from the back wall. In offices, lighting is dimmedbetween full power when no daylight is available and minimumpower when the illuminance from daylight in the reference pointis above 200 lx. A linear control is assumed. For housing, a man-ual on/off control is assumed, which means that the lighting isalways at maximum power, when daylight in the reference pointis under 200 lx. Since not every room in the house is always active,a switched-on-profile of 20% is added. As in the urban canyon sim-ulation, the design simulation weather data is used for the full yearsimulation. The system settings for the model reflect a building thatallows for a certain degree of user adaptation and control over theenvironment, so as to highlight the impact of geometries and mate-rial properties of both building and urban space, not the buildingtechnology as such.

Energy use is measured in primary energy using primary energyfactors corresponding to the Danish building regulations [25](Table 2). In principle, primary energy use is the total weightedenergy. It can be calculated from the unit’s estimated net consump-tion.

The total net energy consumption is divided into five primaryneeds: (1) Domestic Hot Water (DHW), (2) artificial lighting, (3)mechanical ventilation, (4) cooling load, and (5) heating load.



Energy use for electric appliances other than these is not consideredin this study.

Of the five needs, three vary as a function of the urban den-sity. DHW and mechanical ventilation are simulated as constant.In the simulation, it is assumed that the refrigeration system has aCOP value (COP = Coefficient of Performance) of 2.5, which meansthat electricity consumption for cooling counted by a factor 1 to 1(refrigeration kWh equals electricity kWh). Since the analysis oper-ates in an urban context, it is assumed that the building is equippedwith district heating. The heating supply is therefore regarded ashaving an efficiency of 1 to 0.8.

4. Results and discussion

The analysis of the environments of the canyons is presentedand discussed first in terms of radiation and daylight, comparingdaylight factor and daylight autonomy metrics, and then in com-parison with the energy consumption of electricity for artificiallighting in offices, because this is where the greatest impact and thewidest diversity of results are found. The total energy consumptionof offices is then presented and discussed, followed by an analysisof the energy consumption of housing.

4.1. Urban canyon radiative environment and daylight

In Copenhagen, the solar inclination is rather low, particularlyin winter, 11◦ at midday winter solstice, 58◦ in summer (comparedto 15◦/62◦ in London), which means that direct solar radiation onlygrazes the top storeys and roofs of dense urban districts in winter.Overshadowing is an obvious problem.

Fig. 4 shows how the average daily distribution of radiation inurban canyons defined by north/south-facing buildings is calcu-lated combining direct and diffuse radiation climate data on anannual basis. It is assumed that diffuse radiation is evenly dis-tributed across the sky dome. The distribution of the radiationlevel curves is influenced by the sun angle, the climate-based mixof direct and diffuse radiation, and the reflectivity of the buildingsurfaces.

When the radiation levels are converted to daylight levels andsubjected to a daylight autonomy analysis, it can be seen howthe asymmetry of the daylight distribution in the canyons variesgreatly between high illuminance levels (>10,000 lx) (Fig. 5) andlow illuminance (<500 lx) (Fig. 6). While the low level distribu-tion is relatively even and resembles that of overcast skies, it isnevertheless slightly asymmetrical because it does include directlight that comes in at low angles at times of the day when thelight is not intense. The high illuminance levels are pronouncedlyasymmetrical, yet not more so than to include a significant pro-portion of diffuse and reflected light. An interesting point is tonote how the intersection of the 10–15% daylight autonomy curveat the north-facing facade seems to follow the inclination ofreflected light from the top of the opposing facade coming in at lowangles.

The reflectance of the urban canyon affects the daylight distri-bution inside the spatial units significantly. Fig. 7 shows how thedaylight distribution of an urban canyon with high wall reflectance(0.75), compared to one with low wall reflectance (0.45), is sig-nificantly better and more evenly distributed at the bottom of thecanyon and deep inside the spatial units themselves. In the lowreflectance canyon, the 80% daylight autonomy curve is almostidentical to the sky-dome cut-off angles that are defined by theopposing building, making the daylight almost exclusively depen-dent on the view of the sky. In the high reflectance canyon, reflectedlight shows a remarkable capacity to penetrate laterally throughmultiple reflections and achieve reasonable daylight autonomy lev-

els of 50% even deep inside the spatial units at the bottom of narrow(10 m, H/W ratio 1.5) canyons. If we consider the light quality expe-rienced by a person working away from the window on the groundfloor, in the first case, the person might be almost totally depen-dent on artificial light, while in the second, the person might havemuch more of the variation and quality associated with daylight,even though filtered by the urban context.

It becomes clear that overshadowing is not the only way build-ings affect the energy use of their neighbours. The reflectivity oftheir surfaces also significantly affects the availability and distribu-tion of daylight, and the associated energy use for artificial lightingof their surroundings. This simple fact, which nevertheless holdsenormous design potential for architects and engineers, should leadto design guideline developments in urban planning and zoningregulations, because the urban geometry can be considered a day-light and energy distributing armature proper. The light and energyof the sun, exploited and redistributed through a careful mediationof its temporal, spatial and atmospheric characteristics.

4.2. Energy consumption for offices

Fig. 8 shows a general increase in energy consumption as a resultof increased density as expressed by the H/W ratio. Because theresults are balanced by a 2.5 primary energy conversion factor forelectricity use compared to heating and cooling, artificial lightingbecomes both the dominant factor in energy use at very high den-sities and the factor most susceptible to changes in density. Coolingdemand decreases with density due to overshadowing, while thereduction in solar gains due to the very low solar altitude duringthe heating season results in increased use of energy for heating(Fig. 10). Artificial lighting has the largest variability of the individ-ual energy needs. Energy use for artificial lighting is doubled evenat the lowest density (H/W 1.0) compared to an unobstructed con-text, and increases more than six times at the highest density (H/W3.0) (south 2.8–17.2 kWh/m2/year).

Thus, comparing north/south-facing buildings to east/west-facing ones, it is interesting to note that an unobstructed contextfavours north/south-oriented office buildings while the oppositeis true in dense urban canyons, with H/W ratios above 1.0. Foreast/west-facing buildings in unobstructed environments, the heatgains from the early morning and late afternoon sun would lead tooverheating in summer, but this is partially blocked by the urbancontext and mostly affects just the upper levels. Instead, reflectedlight contributes positively to daylight in the lower levels of thebuildings on the other side of the canyon. As the sun nears its max-imum, its lateral angle towards the facade means that the area ofeast/west-facing windows towards the sun diminishes and receivesless heat. At this point of the day, the direct radiation penetratesthe length of the urban canyon at all times of the year, unless lat-erally obstructed, and contributes to raising the daylight levels atthe bottom of the urban canyon through reflection.

Another interesting observation is that a north-facing buildingneeds less energy for artificial lighting than a south-facing one atthe highest density in this study (Fig. 11). It was found to be mainlydue to the fact that the proportions of the urban canyon allowsdirect light to be reflected off the opposing facade and into the lowernorth-facing offices.

Fig. 9 shows the relative variation in the total energy consump-tion from free horizon to a height/width ratio of 3 varies frombetween +2.1% and +30.2% for offices depending on the geographicorientation. The greatest relative variation was found with thesouth/north building orientation. The south-oriented units in par-ticular stand out by having a large relative influence even with largecanyon widths. For example, the relative influence is +10% for astreet width of 20 m (H/W 0.5). This means that the relative varia-tion at is 2–3 times greater than with other orientations. The largest





Fig. 4. Average daily solar radiation in street canyon. Calculated in ECOTECT (working hours 08–17, contour range 500–2500 Wh in steps of 200 Wh). Weather data,Copenhagen (*epw).

Fig. 5. Annual illuminance > 10,000 lx in street canyon. Calculated in RADIANCE/DAYSIM (working hours 08–17, contour range 0–50% in steps of 5%). Weather data,Copenhagen (*epw).

Fig. 6. Annual illuminance > 500 lx in street canyon. Performed in RADIANCE/DAYSIM (working hours 08–17, contour range 85–95% in steps of 1%). Weather data, Copenhagen(*epw)

Fig. 7. Annual illuminance > 200 lx in street canyon with surface reflectance variables, Ground (Albedo) = 0.20. Calculated in RADIANCE/DAYSIM, (working hours 08–17,contour range 0–100% in steps of 10%). Weather data, Copenhagen (*epw). (A) Reflectance external wall = 0.45. (B) Reflectance external wall = 0.75.

relative variation is the need for cooling. Here the energy consump-tion is reduced almost exponentially with the increase in H/W ratio.For example, the need for cooling is reduced by an average of −150%with a H/W ratio of 1.5 (canyon width 10 m) compared to free hori-

zon. With very narrow canyons, H/W higher than 1.5, the need forcooling is reduced to insignificant amounts.

Energy consumption not only varies as a function of the streetwidth, but also for the individual building units. Each unit has a

Fig. 8. Total primary energy consumption (kWh/m2/year) for a 5-storey office building as a function of urban density.



Fig. 9. Relative deviation (%) of energy consumption for a 5-storey office building as a function of urban density compared to free horizon.

Fig. 10. Solar gain (kWh/m2/year) for a 5-storey office building (north/south) as a function of urban density.

specific energy consumption depending on the floor on which theunit is located. Generally the energy consumption increases thenarrower the canyon and the closer the unit gets to the ground.However, the various orientations and canyon widths do not showthe same distribution of the relative energy performance of theunits. Within the overall pattern of higher energy use at the bot-tom of the narrowest canyons, north/south-facing buildings tendto favour the upper levels, which perform a lot better than thelower levels, to such a degree as to increase the overall perfor-mance significantly. East/west-facing buildings show a more evenlydistributed increase in energy use along with increases in the H/Wratio and the position of the units closer to the bottom of the canyon.

The explanation is in the seasonal changes that happen throughthe year. If we take the south-facing units in the H/W 1.5 canyon

as an example, the whole building suffers summer overheating,which our model units deal with by increasing cooling, but onlythe top level units gain from the heat of direct radiation and enjoymost of the occasional savings for artificial light that comes withsunshine on a winter day. As winters are very often overcast withlight levels well below 2000 lx, the sky dome does not contributemuch, quantitatively, to establishing indoor lighting levels above200 lx, which is the threshold value of this model.

4.3. Energy consumption for housing

Figs. 12 and 13 show that the relative impact of increased den-sity on energy consumption is more moderate for housing than foroffices. The largest single need in housing is heating. This means

Fig. 11. Primary energy consumption for artificial light (kWh/m2/year) for a 5-storey office building (north/south) as a function of urban density.

































































Fig. 12. Total primary energy consumption (kWh/m2/year) for housing as a function of urban density (note: energy consumption for artificial light is not included in totalprimary energy consumption for housing [25]).

that the heating contribution from solar radiation is an essentialelement for housing – unlike for offices, in which illumination levelis the most important parameter. For example, the energy con-sumption varies by 11.2 kWh/m2/year, from a north to a southorientation for a free horizon, due to variations in solar access(Fig. 12). However, the denser the city becomes the smaller thevariation in passive solar gains.

The relative deviation of the total energy consumption from freehorizon to a height/width ratio at 3 varies from between +2% and+19% for housing (Fig. 13). The relative development of individ-ual needs for heating and cooling is approximately the same forhousing as for offices.

The energy consumption for lighting is also more uniform acrossthe city’s density. This is due to the consumer pattern, where thenumber of hours with a need for lighting in housing falls in the peri-ods with a global illuminance level less than 200 lx. During winter,the most active hours of a housing unit occur in the morning andevening while it is still dark and artificial light is turned on.

The energy variation over the individual floors is more uni-form for housing than for offices. This is partly due to therelatively smaller variation in overall energy consumption. Thenorth-oriented deviates from the other orientations by having amaximum variation of 4.5%. This rather low variation is due to thelimited amount of solar radiation the units receive. Furthermore,the energy consumption for lighting is not part of the variation.

What becomes apparent is the way that consumption is moredependent on use patterns and material and geometrical patternsother than urban density. Since the model design for this study

reflects a ‘9 to 5’ working life for the occupants, with apartmentsnot being occupied in the daytime on weekdays, the hours wherethere is most activity are when the influence of solar radiation anddaylight on the energy budget is minimal.

Because heating is the dominating parameter on the energybudget for housing, should future housing be developed using thepassive strategy of large south-facing windows to make the mostof solar gains? Should heating be the dominant object for design ofhousing in general?

At high latitudes as in northern Europe, solar gains are only avail-able for the top storey in dense urban areas in the winter season, andeven for the top storey it is drastically reduced compared to unob-structed solar access as shown in Fig. 10. This traditional passivesolar design seems to have limited potential as a design strategyunder these conditions, but because solar gains nevertheless playa discernible but minor role for lower storeys facing east, west andsouth, diffuse radiation reflected off opposing facades and the skycan be identified as the energy issue to design for. Overshadow-ing in dense cities is close to inevitable at these latitudes, but lightredistribution through the reflectivity patterns of facades seems aninteresting design possibility. One can imagine and indeed observehow temporal patterns of reflected light and heat can be redirectedby facade sections at oblique angles to the sun.

Heating is easily produced and maintained at a quality thatsatisfies bodily needs regardless of the combination of radiation,convection and conduction measures used. There is plenty of designpotential, both technically and metaphorically, in addressing thehuman need for thermal stimulation. Light is much more difficult to

Fig. 13. Relative deviation (%) of energy consumption for a 5-storey housing building as a function of urban density compared to free horizon.



reproduce in qualities and quantities that are anywhere near that ofdaylight, though artificial lighting offers interesting design oppor-tunities. With this point in mind, and remembering that accessto daylight and environmental variety affect human comfort andhealth in multiple ways, it is suggested that rich and varied day-light remains the main design priority in housing, though its directcontribution to the energy budget is smaller than heating.

5. Conclusions

The study has given a detailed analysis of the distribution ofsolar radiation and daylight in a range of urban canyons reflectingdifferent urban densities and demonstrated how this distributionaffects the total energy use for heating, cooling and artificial light-ing on different storeys of low-energy buildings facing the urbancanyon, depending on orientation.

It was found that the geometry of urban canyons has a relativeimpact on total energy consumption, compared to unobstructedsites, in the range of up to +30% for offices and +19% for hous-ing, indicating that urban geometry is a key factor in energy usein buildings. From the given specifications of the building layout,it is possible on a free horizon to design a low-energy office build-ing with an energy consumption of around 50 kWh/m2/year. If thecontext around the building over time transforms into a denseurban area, the energy consumption will increase proportionallyto approximately 70 kWh/m2/year, resulting in a relative increasein energy consumption of up to 30% depending on orientation.

As a consequence any building project in the making, whethernew-build or refurbishment, would be advised to integrate not onlya detailed simulation of the energy impact of the context as it is,but also an estimate based on the maximum density allowed onneighbouring sites. In urban master planning, it becomes criticalto define ways to control solar access as a common good, not leastfor the effect it has on the experiential qualities of public spaces.New developments should be carefully screened for their impactson neighbouring buildings and the public spaces they participate increating. As the relative impact of urban density varies with bothheight and width of the urban canyon, it can be argued that thedesign of future energy optimized facades should be able to respondin a differentiated way to the issues posed by the distribution pat-terns of radiation in the urban canyon.

Our investigation showed that reflected light makes an impor-tant contribution to the energy consumption of buildings, and isindeed the greatest fraction of daylight available to housing andoffices on the lowest floors in high urban densities. The distribu-tion of daylight in the urban canyon is more complex than previousstudies have indicated, and the way that not only light, but also theheat carried with it, is distributed is very dependent on the reflec-tivity of building facades. What this highlights is that in northernEurope, building facades should not only be considered as selectivedevices so as to create optimum internal environments, but alsoin terms of their contribution to creating good and varied daylightconditions for neighbouring buildings.

As Oke [26] says, there are “almost infinite combinations of differ-ent climatic contexts, urban geometries, climate variables and designobjectives. Obviously there is no single solution, i.e. no universallyoptimum geometry”. Nevertheless, there are optimum ranges of geo-metric conditions in urban design – if we want to design energyefficient cities, urban spaces, workplaces and dwellings that havean intimate connection to the qualities of the natural environment.The artificial environments generated by energy use are somethingelse, not necessarily worse or without design appeal, but some-thing else, and these environments become dominant with theincrease in urban density, and the influence of the natural envi-ronment diminishes. But what is optimal, or just “what is good”, isat heart a qualitative question, a question of values.

Appendix A.

Office Housing

ConstructionExterior walls

U-value 0.2 W/m2 K 0.2 W/m2 KRoof

U-value 0.15 W/m2 K 0.15 W/m2 KGround-contact/exposed

floorU-value 0.15 W/m2 K 0.15 W/m2 K

Internal wallsU-value 0.35 W/m2 K 0.35 W/m2 K

Internal ceilings/floorU-value 0.32 W/m2 K 0.32 W/m2 K

WindowU-value 1.5 W/m2 K 1.5 W/m2 Kg-Value 0.62 0.62Visible light normalproperties

0.68 0.68

Use of the buildingService, occupants 8 am–5 pm, M-F On continuouslyInternal gainsPeople

Internal heat gain 4 W/m2 1.5 W/m2

LightingLighting level 200 lx 200 lxMaximum power 4 W/m2 8 W/m2

Installed power density 2 W/m2/100 lx 4 W/m2/100 lxLuminous efficacy 50 lm/W 25 lm/WVariation profile 8 am–5 pm, M-F 6 am–9 am and

3 pm–10 pmSwitched-on-percentage 100% 20%Dimming profile Dimming, (200 lx) Manuel/on-off

(200 lx)Miscellaneous

Maximum sensible gain 6 W/m2 3.5 W/m2

Variation profile 8 am–5 pm, M-F On continuouslyAir exchangesInfiltration

Min flow Day, 0.13 l/s m2 0.13 l/s m2

Night, 0.09 l/s m2 –Variation profile Day, am–5pm, M-F –

Night, outsideworking hours

–

Mechanical ventilationMin flow 0.9 l/(s m2) 0.3 l/(s m2)Variation Profile 8 am–5 pm M-F On continuouslySystem specific fanpower (SFP)

2.1 W/(l/s) 1.0 W/(l/s)

Vent. heat recoveryeffectiveness

65% –

Cooling efficiency COP = 2.5 COP = 2.5Natural ventilation

Max flow – 0.9 l/s m2, t > 25 ◦CVariation profile – Weeks 19–37

Heating and coolingWinter season (timed, week 01–18 and 38–53)

Heating set point 20 ◦C (workinghours)

20 ◦C (oncontinuously)

16 ◦C (outsideworking hours)

–

Cooling set point 24 ◦C (workinghours)


Off (outsideworking hours)

–

Summer season (timed, week 19–37)Heating set point 23 ◦C (working

hours)23 ◦C (oncontinuously)

16 ◦C (outsideworking hours)

–

Cooling set point 25 ◦C (workinghours)


Off (outsideworking hours)

–

Hot water consumption100 l/m2/year 250 l/m2/year





References

[1] T.R. Oke, Boundary Layer Climates, Routledge, 1978.[2] K. Steemers, Energy and the city: density, buildings and transport, Energy and

Buildings 35 (2003) 3–14.[3] Erhvervs- og Byggestyrelsen, Strategi for reduktion af energiforbruget i

bygninger, (n.d.).[4] V. Geros, M. Santamouris, S. Karatasou, A. Tsangrassoulis, N. Papanikolaou, On

the cooling potential of night ventilation techniques in the urban environment,Energy and Buildings 37 (2005) 243–257.

[5] C. Georgakis, M. Santamouris, Experimental investigation of air flow and tem-perature distribution in deep urban canyons for natural ventilation purposes,Energy and Buildings 38 (2006) 367–376.

[6] P. Littlefair, Daylight, sunlight and solar gain in the urban environment, SolarEnergy 70 (2001) 177–185.

[7] C. Ratti, N. Baker, K. Steemers, Energy consumption and urban texture, Energyand Buildings 37 (2005) 762–776.

[8] N. Baker, K. Steemers, LT method 3.0 – a strategic energy-design tool for South-ern Europe, Energy and Buildings 23 (1996) 251–256.

[9] N. Baker, K. Steemers, Energy and Environment in Architecture, 1st ed., Taylor& Francis, 1999.

[10] D.H. Li, G.H. Cheung, K. Cheung, J.C. Lam, Simple method for determiningdaylight illuminance in a heavily obstructed environment, Building and Envi-ronment 44 (2009) 1074–1080.

[11] P.A. Sattrup, J. Strømann-Andersen, Sustainable cities: density versus solaraccess? A study of digital design tools in architectural design, in: ISES SolarWorld Congress 2009 Proceedings, Johannesburg, South Africa, ISES, 2009.

[12] A. Rossi, The Architecture of the City, The MIT Press, 1984.[13] D. Hawkes, The Environmental Tradition: Studies in the Architecture of Envi-

ronment, 1st ed., Taylor & Francis, 1995.

[14] D.B. Crawley, J.W. Hand, M. Kummert, B.T. Griffith, Contrasting the capabilitiesof building energy performance simulation programs, Building and Environ-ment 43 (2008) 661–673.

[15] G.W. Larson, R. Shakespeare, Rendering with Radiance, Morgan Kaufmann,1998.

[16] C. Reinhart, P.F. Breton, Experimental validation of Autodesk (R) 3ds Max (R)Design 2009 and Daysim 3.0, Leukos 2009 (2009) 7–35.

[17] C.F. Reinhart, O. Walkenhorst, Validation of dynamic RADIANCE-based daylightsimulations for a test office with external blinds, Energy and Buildings 33 (2001)683–697.

[18] C.F. Reinhart, S. Herkel, The simulation of annual daylight illuminance distribu-tions – a state-of-the-art comparison of six RADIANCE-based methods, Energyand Buildings 32 (2000) 167–187.

[19] A. Nabil, J. Mardaljevic, Useful daylight illuminances: a replacement for daylightfactors, Energy and Buildings 38 (2006) 905–913.

[20] C. Reinhart, J. Mardaljevic, Z. Rogers, Dynamic daylight performance metricsfor sustainable building design, Leukos (2006).

[21] Danmarks Statistik/Statistics Denmark, Statistisk Årbog 2009, 2009.[22] C. Ratti, D. Raydan, K. Steemers, Building form and environmental performance:

archetypes, analysis and an arid climate, Energy and Buildings 35 (2003)49–59.

[23] EN 15251. Indoor environmental input parameters for design and assessmentof energy performance of buildings addressing indoor air quality, thermal envi-ronment, lighting and acoustics, 2007.

[24] CIBSE Guide A, Environmental Design, 1999.[25] EBST, Bygningsreglemet for erhvervs- og etagebyggeri, National Agency for

Enterprise and Construction, Copenhagen, Denmark, 2010.[26] T. Oke, Street design and urban canopy layer climate, Energy and Buildings 11

(1988) 103–113.



Integreret energidesign af større bygningerDet er projektets hypotese, at de arkitektoniske designvalg som fx geometri, orientering og orga-nisering, som træffes i den tidlige konceptuelle de-signfase, har stor betydning for bygningens energi-forbrug, indeklima og økonomi.

Formålet med denne ph.d.-afhandling er derfor at undersøge bygningsgeometriens betydning for det samlede energiforbrug og indeklima samt at undersøge metoder til at integrere viden om byg-ningsfysik i de tidlige stadier af den arkitektoniske konceptuelle designproces.

Afhandlingen rapporterer tre års forskning, hvor fokus har været på det tidlige samarbejde i de før-ste par uger i den konceptuelle designfase – hvor designbeslutninger som volumen, orientering og materialevalg er centrale emner. Projektet bygger på erkendelsen af, at for at kunne anvende bygning-ens energimæssige ydeevne som et aktivt design-værktøj er der behov for nye metoder, strategier og teknologier, som kan understøtte og vejlede arki-tekten til løsninger, der reducerer energibehovet i bygninger uden at gå på kompromis med komfort, pris eller æstetik. I afhandlingen dokumenters dels de ingeniørmæssige erfaringer indsamlet gennem flere arkitekturprojekter, hvor ingeniørfaglig viden på forskellige måder er forsøgt implementeret i den arkitektoniske designproces, og dels den viden som er blevet oparbejdet gennem simulerings-studier af geometriforhold dagslysforhold i større bygninger.

Bygningens geometri har stor betydning for byg-ningens samlede energiforbrug. Geometriforhol-dene har indvirkning på, hvor stor en mængde solenergi, der rammer bygningen. Ved at optimere bygningens geometri i forhold til funktionen og solen, viser studiet, at det er muligt at reducere bygningers energiforbrug med 30-50 %.

Studiet viser, at dagslysstrategier formuleret af arkitekter og ingeniører i starten af designprocess-en svarede til brugernes oplevelse i de tre bygning-er, og at dagslysstrategier, som tog udgangspunkt i rumlige overvejelser, fik flere positive evalueringer. Studiet viste ydermere, at strategier, der sigtede efter 200 lux, fik en lavere evaluering.

Konklusionen på studiet er, at simuleringsværk-tøjer kan give en vigtig og detaljeret information omkring dagslysmængde, og de kan bruges til at vurdere forskellige løsninger, men at simuleringer først bør påbegyndes, efter at der er formuleret en arkitektonisk strategi for anvendelsen af lys. I denne sammenhæng er det vigtigt, at ingeniøren kan forstå og arbejde med de rumlige kvaliteter, der eksisterer i dagslyset.

Resum

é

Resumé af ph.d.-afhandling af Michael Jørgensen

40 Journal of Green Building

INVESTIGATION OF ARCHITECTURAL STRATEGIES IN RELATION TO DAYLIGHT

AND INTEGRATED DESIGN— A CASE STUDY OF THREE LIBRARIES IN DENMARK

Michael Jørgensen,1 Anne Iversen,2 Lotte Bjerregaard Jensen3

1Phd student, Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, Brovej, Building 118, DK-2800 Kgs, Lyngby, Denmark. Phone: +45 45251934; fax: +45 45931755; e-mail: [email protected] information.3Author information.

INTRODUCTIONThis paper investigates the use of daylight in three architecturally successful buildings. The aim is to discuss the challenges and opportunities of architectural daylight strategies in relation to integrated design. All these buildings were designed with the focus on a strategy of using daylight to create well-lit, exciting spaces and spatial sequences. The original ideas, thoughts, and decisions behind the designs and daylight strategy are compared with answers in questionnaires from test subjects who have experienced the space and lighting conditions created. The results indicate that the architectural daylight strategies formulated by the architects and engineers at the beginning of the design process are actually experienced by the “users” in the existing buildings. The architectural daylight strategy was different in each of the three libraries, and analysis of the results shows that daylight strategies that include spatial considerations received more positive evaluations. Furthermore, the study showed that designs aimed at achieving an even distribution of daylight with an illuminance target of 200 lx did not result in higher evaluation of the daylight design.

KEYWORDSdaylight, integrated design, work methods

DAYLIGHT STRATEGIES IN RELATION TO INTEGRATED DESIGNA good daylight design can create dynamic and interesting interiors that enhance spatial awareness, productivity, and well-being, while a poor daylight design can cause discomfort and require excessive use of energy. A good daylight design depends on finding a balance between the need for light, the local climatic conditions, and the architectural vision and idea. In connection with integrated design, the use of daylight is a central element and plays an important role in realizing high-performance buildings in which the quality and amount of daylight is directly related to user satisfaction and the energy used for lighting, heating, cool-ing, and ventilation (Leslie, R. P. 2003).

IND

UST

RY

CO

RN

ER

JGB_V7N1_a04_jorgensen.indd 40 3/20/12 10:51 AM158 | DESIGN MED VIDEN | FORSKNINGSARTIKLER


Volume 7, Number 1 41

Several studies have shown that the energy use for lighting accounts for approximately 10–50% of the total energy consumption of a residential or office building. We can assume that the energy consumption for lighting is probably larger in the case of cultural buildings with longer opening hours. Crucial decisions in relation to reducing a building’s energy con-sumption are also taken in the earliest design stages—which are typically managed by architects (Baker, N. 2000). In the early stages of the design process, the architectural idea is conceived and formulated. The functional layout of the rooms, orientation, the overall geometry of the building, and finally the glazing area, shape, and position, are all determined based on this idea.

It is also in the early stages of the design process that architects usually consider the amenity value of daylight. Scandinavian architecture has a strong tradition of less formalistic design in comparison with other traditions, which means designing from the inside and out. An archi-tect educated in the Scandinavian tradition often considers daylight from the first sketch. Alvar Aalto’s Villa Mairea (1930) is a prominent example, where the light that exists between the slim trees of a pine forest was the very first inspiration for the architectural design and was main-tained in the design of the foyer area and a number of other places in the building.

The main objective of integrated design is to improve the overall quality of buildings, in terms of energy demand, indoor environment, economics, and user satisfaction (Intelli-gent Energy, 2006). To this end, the application of simulation tools has become increasingly important in the analysis and evaluation of various parameters and how they affect the day-light conditions and energy demand for the space and building being considered. The applica-tion of these advanced tools is typically handled by the engineer, while spatial considerations are typically handled by the architect, so there is a risk that daylight strategies are considered solely in terms of either aesthetic purposes or functional requirements (Baker, N. and Steem-ers, K. 2002). But if integrated design is defined as a process informed by interdisciplinary knowledge, the formulation and application of daylight strategies must include both spatial aesthetics and considerations concerning energy reductions and indoor environment. This implies that working with daylight is a field where there is great potential for architects and engineers to work together to achieve synergy and positive effects.

The overall aim of this article is to discuss the challenges and opportunities of architectural daylight strategies in relation to integrated design. The article revolves around three buildings, each of which was designed with the focus on a strategy of using daylight to create well-lit, exciting spaces and spatial sequences. The original ideas, thoughts, and decisions behind the designs and daylight strategy are compared with answers in questionnaires from test subjects who have experienced the spaces created. We measured the lighting conditions with the aim of investigating the architectural strategy and the correlation between the strategy and how it is perceived.

Library buildings are the focal point in this paper. Libraries have strict functional require-ments with regard to illuminance levels so people can find and read books and the build-ing can function as a place of work and study. Secondly, libraries play a special cultural role in society and are typically seen as an important priority for local authorities, not only as a place to acquire knowledge and experience, but also as an arena for culture in its broadest sense. Libraries provide a social meeting place comprising many facets and opportunities, and because of this multifaceted role, architects have always seen libraries as an opportunity to cre-ate a special spatial experience for their visitors and users. The three libraries presented in this paper were designed over a period of almost 30 years, and they are characterized by the way

JGB_V7N1_a04_jorgensen.indd 41 3/20/12 10:51 AM


they were designed at the time. They are all considered to have a high-quality architectural daylight design—making it possible to investigate the design process in relation to daylight.

METHODA shift is currently taking place in the lighting research community from traditional quanti-tative approaches toward a more human-oriented approach, which is beginning to combine various scientific approaches to widen our understanding of the potential daylight has for us humans (Wang, N. 2011), (Parpairi, et al. 2002). This study explores that trend, gathering information from several different approaches. It consists of three parts:

1. The architectural daylight design was investigated and described through the original drawings and competition documents from the time of the design and through semi-structured interviews (Yin, R. K., 2009) with the architect responsible for the architectural design.

2. We carried out a survey of 35 engineering students that visited all three buildings on November 5, 2010, to obtain their subjective evaluation of the lighting conditions. Our focus for the investigation was on the light conditions in the space, both electric and daylight. The students were asked to enter the room, walk around, and after ten minutes fill out a questionnaire. The questionnaire contained eight questions on the brightness of the room, the variation between light and dark areas, and various open-ended questions about the architecture and the use of space.

3. At the same time, luminance measurements were taken to quantify the overall lighting conditions. High dynamic range (HDR) photography (Inanici, M.N. 2006) was used to capture luminance data in various directions. An Olympus E-510 D-SLR digital camera fitted with an EZ-1442 14-42mm 1:3.5-5.6 lens on a tripod was used to capture images with multiple exposures ranging from –5 to +5 EV. These images were combined into the HDR images using Photosphere software (Ward, G., 2011). The advantage of this technique is the achievement of a luminance mapping of the entire view within a couple of minutes. For each luminous scene, a calibration factor was determined by dividing the pixel digits of a given area assessed by using the HDR technique by the monitored luminance value measured by Hagner. This approach has been reported to provide accurate results in scenes with large luminance contrasts (Borisuit, A 2010). Illuminance measurements were taken at specific locations in the space, combined with continuous measurements of outdoor illuminance to calculate the daylight factor and monitor the changing sky conditions. During the measurements, the sky conditions varied from sunny to cloudy.

INVESTIGATION OF ARCHITECTURAL DAYLIGHT STRATEGIES

Gentofte LibraryThe central library in Gentofte is the oldest of the three buildings and was designed and inaugurated in 1985. It was designed by the famous Danish architect Henning Larsen (HL) (1925) and is considered an example of the Scandinavian modernist tradition. The library has two main entrances, one to the south and one facing the nearby park to the north. The building has a total gross floor area of 7300 m2 divided between three levels: ground floor (3000 m2), first floor (1900 m2), and basement (2400 m2).




The library has a flat roof and is basically square. The south façade is relatively closed, with small window bands on each floor. The north façade is open and consists mainly of glass facing the adjacent park. In the centre of the building, there is a large double-height atrium. Here the daylight penetrates through nine large circular skylights and through a hidden verti-cal window band along the edge of the atrium ceiling. The atrium acts as a daylight-lit semi-public square (Figure 1). The first floor is designed as a balcony around the central space, from where there is also access to the enclosed reading rooms, staff canteen, and administration.

The architect responsible for the design, Henning Larsen, has distinguished himself both in Denmark and abroad as a visionary architect, especially recognized for the Foreign Affairs building in Riyadh. During his long professional life, he always said that daylight was the main inspiration for his architectural creations. He emphasized that he always considered day-light from the very first instant, even during the programming phase, and that his design process mainly revolved around a series of small cardboard models of spaces. He explains how he modelled the daylight architecturally by ‘dreaming’ daylight, working at the drawing table, and that the investigation of daylight was done through cardboard models and an adjustable drawing table lamp. In Henning’s view, human beings have both intellect and senses and should design accordingly. In his own words: “The architect constantly imagines how it will be perceived by people walking from one space to another. The architect tries to sharpen his senses, feel with his body while designing. If you build a cardboard model, you involve your hands, eyes, ears—all your senses. It is a holistic experience to build a soft mock-up. Computer programs do not involve your body and all your senses. We have always worked with models. It has been the main design tool of architects for thousands of years. They do not have to be nice models.”

Architectural daylight designHenning Larsen explains that the daylight design in Gentofte library was not subjected to any daylight calculations during the design process. The design was made purely by intuition and experience. He never felt uncertainty or any need to know more precisely how much light would enter a room—and he never received any complaints about the daylight—on the contrary. When asked whether he placed the large glazed area in Gentofte library facing north to avoid overheating during the summer, he explains that he synthesized several different con-siderations, but it was not explicitly to avoid overheating. The view of the park, the sense of ‘street’ leading out into the open, etc., were more important to him.

HL explains that daylight has always interested him more than walls and floors and the like, because daylight is what controls how people move through spaces. Daylight is what makes the space unfold and makes you feel at ease in it. Daylight intensity establishes a kind

FIGURE 1. Three pictures showing the form and interior space of Gentofte Central Library.



of hierarchy reflecting the importance and function of a space. He wanted to create certain atmospheres, special places within the library by means of differences in daylight intensity. Questioned about what sort of ideas inspired the daylight design and architecture of Gentofte Library, Henning Larsen hesitates, but goes on to explain that it is difficult to talk about where these things really come from. His initial sketches involved some skylights, because the site is completely flat and the building regulations limited the large building to two stories above ground. What was mainly on HL’s mind at the beginning of that project was the organization of the space in the library. For him, the focus was on creating a large central space with sky-lights in the geometrical shape of a square. The square should attract all attention by having intensive daylight—not only from the skylights but also from apertures along an elevated part of the roof over the double-height space. This space should contain all the books. The other functions in the library were located more ad hoc with small office spaces, etc., towards the periphery of the atrium room.

What was important to HL was that the diffuse light from a north-facing aperture should not compete with the direct sunlight in the central atrium. He explained that he did not think in terms of a complete daylight strategy, and that a project is like one big package that you slowly unwrap—daylight, functions, organization. It evolves gradually and builds on experi-ence from previous projects. From our interview and from our investigation of the original drawings and documents from the time of design, we can argue that the main daylight strat-egy of the library was that users should be attracted by the intensity of light. The light should be an attractor. At Gentofte library, you enter through a dark enclosed space and are attracted by the large daylight-lit atrium with the books. Another example of an attractor is the large glazed area facing north to the park. His main goal was to achieve a multiplicity of nuances in daylight.

Evaluation of lighting conditionsWith the electric lights turned on, the questionnaire tells us that the central atrium space is perceived as bright with a weighted mean of 0.46 on a scale from 0 (bright) to 1 (dark) and that the distribution of light throughout the space is perceived as even with a weighted mean of 0.38 on a scale from 0 (even) to 1 (uneven). To the open-ended questions, we received comments like “the skylight surrounding the atrium helps define the large room” and “the oval skylights in the centre of the room work really well to guide people to the information and reception area as well as providing a comfortable lighting level”.

If we compare the illuminance measurements in the two situations, measured at the same location, the light levels drop from 646 lx to 355 lx when the electric lights are turned off. But when we compare the results from two questionnaires, one with the electric lights turned on and the other with them off, it is noticeable that there were no significant differences in the responses when the subjects were asked whether they perceived the space as bright or dark on a scale from 0 (bright) to 1 (dark).

However, when the electric light was turned off, the distribution of light in the space changed and was now perceived as more uneven with a weighted mean of 0.5 on a scale from 0 (even) to 1 (uneven) compared to 0.38 when the electric light was on. This is supported by the comments received when subjects were asked open-ended questions about the use of the space, and how the lighting design supports the architecture. Comments included: “In the double-height space, the daylight works well. The great contrast to the sides, where it is darker, makes the central space more prominent” and “there are no great differences between the lighting levels in the centre of the space, but when the electric lights are turned off, the




areas below the balconies are now clearly darker.” Luminance measurements taken at the time support the subjective evaluation, showing reduced luminance below the balcony, while the luminance levels on the floor in the atrium remained the same (Figure 2). During the investi-gation, the outdoor illuminance was stable at around 6000 lx.

Conclusion, GentofteDuring our interview, HL explained that the architectural approach to the use of daylight was to create lighting experiences that would attract users, for example, to stay in specific areas or to move through the building in a certain way. He described how he worked with cardboard models and intuition to create two distinct attractors, a strong top-lit central atrium space, and a large glazing area to the north in close connection to the nearby park. These two ele-ments together were to provide a general interior overview and create a transparency along walk lines, walls, and between the bookshelves, and ensure that you would not feel enclosed. We can conclude from our measurements and answers to the questionnaire that the archi-tectural daylight strategy was realized and experienced by the subjects. From a quantitative point of view, the illuminance levels are sufficient for the function of the library, and when the electric light is turned off, the illuminance levels stay above 300 lx with no significant dif-ference in the subjective evaluation—indicating that the atrium space functions without any additional electric lighting. We can conclude that HL was able to achieve a nuanced daylight design using only cardboard models, his intuition and experience, indicating that it is pos-sible to achieve a good daylight design without the use of simulation tools or calculation of daylight levels.

Electric lights On Electric light Off

FIGURE 2. False colour images showing the luminance difference, Cd/m2.



Albertslund LibraryAlbertslund Library was originally designed by the Danish architectural company, Fællesteg-nestuen, and was a part of a large urban master plan that comprised the library, the local authority administration, a cinema, and a music venue. The original library was a typical Danish building from the seventies with a flat roof, small windows, and visible technical installations. After several years of use, it had a number of big constructional problems. In fact, the building was in such a bad shape that it was necessary to undertake a complete recon-struction. The library owner, Albertslund Town Council, had high requirements with regard to energy efficiency and sustainability for the “new” library. Henning Larsen Architects chose early on to enter into a partnership with Esbensen Consulting Engineers due to their experi-ence of integrated design and collaboration with the architect from the first sketch. The new library is roughly the same size as the original one, with a total floor area of 3000 m2. The building is a large rectangular volume with large window areas facing south and north. With a minor extension to the southwest, a protruding lower part of the south façade including a balcony and distinctive transverse serrated skylights, the new library achieved its own unique architectural expression (Figure 3). Today, the library is regarded as one of the first examples of integrated energy design in Denmark, where the design team focused throughout the design process on using simulation tools to optimize daylight conditions and design for natural ven-tilation and a good thermal environment (Nielsen, B. et al. 2006).

Architectural daylight designEsbensen Consulting Engineers had already taken part in a European research project about integrated design and had chosen Albertslund as a case study to apply and test the integrated design method. When we looked at the original design documents and interviewed the engi-neer and architect responsible, it was clear that quantitative objectives were formulated in rela-tion to illuminance levels, thermal indoor environment and energy efficiency, in accordance with the guidelines prescribed for integrated design (Löhnert G. et al. 2003).

The quantitative daylight aim was to obtain a high level of illuminance exceeding 200 lx in most of the library space under CIE overcast sky conditions and achieve an even daylight distribution without glare problems and thus save energy for lighting and cooling. In our interview with the architect responsible, Frans Drewniak (FD), he confirmed that evenly dis-tributed daylight was conceived by the designers as a quality, because it made the daylight-lit space flexible with regard to function, and that several window solutions had been investi-gated with a view to achieving this goal. The final solution was a skylight design evenly spaced over the entire length of the library. The skylight was an elevated box-shape with windows

FIGURE 3. Three pictures showing the interior space and exterior of Albertslund Library.




to the sides and a closed roof (Figure 4). The design was thoroughly analysed in a series of daylight and thermal simulations, based on which integrated constructive solar shading in the box-shaped skylight was developed and implemented.

Although the evenly daylight distribution was conceived as a desirable quality, FD feared that the uniformly distributed daylight might be perceived as cold and monotonous, so he designed several features to counteract this possibility. Firstly, the skylights were optimized to allow a streak of direct sunlight to penetrate through the windows and blinds, thus bring-ing life and rhythm to the room. Again simulation tools were used to optimize the “streak of direct sunlight” so as not to affect the indoor thermal environment and cooling demand. Sec-ondly, they chose a reddish, warm colour for the floor covering and dark grey book shelves to avoid the space being perceived as cold.

Evaluation of lighting conditionsThe architectural daylight strategy in Albertslund Library focused on a quantitative goal—to achieve a certain illuminance level and distribution of daylight throughout the length of the rectangular library space. When we analysed the results from the questionnaire, the lighting conditions with electric lights turned on were evaluated as bright with a weighted mean of 0.4 on a scale from 0 (bright) to 1 (dark). When subjects were asked whether they perceived the lighting conditions as even or uneven, they gave a similar result with a weighted mean of 0.4.

Illuminance measurements with the electric lighting on show the average illuminance in the area is 396 lx—indicating that, when electric light is turned on, the light levels are more than sufficient to read and work and that the light levels are certainly high enough to provide good vision. When subjects were asked whether the lighting design supported the architec-ture, we received comments like: “It could be solved in many different ways, but I do not know if it actually supports the architecture. But the interior is adapted to the skylight” other comment were: “The light somehow looks uniform in the room, so it is hard to say how much the skylight gives compared to the artificial light” and “I think there is good uniform light all over, especially by the bookshelves, so you can easily find what you are looking for” and “The lighting design does not highlight anything; it is very similar in the whole area”. When sub-jects were asked if the lighting design supported the use of the space, we received comments like: “The daylight distribution is very even and there is no direct sunlight in the main part of the library. The reading area close to the windows is better lit and “invites” reading. The colour of the floor makes the room seem warm”.

FIGURE 4. Graphic illustration showing the final skylight design (Henning Larsen Architects).



When the electric lights were turned off, subjects perceived the space as darker, with a weighted mean of 0.7 on a scale from 0 (bright) to 1 (dark). The lighting conditions were per-ceived as uneven with a weighted mean of 0.6 on a scale from 0 (even) to 1 (uneven). When subjects were asked whether the variation in light levels was too great or too little, the result was a weighted mean of 0.4 on a scale from 0 (too great) to 1 (too little). It should be noted that at the time the electric light was turned off, the outdoor illuminance had dropped sig-nificantly from 6000 lx to 3000 lx. This reduction in illuminance can explain why the room was perceived as dark when comparing the two situations. When subjects were asked again whether they thought the lighting design supported the use of the space, we received com-ments like: “It’s a bit dark everywhere” and “the dark book shelves and wall, together with the grey colour of the ceiling makes the room darker.”

The results showed that in general the subjects gave answers in the middle of the range. Illumi-nance measurement taken while the electric lights were turned off, showed that although the illu-minance level was reduced from 396 lx to 196 lx and the outdoor illuminance was only 3000 lx, much lower than CIE overcast condition, used in the daylight simulation tool and as basis for the design and optimization, the illuminance level still met the quantitative aim of 200 lx.

Conclusion, AlbertslundFrom a purely design point of view, it is clear that the design and placement of windows were influenced by the quantitative strategy of achieving a certain illuminance level that could replace electric light with daylight, while minimizing the passive solar heat gain from the






increased window area in the roof. The design documents and our interview with the architect and engineer support the conclusion that Albertslund really was a project conceived in an integrated design process and that the design process was informed by energy and daylight simulations.

During the design process, there was no particular focus on using the daylight as an attrac-tor or to apply focus to a particular area as was the case in Gentofte. From our measurements, we can conclude that the design team achieved their goal of supplying enough daylight, even under a severely overcast sky. But the test subjects perceived the space as dark and uneven when the electric lights were turned off, even though there was plenty of daylight from a quantitative point of view. Their comments indicate that they could see and understand that the strategy behind the evenly distributed skylights was to provide an even distribution of daylight, but that the light conditions were perceived as uniform, with no clear distinction between daylight and electric light. We can conclude that the subjective evaluation of the lighting conditions at Albertslund showed no improvement over Gentofte.

Frederiksberg LibraryFrederiksberg Library consists of two buildings. The old library and a new expansion located below ground level. The expansion was inaugurated in 2004 and was a part of the first-prize proposal for an urban development and master plan for the centre of Frederiksberg won by Henning Larsen Architects in 2000. Access to the underground library is through the original main entrance and the extension is connected by a large stairway in the hall of the old library. This stairway leads down to a large open space that contains a reading area situated on a pla-teau in the centre and a children’s library organized around it, connected by a ramp. Above the reading area, there is a large rectangular skylight matching the dimensions of the plateau (Figure 6). The colour of the walls and ceilings is white and the floor is a bright grey.

The geometry of the library is defined by what was possible at the complicated site, which is penetrated by ductwork, etc. We selected this project because of its profound dependence on lighting and daylight. The local authority had to ‘sell’ the idea of an underground library at this site to the public, and access to daylight plays an essential role as the guarantee against associations with ‘dark’ cellars, etc.

Architectural daylight designThe architect responsible for the project was Ulrik Raysse (UR) from Henning Larsen Archi-tects. In the interview, he described himself as a classical skilled architect, working in the Hen-ning Larsen tradition. In his own words, his interest is the “old-school daylight quality and

FIGURE 6. Three pictures showing the interior space and exterior of Frederiksberg Library.



experience”, and he is inspired by the solid tradition for this approach in Danish architecture as manifested particularly thirty to forty years ago. He believes that daylight and spatial quali-ties are the pivotal points in the design process.

UR does not use the diagrammatic approach which influenced the design process for Albertslund Library. He works with cardboard models early in the design process and regards them as an advanced and nuanced design tool. To him, the primary task of daylight is to cre-ate spaces. With daylight, the architect creates places where people can meet—social meeting places. As an example of how he works architecturally with daylight, he describes how he thinks of daylight as something that excavates the mass of the building and exposes a specific spatial quality. Daylight makes holes in the mass—i.e., social meeting places.

Because of its difficult location below ground level, with the inherent risk of negative asso-ciations with “dark” cellars, it was decided early on to add large skylights to the library. From the design documents, we can see that the skylight was always located in relation to the read-ing area, but the number, position, and size of the skylights changed many times during the design process. The intention behind having a large top light over the reading area was to give an impression of openness towards the sky, inducing a feeling of sitting outside and reading in the open air, as opposed to sitting in a cellar with no view of the sky.

To further nuance and soften the basic daylight strategy, several dim daylight areas were created in the spaces adjoining the central reading area. But still, the architects chose not to establish secondary daylight atriums, because they did not want to spoil the effect of the central skylight. UR describes the library as having a touch of being a staged experience, with daylight as the medium for the orchestration and used as a medium for creating a scenography. UR felt it was also important that the entire library be experienced at one glance when entering—“that all things ‘breathed’ the same light and air,” as he put it during the interview. This strategy was manifested in the strong effect of the centrally placed skylight over the reading area that became the final solution. The skylight is perhaps, in the architect’s own words, a bit too large in scale, but this was necessary to satisfy the architectural intentions described above. The skylight, and therefore also daylight, is the connecting and gathering architectural element. To stress this effect and to avoid competition with the skylight effect, the space itself is very low-key in terms of tectonics. For instance, the ceiling seems without details and as solid and simple as possible. This aim created a lot of extra work in integrating the necessary installations.

FIGURE 7. Illustration showing a section of Frederiksberg Central Library (located below ground level) (Author).




Evaluation of lighting conditionsWhen we evaluated the use of daylight in this room, it was with particular focus on the plateau and the effect the skylight creates. However, it should be noted that electric lighting plays an important role in this library and it is clear that while the use of electric light is secondary, it was conceived simultaneously. So the electrical lights were on during the evaluation of the use of light in order to insure a fair discussion of the architectural daylight strategy. During the investigation, the subjects were all located on the plateau, looking in various directions.Our analysis of the results from the questionnaire showed that the test subjects perceived the ‘room’ as ‘bright’ with a weighted mean of 0.2 on a scale from 0 (bright) to 1(dark). When subjects were asked whether the lighting design supported the use of the space, we received comments like: “Yes, you do not feel that you are sitting underground. The feeling of claustrophobia is minimal, because the room is very bright” and “The skylight highlights the study-area in the centre of the room and therefore gives a stronger expression to this area. It is very suitable for study and reading.” Furthermore, with the electric light on, the test subjects perceived the dis-tribution of light as even with a weighted mean of 0.3 on a scale from 0 (even) to 1 (uneven), which was further supported by a secondary question about the variation of light in the space.

When the electrical lights were turned off, the test subjects no longer perceived the distri-bution of light as even. When asked whether the variation was too high too low, they replied that the variation in light was too high with a weighted mean of 0.2 from 0 (too high) to 1 (too low). Illuminance measurements were performed on the plateau in a rectangular pattern with the electrical lights turned on. The average illuminance on the plateau was calculated





to 1156 lx. It should be noted that during these measurements the outdoor sky conditions varied from partially cloudy to fully overcast, with an average outdoor illuminance measured at 6645 lx. The measurements support the questionnaire and show that light levels on the pla-teau were high even though the sky condition was overcast.

Conclusion, FrederiksbergDuring the interview we asked UR if he believed that the idea behind the use of daylight was successful. He replied that during the summer, parasols are positioned on the reading platform—“giving a sense of being outdoors and protecting the readers from the strong direct sunlight that penetrates the skylight.” The purely architectural daylight strategy—which is more or less the only architectural idea in the project—carries the project through. The space is perceived positively by the users despite the less advantageous starting point of a location below ground level. From a quantitative perspective, the daylight is distributed too unevenly, with dramatic differences between the various areas in the library. This is soothed or ‘repaired’ by means of the electric lighting design. The space would not function without permanent electric lighting, and in this sense no attempt was made to replace electric light with natural daylight, nor has it been done, although it might have been possible in spite of the location below ground level.

The interview exposed other severe problems that were not addressed in the daylight design. Considerations about the effect of artificial light and direct sunlight on the thermal indoor environment were clearly not part of the design process. The example of the parasols can be viewed from two positions: one that it supports the architectural idea, inducing a feel-ing of sitting outside and reading in the open air, or alternatively that the parasols are just temporary solutions to a severe problem in the daylight design that would probably have been exposed in an integrated design process and have resulted in the implementation of external shading. In spite of the shortcomings of the daylight design from a quantitative and integrated design point of view, the architectural daylight design is successful in framing and defining a central, semi-public indoor space.

Conclusion In this study, we have examined some of the challenges and opportunities of architectural day-light strategies in relation to integrated design. From our questionnaire, interviews, and inves-tigation of design documents, we found that the architectural daylight strategies formulated by the architects and engineers at the beginning of the design process were experienced by the “users” in the existing building. The architectural daylight strategy was different in each of the three libraries and analysis of the results shows that daylight strategies that include spatial con-siderations received more positive evaluations. Furthermore, the study showed that designs aimed at achieving an even distribution of daylight with an illuminance target of 200 lx did not result in higher evaluation of the daylight design.

DISCUSSIONWhen we compare the three libraries, it is clear that they were designed from three different approaches. Gentofte was designed exclusively with cardboard models and HL intuition and experience—and is a thoroughly designed project, where every window is carefully located relative to the main architectural daylight strategy. Albertslund Library was based on a com-




pletely different strategy and design method. Here the focus was on flexibility and achieving a certain illuminance level without compromising the thermal environment. The engineers were clearly involved in the design process and it can be concluded that the strategy and design method succeeded in creating a bright library that meets the functional requirements. The geometric boundaries made Frederiksberg a totally different project. However, in terms of daylight strategy, the project relied on the same ideas as the library in Gentofte. In Frederiks-berg, the architectural daylight strategy was to stage the central plateau and ensure that the light level here was so high that you felt you were sitting outside. UR felt that the primary function of daylight was to create “spaces” and he focused primarily on staging and exaggerat-ing the amount of light on the plateau, which meant having one large central skylight. One criticism of the daylight design in Frederiksberg library is that the architect’s idea “won” over the rational use of skylights to create an evenly-lit library, which could have been achieved without competing with the large central skylight. Moreover, problems have been reported with the thermal indoor environment that could have been avoided if the skylight had been analysed using simulation tools. Our investigations show that daylight and artificial light are clearly linked to the subjective experience of spaces, but they are also physical parameters that decide whether we can see and read. The virtual simulation models used today have trouble achieving the same “feeling” that can be achieved when working with a cardboard model. The virtual model can often result in everything being seen from above and there is a tendency to forget to work with the detail and transitions. Albertslund and Frederiksberg are good examples in this respect.

Simulation tools can provide important and detailed information with regard to the per-formance expected of a daylight design and can be used to evaluate various options. We are not suggesting that simulations should be omitted from the design process, but that simula-tions should be initiated after an architectural strategy for the use of light has been formulated and investigated using cardboard models. This means it is vital that the engineer can under-stand and work with the spatial qualities that exist in light. However, there is no formal design method or tool to harmonize these approaches to daylight design. What is clear is that a lot can be learned from studying examples where daylight has been used to create interesting, well-lit architecture.

REFERENCES Baker, N., and K. Steemers. (2002). Daylight Design of Buildings. James & James Ltd, 35–37 William Road,

London, NW1 3ER, UK.Baker, N., and K. Steemers. (2000). Energy and Environment in Architecture. Spon Press, London.Borisuit, A., J. Scartezzini, and A. Thanachareonkit. (2010). “Visual discomfort and glare rating assessment of

integrated daylighting and electric lighting systems using HDR imaging techniques.” Archit.Sci.Rev., 53(4), 359–373.

Intelligent Energy. (2006). “Mapping of previous integrated energy approaches”, Part of work package no. 2 in the EU INTEND project—task 2.1. EIE-06-021-INTEND.

Inanici, M. N. (2006). “Evaluation of high dynamic range photography as a luminance data acquisition system.” International Journal of Lighting Research and Technology, 38(2), 123–134.

Leslie, R. P. (2003). “Capturing the daylight dividend in buildings: why and how?” Building and Environment, 38(2), 381.

Löhnert G., A. Dalkowsk, and W. Sutter. (2003). “Task 23—Optimization of Solar Energy Use in Large Build-ings—Sub Task B—Design Process Guidelines.”



Nielsen, B., H. Sorensen, R. Pedersen, and F. Drewniak. (2006). “Albertslund Library, Denmark: Optimization of Indoor Daylight and Thermal Climate Conditions and use of Fan-Assisted Natural Ventilation in a Public Library.” J. Green Build., 1(4), 3–10.

Parpairi, K., N. V. Baker, K. A. Steemers, and R. Compagnon. (2002). “The Luminance Differences index: a new indicator of user preferences in daylit spaces.” International Journal of Lighting Research and Technology, 34(1), 53–66.

Yin, R. K. (2009). “Case Study Research—Design and Methods” Fourth Edition, SAGA Publications Inc. United States of America.

Ward, G. (2011). Photosphere, (Computer program) Available at: www.anyhere.com.Wang, N., and M. Boubekri. (2011). “Design recommendations based on cognitive, mood and preference assess-

ments in a sunlit workspace.” Lighting Research and Technology, 43(1), 55–72.



Integrated energy design ofthe building envelopeForskningsprojektet analyserer, hvorledes en im-plementering af teknisk videnskabelig viden tidligt i designprocessen kan kvantificere facadens effekt på bygningers energieffektivitet og indeklima for derigennem at facilitere en mere kvalificeret de-signudvikling.

Projektet berører såvel de tekniske aspekter og krav af betydning for facadedesignet som proces-sen, hvormed de er designet. Dette udføres ved at anvende metoden Integreret energidesign (IED) og analysere dens egnethed i relation til at designe facader. Således er et egentligt engagement i den arkitektoniske designproces – med henblik på at teste implementeringen af en bevidsthed omkring energi og komfort som en del af en mere holistisk ydeevnebeskrivelse – en stor del af projektet.

Forskningsprojektet illustrerer, at der er et stort potentiale i at betragte de passive egenskaber i den geometriske optimering af det arkitektoniske koncept. Det demonstreres, hvorledes integrering-en af teknisk viden ikke blot kan kvalificere den geometriske behandling på det tidlige designsta-die, men også kan ligge til grund for en egentlig designudvikling af facaden. Derigennem opnås en mere holistisk optimering af ydeevnen ved at be-tragte parametre som over-ordnet facadegeometri og orientering, funktionsorganisering, rumhøjde og -dybde, vinduesåbningens design etc. Denne tilgang har gennem en lang række projekttilknytninger gennemført i løbet af dette projekt vist sig at kunne

tilvejebringe bygnings-designs med et energibehov mindst 25 % lavere end minimumskravene og der samtidig opretholder høj indeklimamæssig og arkitektonisk kvalitet.

En afgørende konklusion for projektet er, at hvis in-geniøren indgår i den tidlige skitseringsfase, er det muligt at etablere et fælles grundlag. Således kan såvel det æstetiske som det energieffektiviserings-potentiale, der eksisterer, udnyttes mere optimalt og derigennem berige det arkitektoniske koncept. Sand arkitektur har potentialet til at repræsentere en mere holistisk evaluering af design-forslaget og bør således være et fælles mål for alle de fagdisci-pliner, der er involveret i bygningsdesignprocessen. Projektet illustrerer vigtigheden af en forståelse for det interdisciplinære samarbejde mellem inge-niører og arkitekter. Således er et bygningsdesigns ydeevne, modsat hvad der ofte beskrives, ikke først bestemt ved arkitektens første skitse på en serviet, men er i vid udstrækning allerede bestemt af kon-teksten og byggeprogrammet. Det betyder, at der er placeret et stort ansvar på skuldrene af såvel ingeniører som arkitekter i de kritiske første de-signfaser.

Resum

é

Resumé af ph.d.-afhandling af Martin Vraa Nielsen

Author's personal copy

Quantifying the potential of automated dynamic solar shadingin office buildings through integrated simulations of energy and daylight

Martin Vraa Nielsen ⇑, Svend Svendsen, Lotte Bjerregaard Jensen

Department of Civil Engineering, Technical University of Denmark, Brovej, Building 118, DK-2800 Kgs. Lyngby, Denmark

Received 14 September 2010; received in revised form 12 January 2011; accepted 20 January 2011Available online 15 February 2011

Communicated by: Associate Editor J.-L. Scartezzini

Abstract

The fac�ade design is and should be considered a central issue in the design of energy-efficient buildings. That is why dynamic fac�adecomponents are increasingly used to adapt to both internal and external impacts, and to cope with a reduction in energy consumptionand an increase in occupant comfort. To gain a complete picture of any fac�ade’s performance and subsequently carry out a reasonablebenchmarking of various fac�ade alternatives, the total energy consumption and indoor environment need to be considered simulta-neously. We quantified the potential of dynamic solar shading fac�ade components by using integrated simulations that took energydemand, the indoor air quality, the amount of daylight available, and visual comfort into consideration. Three types of fac�ades wereinvestigated (without solar shading, with fixed solar shading, and with dynamic solar shading), and we simulated them with various win-dow heights and orientations. Their performance was evaluated on the basis of the building’s total energy demand, its energy demand forheating, cooling and lighting, and also its daylight factors. Simulation results comparing the three fac�ade alternatives show potential forsignificant energy reduction, but greater differences and conflicting tendencies were revealed when the energy needed for heating, coolingand artificial lighting were considered separately. Moreover, the use of dynamic solar shading dramatically improved the amount of day-light available compared to fixed solar shading, which emphasises the need for dynamic and integrated simulations early in the designprocess to facilitate informed design decisions about the fac�ade.� 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Keywords: Dynamic solar shading; Integrated simulation; Energy demand; Indoor environment; Office buildings

1. Introduction

The ever-increasing focus on the environment and cli-mate transformation as a consequence of the emission ofgreenhouse gasses means that the building industry is fac-ing a new reality (IPCC, 2008; Brundtland, 1987). Energyconsumption doubled in the period 1971–2007, and theoperation of buildings accounts for 40% of the overallenergy consumption (International Energy Agency, 2009).The Energy Performance of Buildings Directive (EPBD,

2002) has become an important part of the new reality,and with the recent political acceptance of the new versionthat prescribes that all new buildings must be “nearly zero-energy buildings” by 2020 (EPBD, 2010), energy efficiencyat every level within the built environment has simplybecome a prerequisite.

The overall reason for constructing buildings is to shieldoccupants from the outdoor environment and obtain a cer-tain level of indoor comfort. Consequently, to a greatextent, it is the level of occupant comfort that determineshow much energy is used to operate the building. This putsthe fac�ade, as the actual separator between the indoor andoutdoor climate, at the centre of the “energy reductionissue”. Choosing the optimal fac�ade, however, is a complex

0038-092X/$ - see front matter � 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

doi:10.1016/j.solener.2011.01.010

⇑ Corresponding author. Tel.: +45 4525 1902; fax: +45 4593 1755.E-mail address: [email protected] (M.V. Nielsen).

www.elsevier.com/locate/solener

Available online at www.sciencedirect.com

Solar Energy 85 (2011) 757–768




discipline with many, often contradictory, parameters ofconsiderable interdependence (Ochoa and Capeluto, 2009).

The introduction of dynamic fenestration creates thepossibility of obtaining a more beneficial utilisation ofthe available resources, such as insolation and daylight,with respect to both energy demand requirements andoccupant comfort (Lee et al., 1998). There has been previ-ous research into dynamic fenestration technologies todetermine their significance in relation to energy consump-tion and occupant comfort. Results show the potential ofdynamic fenestration components, ranging from a decreasein cooling and lighting demand (Athienitis and Tzempeli-kos, 2002; Tzempelikos and Athienitis, 2007), reducedoverall energy demand (Lollini et al., 2010), and improveddaylight utilisation (Koo et al., 2010). All this providesinsight into how a certain degree of responsiveness in thefac�ade can have a beneficial effect.

This article demonstrates that the selection of a fac�adedesign can only be justified by benchmarking variousdesign alternatives early in the design process when deci-sions about the fac�ade are made (Lohnert et al., 2003).When making this comparison, it is important to simulatethe performance of the fac�ades as a result of the interactionwith the building sub-systems (Lee et al., 2004; Franzettiet al., 2004). The potential energy reductions and increasesin occupant comfort from the ability of dynamic fac�ades toadapt to the considerable seasonal changes can only beachieved through an integrated process (Lee et al., 1998).For example, improving the interior daylight conditionscan reduce the energy consumption for artificial lighting,but also increase the heat gain, and therefore affect theenergy demand for heating, ventilation and/or cooling

(Johnson et al., 1984; Tzempelikos and Athienitis, 2007;Tzempelikos et al., 2007).

The main objective of this article is to demonstrate thepotential of dynamic solar shading with regard to bothenergy demand and the quality of the indoor environmentthrough a series of integrated simulations. Our aim is toclarify how a number of interdependent parameters defineand affect the performance of the fac�ade. The focus is oninvestigating the performance of dynamic solar shadingcompared to fixed solar shading or no solar shading. Weuse integrated simulations to illustrate the importance ofproviding data that facilitates early design decisions withregard to the fac�ade (Wilde and Voorden, 2004; Strachan,2008; Petersen and Svendsen, 2010).

2. Striking a balance

Obtaining the desired equilibrium between energydemand and occupant comfort can only be achieved atroom level. Only on this scale is it possible to evaluate bothbehaviour and requirements with regard to the thermal andthe visual indoor environment defined by the occupant.The balance that results in the desired level of comfort isoften highly sensitive and is represented by many environ-mental factors (Fig. 1).

Even minor alterations in either internal or externalloads can have a relatively large impact on the energydemand for heating, cooling, ventilation or artificial light-ing. Each of the fac�ade components has a filtering effecton the external impacts, and the indoor environment canonly be evaluated by considering the building envelopeas a whole (Clarke et al., 1998). So the fac�ade can be

Fig. 1. Typical room with environmental components.

758 M.V. Nielsen et al. / Solar Energy 85 (2011) 757–768


constructed with a number of static and dynamic compo-nents that, in combination, are capable of obtaining a bet-ter control of the outdoor climate compared with moretraditional fac�ades (Lee et al., 2002). For example: regulat-ing the amount of solar heat gain and daylight can beobtained by installing dynamic solar shading; natural ven-tilation can be obtained through windows or openings(Fig. 2).

Evaluating fac�ades with dynamic properties requires usto perform equally dynamic simulations to determine thelevel of indoor environment and the energy demand forheating, cooling and artificial lighting. The simulationshave to include weather data for the given location andgenerate results for both the thermal, visual and atmo-spheric indoor environment – especially when consideringtranslucent components (Selkowitz, 1998). Only then canthe components be controlled in accordance with both out-door and indoor climate, and the potential reduction inenergy demand as a consequence of the increased adjust-ability and the utilisation of the higher luminous efficiencyof daylight can be determined (Strachan, 2008). So there isconsiderable interdependence between the composition ofthe fac�ades, daylight availability, the need for heating,cooling and artificial lighting, the layout of workplaces,and the wishes of each individual occupant.

We chose the fenestration system as a good representa-tive for the often contradictory wishes for fac�ades. Solarshading represents the first opportunity to control daylightand solar heat gain, which is often a key issue in obtainingworkstations with sufficient amounts of daylight andavoiding overheating problems. This analysis focuses onearly design decisions and therefore concentrates on the

performance of dynamic solar shading in comparison withfixed solar shading and no solar shading.

3. Method

3.1. Simulation process

Analyses were carried out using iDbuild (Petersen andSvendsen, 2010), a tool developed at the Technical Univer-sity of Denmark, that performs hourly-based calculationsof the total energy demand taking into account the energyneeded for heating, ventilation, cooling, domestic hot waterand artificial lighting. In principle, the program is made upof two parts: a thermal simulation handled by BuildingCalc(Nielsen, 2005), and a daylight simulation handled byLightCalc (Hviid et al., 2008). The integrated simulationis performed by feeding hourly daylight levels into the ther-mal simulation program.

LightCalc essentially pre-calculates the daylight levels atgiven evaluation points without shading to provide initialvalues for the artificial lighting loads, the internal heat gainand subsequently the indoor air temperature.

3.1.1. Thermal simulation

For each hourly time step, the thermal simulation eval-uates the indoor air temperature based on the solar heatgain received through the windows, and the heat exchangewith internal surfaces and with the external environment.Based on the indoor air temperature, the defined heatingor cooling systems are controlled to achieve given set-pointtemperatures. If the indoor air temperature is below theheating set point, the heating system will be activated and

Fig. 2. Illustration of the components of the building envelope and the parameters of the external environment they can dynamically filter. Naturalventilation can be enabled through an opening above the window and controlled by a louver, while insolation can be controlled by solar shading.

M.V. Nielsen et al. / Solar Energy 85 (2011) 757–768 759




if the indoor air temperature is above the cooling set point,the defined systems will be activated in the following order:

1. Shading2. Venting (natural ventilation through windows)3. Increased mechanical ventilation4. Mechanical cooling

When one of these systems is activated, the thermal indoorenvironment is re-simulated for the given time step toinclude its effect and to determine the resulting indoor airtemperature.

The shading system can be controlled in accordancewith the indoor air temperature, the risk of glare, or both.If either of the two conditions is exceeded, the solar shad-ing will be fully lowered and, in the case of adjustableblinds, adjusted to a cut-off angle at which direct sun is justblocked. The risk of glare is evaluated in accordance with adaylight glare probability index proposed by Wienold andChristoffersen, 2006. If controlled according to both indoorair temperature and the risk of glare, the shading systemwill activate if either of the two conditions occur. If shadinghas been activated, the angle-dependent light transmittancedetermined by the WIS program (WinDat, 2006) is used tocalculate the daylight level at the user-defined points (seeSection 3.1.2 below). The artificial lighting levels requiredto achieve the given set points and the resulting heat gainsfrom the lighting are determined. Finally, the solar heatgain is calculated by using an angle-dependent total solarenergy transmittance for the fenestration system (includingshading system) determined by the WIS program. Thesolar heat gain coefficient for the fenestration system isused for both the direct and the diffuse radiation.

Venting is natural ventilation through the windows andcan be activated and increased up to a given maximum air

flow. Mechanical ventilation can be varied between a max-imum and a minimum air flow.

Mechanical cooling is the final measure and will be acti-vated if the indoor air temperature exceeds the cooling tem-perature set point after shading has been activated andboth venting and mechanical ventilation has been increasedto the maximum given value. Both the heating and coolingdemands are determined analytically in each time step withrespect to the given set-point temperatures when all otheractive systems controlling the indoor temperature havebeen activated.

3.1.2. Daylight simulation

The LightCalc algorithm calculates hourly daylight lev-els, controls the shading system, and determines its effecton daylight levels, making photo-responsive lighting con-trol possible. The simulation of daylight levels as a resultof both diffuse and direct components combines severalapproaches in determining the external and the internallight distribution.

Externally, the diffuse light from scattering in the atmo-sphere and from the ground and surroundings is modelledusing an upper and a lower (inverted) sky dome, as suggestedby Robinson and Stone (2006). The upper sky dome uses thePerez all-weather model (Perez et al., 1993) to determine theanisotropic sky radiation, while the lower sky dome is uni-formwith a constant luminosity expressed by amean groundreflectance. Both sky domes are divided into 145 patchesusing the discretisation scheme proposed by Tregenza(1987). The internal light distribution is based on the lumi-nous-exitance method that, like the radiosity method, treatsthe subdivided internal surfaces receiving transmitted directand diffuse light as acting like light sources. The algorithmsand the methodology behind the implementation aredescribed by Park and Athienitis (2003).

Fig. 3. Geometry of the two-person office with the window centred in relation to the room width and an offset of 0.1 m on each side. The window heightwas defined from a window parapet with a fixed height of 0.8 m.



The coupling between the internal and external environ-ment is divided into three components: diffuse-to-diffuse,direct-to-diffuse and direct-to-direct. Each light componenthas a respective angle-dependent light transmittance calcu-lated through WIS. When direct light hits the solar shadingand diffuses, the diffuse-to-direct component is used. Inter-reflection between blinds and between the solar shadingsystem and glazing is ignored.

3.2. Simulation model

The potential of the dynamic fac�ades was investigatedthrough a number of cases to achieve a valid and plausibleestimate. Each simulation represented a 3 � 3 � 6 m(width � height � depth) office space for two people, witha specific fac�ade type and system configuration (HVACand artificial lighting system). The window width was keptconstant at 2.8 m while the window height was varied.Fig. 3 represents the model without solar shading and awindow height of 1.5 m.

The room was simulated as a single unit in a larger officebuilding located in Denmark, and only the fac�ade wasexposed to the outside climate. Ceiling, floor and internalwalls were assumed to face the same thermal environmentas the room investigated and their thermal capacity wasincluded. The model was simulated in an environmentwithout any obstructing elements.

Additional heat loss through the roof, gable and floorwas added so that the energy demand of the office couldstill be considered representative for all rooms with thesame orientation.

With respect to building services (systems) and theircontrol, a distinction was made between ‘occupancy’ (8am to 5 pm) and ‘non-occupancy’ (midnight to 8 am and5 pm to midnight), and also seasonal between a ‘summer’situation (weeks 1–18 and 38–53) and a ‘winter’ situation(weeks 19–37). The distinction between summer and winterwas made in accordance with the typical heating season inDenmark (EBST, 2006) and coupled with the seasonal tem-perature set points defined in the European standard(CEN, 2007). The office was occupied by two people andtheir equipment Monday–Friday throughout the year.Table 1 contains input data on geometry, construction, sys-tem configuration, and internal loads for the simulationmodels.

Heating, ventilation, cooling and artificial lighting wereonly active during occupancy, while infiltration was con-stant the entire year. Natural ventilation through open win-dows, indicated as venting, was defined as the maximum airflow rates possible for single-sided natural ventilation dur-ing the summer season derived from the Danish standard(EBST, 2006). Set points for heating/cooling and air flowrates for mechanical ventilation corresponded with require-ments for Class II in the European standard (CEN, 2007),and the power of the heating and cooling systems wasassumed infinite. Both heating and cooling systems weresimulated as active during occupancy the entire year, so that

the system set-up would result in temperatures and air qual-ity that always corresponded to Class II requirements.

The artificial lighting, in terms of both general and task,was controlled in accordance with daylight availability. Itwas assumed that work stations would be placed as closeto the fac�ade as possible. To represent a relatively conser-vative indication of the available daylight the evaluationpoint for the daylight level was placed four metres fromthe fac�ade, 0.85 m above the floor and centred in relationto the room width. The assumption was made for this par-ticular simulation model with two occupants so as toexplore the full effect of photo-responsive lighting controlin combination with dynamic solar shading. It would needto be re-evaluated if more occupants were added, if the lay-out of work stations were different, or if the overall room

Table 1Input values defining the simulation model with respect to geometry,system set-up and efficiency.

Geometry

Room – width � height � depth 3 � 3 � 6 mWindow width and height 2.8 � 1.5 mWidth of window frame construction 0.1 m

Constructions

Heat transfer coefficient of opaquefac�ade construction (U-value)

0.15 W/m2 K

Heat transfer coefficient of glazing (U-value) 0.7 W/m2 KLight transmittance of glazing (LT) 0.53Total solar energy transmittance of glazing 0.40Heat transfer coefficient of frame

construction (U-value)1.5 W/m2 K

Linear heat transmittance of windowframe (Psi-value)

0.1 W/m K

Systems and internal loads Occupancy (8 amto 5 pm)

Non-occupancy

Set-point temperatures – heating/cooling

Summer 20/24 �C –Winter 23/26 �C –

Infiltration 0.1 h�1 0.1 h�1

Mechanical ventilationa 1.48 l/sm2 0.0 l/sm2

Heat exchanger efficiency ofmechanical ventilationb

0.8 –

Specific fan power, SFP 1.5 kJ/m3 –Venting rate (maximum)c 1.8 l/sm2 0.6 l/sm2

Mechanical cooling, efficiency (COP) 2.5 –Internal loads from persons and

equipment10 W/m2 1 W/m2

General lighting

Illuminance set point 200 lux –max. power 6 W/m2 0 W/m2

min. power (stand-by) 0.5 W/m2 0 W/m2

Task lighting

Illuminance set point 500 lux –max. power 1.2 W/m2 0 W/m2

min. power 0 W/m2 0 W/m2

a Equivalent to indoor air quality Class II in the European standard EN15251:2007 (CEN, 2007).b Bypass of heat exchanger possible.c Defined as ventilation through open windows. Only active outside the

heating season and corresponds to maximum values for single-sided nat-ural ventilation in Danish energy calculations (EBST, 2006).





geometry changed. General lighting was controlled by acontinuous, linear dimming profile that supplements theamount of daylight available with artificial lighting. Thedimming control of the general lighting interpolated line-arly between the maximum and minimum power in orderto meet the specified set point (200 lux). Task lightingwas either on at maximum power, if the daylight levelwas below the set point (500 lux), or off, if it was abovethe set point. It should be noted that power for both gen-eral and task lighting in Table 1 indicates a power density(W/m2) applicable for the entire floor area. Thus, the valuefor the task lighting of 1.2 W/m2 corresponds to one 11 Wlow-energy light bulb per occupant supplying 500 lux at thework station, whereas the general lighting at maximumpower of 6 W/m2 supplies 200 lux.

3.3. Parameter variations

A series of parameter variations were carried out inorder to clarify how various solar shading types affectedthe indoor environment and the energy consumption. Theobjective was a continuous comparison of the fac�ade alter-natives to obtain a reasonable picture of the performanceof the dynamic solar shading, i.e. its ability to control solargains and thus its applicability in various situations. Threedifferent solar shading types (no solar shading, withdynamic solar shading, and with fixed solar shading) wereinvestigated through all these parameter variations (Fig. 4).

The fixed and the dynamic solar shading were modelledas a horizontal, grey Venetian blind with slat thickness,width and distance equal to 0.22 mm, 50 mm and42.5 mm respectively and a reflectance of 0.54. The fixedsolar shading was modelled as being fixed in the horizontalposition and not retractable, and thus active during bothoccupancy and non-occupancy. The dynamic solar shadingwas modelled as pivoting and fully retractable, and duringoccupancy controlled according to the indoor air tempera-

ture and risk of glare. If either of the two conditionsoccurred, the blinds were fully lowered and adjusted tothe slat angle at which direct sun was just blocked (thecut-off angle), thus maximising the amount of daylightentering the room while optimising the indoor environmentwith respect to glare and overheating (Hviid et al., 2008).Outside occupancy, the dynamic solar shading was onlycontrolled in accordance with indoor air temperature.

3.3.1. Design variables

Integrated daylight and thermal simulations of the threesolar shading types were performed for two design vari-ables through a number of parameter variations as seenin Table 2.

The window height in relation to fac�ade transparencywas defined from the work plane (0.8 m above the floor)and vertical upward. The width of the window was keptconstant at 2.8 m, so by increasing the window height thearea of the opaque fac�ade was reduced and both the totalheat transfer coefficient (U-value) of the fac�ade and theamount of solar radiation entering the room increased.All models were simulated with the glazing and frameproperties indicated in Table 1.

3.4. Evaluation criteria

Based on the simulation results, each design variableand its effect in relation to energy performance and indoorenvironment were evaluated. The evaluations were per-formed on the basis of the following parameters:

� Total energy demand of the model.� Energy demand for heating.� Energy demand for cooling.� Energy demand for artificial lighting.

Fig. 4. Illustrations of the three different solar shading types: (a)Reference model without solar shading, (b) Model with fixed solarshading, and (c) Model with dynamic and fully retractable solar shading.

Table 2For all three solar shading types, integrated simulations were performedfor each of the four major orientations and three different window heights.

What Why How Simulatedmodels

Orientation Influences the incidentamount of solar radiationthe fac�ade receives

Orientationof window

North,south, eastand west

Fac�adetransparency

Defines the amount of heatgain and daylight thatenters the room

Windowheight

1.0 m,1.5 m and2.0 m

Table 3List of primary energy factors as stated in the Danish building regulations(EBST, 2006) and how they are used in the simulations.

Energy source Factor Simulation model

Gas, oil anddistrict heating

1 Space heating and domestic hot water

Electricity 2.5 Cooling, fans for mechanical ventilationand artificial lighting



� Daylight represented by the daylight factor and usablearea for workstations.

To assess the total energy demand as required in theenergy directive from the European parliament (EPBD,2002), a domestic hot-water consumption of 100 l/m2 cor-responding to the Danish standard for offices was added.Energy performance was evaluated using primary energyfactors as indicated in Table 3 corresponding to the Danishbuilding regulations (EBST, 2006).

The thermal indoor environment and the air qualitywere both evaluated in accordance with the European stan-dard EN 15251:2007 (CEN, 2007). The heating and coolingset points and the air flow for the mechanical ventilationcorresponded to the requirements for indoor environmentClass II. The energy demand for ventilation was equalfor all models since the specific fan power and the airflowwas constant, also corresponding to indoor environmentClass II. Because the available heating and cooling powerwas assumed to be infinite, the requirements for indoorenvironment Class II with respect to thermal environmentand air quality were always fulfilled for all models duringoccupancy. It should be noted, however, that while theheating and cooling systems were both simulated as activeall year during occupancy and therefore resulted in anincreased consumption, they do render possible a simpleand clear comparison of the performance of the differentfac�ades. Since the requirements for the quality of theindoor environment were fulfilled, the energy used for heat-ing, cooling and artificial lighting gives a clear indication ofthe fac�ade’s ability to control both internal and externalimpacts to maintain a good indoor environment.

The addition of natural ventilation (venting) outside theheating season was made to clarify whether or not somefac�ade designs for certain orientations performed wellenough to render cooling obsolete. E.g. problems withoverheating outside the heating season would either notexist or be small enough to be handled by an increasedair flow obtained through natural ventilation.

The amount of daylight available was evaluated basedupon the daylight factor in the working plane (0.85 mabove the floor) and simulated using the CIE standard

overcast sky, which delivers 10,000 lux on an outside unob-structed horizontal surface. The daylight factor indicatesthe ratio between the daylight on an internal surface andthe daylight on an unobstructed external surface and willtherefore not differ in accordance with orientation, day orhour. Whether or not workstations could be establishedwas defined by a daylight factor threshold of 2%, whichunder a CIE standard overcast sky corresponds to an illu-minance level of 200 lux. The threshold connects to thegeneral lighting level and thus corresponds to the illumi-nance set point for the general lighting as defined in Table1.

4. Results

Comparative data with respect to both energy demandand daylight factors are presented below for the three solarshading types: no solar shading, fixed solar shading, anddynamic solar shading.

4.1. Energy demand

The data are arranged according to window height andorientation. All models were simulated for an entire yearand the results correspond to the annual energy demandper square metre (kWh/m2 per year). As seen in Fig. 5,all the simulated models resulted in an energy demandbelow 70 kWh/m2 per year, and approximately 22% ofthe models (7 out of 36) show an energy demand below50 kWh/m2 per year. The best-performing fac�ade facedsouth, with a window height of 1.5 m and dynamic solarshading, whereas the worst-performing fac�ade faced north,with a window height of 1.0 m and fixed solar shading. Thetwo fac�ades, best and worst, were simulated to have a totalenergy demand of 46 kWh/m2 per year and 66 kWh/m2 peryear, respectively.

Generally, the fac�ade with dynamic solar shading hadthe best performance with respect to total energy demand.In most cases, fac�ades with fixed solar shading had theworst performance, except for fac�ades facing south, eastand west with a window height of 2.0 m, where the fac�adeswith no solar shading had the worst performance. The vari-

Fig. 5. Annual energy demand for simulated models depending on orientation, window height and solar shading types.





ations in energy demand between the three different solarshading types were generally of the same magnitude in allcases. Because air flow rates were determined in accordancewith indoor air quality (number of occupants and floorarea) as defined in the European standard (CEN, 2007),energy demands for ventilation and for domestic hot waterwere constant for all models corresponding to 13 kWh/m2

per year and 5 kWh/m2 per year, respectively. Subse-quently the differences in total annual energy demand werecaused by differences in the energy demand for heating,cooling and artificial lighting.

The distribution of energy demand for heating, coolingand artificial lighting, as seen in Figs. 6–9, shows that thenorth, east and west-facing fac�ades have an increased heat-ing demand when the window height (i.e. the fac�ade trans-parency/window area) is increased due to the greater heattransmission through the glazed component than throughthe opaque parts. South-facing fac�ades have a varying ten-dency depending on the solar shading types. For all mod-els, the energy demand for artificial lighting decreases asthe fac�ade transparency and the insolation increases. Theenergy demand for cooling generally increases as the win-dow height increases, but the increase is proportionallygreater in the cases without solar shading for the orienta-tions south, east and west (Figs. 6–9).

4.2. North

Models with fac�ades facing north showed a reduction intotal annual energy demand between the worst (at 66 kWh/m2 per year) and the best-performing fac�ade (at 58 kWh/m2 per year) amounting to approximately 12% (Fig. 6).The north-facing fac�ades with no solar shading or fixedsolar shading had the best performance at a window heightof 1.5 m, whereas the fac�ades with dynamic solar shadinghad the best performance at a window height of 2.0 m.All the performance indicators showed similar tendenciesand magnitudes for all types of solar shading. When thewindow height was increased, the heating and coolingdemand increased and the energy demand for artificiallighting decreased.

4.3. South

Models with fac�ades facing south showed a reduction intotal annual energy demand between the worst (55 kWh/m2 per year) and best-performing fac�ade (46 kWh/m2 peryear) amounting to approximately 16% (Fig. 7). The fac�adewith no solar shading performed equally well with windowheights of 1.0 m and 1.5 m. The fac�ade with fixed solarshading had the best performance at a window height of

Fig. 6. Distribution of annual energy demand for heating, cooling and artificial lighting for simulation models with fac�ades facing north.

Fig. 7. Distribution of annual energy demand for heating, cooling and artificial lighting for simulation models with fac�ades facing south.



2.0 m, whereas the fac�ade with dynamic solar shading hadthe best performance at a window height of 1.5 m. The ten-dencies of the performance indicators were similar for fac�-ades with fixed and with no solar shading, but themagnitudes differed. When the window height wasincreased, the heating and lighting demand decreased whilethe cooling demand increased. Fac�ades with dynamic solarshading displayed an increase in heating and coolingdemand, but a decrease in energy demand for artificiallighting. The fac�ades with no solar shading displayed con-siderable interdependence between all the performanceindicators: increasing the window height resulted in anincreased cooling demand that exceeded the combineddecrease in energy demand for heating and artificial light-ing. The fac�ades with fixed or dynamic solar shadingshowed similar magnitudes of variation between the per-formance indicators.

4.4. East and west

Models with fac�ades facing east showed a reduction intotal annual energy demand between the worst (63 kWh/m2 per year) and best-performing fac�ade (55 kWh/m2 peryear) amounting to approximately 13% (Fig. 8). The east-facing fac�ade with no shading performed equally well at

window heights of 1.0 m and 1.5 m. The east-facing fac�adewith fixed solar shading had the best performance at a win-dow height of 1.5 m, whereas the fac�ade with dynamicsolar shading performed equally well at window heightsof 1.5 m and 2.0 m.

Models with fac�ades facing west showed a reduction intotal annual energy demand between the worst (62 kWh/m2 per year) and best-performing fac�ade (54 kWh/m2 peryear) amounting to approximately 13% (Fig. 9). Thewest-facing fac�ade with no shading performed equally wellat window heights of 1.0 m and 1.5 m. The west-facing fac�-ade with fixed solar shading performed equally well at win-dow heights of 1.5 m and 2.0 m. The west-facing fac�adewith dynamic solar shading had the best performance ata window height of 1.5 m.

For east and west-facing fac�ades, all the performanceindicators showed similar tendencies for all window heightsand types of solar shading. When the window height wasincreased, the energy demand for heating and coolingincreased and the energy demand for artificial lightingdecreased. All east and west-facing fac�ades showed a pro-portionally greater difference in the energy demand for arti-ficial lighting when the window height increased from 1.0 mto 1.5 m compared to an increase in window height from1.5 m to 2.0 m. For east and west-facing fac�ades with no

Fig. 9. Distribution of annual energy demand for heating, cooling and artificial lighting for simulation models with fac�ades facing west.

Fig. 8. Distribution of annual energy demand for heating, cooling and artificial lighting for simulation models with fac�ades facing east.





solar shading, the energy demand for cooling was greaterthan for fac�ades with fixed or dynamic solar shading.

4.5. Daylight

The amount of daylight for the three different types ofsolar shading at window heights of 1.0 m, 1.5 m and2.0 m are presented in the form of daylight factors anddepicted in Fig. 10, with the threshold of a 2% daylight fac-tor indicated. Because of the uniform overcast-sky condi-tions, the dynamic solar shading was not activated anddaylight factors for models with no solar shading and mod-els with dynamic solar shading were equal.

In general, the daylight factor decreases as the distancefrom the fac�ade increases and the window height decreases.The results group the performances of the fac�ades withrespect to daylight factors via varying dependence on thedistance from the window. The fac�ades with no solar shad-ing or with dynamic solar shading displayed a greaterdependence on the distance from the window comparedto the fac�ades with fixed solar shading, and they displayeda more dramatic decrease in the daylight factor as the dis-tance from the fac�ade increased than did fac�ades with fixedsolar shading. The difference between the two groups wasgreatest close to the fac�ade and decreased as the distancefrom the fac�ade increased, so that daylight factors tendedto converge at the back of the room, but still with consid-erable differences. However, where the window height wasthe same, fac�ades with no solar shading and fac�ades withdynamic solar shading always performed better withrespect to daylight than fac�ades with fixed solar shading.

With regard to the amount of daylight, only fac�adeswith a window height of 2 m with no solar shading or withdynamic solar shading provided a daylight factor of a min-imum of 2% in the entire working zone. Under CIE over-cast-sky conditions, only these fac�ades provided anilluminance of minimum 200 lux for the area extending 4metres from the fac�ade and thereby enough daylight for

the general lighting to be dimmed to the minimum effectindicated in Table 1. Reducing the window height to1.0 m or 1.5 m reduced the distance from the fac�ade wherea minimum of 2% daylight factor could be maintained to2.25 or 3.5 m, respectively. For fac�ades with fixed solarshading, window heights of 1.0 m, 1.5 m and 2.0 m meantthat the distance from the fac�ade where a minimum of2% daylight factor could be maintained was approximately1.0 m, 2.0 m and 3.0 m, respectively.

5. Discussion

The results for the simulated parameter variations illus-trate that even in the relatively cold north-European cli-mate, where heating often dominates the total energyconsumption, energy demand for cooling and artificiallighting are also important – especially in low-energy build-ings. General for all orientations, of course, is thatincreased fac�ade transparencies allow more insolation intothe room. A general tendency that is observed is a reverseproportionality between cooling and artificial lighting.However, the energy demand for heating and coolingdepends not only on increased insolation, which variesgreatly depending on the orientation, but also on thechange in the thermal performance of the fac�ade thatoccurs when glazing replaces an opaque fac�ade. Further-more, our simulations of the daylight factors showed amuch greater difference in performance between fac�adeswith no solar shading or with dynamic solar shading andfac�ades with fixed solar shading.

The results for the cases examined show that in mostcases dynamic solar shading constitutes the best designalternative, but also that the difference in total energydemand between the best and the second best are minorand can be non-existent. Thus, when all results are consid-ered, the difference in total energy demand between theworst and the best-performing fac�ade for a given orienta-tion does not exceed 16%. With respect to energy, fac�ades

Fig. 10. Daylight factors in the working plane (0.85 m above the floor) along the centreline in the room in relation to the distance from the windowdepicted by solar shading type and window height, using the CIE overcast sky. Daylight factors for fac�ades with no solar shading and fac�ades withdynamic solar shading are equal because the dynamic solar shading would not be activated under overcast-sky conditions. The threshold of a 2% daylightfactor corresponding to 200 lux when the illuminance on an outside unobstructed surface is 10,000 lux has been indicated.



with fixed or no solar shading are a relevant alternative forall fac�ades facing north and for fac�ades with windowheights of 1.0 m or 1.5 m facing south, east and west. Butwhen it comes to daylight factors, dynamic solar shadingshows a dramatic improvement in performance over fixedsolar shading. The increased daylight factor results in anexpansion of the well-lit area by 70–150%. The increasedamount of daylight available provided by a dynamic solarshading more adaptable to the climate, therefore allows agreater and more flexible utilisation of the space, so thatmore work stations can be established. The fac�ade design,the geometry of the room and its function should thereforebe considered simultaneously. It should be noted that thedaylight factor, although a simple indication of a worst-case scenario, is still a measure used to document theamount of daylight. Furthermore, the energy demand forthe photo-responsive artificial lighting with a continuousdimming profile controlled in accordance with weatherdata will ultimately reflect the amount of daylight availablesimilar to the daylight autonomy. Thereby the two mea-sures together satisfactorily indicate the fac�ade’s perfor-mance with respect to daylight. Thus the results provethe importance of integrated simulations to quantify thepotential of dynamic fenestration systems due to the greatinterdependence of the various parameters. Furthermore,this quantification needs to be performed in the early stagesof the design process, where essential design decisionsdefining the framework and preconditions for the build-ing’s performance are made – not only to obtain a morecomplete performance assessment, but also to better tailorthe fac�ade design to the actual building, its layout and itsfunction. Open plan offices with work stations far fromthe fac�ade require high fac�ade transparency and a dynamicsolar shading to obtain sufficient amounts of daylight with-out having problems with overheating, whereas fixed solarshading could be considered for a one or two-person officewhere work stations can be established close to the fac�ade.

Dynamic solar shading with its ability to reduce energyconsumption and improve occupant comfort may thereforenot always be the optimal choice when economics (acquisi-tion and maintenance) or subjective factors such as aesthet-ics are included.

Each simulation was only performed on a single, butrepresentative room in the perimeter zone of a building,and the interaction with the rest of the building was consid-ered as increased transmission heat loss through the roof,gable and floor. The actual performance of the entire build-ing depends not only on the control strategy chosen foreach room, but on the control strategy for the entire build-ing. However, our focus was on depicting the performancesof different fac�ade designs and the importance of consider-ing alternatives. iDbuild provides adequate information forthe comparison and evaluation of various alternatives inrespect to both indoor climate and energy consumption.

It should be noted that the results represent a buildingplaced in a totally unobstructed environment and thereforewith a high degree of daylight available. In an urban envi-

ronment, where a smaller amount of daylight is available,the potential disadvantage of permanently reducing theamount of daylight by implementing fixed solar shadingand thereby increasing the energy demand for artificiallighting is not fully disclosed. Moreover, this article focuseson comparing fac�ades with no solar shading with one spe-cific type of dynamic and fixed solar shading. Therefore theresults cannot be used for an evaluation of dynamic solarshading or dynamic fenestration systems in general. How-ever, investigation of other dynamic fac�ade componentswill form part of our future work. Furthermore, the highlyglazed fac�ades which seem to be a prevailing element inmodern office buildings mean that dynamic solar shadingis very relevant for the control of large amounts of insola-tion and minimise the risk of overheating, while still pro-viding views of the outside. This relevance will onlyincrease when the stricter demands for “nearly zero-energybuildings” are implemented in 2020 (EPBD, 2010).

6. Conclusion

To quantify the potential of dynamic solar shading, wehave presented simulation-based results from an investiga-tion of three different solar shading types. Integrated ther-mal and daylight simulations were carried out todemonstrate comparable results of the performances ofthe fac�ades with respect to energy consumption and indoorenvironment. The performances of the fac�ades were evalu-ated in terms of total energy demand, the individual energydemands for heating, cooling and artificial lighting, andalso the amount of daylight in terms of daylight factor.The quality of the indoor environment for all the modelssimulated complied with Class II defined in the Europeanstandard CEN 15251, 2007.

For a typical office located in Denmark, the significanceof orientation, window area and solar shading types wasinvestigated to emphasise the importance of involvingdesign alternatives in the early stages of design, when crit-ical decisions on the design of the fac�ade are made. Thework presented demonstrates how an available open sourceprogram can perform integrated simulations, reveal a highdegree of interdependence between parameters, and thusmake it possible to quantify a fac�ade’s performance in agiven context and achieve harmony between the layout ofthe building and its functions.

References

Athienitis, A.K., Tzempelikos, A., 2002. A methodology for simulation ofdaylight room illuminance distribution and light dimming for a roomwith a controlled shading device. Solar Energy 72 (4), 271–281.

Brundtland, G.H., 1987. World Commission on Environment andDevelopment. In: Our Common Future. Oxford University Press,Oxford.

CEN, 2007. EN15251:2007 – Indoor environmental input parameters fordesign and assessment of energy performance of buildings – addressingindoor air quality, thermal environment, lighting and acoustics.

Clarke, J.A., Janak, M., Ruyssevelt, P., 1998. Assessing the overall perfor-mance of advanced glazing systems. Solar Energy 63 (4), 231–241.





EBST, 2006. Bygningsreglement for erhvervs- og etagebyggeri. In:National Agency for Enterprise and Construction. Copenhagen,Denmark.

EPBD, 2002. Energy Performance Building Directive – Directive 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council of 16 December2002 on the Energy Performance of Buildings.

EPBD, 2010. Directive 2010/. . ./EU of the European Parliament and ofthe Council of on the Energy Performance of Buildings (recast).<http://register.consilium.europa.eu/pdf/en/10/st05/st05386-ad01.en10.pdf>.

Franzetti, C., Fraisse, G., Achard, G., 2004. Influence of the couplingbetween daylight and artificial lighting on thermal loads in officebuildings. Energy and Buildings 36 (2), 117–126.

Hviid, C.A., Nielsen, T.R., Svendsen, S., 2008. Simple tool to evaluate theimpact of daylight on building energy consumption. Solar Energy 82(9), 787–798.

IEA, 2009. Key World Energy Statistics 2009. International EnergyAgency, Paris.

IPCC, 2008: Climate Change 2007: Synthesis Report. Contribution ofWorking Groups I, II and III to the Fourth Assessment Report of theIntergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team,Pachauri, R.K., Reisinger, A. (Eds.)]. IPCC, pp. 30.

Johnson, R., Sullivan, R., Selkowitz, S., Nozaki, S., Conner, C., Arasteh,D., 1984. Glazing energy performance and design optimization withdaylighting. Energy and Buildings 6 (4), 305–317.

Koo, S.Y., Yeo, M.S., Kim, K.W., 2010. Automated blind control tomaximize the benefits of daylight in buildings. Building and Environ-ment 45 (6), 1508–1520.

Lee, E.S., DiBartolomeo, D.L., Selkowitz, S.E., 1998. Thermal anddaylighting performance of an automated venetian blind and lightingsystem in a full-scale private office. Energy and Buildings 29 (1), 47–63.

Lee, E., Selkowitz, S.E., Bazjanac, V., Inkarojrit, V., Kohler, C., 2002.High-performance commercial building fac�ades. Lawrence BerkeleyNational Laboratory: Lawrence Berkeley National Laboratory. LBNLPaper LBNL-50502. <http://www.escholarship.org/uc/item/7d30b3rd> (accessed 14.09.10).

Lee, E.S., DiBartolomeo, D.L., Rubinstein, F.M., Selkowitz, S.E., 2004.Low-cost networking for dynamic window systems. Energy andBuildings 36 (6), 503–513.

Lollini, R., Danza, L., Meroni, I., 2010. Energy efficiency of a dynamicglazing system. Solar Energy 84 (4), 526–537.

Lohnert, G., Dalkowski, A., Sutter, W., 2003. Integrated Design Process:A Guideline for Sustainable and Solar-Optimised Building Design.International Energy Agency (IEA) Task 23 Optimization of SolarEnergy Use in Large Buildings, subtask B. Austria.

Nielsen, T.R., 2005. Simple tool to evaluate energy demand and indoorenvironment in the early stages of building design. Solar Energy 78 (1),73–83.

Ochoa, C.E., Capeluto, I.G., 2009. Advice tool for early design stages ofintelligent fac�ades based on energy and visual comfort approach.Energy and Buildings 41 (5), 480–488.

Park, K.-W., Athienitis, A.K., 2003. Workplane illuminance predictionmethod for daylighting control systems. Solar Energy 75 (4), 277–284.

Perez, R., Seals, R., Michalsky, J., 1993. All-weather model for skyluminance distribution – preliminary configuration and validation.Solar Energy 50 (3), 235–245.

Petersen, S., Svendsen, S., 2010. Method and simulation programinformed decisions in the early stages of building design. EnergyBuildings 42 (7), 1113–1119.

Robinson, D., Stone, A., 2006. Internal illumination prediction based on asimplified radiosity algorithm. Solar Energy 80 (3), 260–267.

Selkowitz, S.E., 1998. The Elusive Challenge of Daylighted Buildings.Daylighting’98 Conference, Ottawa, Canada.

Strachan, P.A., 2008. Simulation support for performance assessment ofbuilding components. Building and Environment 43 (2), 228–236.

Tregenza, P.R., 1987. Subdivision of the sky hemisphere for luminancemeasurements. Lighting Research and Technology 19 (1), 13–14.

Tzempelikos, A., Athienitis, A.K., 2007. The impact of shading design andcontrol on building cooling and lighting demand. Solar Energy 81 (3),369–382.

Tzempelikos, A., Athienitis, A.K., Karava, P., 2007. Simulation of fac�adeand envelope design options for a new institutional building. SolarEnergy 81 (9), 1088–1103.

Wienold, J., Christoffersen, J., 2006. Evaluation methods and develop-ment of a new glare prediction model for daylight environments withthe use of CCD cameras. Energy and Buildings 38 (7), 743–757.

Wilde, P.D., Voorden, M.V.D., 2004. Providing computational supportfor the selection of energy saving building components. Energy andBuildings 36 (8), 749–758.

WinDat, 2006. Window Information System software (WIS), WinDatThematic Network, TNO Bouw, Netherlands. <http://www.windat.org>.



ProjektoversigtI denne oversigt findes informationer om beliggenhed, areal, design- og byggeår, opgaveform, bygherre og samarbejdspartnere for de femten projekter, der er præsenteret som cases i bogen. Projekterne er listet alfabetisk efter navn.

Campus Roskilde s. 95

Beliggenhed : Roskilde, DanmarkBygherre : University College SjællandBruttoareal : 20.000 m2

Byggeår : 2010-2012Opgaveform : FørstepræmieTeam : Henning Larsen Architects, Cowi, Thing & Wainø og Enemærke & Petersen

Carlsberg Stationsområde s. 83

Beliggenhed : København, DanmarkBygherre : Carlsberg EjendommeBruttoareal : 80.000 m2

Designår : 2011Opgaveform : Konkurrenceforslag, finalistTeam : Henning Larsen Architects, Dorte Mandrup

Arkitekter, Polyform Arkitekter, Signal Arkitek-ter, Wohlert Arkitekter, Peter Andreas Sattrup

Kontorhus til Energinet.dk s. 67

Beliggenhed : Ballerup, DanmarkBygherre : Energinet.dkBruttoareal : 4.000 m2

Byggeår : 2010-2011Opgaveform : FørstepræmieTeam : Henning Larsen Architects, Schul Landskabs-

arkitekter, Dahl Enterprise og Hansen, Carlsen & Frølund


King Abdullah Financial District s. 61, 122

Beliggenhed : Riyadh, Saudi-ArabienBygherre : Capital Market Authority og Public Pensions

AgencyBruttoareal : 1.600.000 m2

Designår : 2006-2010Opgaveform : Førstepræmie, internationalTeam : Henning Larsen Architects, Buro Happold, Møller & Grønborg, DTZ og Geoffrey Barnett Associates

Klaksvík City Center s. 39

Beliggenhed : Klaksvík, FærøerneBygherre : Klaksvík KommuneBruttoareal : 150.000 m2

Designår : 2012Opgaveform : Førstepræmie, internationalArkitekt : Henning Larsen Architects

Klostermarksskolen s. 51

Beliggenhed : Roskilde, DanmarkBygherre : Roskilde KommuneBruttoareal : 1.000 m2

Byggeår : 2011-2012Opgaveform : FørstepræmieTeam : Henning Larsen Architects og Hundsbæk & Henriksen

Domicil til Novo Nordisk s. 23, 115

Beliggenhed : Bagsværd, DanmarkBygherre : Novo NordiskBruttoareal : 50.200 m2

Byggeår : 2011-2013Opgaveform : FørstepræmieTeam : Henning Larsen Architects, SLA og Alectia


Nørrebro s. 36, 102, 120

Beliggenhed : København, DanmarkBruttoareal : 150.000 m2

Status : Afsluttet 2012Team : Henning Larsen Architects, Algreen Arkitekter og Peter Andreas Sattrup

SDU – Kolding Campus s. 45

Beliggenhed : Kolding, DanmarkBygherre : BygningsstyrelsenBruttoareal : 13.600 m2

Byggeår : 2012-2013Opgaveform : Førstepræmie, international Team : Henning Larsen Architects, Orbicon og Kristine Jensens Tegnestue

Siemens HQ s. 73

Beliggenhed : München, TysklandBygherre : SiemensBruttoareal : 45.000 m2

Byggeår : 2011-2015Opgaveform : Førstepræmie, internationalTeam : Henning Larsen Architects, Topotek1, Werner

Sobek, Transsolar, PMI, Müller BBM, AG Licht og CL MAP

Spiegel HQ s. 110

Beliggenhed : Hamborg, TysklandBygherre : Robert Vogel & Co og ABG & CoBruttoareal : 50.000 m2

Byggeår : 2008-2011Opgaveform : Førstepræmie, indbudtTeam : Henning Larsen Architects, Höhler + Partner,

WES & Partner, Ingenieurbüro Dr. Binnewies, DS-Plan, Schlegel und Reußwig, Kardorff Ingenieure Lichtplanung og Ippolito Fleitz Group


Thomas B. Thriges Gade s. 80, 115

Beliggenhed : Odense, DanmarkBygherre : Odense KommuneBruttoareal : 50.000 m2

Designår : 2011-2012Opgaveform : Konkurrenceforslag, fi nalistTeam : Henning Larsen Architects, Polyform Arkitekter,

Drees og Sommer, WTM Engineers, Argus Engi-neering, Rambøll, Speirs + Major og Procasa

Umeå Arkitektskole s. 89

Beliggenhed : Umeå, SverigeBygherre : BalticgruppenBruttoareal : 5.000 m2

Byggeår : 2007-2011Opgaveform : BestillingsopgaveTeam : Henning Larsen Architects, White Arkitekter,

Rambøll Sverige, TM-Konsult og LPS Konstruktörer

Viborg Rådhus s. 29

Beliggenhed : Viborg, DanmarkBygherre : Viborg KommuneBruttoareal : 19.400 m2

Byggeår : 2009-2011Opgaveform : Førstepræmie, internationalTeam : Henning Larsen Architects, Cowi og LIW Planning (Lisbeth Westergaard)

Västra Dockan s. 58

Beliggenhed : Malmø, SverigeBygherre : Malmö City & Dockan ExploateringBruttoareal : 80.000 m2

Designår : 2008-2009Opgaveform : KonkurrenceforslagTeam : Henning Larsen Architects og LIW Planning (Lisbeth Westergaard)


Oversigten over de mest anvendte faglige termer i bogen har kun udvalgte side-henvisninger til projekter i bogen. Eksemplerne illustrerer de problemstillinger, der skal tages stilling til i bæredygtigt byggeri.

Ordforklaring

Geometri fx s. 24, 84, 96

En bygnings eller bys geometriske udformning har stor betydning for energiforbruget, fordi den bl.a. regulerer dagslyset i bygningerne.

Dagslys fx s. 37, 47, 121

Dagslys er det vigtigste virkemiddel i en oplevel-sesrig arkitektur og samtidig et vigtigt parameter i designet af bæredygtige byer og bygninger.

Facadedesign fx s. 31, 75, 97

Store dele af de energioptimerende og -producer-ende tiltag har direkte forbindelse til facadens ud-formning.

Grønt tag fx s. 25, 31

Grønne tage forsinker regnvandets nedsivning på grunden, omdanner CO2 til ilt og kan rense luften for partikler.

Belysning fx s. 54, 98

Installation af bæredygtig belysning er et energi-optimerende tiltag. Behovsstyret eller dagslysstyr-et LED-teknologi er et meget anvendt virkemiddel.

Grundvandskøling og -opvarmning fx s. 32, 48

Køling med grundvand anvendes til rum- og proces-køling. Et grundvandskøleanlæg leverer køling ved at udnytte grundvandets naturlige temperatur.

Efterisolering fx s. 53, 103

Mange renoveringsprojekter har haft fokus på at efterisolere. Investeringen giver afkast på kort sigt, men kan også forringe trivslen, hvis den står alene.

Energirenovering fx s. 51, 138

Energirenovering er blevet en almindelig strategi, når bygninger skal renoveres. Efterisolering er et typisk eksempel på en energirenovering.

Arealanvendelse fx s. 59, 62

Arealanvendelse er et centralt begreb i bæredygtigt design af byer og bygninger. Byers tæthed og byg-ningers kompakthed er vigtige parametre.

ATES fx s. 48

ATES står for Aquifer Thermal Energy Storage. Et ATES-anlæg er et grundvandsanlæg med to drift-situationer : køling og opvarmning.

Fortætning fx s. 62, 106

Fortætning er et almindeligt begreb i udviklingen af bæredygtige byer. Det antages, at jo tættere der bygges, desto færre ressourcer bruges.

Byrumsdesign fx s. 58, 80, 106

Byrumsdesign handler om at tage højde for det enkelte rums funktion, placering, orientering og flow m.v. fra de første skitser til færdigt projekt.

Certificering fx s. 73, 110, 111

Der findes i dag mange forskellige certificeringer. I Danmark arbejder man med en tysk udviklet certi-ficering, DGNB.

Helhed fx s. 102

Ved at designe med en helhedsbetragtning opnås ressourcebevidst arkitektur i såvel anlægs- som driftsfasen.

Helhedsrenovering fx s. 138

En helhedsrenovering arbejder med længere tids-horisonter og inddrager andre aspekter end de rent energimæssige, fx sociale eller sundhedsmæssige.

Forankring fx s. 40, 111

Når et projekt forankres, tager det hensyn til den loakle kontekst. Der kan være tale om såvel kulturelle som klimatiske og bymæssige forhold.

Bevaring fx s. 40, 74

Det er forbundet med store øknomiske og energi-mæssige omkostninger at nedrive. Delvis bevaring kan derfor være en bæredygtig strategi.

Bæredygtighed fx s. 29, 73, 91

Bæredygtighed er et komplekst begreb, som det er nødvendigt at afgrænse, hvis man vil anvende det i praksis.


Kontekst fx s. 24, 30, 40

En bygnings kontekst er de bygninger, den by, det landskab eller samfund, som bygningen skal for-holde sig til.

Orientering og placering fx s. 24, 46, 96

I arbejdet med integreret energidesign er en byg-nings orientering og placering afgørende, hvis passive forhold skal udnyttes optimalt.

Zonering fx s. 25, 31, 75

Bygninger og byer inddeles gerne i zoner efter fx funktion. Flere klimazoner i et design giver mulig-hed for en mere præcis regulering af indeklimaet – og dermed energiforbruget.

Komfort fx s. 45, 52, 58

Komfort handler om brugerens oplevelse af en byg-ning eller et byrum. God komfort er betinget af et behageligt klima og intelligente planløsninger.

Programdistribution fx s. 65, 73, 83

Programdistribution er et andet ord for placering af de forskellige funktioner i en bygning. Funktionerne har forskellige behov vedr. indeklima.

Ventilation, naturlig fx s. 54, 97

Ved naturlig ventilation tilføres og fjernes luft i en bygning ved hjælp af temperaturforskelle og vind gennem fx vinduer og døre.

U-værdi fx s. 53

U-værdien bruges oftest til at udtrykke isolerings-evnen for vinduer og klimaskærme. Der sigtes efter en lav U-værdi i grønt byggeri.

Ventilation, mekanisk fx s. 70, 76, 98

Mekanisk ventilation er ventilering af en bygning vha. en eldreven ventilator. Det er mere effektivt end naturlig ventilation, men forbruger energi.

Tunge konstruktioner fx s. 47, 75, 97

Beton har en særlig evne til at lede og lagre varme og kulde. Ved at blotlægge en bygnings konstruk-tioner udnyttes denne evne til at styre indeklimaet.

Solcelleanlæg fx s. 32, 48, 76

Et solcelleanlæg genererer energi fra solens stråler. Det kan intergreres i en bygning på mange måder, fx på taget eller direkte i en facade.

Klimaskærm fx s. 53

Klimaskærmen er bygningens kontaktflade med udeklimaet. Begrebet dækker således ikke kun de lodrette facader, men også taget og terrændæk.

Reflektans fx s. 119, 120

Reflektans er overfladens evne til at reflektere lys. Det har stor betydning for dagslysniveauet i og om-kring en bygning og afhænger af materialevalget.

Mikroklima fx s. 40, 58

Mikroklimaet er det lokale klima omkring en bygning. Det lader sig let påvirke af ganske små ændringer i betingelserne, fx nabobygningerne.

Infrastruktur fx s. 62, 81

Infrastrukturer med mindre fokus på privatbilisme og mere fokus på kollektiv transport, cyklister og gå-ende har en stor bæredygtig betydning for miljøet.

Materialer fx s. 84, 111, 119

Bæredygtige materialer har stor betydning for en bygnings energiforbrug og komfort. Der bør være en overordnet strategi for alle byggerier.

Transparens fx s. 111, 123

Transparensen i en bygning har betydning for dens energiforbrug og visuelle kontakt med omgivelserne. Glas kan være mere eller mindre transparent.

Indeklima fx s. 47, 116, 123

En bygnings komfort afhænger i høj grad af inde-klimaet, som bl.a. reguleres med gode, giftfrie materialer, akustik, luftskifte og temperatur.

Integreret Energidesign (IED) fx s. 67, 105

IED er en metode, der har som mål at designe byer og bygninger, så de alene som designede objekter har det lavest mulige energiforbrug.

Tørkøling fx s. 26

Et tørkølesystem leder, i modsætning til tradition-elle køletårne, overskudsvarme væk til omgivel-serne, ved hjælp af ventilatorer i stedet for væske.

Soldesign fx s. 37, 106

Soldesign er et virkemiddel til at renovere byens bygninger og boliger, hvor arkitekturens æstetik, dagslysniveau og boligkomfort optimeres.

Klimaforhold fx s. 40, 62, 122

Mod nord hilses solen velkommen, mens skygge fra den bagende sol er at foretrække i Saudi-Arabien. Klimaforhold er et vigtigt parameter i designet.


1. udgave, 2. oplag 2012

© Henning Larsen Architects, København, Danmark

Redaktør : Signe Kongebro, arkitekt maa, Henning Larsen Architects

Forskning : Michael Jørgensen, MSc, Ph.D.-studerendeMartin Vraa Nielsen, MSc, Ph.D., Sustainability EngineerJakob Strømann-Andersen, MSc, Ph.D., Sustainability Engineer

Research og tekster :Farid Fellah, Josefine Lykke, Lise Mansfeldt Faurbjerg, Erik Holm-Hansson, Lisbet Fibiger

Design af omslag og grafisk layout :Philip Johansen

Print : Formula A/S

Bogbinder (særoplag) : Co’libri v/Malene Lerager

ISBN 978-87-993081-9-4

Udgivet af : Henning Larsen Architects – www.henninglarsen.com

Alle illustrationer er udarbejdet af Henning Larsen Architects, hvis ikke andet er nævnt.

Fotos og illustrationer :Åke E:son Lindman (6, 86, 88, 93, 191)Martin Schubert (20, 22, 27, 191)Martin Stahl (34)Peter Andreas Sattrup (37, 103)Signe Kongebro (100, 132)Mikkel Hune (55)Thorbjørn Hansen, Kontraframe (64, 66, 71, 188)Cordelia Ewerth (108, 112-113, 190)Thomas Borberg, Polfoto (118, 190)Agnete Schlichtkrull (126)Teknologisk Institut (134)GXN (136)

Design med videnNy forskning i bæredygtigt byggeri

Documents

Design med viden