Integraal Ontwerpen 7 februari 2006 Prof.ir. Jouke Post Ben Bronsema & Tim Zaal

Ontwikkelingen in het gebouwontwerp -gebruiker -klimaat -gezondheid -veiligheid

for climate control in buildings Earth, Wind & Fire Towards new concepts for climate control in buildings

Integrating this fragmented design will improve Propositions Architects have lost the art of designing buildings for climate control Climate engineers are fixated on systems Integrating this fragmentation will improve both the process and the product Integrating this fragmented design will improve

>Life span >Quality <Running costs Why should we? Environment Urban Building End User > IEQ >Personal control >Life span >Quality <Running costs >Air quality <Pollution <Energy use <Waste <Pollution

Grammar of Integrated Design! Challenges Reduce distance of understanding between architect and engineer Make architect partner in climate system design Common base of knowledge and expertise required called: Grammar of Integrated Design!

1850 – 1900 The big inventions 1851 Refrigerator Gorrie 1857 Elevator Otis 1876 Telephone Bell 1880 Light bulb Edison 1887 AC motor Tesla 1900 Escalator Seeberger 1902 Airconditioning Carrier De basis voor de installatietechniek werd gelegd door onwikkelingen in de 2e helft van de 19e eeuw

1900 – 2000 Health, Comfort, Hygiëne Ventilation, central heating, airconditioning Building conditioning Artificial lighting Sanitary equipment and sewer systems Vacuum cleaning and refuse removal Building Management Systems (BMS)

1900 – 2000 Productivity Ventilation, heating, airconditioning Building conditioning Telecommunication Datacommunication Elevators and escalators Facade cleaning installations Building Management Systems (BMS)

1900 – 2000 Safety Fire and smoke detection and protection Fire extinguishing, sprinkler systems Smoke ventilation Burglar detection and protection Lightning protection Building Management Systems (BMS)

1900 – 2000 Energy and Water Electricity Gas supply Watersupply Combined Heat and Power (CHP) PV and thermal solar collectors District Heating Building Management Systems (BMS)

Development B.Services costs €/m2 gfa 1900 - 2000 Development B.Services costs €/m2 gfa

Tendency towards more BuildingServices Trend in architecture: effusive shapes Shortage of land: “Up into the air – Down into the ground- Into the water” Higher demands on the indoor environment Increasing needs for communications More luxury and comfort Decreasing quality of the outdoor air

Tendency towards less Services More natural ventilation and daylighting Lower external thermal loads through development building- and glass industry Lower internal thermal loads through development lighting systems and PC’s Integral Design / Sustainable development Knowledge and science simulation and modelling

Wat is Integraal ontwerpen? Integratie van abstracties IO Domein Functie Structuur Traditioneel domein Vorm Ontwerpen Maken Gebruik Hergebruik Techniek Informatietechnologie Integreren over de levensduur Bedrijfskunde Integratie van disciplines

Wat is Integraal Ontwerpen? Uitleg IO met behulp van een assenkruis Begrip Integratie van Abstractie verklaren door: Vorm van voorwerp/object Structuur van voorwerp/object Functie van voorwerp/object Hulpmiddelen voor structureren Functioneel decomposeren Functie-product model voor product (Hamburger model) IDEF-0 model (voor processen)

Functionele Decompositie Fiets Zich verplaatsen Fiets Functie Oplossing Structureren Frame Aandrijven Trappers Sturen Voorvork Vertragen Remsysteem Beveiligen Reflector

Fiets volgens Oskar te Kiefte

Fiets van Leontien van Moorsel

Gazelle Easy Glider

Flevo bike Versatile

Functionele Decompositie Auto Zich verplaatsen Auto Functie Oplossing Structureren Carrosserie Aandrijven Motor Sturen Stuur inrichting Vertragen Remsysteem Beveiligen Airbags

Auto volgens Oskar te Kiefte

Spyker Spyder C8

Nuon Solar Racer NUNA-II

Aspecten van integraal ontwerpen

Functiedenken Funtiedenken is van belang voor het volgende: Klanteneisen of wensen vertalen in functies Methodisch uiteenrafelen van functies (structureren) Eenduidig vastleggen van goede oplossingen Vastleggen en hergebruik van kennis in database (ICT) Onbeperkt uitbreidbaar met nieuwe applicaties Is software onafhankelijk Geldt voor technische en organisatorische systemen Techniek: functie-productmodel (hamburger model) Organisatie: Decompositie met black boxes (IDEF-0)

Ontwerpen met de levenscyclus Ontwerpen met de Levenscyclus is: Ontwerpen, installeren, gebruiken, onderhouden en hergebruiken volgens klant(markt)wensen en omgevingswensen (duurzaam, milieu) Ontwerpen volgens de moderne methodes (concurrent engineering) met QFD, Pugh, Taguchi, TRIZ, enz. Maak gebruik van functies, vastleggen ontwerp, productieproces, gebruik, onderhoud, hergebruik Bij ontwerp liggen 80% kosten vast en dus ook de winst!!! Life Cycle Engineering (gebruik en onderhoud) Life Cycle Costs (cost of ownership)

Fasen van de levenscyclus en kosten 100 % 80 % Kosten A is vast-leggen kosten B zijn werkelijk gemaakte kosten 1= Ontw.Maken 2= Gebruiken Tijd Fasen van de levenscyclus

LCC(cost) versus LCP(rofit) Afzetcurve Legenda: 1=feasibility 2=R&D 3=ontwerp 4=constructie 5=gebruik 6=afdanken 4 5 3 6 Kosten/tijdseenheid Energiekosten Productiekosten Onderhoudskosten 2 1 4 Tijd Afzetcurve 3 6 Kosten/tijdseenheid 2 5 Energiekosten Productiekosten Onderhoudskosten 1 Tijd

Weerstand bieden of meebewegen

The earth Cold Moisture Radon Free cooling Free heating Free gravity Foe? Friend!

Research issues Earth The earth Heating and humidifying air in wintertime? Cooling and dehumidifying air in summertime? Transport of ventilation air by gravity? Vertical cooling washers? Use of rainwater? Pitfalls moisture and condensation? The earth

The wind Cold draught Infiltration Energy losses Free fresh air Free cooling Free energy Foe? Friend!

Research issues Wind The wind Use of wind catchers? Design of wind catching roofs? Design criteria for roof hoods and cowls? Available wind pressure and directions Negative wind pressures for air extraction? Generation of wind power? The wind

This is not bad! Improvement by integration? Wind catchers This is not bad! Improvement by integration?

The sun Solar heat Overheating Cooling load Free heating Free energy Delight Foe? Friend!

Research issues Sun The sun Using solar heat for extraction of ventilation air? Design criteria for solar chimneys and roof gardens? Using solar heat as thermal source for heat pumps? Performance of combined wind and sun ventilation? Orientation of buildings and design of facades? The sun

Wind around a building

Supply by wind and gravity (cooling washer) Exhaust by wind

Supply by wind / Exhaust by sun Solar chimney and roof garden

Supply by wind / Exhaust by wind and sun Solar chimney and drawing cowl

Supply by wind / Exhaust by sun powered chimney / Wind turbine

Tjibaou Cutural Center Renzo Piano

Portcullis House Michael Hopkins

XX gebouw

Multidisciplinaire aanpak Brede kennis toepassingen techniek (bijv. W, E en CT) Functiedenken en ICT ICT en centrale engineering database Iedereen werkt met deze database Werken in multidisciplinaire teams (concurrent) Planning: concurrent netwerkplanning Marktdenken en ondernemerschap Integraal Ontwerpen vraagt netwerkorganisatie Integraal Ontwerpen vraagt breed georienteerde mensen

Integraal Ontwerpen is dus Definitie Integraal Ontwerpen .Onder Integraal Ontwerpen verstaan we een samenstel van ontwerpmethodieken waarbij op een gestructureerde wijze het ontwerp van een product (of een proces) wordt gerealiseerd, .rekening houdend met alle facetten van de levenscyclus van dit product (proces), .uitgevoerd door multi-disciplinaire teams, die samenwerken in teamverband op de wijze van concurrent engineering,

Profiel Nieuwe Technicus Methodische denken en handelen Samenhang levenscyclus Brug tussen disciplines (techniek en ICT Brede kennis (W en E en ook BK en CT) Communicatief en sociaal vaardig Creatief en innovatief Werken in teamverband (en concurrent) Werken in allianties (collaborative engineering)

IO en Innovatie Innovatie met IO door: Vormen van een eigen multi-disciplinair team Opsporen van zwakke producten en processen Verbeteren bestaande producten en processen Toepassen moderne ontwerpmethodieken Structureren producten en processen Kan proces continue verbeteren Opmaat ontwikkelen nieuwe producten

Competenties Integraal Ontwerpen. Anders sturen Nieuwe Competenties