Autarkische waterwoning

Over dit project

Naast het gebruik van duurzame energiebronnen is ook het beperken van de energievraag het uitgangspunt geweest voor dit ontwerp.

Het beperken van de energievraag is voornamelijk (ontwerp) technisch, maar een deel ligt ook bij de bewustwording van de gebruiker. Het energieniveau van de woning is daarom zichtbaar in het ontwerp, waardoor de gebruiker zijn energieverbruik ervaart.

Centraal in het ontwerp ligt de entree met daarboven het waterreservoir.

In het verlengde van de entree ligt de helofytenfilter met daarvoor het oppompen van het water en daarachter het terugstorten van het water. Hierdoor is bij binnenkomst meteen zichtbaar of er energie uit de opslag wordt gebruikt (storten van water) of dat er gewerkt wordt aan het verhogen van de energieopslag (oppompen van water).

Daarnaast beleven de bewoners en omstanders hoe het staat met de energieopslag van de woning. Wanneer de energieopslag laag is, ligt de woning 50 cm hoger op het water.

Bescherming tegen oververhitting in de zomer en beperking van het warmteverlies in de winter dringt een belangrijk aandeel van het energieverbruik terug. In deze woning wordt oververhitting voorkomen door het toepassen van overstekken en beweegbare zonwering bij de glazen wanden.

Daarnaast is er aan beide zijde van de woning een hefwand toegepast. In de zomer biedt het uitklappen van de wand ruimte aan een extra terras en in de winter geeft het ophalen van de wand een extra isolatielaag voor de glazen gevel.

Om optimaal in te spelen op de seizoenen wordt de boot twee keer per jaar gedraaid. De woning blijft bereikbaar doordat het terras van de entree doorloopt naar de andere kant van de woning. Zo kan er tweezijdig aangemeerd worden.

De beschikbare zonnewarmte wordt in de winter opgevangen door de transparante gevel van de woonkamer en warmteverlies beperkt door de dichte gevel op het noorden. Na omdraaiing in de zomer ligt het relatief grote glasoppervlak op het noorden en raakt de woonkamer niet oververhit.

Het gehele dak wordt uitgevoerd met zonnepanelen en zonnecollectoren in verschillende standen. Daarnaast is één zijgevel bedekt met zonnepanelen. Deze zonnepanelen kunnen de ochtend- en avondzon opvangen.

Duurzaamheid zit ook in de levensloopbestendigheid van de woning. Wanneer een woning mee kan groeien en af kan slanken kan een woning een heel leven mee.

Het ontwerp van de woning is zo opgebouwd, dat de woning in twee delen kan worden opgesplitst. Wanneer er nog geen kinderen in het gezin zijn, of wanneer de kinderen het huis uit zijn, kan één van de twee ruimtes verhuurd worden.

Een uitgangspunt voor de energievoorziening is het gebruiken van oneindige bronnen, niet alleen voor de opwekking, maar ook voor de opslag van energie.

Hiervoor zijn de rendementen van natuurlijke energiebronnen onderzocht zoals de zon, wind en het water.

Om optimaal gebruik te maken van de natuurlijke energiebronnen is de locatie essentieel. Voor deze opgave gaan wij uit van een nader te bepalen plek in de grachten van Amsterdam. Deze binnenstedelijke context maakt het gebruik van windenergie niet een logische keus, de omringende bebouwing is aanzienlijk hoger dan de woning en vangt daarmee de meeste wind.

Wel voor handen is het gebruik van zonne-energie middels zonnepanelen.

Uit de berekening blijkt dat het hele dakoppervlak gebruikt moet worden om voldoende elektriciteit uit zonne-energie op te wekken.

Om in de winter genoeg energie te winnen zijn er tevens panelen op de gevel aangebracht. Ook net boven het water vangen smalle panelen zonlicht op door de reflectie op het water.

De positie van de panelen is gebaseerd op de tweezijdige oriëntatie en de verschillende zonstanden. De voltage wat door de panelen binnenkomt is 12/24 volt. Het omzetten naar 220 kost energie, daarom wordt in deze woning maximaal 24 volt apparatuur gebruikt.

De energie die overdag wordt gewonnen moet meteen worden gebruikt of opgeslagen. Niet door middel van chemische accu’s, maar op een duurzame manier. Water, één van de natuurlijke bronnen die rondom de woning aanwezig is, is hiervoor een geschikt middel.

Door het water door middel van zonne-energie op te pompen en op te slaan in een reservoir met een inhoud van 25 m3, kan er op het moment dat er een tekort aan energie is een klein aantal Watt worden opgewekt door het water te laten vallen in een micro waterkrachtcentrale (WKC). Genoeg om een was te kunnen draaien of een andere installatie in werking te zetten.

Helaas niet genoeg om dagen vooruit te kunnen, dus putten we uit een ander potentieel van water, namelijk het scheiden van water in waterstof en zuurstof.

Een deel van de zonne-energie wordt gebruikt voor het scheidingsproces. Wanneer er geen zonne-energie voorradig is wordt de waterstof middels een brandstofcel omgezet in elektriciteit. De restproducten van dit proces zijn warmte, zuurstof, en schoon water. Elementen die we gebruiken of waarmee we de omgeving verbeteren.

Ook een deel van het afval wordt gebruikt als brandstof.

Uit het compost van etenswaren, biologisch afbreekbare plastics, tuinafval en fecaliën wordt methaangas gewonnen. Dit gas wordt verbrand door micro warmtekrachtkoppeling (WKK). De berekening geeft aan dat dit 1 kWh aan elektriciteit en 2 kWh aan warmte per dag oplevert. Als bijproduct ontstaat warmte wat gebruikt wordt voor de verwarming van de ruimtes en vruchtbare grond dat in de tuin verspreidt kan worden.

De WKK werkt ook op biodiesel van koolzaad of lijnolie. Helaas is het aantal hectare dat men nodig heeft om voldoende olie te kunnen persen dusdanig groot dat dit niet op de waterwoning zelf verbouwd kan worden. Daarom gaan we hier alleen uit van methaangas verbranding.

Naast de warmte die vrij komt bij de Micro WKK, zal de warmtevraag voornamelijk worden ondervangen door de zonnecollectoren.

De collectoren zijn aangesloten op een buffervat. Verschillende temperatuurzones zorgen voor warmtapwater (ca. 47 C) en dagtemperatuurverwarming (ca. 65 C) in de vloer en wanden. De warmte van de WKK en waterstoftank kan gebruikt worden voor na- verwarming.

In de zomer kunnen de leidingen in de wand gevuld worden met koud water, zodat deze voorverwarmd wordt door de zonnestraling.

Het water uit de gracht wordt door middel van osmose gefilterd en opgeslagen in een grote tank, zodat er altijd genoeg drinkwater aanwezig is.

Het grijze water wordt opgevangen en gebruikt voor het doortrekken van het toilet. Het zwarte water wat overblijft wordt via een helofytenfilter gefilterd en is dan zo schoon dat het bij lozing in de gracht de waterkwaliteit verbetert. De benodigde ruimte voor de helofytenfilter is voor 4 personen ca. 12 m3.

Het afval wordt zoveel mogelijk gescheiden. Het composteren van biologisch afbreekbaar afval levert methaangas en een klein deel CO2 dat beide gebruikt wordt voor de Micro WKK. Bijproduct is schone, vruchtbare grond dat gebruikt wordt in de tuin. Tuinafval kan weer gecomposteerd worden, op deze manier is de cyclus rond.