Klimaatadaptieve aanpak van de buitenruimte

Dit artikel verscheen eerder in het Inspiratiemagazine Natuurinclusief Bouwen, dat nog steeds kan worden besteld.

In het debat over klimaatverandering is klimaatadaptatie een van de belangrijkste aspecten. De noodzaak om hier handelend op te treden is onomstreden: als er niets gebeurt, zijn de effecten in de stad dramatisch. Tegelijkertijd bestaat het probleem dat, om veranderingen te bereiken, er een totale mentaliteitsverandering noodzakelijk is.

We moeten de stedelijke buitenruimte aanpakken om klimaatadaptatie te realiseren, maar er zijn op dit moment weinig tot geen wettelijke middelen om concrete eisen te stellen tijdens nieuwbouw of renovatie. De reden hiervoor? Er zijn geen unaniem geaccepteerde kwantificeringsmethodes voor dergelijke eisen en zonder kwantificeren kun je niet normeren en ook niet toetsen. De situatie wordt verergerd doordat de buitenruimte toebehoort aan verschillende belanghebbenden, waardoor een samenwerking vaak moeizaam tot stand komt.

Wettelijke voorschriften binden alle belanghebbenden aan dezelfde eisen, waardoor ook samenwerking tussen partijen bevorderd wordt. Kwantificering van de mogelijke maatregelen, met een vergelijking tussen de bestaande en een nieuwe klimaatadaptieve situatie, draagt bij aan het bouwen van stedelijke ruimtes die zich aan het veranderende klimaat kunnen aanpassen.

Eva Stache pleit voor een structureel geïntegreerde en klimaatadaptieve aanpak van de buitenruimte in nieuwe stedelijke ontwikkelings- of herinrichtingsprojecten. Op dit moment wordt de energiehuishouding van gebouwen volledig bekeken voordat met bouwen begonnen wordt. Tegelijkertijd moeten we ook de buitenruimte analyseren in ditzelfde ontwerpproces, om gelijktijdige implementatie van de benodigde maatregelen mogelijk te maken. We omschrijven een nieuwe kwantificeringsmethode, gebaseerd op het onderzoek naar de energiehuishouding van de stedelijke ruimte aan de TU Delft (Faculteit CiTG, Afdeling Materialen en Duurzaamheid). Het onderzoek legt de basis voor een kwantificeringsmethode van de lokale opwarming in de stad, de per locatie nodige vegetatie voor koeling en de hiervoor benodigde hoeveelheid water. Met deze elementen is vervolgens een tool ontwikkeld, waarmee deze factoren tijdens het ontwerpproces berekend worden.

Urgentie van klimaatadaptatie
Lokale hitte-effecten hebben te maken met onder meer een verstoorde stedelijke energiebalans. Binnen het stedelijk weefsel van straten en pleinen wordt de binnenkomende zonnestraling deels gereflecteerd en deels geabsorbeerd. De reflectie zou theoretisch gezien de warmte weer moeten afvoeren, maar de richting van de reflectie is meestal juist nog dieper de structuur in waardoor deze energie ook in voelbare warmte wordt omgezet. Er is in veel gevallen maar een heel klein percentage (soms 3% á 4%) binnenkomende zonnestraling die weer ontsnapt naar de atmosfeer en dus de omgeving niet opwarmt. De niet gereflecteerde energie wordt door de aanwezige steenachtige bouwmaterialen geabsorbeerd en daarna als voelbare warmte weer afgeven aan de directe omgeving. Vegetatie daarentegen verwerkt de geabsorbeerde energie in waterdamp gedurende transpiratieprocessen en voert het als latente warmte weg uit de stedelijke ruimte. Koeling door transpiratie door vegetatie is een van de belangrijkste beschikbare ecosysteemdiensten voor de stad.

Steenachtige bouwoppervlaktes kunnen soms tot boven de 60 °C opwarmen, en geven vervolgens deze warmte weer af naar de lucht en omringende gebouwen en objecten.

Een evenwichtige plattelandsenergiehuishouding voert van het totale geabsorbeerde zonnestraling ca. 10% als voelbare warmte, 36% als thermische straling en 53% als latente warmte af. In steden is deze verhouding verstoord: vaak wordt niet alleen weinig, maar helemaal geen latente warmte geproduceerd. De steden warmen door grote hoeveelheid voelbare warmte en thermische straling extreem op. De steenachtige bouwoppervlaktes kunnen soms tot boven de 60 °C opwarmen, en geven vervolgens deze warmte weer af naar de lucht en omringende gebouwen en objecten.

Ontwerpen met de stedelijke energiebalans
Het stedelijk klimaat wordt dus in toenemende mate bepaald door de samenhangende effecten van warmte, wateroverlast en droogte. Een klimaatadaptief gebiedsontwerp zal alledrie integreren in het totaal. In het ontwerp kunnen de energie- en waterstromen gekwantificeerd verwerkt worden om een meer wenselijk resultaat te bereiken.

De plaats waar het stedelijk klimaat zich manifesteert is de stedelijke buitenruimte. Gebouwen, bouwmaterialen of stedelijke objecten hebben allemaal een effect op deze ruimte. Een buitenwand van een gebouw bepaalt niet alleen de interne energiehuishouding van een gebouw, maar beïnvloedt ook de buitenruimte om het gebouw heen. Een klimaatadaptief ontwerp houdt daarom tegelijk rekening met beide effecten.

Straten en gebouwen werken dus als een warmteval, die de ontvangen energie niet meer loslaten. Ze veroorzaken daarmee ook het hitte eilandeffect, een warmer stedelijk gebied vergeleken met de omringde rurale, nog groene en koelere omgeving. Deze vormen in de warme periodes een warmteopslag die niet met technische oplossingen effectief gekoeld kunnen worden.

Vegetatie als duurzame oplossing
Met vegetatie begroeide oppervlakten, welke goed bewaterd worden, warmen niet boven 30°C – 35°C op, waardoor ze ook niet bijdragen aan de voelbare warmte. Op een afstand van 10 cm van beplanting is een reductie van de luchttemperatuur gemeten van ca. 8°C. Planten verwijderen de warmte uit de stedelijke ruimte door transpiratie, en gebruiken hiervoor de zonenergie, ze hebben dus geen aparte energievoorziening nodig. En vegetatie kan op de meest moeilijke plekken komen zoals hoge gevels of daken. Tegelijkertijd biedt vegetatie ook schaduw waarmee sterk warm wordende oppervlaktes beschermd kunnen worden tegen zoninstraling.

Droogte en excessieve regenval
Wateroverlast heeft te maken met hevige buien, die nu steeds vaker voorkomen. Bij een dergelijk excessieve regenval kunnen straten blank komen te staan. Om de hierdoor ontstane overlast te bestrijden wordt het water zo snel mogelijk afgevoerd. Omdat de meeste neerslag tijdens bepaalde seizoenen valt, blijft het in andere seizoenen droog. Deze onevenwichtige neerslagverdeling veroorzaakt steeds langere droogteperiodes. Vegetatie wordt door de droogte zwaar getroffen, waardoor ook alle diensten van de natuur weer tenietgedaan worden.

De hoeveelheid neerslag per jaar is in het algemeen voldoende om de vegetatie, die voor koeling nodig is, in leven te houden en te voorzien van het koelmiddel ‘water’. Een oplossing is om het surplus van water dat tijdens hevige buien ontstaat niet af te voeren maar op te slaan, zodat dit tijdens perioden van droogte gebruikt kan worden voor bewatering.

Met dank aan dr. Henk Jonkers en dr. Ir. Marc Ottelé

Scan Ecosysteemdiensten
De Scan Ecosysteemdiensten is ontwikkeld aan de TU Delft, Faculteit Civiele Techniek, afdeling Materialen en Milieu. Het is een gereedschap bedoeld om antwoorden te geven op de vragen die door het ontwerpproces van een klimaatadaptief stedelijke omgeving opgeroepen worden. De scan berekent in het kort:

• De status quo van een locatie bestaande uit: de zonbelasting, de oppervlaktes welke het meest belicht worden door de inkomende zonnestraling, de reflectierichtingen van deze straling, het energietransferprofiel van de aanwezige materialen bestaande uit hun albedo, de convectie- en thermische radiatie van de oppervlakten en de oppervlakten die latente warmte kunnen bijdragen zoals vegetatie.
• Biedt aanbevelingen waar hitteproducerende materialen vervangen zouden moeten worden door latente warmte producerende materialen: door het vervangen van de bestaande bekleding door een groene bekleding, door de bestaande bekleding structureel te laten beschaduwen, door een latente warmte producerend materiaal, zoals bomen, struiken of andere vegetatie, de hoeveelheid water, en de benodigde opslagcapaciteit om de gewenste koeling door latente warmte mogelijk te maken.

Op de website ecosysteem-diensten.nl wordt een Snel Scan Ecosysteemdiensten aangeboden. Met behulp van deze applicatie kunnen geïnteresseerden snel uitrekenen of de hoeveelheid vegetatie op een locatie voldoende is voor koeling of niet.

Meer weten over de scan? Neem dan contact op met Eva Stache of kijk op Stache Architect.