Lessen uit de natuur en de geschiedenis: Duurzame klimaatbeheersingssystemen in harmonie met de omgeving

Als zoon en kleinzoon van ondernemers op gebied van luchttechniek, heb ik verschillende klimaatbeheersingsconcepten voorbij zien komen. Het valt mij op dat door de jaren heen klimaatbeheersingssystemen alleen maar complexer zijn geworden, mede omdat we verwend zijn geworden door allerlei technische oplossingen die onze comforteisen bevredigen. Terug naar de tekentafel dus. Systemen moeten ontworpen worden door gebruik te maken van de lessen die de geschiedenis en de natuur ons hebben geleerd. Dit in combinatie met het oog op standaardisatie, losmaakbaarheid en herbruikbaarheid. Remontabel installeren zou hierin het uitgangspunt moeten zijn. Mijn visie is dat een ontwerp zes fasen moet doorlopen om duurzame, circulaire systemen te ontwerpen. Fase 1 t/m 3 is gebaseerd op literatuuronderzoek en fase 4 t/m 6 op participatief kwalitatief onderzoek, in de vorm van design thinking.

Fase 1: haal inspiratie uit de natuur

De natuur heeft ons al eeuwenlang geïnspireerd en geholpen bij de ontwikkeling van technologieën en bouwtechnieken[1]. Op het gebied van ventilatie is dit niet anders. We kunnen veel leren van de manieren waarop de natuur verse lucht en een gezond binnenklimaat creëert[2]. Een bekend voorbeeld is de termietenheuvel, die wordt gebruikt als inspiratie voor duurzame gebouwen. De termietenheuvels zijn zo ontworpen dat ze zelf klimaatbeheersing bieden door luchtcirculatie, koeling en bevochtiging[3]. Deze natuurlijke ventilatiesystemen in termietenheuvels kunnen worden nagemaakt in moderne gebouwen, waar ze kunnen bijdragen aan het verminderen van het energieverbruik voor verwarming en koeling. Mijn voorstel is om bij een ontwerp te kijken naar dit soort natuurlijke mechanismen, maar ook naar de natuur in de omgeving. Een beekje naast een gebouw zou bijvoorbeeld prima kunnen bijdragen aan de bevochtiging van een klimaatbeheersingssysteem.

Fase 2: haal inspiratie uit de geschiedenis

Vroeger maakte men al gebruik van klimaatbeheersing, zonder dat er elektriciteit beschikbaar was. Badgirs, ook wel bekend als windvangers, zijn traditionele bouwwerken die worden gebruikt voor natuurlijke ventilatie. Ze zijn ontworpen om te profiteren van de windsnelheden en -richtingen om binnenruimten te koelen of te ventileren. Hierdoor krijgt de warme lucht in de binnenruimte de kans om te ontsnappen en wordt de binnenruimte geventileerd door de koelere buitenlucht[4]. De toepassing van de Badgir zorgt vanuit drie perspectieven voor verbetering van het binnenklimaat: het verlaagt de temperatuur, verhoogt de luchtvochtigheid en zorgt voor ventilatie[5]. Het probleem is echter dat hedendaagse architectuur nauwelijks gebruik maakt van de traditionele toepassingen[6], terwijl het een uitstekende oplossing is. Een voorbeeld in de praktijk is het Earth, Wind & Fire concept, waarin natuurlijke klimaatbeheersing wordt toegepast[7].

Fase 3: haal inspiratie bij koplopers

Er zijn koplopers die de vorige fases al toegepast hebben. Gebouwen als The Edge Amsterdam[8], Stadskantoor Venlo[9] en Eastgate Centre Harare[10] kenmerken zich door de hoge mate van duurzaamheid. In de basis wordt in deze gebouwen gebruik gemaakt van natuurlijke ventilatie, net zoals in Badgirs en termietenheuvels. Een belangrijke voorwaarde hiervoor is slim gebruik maken van de wind, het licht, de warmte van de zon en de luchtdichtheid en isolatiewaarde van de bouwschil. Daarnaast wordt er ter ondersteuning gebruik gemaakt van de conventionele, mechanische systemen om altijd aan de behoeften van de gebruiker te kunnen voldoen. Ook beschikken deze gebouwen vaak over groene wanden, fonteinen en vijvers om CO2 waardes te reduceren en luchtvochtigheid te verbeteren.

Fase 4: breng standaarden en losmaakbaarheid

Vervolgens is het essentieel dat gebouwen ontworpen worden met het oog op standaardisatie en losmaakbaarheid. Door gebruik te maken van gestandaardiseerde bouwcomponenten en systemen, kunnen gebouwen efficiënter worden gebouwd, onderhouden en aangepast. Losmaakbaarheid, oftewel de mogelijkheid om bouwdelen eenvoudig te demonteren en te hergebruiken, vermindert de impact van sloopafval en bevordert de circulaire economie. Hierin is het van cruciaal belang dat er binnen de branche afspraken worden gemaakt over maatvoering en verbindingstechnieken.

Fase 5: breng alternatieven

Klimaatbeheersingssystemen bestaan voornamelijk uit staal. Inmiddels zijn er de nodige alternatieven op de markt die een positievere impact hebben op het milieu. Het gebruik van duurzame materialen zijn van groot belang bij het ontwerpen van gebouwen. Door te kiezen voor materialen met een lage milieu-impact, zoals gerecyclede materialen, biobased materialen en materialen met een lange levensduur, kunnen gebouwen worden ontworpen met een verminderde ecologische voetafdruk en bijdragen aan een duurzamere gebouwde omgeving.

Fase 6: breng remontabiliteit

In conclusie is het belangrijk dat we leren van de natuur en de geschiedenis bij het ontwerpen van klimaatbeheersingssystemen. Door te kijken naar de efficiëntie, duurzaamheid en schoonheid van natuurlijke systemen en te leren van historische architectonische ontwerpen, kunnen innovatieve en duurzame oplossingen harmonieus geïntegreerd worden met de omgeving en de behoeften van de gebruikers. Het combineren van lessen uit de natuur en de geschiedenis met standaardisatie, losmaakbaarheid en duurzame materialen in ontwerpen leidt tot gebouwen die niet alleen esthetisch aantrekkelijk zijn, maar ook duurzaam, efficiënt en aanpasbaar aan de veranderende behoeften van de samenleving. Zo kunnen we streven naar een gebouwde omgeving die in harmonie is met de natuur, duurzaamheidsdoelen van de toekomst haalt en remontabel is.

[1] Lepora, N., Verschure, P., & Prescott, T. (2013). State of the art in Biomimetics. Bioinspiration & Biomimetics.

[2] Turner, S. (2001). On the Mound of Macrotermes michaelseni as an Organ of Respiratory Gas Exchange. Chicago: The University of Chicago.

[3] Garcia-Holguera, M., Clark, G., Sprecher, A., & Gaskin, S. (2015). Ecosystem biomimetics for resource use optimization in buildings. Montreal: Routledge.

[4] Saadatian, O., Haw, L., Sopian, K., & Sulaiman, M. (2012). Review of windcatcher technologies. Renew Sustain Energy Rev.

[5] Saradj, F. M. (2008). Using Natural Resources for Ventilation: The Application of Badgirs in Preservation. Toronto: Association for Preservation Technology International (APT).

[6] Saradj, F. M. (2008). Using Natural Resources for Ventilation: The Application of Badgirs in Preservation. Toronto: Association for Preservation Technology International (APT).

[7]Bronsema, B. (2013). Promotieonderzoek Earth, Wind & Fire: natuurlijke airconditioning. TVVL Magazine.

[8] Randall, T. (23 de September de 2015). The Smartest Building in the World. Obtido de bloomberg.com: https://www.bloomberg.com/features/2015-the-edge-the-worlds-greenest-building/

[9] Gemeente Venlo. (18 de Februari de 2023). Brochure Stadskantoor. Obtido de c2cvenlo.nl: https://c2cvenlo.nl/wp-content/uploads/2018/02/Brochure-Stadskantoor-Venlo.pdf

[10] Pearce, M. (16 de Februari de 2023). Eastgate development Harare. Obtido de mickpearce.com: https://www.mickpearce.com/Eastgate.html