Deze gids is voor iedereen die geïnteresseerd is in de wereld van duurzaam ontwerpen van gebouwen. Het is bedoeld als een zeer korte inleiding op enkele milieukwesties en mogelijke oplossingen die je zou kunnen overwegen in de ontwerp- en planningsfasen van een project dat je groener wilt maken, of dat nu nieuwbouw of renovatie is.
De gids is verdeeld in 2 delen. Het eerste deel behandelt enkele definities en doelstellingen van duurzaam ontwerpen. Deel II gaat in op een aantal benaderingen, filosofieën en praktijken die momenteel worden gebruikt om deze doelstellingen te bereiken.
Hoewel we ons richten op woongebouwen, kan de informatie die we presenteren ook worden toegepast op commerciële, industriële en openbare gebouwen. Gaandeweg bieden we verdere leesbronnen zodat u elk onderwerp verder kunt uitdiepen.
I. Doelstellingen voor het ontwerpen van duurzame gebouwen
In de planningsfasen van een duurzaam bouwproject is het goed om na te denken over doelstellingen. Laten we beginnen met na te denken over wat we eigenlijk bedoelen met “duurzaam bouwen”, zodat we weten waar we voor gaan.
Wat is duurzaam ontwerpen?
Zoals veel termen op het gebied van duurzaamheid, is wat mensen bedoelen met duurzaam ontwerpen van gebouwen flexibel en aan verandering onderhevig. Architect en wetenschapper Elizabeth Donovan schrijft in “Explaining Sustainable Architecture” dat zelfs in academische en professionele geschriften over duurzame architectuur de neiging bestaat om “te erkennen dat het niet gedefinieerd kan worden en dat er verder geen algemeen aanvaarde definitie is”.
Die dubbelzinnigheid is ook aanwezig in bredere discussies over duurzaam ontwerpen van gebouwen, hoewel de definities een aantal kenmerken gemeen hebben. De meeste definities geven aan dat duurzame ontwerpen proberen de negatieve invloed van een gebouw op het milieu te verminderen en het verbruik van energie en grondstoffen tijdens de levensduur van dat gebouw te verlagen.
Veel definities noemen habitatversnippering, emissies en bouwafval als slechts enkele van de negatieve gevolgen die gebouwen doorgaans veroorzaken en die duurzame gebouwen proberen te verminderen. Het is ook gebruikelijk om het verbeteren van de gezondheid van bewoners, de levendigheid van de gemeenschap en economische duurzaamheid in de definitie op te nemen.
Hoe een gebouw deze reducties en verbeteringen bereikt, is waar het ontwerpen echt interessant wordt, aangezien de mogelijkheden onbeperkt zijn als het gaat om innovatieve benaderingen om deze problemen op te lossen.
Doelstellingen van duurzaam ontwerpen
De Whole Building Design Guide (WBDG) van het Amerikaanse National Institute of Building Sciences biedt 6 doelstellingen voor duurzaam ontwerpen. Deze zijn:
- Optimaliseer het potentieel van de locatie
- Energiegebruik optimaliseren
- Passiefhuis-instituut
- Water beschermen en behouden
- Optimaliseren van gebouwruimte en materiaalgebruik
- De kwaliteit van het binnenmilieu verbeteren
- Operationele en onderhoudspraktijken optimaliseren
We hebben een aantal van deze aspecten behandeld in onze andere gidsen, dus we zullen ze hier niet herhalen. Als u er meer over wilt weten, kunt u onze Gidsen Waterefficiëntie, Energie-efficiëntie en hernieuwbare energie, Duurzame materialen en Kwaliteit van het binnenmilieu lezen.
Laten we onze aandacht richten op het potentieel van de locatie en de operationele en onderhoudspraktijken.
Optimaliseer het potentieel van de locatie
Aangezien gebouwen invloed hebben op lokale ecosystemen, is het essentieel om te overwegen wat wordt beïnvloed en hoe. Zoals de WBDG stelt, veranderen gebouwen “fundamenteel de functie van land”, wat niet alleen betekent dat we bijvoorbeeld een weiland hebben veranderd in een woongebied, maar dat het vermogen van het land om te functioneren zoals het was ontworpen binnen het grotere ecosysteem radicaal is verstoord.
Om die verstoring te beperken, moeten we zorgvuldig aandacht besteden aan locatiekeuze en ontwerp.
Locatiekeuze
In Sustainable Architectural Design: An Overview, zegt professor in de architectuur Kuppaswamy Iyengar dat duurzame locatiekeuze de milieuschade moet beperken:
“Uitdijende steden moet worden geminimaliseerd; er moet rekening worden gehouden met en respect worden getoond voor het land, het milieu, de habitat en groene ruimte; en stedelijke ontwikkeling met een hoge dichtheid moet worden aangemoedigd boven ontwikkeling met een lage dichtheid om waardevolle groene ruimte te behouden en belangrijke milieurijkdommen in stand te houden.”
De keuze van de locatie heeft niet alleen invloed op de lokale ecosystemen, maar ook op de ecologische voetafdruk van het gebouw en het energieverbruik van het gebouw. Alles, van de afstand die bouwmaterialen moeten afleggen tot de lengte van het woon-werkverkeer van de bewoner, is afhankelijk van de locatie.
Het optimaliseren van de locatiekeuze kan bijvoorbeeld inhouden dat er wordt gekozen voor een locatie in de buurt van openbaar vervoer en voorzieningen of een locatie op eerder verstoord of ontwikkeld land, of zelfs voor renovatie in plaats van nieuwbouw.
Bestaande gebouwen dragen, omdat ze al gebouwd zijn, minder emissies bij, gebruiken minder materialen, produceren minder afval en fragmenteren minder habitat dan nieuwbouw. In het algemeen geldt: hoe meer bestaande infrastructuur een project kan gebruiken, hoe minder schade het zal aanrichten.
Locatieontwerp
Iyengar biedt een aantal strategieën om een bouwplaats duurzaam te maken (ze worden hier volledig geciteerd):
- Voorkom elke vorm van milieuschade (kap geen oerbosbomen).
- Doe er alles aan om een aangetaste locatie terug te brengen naar milieuproductiviteit en biologische diversiteit.
- Behoud historische monumenten (bijvoorbeeld een oud huis), windmolens, bruggen en schuren.
- Begrijp de voorwaarden voor maximale zonne-energie.
- Begrijpen hoe de wind kan worden gebruikt voor passief energiegebruik en ventilatie.
Hij nodigt ontwerpers en ontwikkelaars uit om zich (opnieuw) te wenden tot de ideeën van de Amerikaanse natuuronderzoeker Aldo Leopold, wiens concept van een “landethiek” ons eraan herinnert dat er niet zoiets bestaat als braakliggend land en dat elk wezen dat al op dat bouwterrein leeft evenveel recht heeft om erop te bestaan en onze zorg verdient.
Bij het optimaliseren van het ontwerp van bouwterreinen dringt Iyengar er bij ontwerpers op aan om verder te gaan dan het minimaliseren van de verstoring van het terrein en “waardevolle habitats, groene ruimte en ecosystemen te regenereren en te behouden” voor alle wezens die zijn verplaatst.
Zoals Iyengar suggereert, moet het ontwerp van de locatie ook rekening houden met het potentieel van de locatie voor passieve verlichting, verwarming en koeling, evenals het potentieel voor actieve hernieuwbare energiesystemen zoals zonne-energie, geothermische energie of windenergie.
De watervoorraden van een locatie kunnen worden gemaximaliseerd door regenwateropvang te plannen. De WBGD stelt dat de locatie zo moet worden ontworpen dat de afvoer van regenwater wordt verminderd en beheerst en dat het landschap zo moet worden aangelegd dat inheemse soorten worden ondersteund. Iyengar suggereert dat terrassen kunnen worden overwogen voor hellingen om deze doelen te helpen bereiken.
Optimaliseer operationele en onderhoudspraktijken
Ontwerpen voor duurzaamheid houdt in dat vanaf de planningsfase rekening wordt gehouden met het gebruik van energie en hulpbronnen.
De WBDG stelt voor om beheerders van gebouwen te betrekken bij de ontwerpfase van het project om inzicht te krijgen in hoe het gebouw ontworpen kan worden om optimaal te presteren onder reële omstandigheden.
Als dat voor u niet mogelijk is, of als u de hoofdgebruiker van het gebouw wordt, denk dan aan het ontwerp vanuit het perspectief van een eindgebruiker – niet alleen de gebruikers, maar ook onderhoudsmensen en eventuele onderhoudsmedewerkers die in het gebouw werken.
Het perspectief van de gebruiker kan helpen bij het ontwerp van het gebouw door te wijzen op logistieke aspecten, zoals waar bewoners het meest kunnen profiteren van natuurlijk licht en wanneer, hoe basisonderhoud wordt uitgevoerd, waar sanitair moet komen om verspilling van warm water te minimaliseren, wanneer en waar extra modules kunnen worden toegevoegd in een modulaire woning, enzovoort.
Door energie-efficiënte functies zo te ontwerpen dat ze gebruiksvriendelijk en intuïtief zijn, vergroot je de kans dat mensen ze zullen gebruiken. Integreer vanaf het begin slimme meettechnologieën om bewoners te helpen hun energieverbruik bij te houden.
Verder lezen:
Als je geïnteresseerd bent in dit vakgebied en naar schatting 13 weken de tijd hebt, biedt MITx deze gratis online cursus over duurzaam ontwerpen van gebouwen, met de nadruk op verwarming en verlichting.
II. Benaderingen voor duurzaam ontwerpen van gebouwen
Hieronder volgt een inleiding tot enkele van de meest voorkomende benaderingen van duurzaam ontwerpen van gebouwen. Nogmaals, de termen zijn een beetje vaag, maar we hebben ons gericht op ontwerpbenaderingen in plaats van bouwmethoden. Er zijn vele soorten groene bouwmethoden (bijvoorbeeld natuurlijk bouwen) die kunnen worden opgenomen in enkele of alle van de onderstaande ontwerpbenaderingen.
Biofiel ontwerp
Het International Living Future Institute legt uit dat biofilisch ontwerp “de praktijk is van het verbinden van mens en natuur in onze gebouwde omgevingen en gemeenschappen”. Het is gebaseerd op de filosofie dat mensen zich van nature aangetrokken voelen tot de natuur en dat onze gezondheid en ons welzijn afhangen van het behouden van die verbinding, zelfs in onze bebouwde omgeving.
Biofiele ontwerpers proberen vaak natuurlijke vormen en materialen in hun gebouwen te verwerken en, als dat niet mogelijk is, het uiterlijk, het gevoel en de geluiden van de natuur in het gebouw na te bootsen.
Dat kan uiteenlopende strategieën met zich meebrengen zoals binnentuinen, dynamische verlichting, spelen met het concept van ruimte in een gebouw, natuurlijke texturen voor oppervlakken en het mengen van binnen- en buitenruimtes.
In deze filosofie ligt de nadruk op het creëren van een verbinding met de lokale omgeving, dus welke strategieën en kenmerken worden gebruikt hangt af van de lokale geografie van een bepaalde plek.
Hoewel de focus van de ontwerpstrategieën hier ligt op het bevorderen van verbindingen met de lokale omgeving en daardoor het menselijk welzijn vergroten, is er binnen deze filosofie veel ruimte om rekening te houden met de prestaties van gebouwen. Evenzo kunnen ontwerpers die streven naar het behalen van hoge prestatiedoelen door middel van andere ontwerpbenaderingen biofiele principes en praktijken in hun werk integreren.
Verder lezen:
Terrapin Bright Green biedt deze verkenning van het historische en neurologische belang van biofilie en biofilisch ontwerp.
Het International Living Future Institute creëerde deze gids voor Living Building Challenge projectteams om hen te helpen biofiele omgevingen in hun projecten te creëren.
Passief ontwerp
“Passief bouwen is een reeks ontwerpprincipes voor het bereiken van een rigoureus niveau van energie-efficiëntie en het creëren van comfortabele leefruimtes binnenshuis,” zegt het Passive House Institute. Het primaire doel is om zoveel mogelijk te vertrouwen op natuurlijke kenmerken van de bouwplaats om het huis te verwarmen, te koelen, te ventileren en te verlichten, en zo min mogelijk te vertrouwen op mechanische systemen zoals HVAC-systemen.
Om dit te bereiken maken passieve ontwerpers optimaal gebruik van de oriëntatie, hoogte en topografie van de locatie, evenals microklimaten en natuurlijke bronnen zoals schaduwbomen.
De keuze van bouwmaterialen is ook belangrijk in deze benadering. Passiefhuisontwerpers leggen veel nadruk op de thermische prestaties van het huis om het verlies van geconditioneerde lucht te minimaliseren. Thermische massa, continue isolatie en luchtdicht bouwen zijn veelgebruikte hulpmiddelen die ontwerpers gebruiken om de binnentemperatuur te matigen.
“In het ontwerp van gebouwen,” stelt Kuppaswamy Iyengar, ”moeten passieve technologieën de overhand hebben op actieve, die het gebruik van brandstof vereisen voor hun werking.” Iyengar merkt op dat aangezien het energieverbruik in een gebouw “recht evenredig” is met de eisen van de bewoners, het beperken van die vraag “op een economisch verantwoorde en psychologisch aanvaardbare manier” een belangrijk onderdeel is van een passief ontwerp.
Ontwerpers minimaliseren het energieverbruik meestal door middel van elementen zoals strategische daglichttoetreding, krachtige apparatuur en maatregelen voor het bijhouden van energie, om er maar een paar te noemen.
Verder lezen:
Het PHIUS)biedt hier een schat aan informatie.
Ontwerp van hele huissystemen
Dit is een holistische manier van ontwerpen die erkent dat gebouwcomponenten niet individueel werken, maar onderling afhankelijk zijn. Het erkent bijvoorbeeld dat een uitstekende oven de energie-efficiëntie niet veel zal verbeteren als het huis niet geïsoleerd is en de ramen lekken.
De nadruk van deze benadering ligt op de prestaties van het gebouw. Ontwerpers maximaliseren de efficiëntie en de gezondheid van de bewoners door na te denken over hoe alle onderdelen van een gebouw met elkaar samenwerken of elkaar tegenwerken om specifieke effecten te produceren, zoals luchtstroming of vocht. In het ideale geval overleggen professionals uit verschillende sectoren, zoals architecten, elektriciens en HVAC-specialisten, samen over een project in de planningsfasen.
Ze bieden inzicht in hoe de bouwelementen elkaar beïnvloeden, lossen problemen op en ontwerpen oplossingen die ervoor zorgen dat de onderdelen elkaar ondersteunen gedurende de levensduur van het gebouw.
Een andere nadruk ligt op het begrijpen hoe bouwelementen het milieu beïnvloeden gedurende hun gehele levenscyclus, van materiaalwinning tot ontmanteling. Aandacht voor levenscyclusanalyses (LCA’s) helpt ontwerpers en bouwers de materialen te kiezen waarmee een bepaald project het best aan de duurzaamheidsdoelstellingen kan voldoen.
Verder lezen:
Voor een diepere duik in het onderwerp is het artikel van Maria Sexton op Rise een goed begin.
En voor een zeer diepgaande duik biedt de WDBG deze bron over bouwwetenschap.
Permacultuur Ontwerp
Permacultuurontwerp is geïnspireerd op de landbouwterm permacultuur, die ecoloog Bill Mollison (die de term bedacht) definieert als “het bewust ontwerpen en onderhouden van agrarisch productieve ecosystemen die de diversiteit, stabiliteit en veerkracht van natuurlijke ecosystemen hebben”.
Permacultuurontwerp werkt met de natuurlijke wereld om gebouwen te integreren in hun natuurlijke omgeving. Het beschouwt gebouwen als één systeem binnen een veel groter ecologisch systeem. Dit is een langzame, ecologische benadering die vaak gepaard gaat met het gebruik van natuurlijke bouwmaterialen, het stimuleren van diverse menselijke (en niet-menselijke) gemeenschappen en het toewerken naar een zero-waste, circulaire economie.
Ontwerpers maken gebruik van passieve bouwstrategieën en optimalisatie van de locatie. Ze leggen de nadruk op het opvangen en opslaan van hulpbronnen zoals water en energie als die er in overvloed zijn, maar ook op het aanpassen van de verwachtingen en gedragingen van bewoners in tijden dat die er niet zijn. Permacultuurontwerp gaat over leven in harmonie met de natuur in plaats van ertegen te vechten.
Landschapsarchitectuur is een belangrijk onderdeel van permacultuurontwerp zoals dat van toepassing is op gebouwen. Het creëren van landschappen die biodivers, bestuiversvriendelijk, onderhoudsarm en productief zijn, is een prioriteit.
Verder lezen:
José Tomás Franco legt hier uit hoe je de 12 principes van permacultuur kunt toepassen op architectonisch ontwerp.
Het Permaculture Research Institute heeft dit uitgebreide archief met bronnen over het ontwerpen van permacultuurgebouwen.
Netto nul architectuur
Netto nul gebouwen produceren evenveel energie als ze in de loop van een jaar verbruiken. Het is een ontwerpbenadering die gericht is op energie, zowel het opwekken ervan als het verminderen van het verbruik.
Er zijn twee hoekstenen voor deze benadering: efficiëntiemaatregelen die de energiebelasting van het gebouw verlagen en hernieuwbare energiesystemen. Gebouwontwerpers en architecten werken meestal samen met energieconsultants om energiesystemen te creëren die voldoen aan de behoeften van de gebruikers en op de lange termijn goed presteren.
Het bereiken van een energieneutraal gebouw is echter een complexe taak en ontwerpers zullen meestal ook strategieën van passief ontwerp en het ontwerp van hele huissystemen toepassen om de behoefte aan verwarming, koeling en andere energie te verminderen.
De oriëntatie van het gebouw is een belangrijke overweging, net als de grootte van het gebouw. Nul-op-de-meter bouwen houdt meestal een investering in hoogwaardige materialen voor de bouwschil in, evenals de selectie van energiezuinige armaturen en apparaten. Zoals je zou verwachten, brengen energieneutrale woningen ook veel voortdurende energiemonitoring met zich mee.
Het bereiken van net nul is echter flexibeler dan het klinkt en ontwerpers hebben veel opties om dit te bereiken. Een gebouw kan bijvoorbeeld worden aangedreven door externe hernieuwbare energie, als het redelijkerwijs niet mogelijk is om een eigen systeem voor hernieuwbare energie op te zetten.
Verder lezen:
Anna Fixsen van Architectural Digest legt hier uit hoe je een energieneutraal huis ontwerpt.
Op het American Institute of Architects geven Chad Edwards en Terry Liette advies over het ontwerpen van gebouwen die klaar zijn voor de energiesituatie zonder CO2-uitstoot binnen het budget.
Conclusie
Zoals Elizabeth Donovan zegt, biedt de dubbelzinnigheid rond de term “duurzaam bouwen” eigenlijk een aantal voordelen, in die zin dat het flexibel genoeg is om ruimte te bieden aan vele visies en een “veelheid aan mogelijke benaderingen” en oplossingen voor de milieuproblemen die conventionele gebouwen met zich meebrengen.
Ontwerpers, huizenbouwers en huiseigenaren kunnen duurzaamheidsdoelen nastreven zonder hun eigen prioriteiten en voorkeuren op te geven. En dat betekent dat we een overvloed aan opties hebben om huizen te bouwen die duurzaam zijn voor het milieu en voor de bewoners en om projecten te creëren die balans, comfort, gemeenschap en vreugde brengen.
