Ontwerpen aan duurzaamheid Lezing Food For Thought

Dennis Hauer

Architect/adviseur duurzaamheid

27 augustus 2014

Food For Thought?

Een duurzaam gebouw

bestaat niet!

Alleen duurzame systemen

“Ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden

zonder het vermogen van toekomstige generaties om in

hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen” definitie VN-commissie Brundtland uit 1987

“Ontwikkeling die aansluit op de behoeften van het heden

zonder het vermogen van toekomstige generaties om in

hun eigen behoeften te voorzien in gevaar te brengen” definitie VN-commissie Brundtland uit 1987

Wie kan de toekomst voorspellen 1981 eerste PC IBM

De termen duurzaamheid en duurzaam gebruik komen van oorsprong uit de bosbouw.

Later zijn ze ook in de visserijbiologie gebruikt. In beide gevallen was de betekenis

verwant met begrippen uit de ecologie. Het ging er om de natuur zodanig te beheren

dat de natuurlijke structuren en processen niet principieel werden aangetast.

Concreet: aan visgronden en bossen mocht niet méér vis of hout worden onttrokken

dan er door natuurlijke aanwas vanzelf weer bij zou komen. Het respecteren van deze

‘gebruiksruimte’ betekent dat ook toekomstige generaties er gebruik van kunnen

blijven maken.

Lineair gedrag: grondstoffen winnen

Lineair gedrag: slopen na gebruik

Lineair gedrag: dumpen!

Duurzaamheid gaat dus over de bedreiging van onze welvaart:

eindigheid van grondstoffen,

produceren van voedsel voor iedereen,

gezondheid,

klimaatverandering (wateroverlast, orkanen, landverschuivingen)

Food For Thought?

Zoeken naar balans tussen economische, ecologische

en sociale belangen

Van een lineaire naar een circulaire economie

Het sluiten van grondstofkringlopen

Denken in systemen

Duurzame strategieën Hoe pak je zo’n opgave aan?

Wie zijn de stakeholders? Stakeholderanalyse:

-Wie zijn de stakeholders?

-Wat is hun invloed?

-Wat willen ze bereiken?

-Wat kunnen ze bijdragen?

-Op welke schaal? (gebruiker, gebouw, gebied)

Stel een roadmap op

Welke duurzaamheidsinitiatieven zijn er?

Ambitie

Uit je eigen stad, Rotterdam

Strategie:

Commerciële Stadsboerderij

vormgegeven rond een

Aquaponic concept

Duurzame PI Zaanstad Strategie: brainstorm mogelijkheden clusteren tot concept

Duurzame concepten Duurzaam ontwerpen=keuzes maken

Biosphere 2; Arrizona

Strategie:

Onderzoeksproject waarin

onderzoekers 1 jaar lang

afgesloten hebben geleefd.

Eden project, Cornwall

Strategie:

Creëren biotoop in verlaten mijn, naast

natuurreservaat heeft dit project een

educatieve functie en trekt ca. 500.000

bezoekers per jaar.

Strategie Energy in de toekomst;

• Lokaal en kleinschalig.

• Reststromen

• Co-generatie

De nieuwe Nuts

Villa Flora, Venlo

Strategie:

Koppelen kas aan gebruiksfuncties,

creëren van een zonneterp

Hightech…

…Lowtech

Architectuur als middel; natuurlijk koelen

Architectuur als middel; licht vs warmte

Gezondheid als businesscase

Energie versus gezondheid

Bouwen met Groen en Glas:CAH Dronten

Technieken uit de glastuinbouw

Duurzame maatregelen Ter inspiratie…

Wat zijn de onderwerpen? BREEAM-NL geeft compleet overzicht

Duurzaamheid ingeburgerd in het ontwerp (1)

Isoleren:

› Gesloten delen (gevels, begane grond, dak) Rc=5,0 (NB meer

isoleren is niet zinvol icm balansventilatie Co2 gestuurd)

› Open delen (ramen, deuren) HR+ glas U=1,1

› Goede kierdichting (details) Qv-0,400

Passieve maatregelen:

› Oogsten daglicht, besparen op verlichting door

daglichtregeling

› Actieve zonwering, weersafhankelijk

› Zomernachtventilatie voor koeling

‘Bare minimum’ duurzame maatregelen

Duurzaamheid ingeburgerd in het ontwerp (2)

Actieve maatregelen:

› Warmteterugwinning op ventilatielucht

› Lage temperatuurverwarming/vloer activeren

› Duurzaam opwekken: WKO, zonneboiler, PV

Water

› Waterbesparende kranen en toiletten

› Gescheiden systeem hemelwater

› Beperken verharding ivm waterberging

Materiaalgebruik:

› FsC hout

› Voorkomen gebruik lood, zink

Energie+....

Duurzame thema’s Concentrated Solar

› warmte

› electra en combinaties

#

Energie

‘ Het thema energie is onlosmakend verbonden met de andere duurzame thema’s zoals materiaal (C2C) watergebruik en duurzame voedselproductie. Het integreren van deze thema’s is zeer relevant voor de realisatie van een duurzaam paviljoen’ Uit: Charette Energieke Zernike Campus

De duurzame businesscase

Waterstof

› Opwekken uit biomassa en/of zon dmv elektrolyse

› Gebruiken voor koken, verwarmen, warm tapwater

principe waterstof als energiebron:

afstudeerproject Bernard Aukema

TU Delft

Windgas = Waterstof uit windenergie

› Windenergie kan op deze wijze worden opgeslagen

› En aan het traditionele gasnetwerk worden toegevoegd.

› http://www.greenpeace-energy.de/windgas.html

Eerste proeven - Ameland - geven aan dat 20% bijmengen van waterstof (windgas) zonder problemen

kan.

www.duurzaamameland.nl

Innovatie lab - PV technology

› BB pv cellen - amforf

› Transparante cellen

Thermische bronnen

› oude zoutbronnen gebruiken ?

› eerste toepassing van Geothermie - warmtenet

#

Smart grid - E & W

› Reguleren vraag- en aanbod

› Op niveau Arenapark?

#

Concentrated Solar

› warmte

› electra

› combinaties

#

De kas als energiebron

Nieuwe energie opwekkende kasystemen

De kas als energiebron

Kasdek met focus on PV en T systeem (daglichtkas)

De kas als energiebron

Ontwikkeling teelt en energiekas, Gramma / Aldus, 2011

Energie+....

Duurzame thema’s SUNoil, biodiesel

› icm WKK

› transport op de campus ?

#

Lijnzaad als bio-brandstof, oogsten op locatie

Gezondheid

Akoestisch Comfort

Visueel Comfort

Thermisch Comfort

Lucht kwaliteit

- Ventilatiecapaciteit - Spuiventilatie - Kwaliteit toevoerlucht - Ruimtevolume - Doorspoeling ruimte - Operatieve temperatuur - Tocht - Individuele beïnvloeding

- Vloertemperatuur - Verticale temperatuurgradiënt

- Kunstlicht - Daglicht - lokalen - Helderheidswering - Individuele regelbaarheid

- Installatiegeluid - Nagalmtijd - Luchtgeluidisolatie binnen gebouw - Contactgeluid - Geluidsisolatie gevel

- Emissies en stofverspreiding materialen - Emissies van apparatuur - Schoonmaakbaarheid - Toiletten - Legionella

- Stralingsasymmetrie

bron: frisse scholsn AgentschapNL

Wat is een gezond gebouw?

Dilemma’s;

› spanning tussen energie en gezondheid; ventilatie en comfort

Vragen energie;

› isoleren; Welke waarde levert nog iets op?

› natuurlijke principes of technische oplossingen?

› Sturen op vraag?

Aanpak;

› Een ontwerp dat zo veel mogelijk natuurlijke principes benut

om te komen tot een gezond gebouw

› Aanvullen met techniek (borging kwaliteit)

Natuurlijk ventileren en koelen Schoolgebouw Masdar City (Abu Dhabi)

Dubbele gevel voor daglicht en isolatie Nieuwbouw Solarlux Nijverdal

Living machine Groen filter in een kas

Materiaalgebruik

Trias Materialis

› Reduceer het gebruik van materialen door de

levensduur van producten te verlengen en

productieprocessen efficiënter te maken;

› Volledige recycling van materialen, oftewel C2C

› Ontwikkel alternatieven voor schaarse grondstoffen en

gebruik schaarse grondstoffen alleen nog maar voor

specifieke toepassingen waar nog geen alternatieven

voor zijn.

Biologische/biobased materialen

Loamy clay

Tatched roof Straw bales PV&Glass

sheepwool Flax

Bamboo

Wood modules

Timber panels Hollow core slabs

Massive wood elements

sunshading

Helofyte filter

greenwalls

greenroof

woodstructure

woodpiles Wood lamellas

trees

Technische materialen (gesloten kringloop)

Mineral wool

cellulose EP- membrame Dry brickwork

steelstructures

Wood+steel structure tent limestone Smart foundation Used wood rec. aluminium

gabions

Wire mesh sunshading

FSC-wood+glass

carpet

Glass Aerogel

Voorbeeld hergebruik materialen: LEEN Utrecht

Water

Afvalwater

Waaruit bestaat het afvalwater;

› urine

› fecaliën

› voedselresten

› spoelkeukens

› wastafels, douches

› regenwater ?

› ..............................

Decentrale afvalwaterzuivering

Toepassing van een decentrale afvalwaterzuiveringsinstallatie sluit de volgende kringlopen (deels):

1. Water: (m.u.v. hemelwater)

Een onderwijsinstelling verbruikt enorme hoeveelheden drinkwater, waarop besparing en hergebruik mogelijk is, ten behoeve van:

› sanitair

› Kraanwater

2. Afval: (m.u.v. bedrijfsafval)

Afvalwater (zwart +grijs) bevat veel waardevolle nutriënten, (potentiële) energie en ...water.

› Stikstofkringloop: urine bevat veel stikstof uit onze voeding; dit kan uit afvalwater worden onttrokken en als kunstmest

worden ingezet

› Fosfaatkringloop: Fosfaten worden normaliter gewonnen in mijnen, maar kunnen ook uit afvalwater worden onttrokken en als

kunstmest worden hergebruikt

› Koolstofkringloop: Koolstof in afvalwater kan worden omgezet in

methaan, wat als brandstof voor een motor (WKK) of boiler kan dienen

Voorwaarden voor recycling:

› Scheiden van volgende afvalstromen is hiervoor noodzakelijk:

› urine en faeces

› grijswater

› keukenafval: groente en fruit

› Weinig waterverbruik verhoogt de effectiviteit: toepassen van vacuüm toiletsysteem!

Vacuüm toiletten:

Decentrale afvalwaterzuivering

Voordelen :

› Waterbesparend: 1 liter per spoeling (bij vacuüm systeem) ipv 7 liter (bij conventioneel systeem)

› Minder onderhoud: door minder (gecoördineerde) verstoppingen in hoofdleiding

› Hygiënischer: door minder “splash‘ effect

› Flexibel: naast verticaal ook horizontale leidingen (zonder afschot)

› Beproefd concept: al jaren in gebruik

› Efficiënt bouwen; door kleinere leidingen en geen ontluchting

› Kostenbesparend: Besparing op afvalstoffenheffing en m3 water

RVS vacuum toilet

Porcelein vacuum toilet

Decentrale afvalwaterzuivering Decentrale waterzuiveringsinstallatie:

Grijswater:

› = Afvalwater uit alle afvoerleidingen behalve het toilet.

› Groot volume, weinig organisch materiaal en hoge thermische energie

› Aeroob behandeling (zuurstofrijk): met behulp van een Individuele Behandeling

Afvalwater (IBA), wat

› een soort mini-zuiverinsinstallatie is op basis van beluchting.

› Thermische energie wordt gewonnen uit het grijswater met behulp van

warmtewisselaars

› Restwater kan worden geloosd op oppervlaktewater

Zwartwater:

› = Afvalwater uit het toilet

› Klein volume, veel organisch materiaal

› Anaeroob behandeling (zuurstofarm): met behulp van een vergister, bij verhoogde

temperatuur, ontstaat methaan, slib en effluent

› Effluent (=restwater) dient nabehandeld te worden (OLAND) voor lozing op het

oppervlaktewater

Schematisch behandelschema

Decentrale afvalwaterzuivering Installatieschema referentieproject

Installatie voor 230 huishoudens sinds 2011

› verwijderingsrendement van >95%

› 82% waterbesparing op toiletgebruik

› 40-50% besparing op tataal waterverbruik

Regenwater

100% opvang en gebruik, ten behoeve van;

› toiletten

› groen

› infiltratie bodem

› oppervlaktewater

Afval

Afval als energiebron

Campus Birkenfeld (DL)

› vergisten gft afval en

afvalhout omgeving

› opwekken elektriciteit

› ‘afvalproduct’ warmte

Algen als energiebron en gevel

Groen

Waarom is biodiversiteit van belang?

Ruimtegebruik

Groen Minimale footprint?

Integreren biodiversiteit in Architectuur

Ken Yeang; koploper in eco-architecture

› Startpunt biodiversiteit

› Integreren met gebouwfuncties

› Bijdrage aan binnenklimaat/gebouwconcept

Groendak als meerwaarde Stadslandbouw op kantoorgebouw Amsterdam:

› PR waarde/ beter verhuurbaar

› Extra buitenruimte

› Lokale voedselproductie

Vervuiling

Vervuiling door:

›CO2 uitstoot

›vervuiling hemelwater

›Lichtvervuiling

›Heath island effect

›Vervuiling bodem

Stadskantoor Venlo:

›Het gebouw zuivert de lucht, de retourlucht is schoner dan de

lucht die aan de omgeving onttrokken wordt

Gebouw als luchtzuivering omgeving

Groen zorgt voor koeling in de stad

Heath island effect

Transmissie groen lager dan verhard

Heath island effect

Groendak Groene gevel

Tot slot…