Januari 2023
‘Laten we onze ontwerpen aan de voorkant veel beter maken’
Interview met Prof.dr.ir. Arjan van Timmeren, hoogleraar Environmental Technology & Design, TU Delft
De focus bij het ontwerp van een gebouw is, wat prof.dr.ir. Arjan van Timmeren betreft, nog te vaak eenzijdig op het gebouw gericht. Hij roept ontwerpers van gebouwen, maar ook van installaties, op om veel integraler aan de slag te gaan. ‘Betrek daarbij ook actief de omgeving, zoals stedelijke morfologie en begroeiing. In mijn leerstoel benadruk ik de balans tussen ontwerp, techniek, de mens en stedelijke microklimaat. Alleen als we die integreren, kunnen we tot een werkelijke paradigmaverschuiving komen.’
Prof.dr.ir. Arjan van Timmeren werkt aan de faculteit Bouwkunde van de TU Delft, waar hij de leerstoel Environmental Technology & Design bekleedt. Dit vakgebied bestrijkt drie belangrijke velden: milieu (mens en leefomgeving), techniek en ontwerp & (ontwerp)integratie. Van Timmeren vertelt dat hij en zijn studenten vooral door de schalen heen kijken. Daarbij is de stad de belangrijkste context waarop zij hun onderzoek richten. Dit gebeurt vanuit een dynamisch perspectief; vanuit de cruciale ‘stromen’ (energie, water, afval, materiaal) en de gebruiker. ‘Daarin zoeken wij de juiste manieren om technologie toe te passen en te integreren, zodanig dat dit leidt tot een werkelijke verbetering van milieu en leefbaarheid, nu en in de toekomst.’
Wateroverlast
Binnen zijn onderzoeksveld hanteert Van Timmeren een driedeling in focus van de projecten. De eerste richt zich op stedelijk metabolisme, waarbij het om de essentiële ‘stromen’ gaat, zowel vanuit kwantitatief als kwalitatief perspectief. Hierbij speelt vanzelfsprekend de interactie tussen gebouwen en het gebied – de stad en vaak ver daarbuiten – waar deze gebouwen in staan. De tweede is het stedelijk microklimaat, waarbij de aandacht vooral gaat naar de opwarming (hitte-overlast) en de wateroverlast waar steden steeds vaker last van hebben. Het derde onderwerp focust zich op de gebruikers; hoe kan hen, bij voorkeur vanuit ‘nature based solutions’, een leefbare en gezonde leefomgeving worden geboden.
‘Een hele belangrijke voorwaarde om op al deze gebieden een positieve ontwikkeling te realiseren, is het aanplanten van veel meer groen in de stad. Uit onderzoek blijkt dat dit een enorme impact heeft op alleen al het energiegebruik in de gebouwde omgeving. Zo toonde onderzoek in Almere aan dat de rol van stedelijk groen voor de energievraag in gebouwen veel genuanceerder is dan we tot op heden veronderstelden. Als gebouwen, vanuit een microklimaat gerelateerde karakteristiek, verkeerd zijn ontworpen, neemt de energievraag voor koeling met 3 tot 9 procent toe.’
‘De aanwezigheid van onverharde en begroeide oppervlakken heeft slechts een beperkte impact op het energiegebruik van gebouwen. Daar kwamen we achter na analyse van een wijk in Zurich die we vergeleken met een geplande wijk in Almere. Dit gaf een afwijking tussen de 5 tot zelfs 15 procent te zien, als het gaat om de energievraag voor koeling in de wijk. Dat wil zeggen dat microklimaat-patronen sterk locatie-specifiek zijn. Het is dus belangrijk dat we in ontwerprichtlijnen voor energie-efficiënte wijken de specifieke morfologie en micro-klimatologische context meenemen.’
‘In stedelijke gebieden moet je groene en blauwe functies met elkaar combineren, omdat ze elkaar versterken’
Groenblauwe benadering
Een begroeide gevel is eveneens een maatregel die de omgeving, maar ook het gebouw uiteenlopende voordelen biedt. Niet in de eerste plaats om het energiegebruik te reduceren, omdat de invloed daarop niet zo heel groot is volgens Van Timmeren. Maar wel als onderdeel van het actuele thema natuurinclusief bouwen; de borging van biodiversiteit.
‘Deze gevels helpen bijvoorbeeld om fijnstof af te vangen en de beleving van gebruikers te verbeteren. Gecombineerd met een goed plan voor de aanpak van piekmomenten in regenval kan groen aan en in de gevel, het terrein of de publieke ruimte helpen om deze extremen op te vangen. Dit noemen we ook wel de ‘groenblauwe’ benadering.’
‘Bij de ontwikkeling van moderne, stedelijke gebieden moeten we beginnen vanuit de blauwe functies te denken. Dat wil zeggen dat we water langer moeten kunnen vasthouden in de stad. Waar mogelijk kunnen we dat water dan benutten voor secundair gebruik, zoals irrigatie en toiletspoeling. Wat rest willen we zo veel mogelijk opslaan en laten infiltreren in de directe omgeving.’
‘Dus zeker niet de riolen en hemelwaterafvoeren groter maken en zorgen dat we dat kostbare water nog sneller naar de zee kunnen afvoeren. Dat vergroot de omloopsnelheid, en problemen rondom een mismatch tussen natte en droge perioden. Wij vinden dat je juist die blauwe en groene functies met elkaar moet combineren, omdat ze elkaar versterken. Bovendien legt natuurinclusief bouwen een link naar circulariteit en zorgt het voor positieve ‘carbon credits’ omdat je, mits goed gedaan, een substantiële bijdrage aan CO2-mitigatie kunt realiseren.’
Om die combinatie van waterberging en begroeiing in en om gebouwen te kunnen combineren, zullen de bouw- en installatiewereld daar wel al voor het eigenlijke ontwerp van gebouwen rekening mee moeten houden. ‘Dakconstructies vragen echt een ander uitgangspunt, maar dat geldt evenzeer voor de wijze waarop we trottoirs, straten en pleinen inrichten. Grote bomen planten aan de westkant van de straat is bijvoorbeeld veel effectiever dan aan de oostkant.’
Houtbouw
Van Timmeren is ook betrokken bij de uitvoering van de Green Deal in de regio Amsterdam. ‘Daar denken we mee hoe de regio haar doelstelling van 20 procent biobased woningbouw kan realiseren. Dit wordt nu langzaam opgeschaald. Met name het gebruik van CLT, ofwel cross laminated timber: kruislings verlijmde houten platen, levert grote milieuvoordelen op en heeft een fors effect op de CO2-uitstoot van de woningbouw. Dat geldt zeker als je kijkt naar de hele keten, dus inclusief bosbouw en waarde georiënteerde cascadering bij ‘einde levensduur’. Er is helaas nog veel onduidelijk en onbekend over bouwen met hout of biobased bouwen. Vandaar dat wij vorig jaar het boekje ‘Houtbouwmythes ontkracht’ hebben uitgebracht dat via de site van AMS Institute en TU Delft gratis te downloaden is.’
Is biobased bouwen al op grote schaal uit te rollen? Van Timmeren: ‘Ja, de kennis en de technieken zijn er, maar ook nee, omdat we voor de grote aantallen die we in Nederland moeten bouwen, niet voldoende hout en vakmensen hebben. De markt heeft dus een belangrijke taak om dit in de komende jaren op te schalen. Overigens is die markt hier ook al actief bij betrokken in het genoemde initiatief van de metropoolregio Amsterdam.’
Verder missen we nog wel wat kennis, geeft de hoogleraar toe. ‘In het curriculum van onze universiteit was houtbouw lange tijd nagenoeg verdwenen. Daarmee ook de kennis en het onderwijs op dit gebied. Gelukkig komt er binnenkort weer een nieuwe hoogleraar en vakgroep voor dit vakgebied, waardoor deze discipline op de TU Delft weer kan worden gedoceerd en innovaties worden ontwikkeld.’
Private regels
Een andere, belangrijke mogelijkheid om op een meer integrale wijze het ontwerp van gebouwen te veranderen, is het opleggen van privaatrechtelijke eisen en voorwaarden. Dit kan alleen bij specifieke gebiedsontwikkeling waar grond in eigendom is. Die privaatrechtelijke eisen komen dan, zo oppert Van Timmeren, bovenop de geldende publiekrechtelijke eisen als Bouwbesluit, BENG of omgevingsvergunning. Hij geeft daarbij het voorbeeld van een gebiedsontwikkeling door SADC in en namens Amsterdam, Haarlemmermeer en Schiphol. Daar legt men momenteel voor verschillende gebiedsontwikkelingen, vaak gericht op nieuwe distributiecentra, aanvullende regels op die meerdere stappen voorlopen op het huidige beleid. Zo geldt daar voor de vele hallen die worden gebouwd ook BENG, terwijl dit wettelijk niet vereist is. Ook moet men daken met 100 procent zonnepanelen bedekken. Daarnaast zijn er aanvullende regels voor welzijn, ecologie en circulariteit waar het gaat om materiaal- en energiegebruik.
‘Uiteindelijk levert dit heel duidelijk meerwaarde op voor investeerders én gebruikers. Dat de kostprijs in eerste instantie hoger is, zal voor iedereen duidelijk zijn. Maar het kan dus wel, en grotendeels lukt het ook in deze praktijkcase, die nu op meerdere plekken in de realisatiefase zit. Zo hanteert men in dit voorbeeld een aantal eisen die als ‘no regret’-maatregelen altijd moeten, en voor andere maatregelen geldt ‘comply or explain’. Dus of je voldoet er aan, of je moet met geldige argumenten en berekeningen uitleggen waarom dat niet kan; een soort omgekeerde bewijslast. Tenslotte is er de eis van een VAP-rapport – ‘value added plan’ – gericht op verdere toegevoegde waardes en innovaties.’
Van Timmeren merkt ook dat LCA (life cycle analysis) en het betrekken van digitale support door middel van real-time stromenbeheer (energie, water, mensen, afval enzovoort) en terugkoppeling via zogenoemde ‘decission support’, een steeds belangrijkere rol inneemt.
‘Dit begint al in het voortraject – de keuzes die we in onze ontwerpen maken – en resulteert in een intensieve zoektocht naar beschikbare reststromen en materialen met de laagste milieubelasting. Daarvoor kijken we naar levensduur, de wijze waarop materialen worden geproduceerd en hoeveel energiegebruik en CO2-uitstoot ze tijdens hun toepassing, transport en levensduur veroorzaken.’
‘Ontwerp met collectieve voorzieningen die voor meerdere woningen en bewoners te gebruiken zijn’
Energie-uitwisseling
Door de toenemende nadruk op milieuvalidatie en bijvoorbeeld BREEAM, LCA of eerdergenoemde nieuwe privaatrechtelijke benaderingen in het ontwerp, zal het ook voor de installatietechniek noodzakelijk zijn om haar uitgangspunten te herzien, denkt de Delftse professor.
‘Het feit dat bedrijven in steeds meer gebieden geen aansluiting op het elektriciteitsnet kunnen krijgen of in elk geval hun zelf opgewekte energie niet op het net kwijt kunnen, maakt duidelijk dat een andere manier van ontwerpen nodig is. We moeten in bebouwde gebieden veel meer kijken naar het realiseren van zogenoemde virtuele netten en andere, fysieke mogelijkheden om energiestromen uit te wisselen. Je voorkomt daarmee dat onze netwerkbedrijven buitenproportioneel moeten investeren in verzwaring van de infrastructuur. Kijk daarom vaker naar de mogelijkheden van microgrids. Soms moet je dan, in het uiterste geval om microgrids toekomstvast te maken, gezamenlijk in opslag investeren of gezamenlijk een ander soort back-up accepteren.’
Collectiviteit wordt, zo blijkt uit de woorden van Van Timmeren, op meerdere vlakken een essentiële voorwaarde in de ontwerpen voor gebouwen en stedelijke gebieden. ‘In de woningbouw zien we, naast toenemende aandacht voor biobased en circulair bouwen, ook een ontwikkeling naar meer gezamenlijkheid; het ontwerpen met collectieve voorzieningen die voor meerdere woningen en bewoners te gebruiken zijn. Denk dan aan een plint of een collectieve bouwlaag in gebouwen waar allerlei voorzieningen beschikbaar zijn, zodat we woningen kleiner kunnen uitvoeren en eenvoudiger kunnen prefabriceren.’
Collectieve voorzieningen
Daarmee komen we bij een laatste onderwerp dat volgens Van Timmeren de komende jaren nog fors zal veranderen. ‘Al in 2009 ontwikkelden en bouwden wij, samen met een breed conglomeraat aan bedrijven uit de bouw- en installatiesector, een concept house voor een stapelbaar appartement. Deze woning was volledig prefab, demontabel én energiepositief. Het doel was om hem in één dag te kunnen opbouwen, wat uiteindelijk drie dagen werd, maar het was wel de voorloper van de toenemende, industriële bouwproductie die we nu zien ontstaan.’
‘Bij de ontwikkeling van ons concept house merkten we al dat we tegen verschillende hobbels opliepen. Om die te overwinnen bleek de ontwikkeling van BIM cruciaal. Bouwkundig is zo’n hele operatie al complex, maar om ook een industriële manier van installeren te implementeren, met name van de ‘natte cellen’, maakt het allemaal nog ingewikkelder. Dit is nog een van de redenen waarom ik denk dat we kleinere woningen gaan bouwen.’
‘We zullen in gebouwen of woonblokken meer gemeenschappelijke ruimten en voorzieningen moeten creëren om de woning eenvoudig te houden. Denk dan aan woonconcepten die lijken op het succesvolle concept van het Student Hotel, dat her en der is gerealiseerd. Deze hebben een ‘social hub’ met lounges, bar, restaurant, wasserette, flexibele werkplekken enzovoorts. Maar veelal ook een gemeenschappelijke installatie. Als we die uitgangspunten in woongebouwen en woonblokken kunnen toepassen, kunnen we de woningen redelijk basic en uniform houden, en bieden we de bewoners extra luxe en faciliteiten in de gemeenschappelijke ruimtes.’
‘Vergeet niet dat we nu in Nederland relatief ruim wonen. In tegenstelling tot wat veel mensen denken, hebben we hier gemiddeld meer vierkante meters woonruimte per persoon dan in Duitsland of Scandinavië. Landen waarvan wij denken dat mensen in grotere huizen wonen dan hier. Maar in werkelijkheid leven wij in West-Europa het ruimst van alle landen. Als we onze woningen iets kleiner maken – en ook aanpassen op verschillende doelgroepen – biedt dat heel veel voordelen.’
Tekst: Rob van Mil
Fotografie: Marco De Swart