Architect Daan Bruggink ontwerpt al jaren huizen volgens biologische principes, met een Cradle-to-Cradle grondslag. In dit artikel in vakblad Tellus vertelt Daan over de C2C aandachtspunten bij het ontwerpen van gebouwen en het gebruikt van Cradle to Cradle bouwmaterialen.
Lees het volledige artikel hier of download het artikel als PDF.
Daan ontwerpt en bouwt vanuit de overtuiging dat natuurlijke materialen standaard zullen worden vanwege hun grote waarde voor de toekomst. De natuur is zijn inspiratie in zowel vorm, techniek als materiaal.
Als voorzitter Nieuwbouw en Renovatie bij de Dutch Green Building Council – BREEAM.NL werkt hij aan het bevorderen van biobased bouwmaterialen en het versnellen van de ontwikkeling richting de circulaire economie.
Naast het ontwerpen en bouwen is ook kennisdeling een groot onderdeel van Daan’s werk. Hij geeft lezingen, presentaties en colleges over hoe je duurzaamheid vanuit je visie kan integreren in de bedrijfsvoering en hoe de bouwwereld los kan komen van fossiele grondstoffen.
E-mail: info@orga-architect.nl
Guus is een wandelende encyclopedie van bouwtechnische oplossingen en materiaalkennis. Met speels gemak vertaalt hij biobased materiaaltoepassingen en nieuwe technieken in complexe ontwerpen.
E-mail: guusdegen@orga-architect.nl
Steven is altijd op zoek naar nieuwe oplossingen voor ontwerpvraagstukken en wensen van opdrachtgevers. Zijn talent en brede blikveld is een belangrijke reden waarom het bureau zo’n grote variëteit aan projecten heeft kunnen realiseren.
In de bossen op de Utrechtse Heuvelrug hebben we een nieuwe biofilische woonomgeving op een bos- en heiderijk perceel ontworpen, waar je niet dichterbij de natuur kunt leven.
Om de natuurlijke connecties tussen woonhuis en landschap optimaal te benutten werkte architect Steven van Leeuwen vanaf het begin nauw samen met landschapsontwerper Nico Wissing. Zo kon de biofilische kwaliteit van het ontwerpconcept doorgezet worden in het aangrenzende landschapsontwerp. De glooiende lijnen in het landschap rondom de woning worden zoveel mogelijk behouden. Strakke en harde vormen worden zoveel mogelijk gemeden en organische, gebogen lijnen hebben de overhand waardoor een natuurlijke overgang naar het omliggende heide en bosgebied wordt ervaren.
Het hoogteverschil in het terrein wordt opgelost in het ontwerp waardoor de gebouwen opgaan in de omgeving. De horizontaliteit van het gebouw wordt versterkt door verschillende materialen toe te passen in de gevels voor het half souterrain en de begane grond. Daarbij worden sommige materialen, kleuren en vormen herhaald zodat elke laag wel zijn eigen karakter maar samen toch een evenwichtig geheel vormen.
De woning en recreatiewoning hebben een gezamenlijke entree maar splitsen zich uiteindelijk op. De twee gebouwen staan met de ‘ruggen’ naar elkaar toe zodat de privacy voor beide gebouwen wordt gewaarborgd. Elke ruimte in de twee gebouwen biedt een eigen uitzicht, variërend van het bomenrijke bos tot een vergezicht over het heidelandschap. Er is gekozen voor een duidelijke andere vormentaal achter de zwarte lange wanden om zo een andere wereld te creëren. De ruimte tussen de twee lange zwarte wanden zal zich via landschappelijke lijnen voorzetten in de omgeving waar bos en heide elkaar ontmoeten.
Bouwtechnische zijn er verschillende principes toegepast in het ontwerp. In grove lijnen bestaat het uit een betonnen kelderbak met daarop twee CLT schijven voor de begane grondvloer en het dak. Het CLT zorgt ervoor dat grote overstekken mogelijk zijn zonder te veel materiaal en staal toe te hoeven passen. Een kolom-ligger structuur van gelamineerd lariks i.c.m. HSB-wanden zorgen voor de overige draagconstructie. De kozijnen worden uitgevoerd in gelamineerd en gevingerlast Fraké met tripple glas. Behalve de zwarte achterzijdes uit gebrand hout zijn de gevels, terrassen, balustrades en de onderzijdes van de daken eveneens uitgevoerd in Fraké hout.
Materiaal en plantgebruik bestaat uit natuurlijke materialen als hout, halfverharding, gestapelde zoden en duurzaam corten staal. De beplanting zal bestaan uit inheemse en lokale soorten bomen, struiken, vaste planten, bloembollen en bloemrijke mengsels. Welke soorten een meerwaarde voor de omgeving en de fauna was daarbij leidend.
Regenwater wordt op het terrein geborgen en kan ter plekke infiltreren in de bodem. Via licht glooiende hellingen en strategisch aanleggen van kleine greppels wordt het hemelwater van de bebouwing en het verhard terrein naar een ven geleid. Daar kan niet alleen in de natuur gezwommen worden maar zal in en rond het water tevens een geheel eigen biotoop ontstaan waar flora en fauna zich kan ontwikkelen. Kortom, in dit integrale, holistische plan zullen nieuwbouw en landschap naadloos in elkaar overlopen en gaan duurzaamheid, biodiversiteit en functionaliteit hand in hand.
Alle bovenstaande impressies zijn gemaakt door Studio Nico Wissing en mogen niet zonder toestemming gepubliceerd of gereproduceerd worden
door Gijs Bruggink, Guus Degen, Lex van Ewijk en Ralf van Tongeren
Carbon-negatieve gebouwen zijn een belangrijke eerste stap richting een regeneratieve bouwsector en voor de architect begint dat met het meetbaar en inzichtelijk maken van de CO2 opslag en uitstoot van het ontwerp. ORGA architecten Guus Degen, Lex van Ewijk en Ralf van Tongeren hebben in nauwe samenwerking met Design Express, leverancier van design software Vectorworks, een tool ontwikkeld die precies dat doet.
Nu is ORGA zeker niet de enige club die bezig is met CO2 opslag. Organisaties als Climate Cleanup en enkele constructeurs- en architectenbureaus zetten reeds een dergelijke tool in elkaar. De aanpakken verschillen echter en om die reden leggen we even uit welke methoden wij gehanteerd hebben. Zo is het helder en transparant voor alle geïnteresseerden, kan men er indien nodig iets van opsteken én bieden we inzicht hoe onze uitkomsten zich verhouden met die uit andere rekentools.
Wat is ‘embodied carbon’ nu precies? De een spreekt over puur de Construction Stored Carbon (CSC): de koolstof die opgesloten zit in de materialen waarmee je bouwt. De ander kijkt veel breder en neemt de grondstofwinning, productie, transport, montage en het verwijderen na gebruik mee. De impact van een ontwerp meten begint met het kijken naar de levenscyclusanalyse (LCA) van een gebouw en in welke fasen deze is ingedeeld.
In onze rekentool wordt van de complete levensduur van een gebouw alleen het gedeelte ‘cradle to completion’ meegenomen. We kijken dus naar de carbon impact vanaf het moment dat de grondstoffen gewonnen of geoogst worden tot en met het opleveren van het gebouw. We hebben de rekentool in de eerste plaats ontwikkeld om er voor te kunnen zorgen dat wij als architect het maximale doen. In fase A1 t/m A5 hebben we de meeste invloed op het gebouw via de keuze voor materialen of bouwmethodes en de manier waarop je ontwerpt. Bovendien zegt de impact van de A fasen iets over de CO2 opslag nu, en valt zo een directe relatie te leggen met de klimaatambities van het Parijsakkoord.
Natuurlijk denken we als architect bij het ontwerpen ook uitvoerig na over de ‘operational carbon’ oftewel de impact die een gebouw heeft tijdens het gebruik. En dat geldt ook voor het einde van de levensduur. Maar dit is deels afhankelijk van externe factoren waar we geen directe invloed op hebben, laat staan het benodigde inzicht. Om diezelfde reden rekenen we ook alleen het bouwkundige deel van het gebouw mee. Installaties, leidingwerk en interieurinrichting vallen daar niet onder.
De cijfers over de carbon impact van onze projecten komen rechtstreeks uit het bouwkundige 3D model waarmee we een gebouw ontwerpen. De tool is zo ingericht dat er weinig handmatig werk aan te pas komt. Willen we een alternatief materiaal overwegen of verschillende ontwerpopties vergelijken, dan kunnen we nu met één druk op de knop de gevolgen voor de carbon impact zien. Zo kunnen onze architecten daar dus tijdens het ontwerpproces op sturen.
Producenten en brancheorganisaties van over de hele wereld gebruiken ‘Environmental Product Declaration’s (EPD’s) om inzicht te verschaffen in de milieu-impact van hun materialen of producten. Het voordeel van een wereldwijd systeem als EPD is dat er een grote hoeveelheid uniforme data is die het mogelijk maakt producten te vergelijken. In plaats van daar aansluiting bij te zoeken hebben we in Nederland helaas een eigen systeem bedacht met de Nationale Milieudatabase (NMD). De verschillen tussen NMD en EPD maken van het vergelijken van materialen en gebouwen een appels met peren verhaal. Bovendien wordt de opslag van carbon in biobased producten in de NMD niet meegeteld. Dat is niet alleen feitelijk onjuist maar wordt door velen ervaren als een directe rem op de ontwikkelingen.
De CO2e/m3’s uit de EPD geven een beeld van de impact die de materialen hebben. Het transporten van de materialen (A4) en het aanbrengen op de bouw (A5) zijn daarin echter nog niet meegeteld. Om deze te berekenen gebruiken we formules die afkomstig zijn uit de ‘Whole Life Carbon Assessment’ van het Royal Institution of Chartered Surveyors (RICS) uit het Verenigd Koninkrijk.
Het korte overzicht hierboven geeft een eerste beeld van hoe we tot onze cijfers komen. Voor de lezer die nieuwsgierig is naar de precieze rekenmethoden volgt hieronder in het kader een nadere uitleg. Mocht je dat liever voor een ander moment bewaren, dan kan je onder het kader verder lezen over het toepassen van de carbon rekentool in de praktijk en ideeën voor de toekomst.
De m3 aan materialen en producten uit ons bouwkundig model combineren we met de GWP (kgCO2e/m3) data die uit de EPD’s komt. Zo komen we tot de totale CO2 opslag minus uitstoot van het ontwerp. Om die vervolgens richting Paris Proof te rekenen delen we die uitkomst door het BVO. Dat resulteert in CO2e/m3, een algemeen geaccepteerde standaard om over klimaatimpact of ‘global warming potential’ (GWP) te praten.
‘Cradle to gate’ (A1-A3)
Dit eerste segment van de LCA kijkt vanaf het delven of oogsten van de grondstoffen tot aan de uitgang van de productiehal. Dat valt uiteen in drie fasen:
Deze gegevens komen van producenten, leveranciers of brancheverenigingen die de totale GWP vastleggen in EPD’s. Voordat deze in de databases worden opgenomen worden ze ‘third party verified’, getoetst door onafhankelijke onderzoeksbureaus. Vervolgens zijn ze vijf jaar geldig, waarna er een nieuwe ingediend moet worden. De totale GWP bestaat uit drie componenten:
Voor het opzoeken van de EPD’s gebruiken we de twee grootste databases: die van het Institut Bauen und Umwelt (IBU) uit Duitsland en het Environdec International EPD System uit Zweden.
A4 Transport
Om de carbon impact van de productieplaats naar de bouwlocatie vast te stellen, hebben we dus de aanpak van het RICS overgenomen (specifiek de 1e editie van het rapport uit 2017). Zij gebruiken statistieken van de UK Government om tot conversiefactoren in CO2e/kg/km te komen voor transport over land met vrachtwagens en transport over zee met containerschepen.
De gebruikte formule is: hoeveelheid materiaal in kg x afstand in km x conversiefactor. Dat resulteert in een vijftal afstand categorieën. We hebben daar zelf een extra categorie aan toegevoegd die onderscheid maakt tussen twee sets Europese landen (zie afbeelding boven) omdat we in NL veel werken met materialen die wel uit Europa komen maar waarvoor niet steeds 1500km gereden hoeft te worden.
A5 Aanbrengen op de bouw
Ook hierin volgen we het RICS (2e editie uit 2020). De scope van A5 valt uiteen in vier onderdelen:
Hier wordt een gemiddelde van de Britse markt gehanteerd van 40 kg CO2 per vierkante meter gebruiksoppervlakte.
Grofweg ontstaat afval op de bouwplaats in twee vormen: verpakkingsmateriaal en snijverlies. Om dit te berekenen worden tevens gemiddelde percentages van de Britse markt gebruikt.
Hoewel het van belang is om op alle vlakken te streven naar minimale impact is het goed om in het achterhoofd te houden dat zowel het transport naar als het aanbrengen op de bouw slechts een klein deel uitmaakt van de totale carbon impact.
In de eerste plaats is het een ontwerptool die ons in staat stelt een spiegel voor te houden en bij de eigen projecten de CO2 opslag in beeld te brengen, te bespreken met het projectteam en daar ook echt op te sturen. Al in de Voorontwerpfase komen er cijfers uit het bouwkundig model rollen die aangeven wat de impact is van het gebouwvolume. Omdat er daarna nog allerlei keuzes gemaakt worden zijn deze niet heel specifiek, maar wel compleet genoeg om ontwerpvarianten te vergelijken qua dimensies, houtbouwmethode, type fundering, enz.
Hoe verder het bouwkundig model in de loop van de ontwerpfases wordt uitgewerkt, hoe meer de gemeten carbon concreter en specifieker wordt. Ten tijde van de vergunningsaanvraag is het model zo ver (LOD300 voor de BIM’ers onder ons) dat we de daadwerkelijke impact benaderen. Om de rekenmethode up-to-date te houden houden onze architecten een database bij waarin alle aannames, rekenformules en verzamelde EPD’s worden bijgehouden en worden bijgewerkt aan de hand van de laatste bevindingen.
Verder hopen we met deze tool ook transparantie te bieden aan de bouwsector en te laten zien dat we met biobased bouwmethoden een cruciale stap richting regeneratief bouwen kunnen zetten. Voor ons is het geen nieuws, maar het doorrekenen van projecten legt de vinger telkens weer op dezelfde pijnlijke plek: grote delen van de uitstoot zijn afkomstig van de materialen die in installaties en fundering zitten. Daar valt echt nog enorm veel winst te boeken. Bijvoorbeeld door metalen in de installatie en leidingwerk te vervangen voor bioplastics. Of door vaker natuurlijk te ventileren waardoor de systemen kleiner gedimensioneerd kunnen worden. Wat betreft de betonnen fundering is het zeer de moeite waard om naar alternatieven te zoeken met minder cement of een andere wapening dan metaal.
Bij ORGA zullen we de komende tijd verder kijken dan alleen carbon en de bredere impact van materialen gaan meten, zoals bijvoorbeeld het effect op de verzuring van de oceanen, vermesting van oppervlaktewater en het verminderen van de ozonlaag. Daarnaast merken we een enorme groei in het aanbod van biobased materialen en ligt er voor ons een uitdaging om die producten te selecteren die zowel bouwkundig voldoende presteren als daadwerkelijk regeneratief zijn. Ook in de biobased sector ligt het gevaar voor tunnelvisie op de loer. Bijvoorbeeld bij het in monocultuur verbouwen van vezelgewassen: veel carbon opslag in het gebouw, maar wel een verlies aan biodiversiteit en nutriënten in de bodem.
CO2 reductie is een belangrijke stap richting de regeneratieve maatschappij en de inzichten zijn al relatief ver zodat we het vrij goed kunnen kwantificeren en vergelijken. Maar we mogen ons niet blind staren op slechts één element uit het complexe, levende systeem van natuur en klimaat. Willen we de planeet de kans geven om zich te herstellen, dan zullen we aan flink wat meer knoppen moeten draaien.
Bronnen:
Gemeenschappen ontstaan vanuit een gezonde voedingsbodem en dat is nu precies waar de gronden in De Kwekerij van oudsher om bekend staan. Het voorliggende stedenbouwkundig plan bevat zestien aan elkaar geschakelde kavels. Het was onze insteek om deze kavels op een optimale wijze in te vullen met als basis het ‘Naoberschap’. Een plek waar buren samen komen, samen leven en samen bepalen hoe er invulling wordt gegeven aan de leefomgeving. Daarbij zoek je als architect naar een goede balans tussen privé en collectief. Enerzijds is er een grote mate van privacy, maar in een Naoberschap kijk je ook naar elkaar om. Mocht er hulp nodig zijn, dan is er altijd iemand in de buurt. Dat stukje aandacht voor elkaar biedt veiligheid en voorkomt eenzaamheid.
In een enigszins gedurfde zet zijn we met inzending afgeweken van het stedenbouwkundig plan voor Wijnbergen De Kwekerij dat er lag. Ontwerpkeuzes vanuit zowel het stedenbouwkundig, architectonisch en landschappelijke oogpunt hebben geleid tot een gevarieerd plan met diverse woningtypen, waar verschillende soorten bewoners hun intrek kunnen nemen. Zo sluit de woonomgeving beter aan bij de principes van het Noaberschap. Bovendien kunnen door deze oriëntatie van de gebouwen, het openbare groen en het water veel meer bomen en bestaande ecologie behouden worden.
De verschillende woningtypes zijn uiteraard ontworpen vanuit biobased bouwmethodes en sluiten in uitstraling en materiaalgebruik aan bij het omliggende natuurlijke landschap. De woningen hebben aan de waterzijde een gelijk vlonderterras, open en zichtbaar aan het water en verbonden door een slingerend en lager gelegen pad. De percelen worden zacht afgebakend met gemengde, bloeiende en besdragende hagen en rillen van wilgentakken. Natuurinclusief en biodiversiteit zijn sowieso een belangrijk onderdeel van het plan. Open water met bloemrijke oevers, velden met ruige wildgroei en bermen die ecologisch beheerd worden. Ook in de huizen en tuinen vinden vogels plek om te schuilen, te nestelen en te foerageren. Het plan biedt een opstap voor de natuur om het landschap uit te doen groeien tot een leefomgeving voor een diverse groep dieren en planten.
Het plan BuitenGewoon werd bedacht en uitgewerkt door het volgende team:
Vanuit het streven naar CO2 reductie en energieneutrale gebouwen hebben zij een modulair biobased bouwconcept ontwikkelt waarmee nieuwe gebouwen voortaan neergezet kunnen worden in de vorm en schaal die gewenst is voor de locatie. Een klein aantal architectenbureau’s werd vervolgens gevraagd om hier natuurinclusieve gevels bij te ontwerpen.
Voor de vormgeving hebben we ons laten inspireren door het spoor, het dragende fundament van al het vervoer wat erover heen jaagt om op tijd op de bestemming aan te komen. De basis van het spoor is het herhalende patroon van de onderliggende bielzen. Ditzelfde patroon verwerken we in de gevels en daarmee creëren we een visuele helderheid voor een gevel die schoon, dun en autonoom in het landschap staat, maar wel duidelijk bij een spoorgebonden gebouw hoort.
De herhaling van elementen in het spoor kent ook zijn variatie. Wissels in het spoor maken het netwerk van verbindingen mogelijk waarmee we overal kunnen komen en zijn kenmerkende momenten in de beleving van elke passagier. Een mooie aanleiding voor het ontwerp om beweging in de gevel te verbeelden en het zo te voorzien van expressie en een beleving die ook op snelheid interessant is.
De vormvrijheid met volledig hergroeibare materialen creëren we door een aantal ontwerpregels die, indien gewenst, per geplaatst gebouw opnieuw kan worden toegepast met een andere uitkomst. Hiermee ontstaat een familie aan gebouwen met afwisselende vorm en schaal die je op allerlei plekken in Nederland tegen kan komen, maar telkens herkenbaar zijn als een spoorgebonden gebouw.
Naast het feit dat de lamellen structuur een visueel interessante gevel oplevert heeft het een aantal praktische voordelen. Als toeschouwers onder een hoek naar de gevel kijken vormen de lamellen een vlak spel van schaduwen en hout wat steeds veranderd als je van positie veranderd. Deze onderbrekingen van het ‘platte’ vlak zorgen ervoor dat graffiti een stuk minder zichtbaar is, en het dus minder interessant is om deze gevel te bekladden. Zelfs in het geval van een poging tot bekladden is de gevel opgebouwd uit materialen die goed kunnen worden gereinigd. De modulaire opbouw van de gevel zorgt er ook voor dat elk onderdeel volledig circulair kan worden opgebouwd en indien nodig ergens anders hergebruikt kan worden.
Als laatste onderdeel van dit ontwerp integreren we in dit gevelontwerp de nestkasten voor de meest kansrijke bewoners per gevel oriëntatie. Door deze tussen de lamellen te leggen, zit er een verrassing die pas zichtbaar wordt vanuit een specifiek oogpunt. Dit zorgt er tevens voor dat de veiligheid (een van de 5 V’s) die belangrijk is voor de bevordering van biodiversiteit al in het ontwerp gewaarborgd wordt.
De concurrentie bij de ontwerpwedstrijd was pittig en ProRail koos na een lovende beoordeling van dit biobased concept er uiteindelijk voor om met een ander ontwerp verder te gaan.