Natuurlijke organismen zijn ingenieus gemaakt en gedurende miljoenen jaren door de natuur zelf getest. Alleen wat goed in elkaar zat bleef bestaan omdat die organismen konden samenwerken met de infrastructuur van de natuur. 

Hieronder, in het kort, een en ander over hoe de natuur zorgt voor een ecosysteem;

De basisbehoefte van elk organisme is energie

De natuur zorgde voor een middel dat fotosynthese noemt om de energie van de zon door planten te kunnen doen opnemen. Planten zijn op onze planeet de voornaamste producenten van energie omdat ze zonlicht in chemische energie kunnen omzetten. Dieren nemen die energie op door die planten te eten.

Watercirculatie

De natuur zorgde voor een systeem dat een voortdurende watercirculatie garandeert. Het water van de regen wordt door planten en levende wezens opgeslagen voor de momenten dat er nood aan is.

Levensonderhoud en de voedselketen

Levensonderhoud is een andere basisbehoefte van organismen. De voedselketen heeft ervoor gezorgd dat elk organisme een rol speelt in dit systeem. Planteneters eten planten en vleeseters eten die planteneters terug op.

Warmteregulatie

De zon is de voornaamste bron van energie. Organismen hebben een methode ontwikkeld om die energie op te nemen of in het geval dat er teveel werd opgenomen om dit terug af te kunnen geven om op die manier hun lichaamstemperatuur constant te houden.

Afvalbeheer

Afvalbeheer is nog een ander aspect in de overlevingskans van een organisme. De natuur heeft organismen voorzien die afval afbreken om hieruit terug voedingstoffen te winnen om terug te geven.

‘Nature’s intelligence’ is iets dat we opnieuw moeten waarderen en begrijpen.

Wanneer dit begrepen is kan je dit ook toepassen in het ontwikkelen van woonparken. Door de ‘human based design’ te vergelijken met ‘nature based design’ stel je vast wat het eerste van impact heeft op vlak van energieverlies en vervuiling van onze planeet.

‘Nature based design’ gaat veel verder dan duurzaamheid (substainability). Duurzaamheid is een woord geworden dat te pas en te onpas wordt gebruikt terwijl er weinig tegenover staat.

De kracht om de wereld te veranderen ligt in de mogelijkheid van de mens als die effectief de wens heeft om te veranderen.

Het doel van ons allen moet het nastreven zijn van het bekomen van een betere wereld voor alle vormen van leven.

Urbes is hier al een tijd mee bezig en gebruikt, waar mogelijk, die kennis in hun ontwerpen.

Volgende, op de natuur gebaseerde,  toepassingen zijn mogelijk:

1. Op de natuur gebaseerde verwarming en koeling

Gebouwen moeten meer ontworpen worden als levende ecosystemen die zich kunnen aanpassen aan de veranderende seizoenen net zoals levende organismen in de natuur dit doen.

Om dit te kunnen moeten we begrijpen hoe de fundamentele elementen van de natuur zoals de zon, aarde, wind, water en andere werken.

Urbes probeert dit waar mogelijk toe te passen.

2. Thermodynamica en ontwerpen van gebouwen

Het toepassen van de 3 wetten van de thermodynamica kan voor een grote energiebesparing zorgen:

• De 1ste wet zegt dat energie niet gevormd noch vernietigd kan worden, ze kan alleen van een ene vorm naar een andere vorm gaan. Dit betekent dat als je een zekere hoeveelheid aan energie op 1 plaats hebt je die kan verplaatsen naar een andere maar dat je die niet kan doen verdwijnen.
• De 2de wet zegt dat wanneer energie verplaatst wordt dit altijd gepaard gaat met verlies aan warmte. Het zegt ook dat de warmte zich altijd van warm naar koud verplaatst en dat externe energie nodig is om dit omgekeerd te doen.
• De 3de wet is wat ingewikkelder maar zegt eigenlijk dat het onmogelijk is om een absoluut nulpunt te bereiken is (de absoluut koudst mogelijke temperatuur). Er is dus een limiet in hoe koud het kan worden.

Met de 2de wet zijn verschillende concepten van dit energie transport mogelijk. Het kan via straling, via conductie of via convectie.

Er zijn verschillend thermodynamisch ontwerp strategieën voor natuurlijk distributie.

Urbes kan zijn klanten hierin begeleiden.

3. Thermal mass & passive design

A) Thermal mass

We verdelen dit over thermische massa van het menselijk lichaam en  thermische batterijen (natuurlijke opslagtanks)

B) Passieve zonne-energie

‘Passive design’ heeft als doel een methode van bouwen te vinden dat de relatie tussen klimatologische omstandigheden en de ‘kast’ van het gebouw in overweging neemt met als doel maximaal comfort voor bewoners te bereiken waarbij een minimum of soms geen externe energiebron voor nodig is. Oriëntatie, opslaan, controle van opslag is hierbij cruciaal.

C) Op de natuur gebaseerde koelsystemen.

Door gebruik te maken van de ondergrond kunnen we opmerkelijk gaan koelen zonder dat het externe energie kost. Dit combineren met natuurlijke ventilatie en de andere wetten van thermodynamica zorgen voor een comfort dat vaak zonder externe energiebehoefte mogelijk is.

In ‘ancient times’ werden windtorens gebruikt waarbij het principe van Bernoulli werd gebruikt om in de toren een onderdruk te creëren waardoor buitenlucht via de toren naar beneden geleid kon worden om via ondergrondse kanalen terug verticaal in de gebouwen te brengen.

D) Buffer zones

Een greenhouse kan hiervoor de oplossing bieden.

Als je dit aan de zonzijde plaatst dienen ze als transitie ruimte tussen buiten en binnen. Die buffer zone werkt als een ‘air gap’ die warmteverlies in de winter verminderd en een natuurlijke convectie in de zomer veroorzaakt. Dit helpt op een natuurlijke manier zorgen voor een comforttemperatuur in het gebouw.

4. Microklimaten en analyse van de site

Architectuur mag niet enkel over het bouwen van structuren gaan, het moet ook gaan over het begrijpen van de omgeving waar die gebouwen moeten komen.

Het klimaat is hierbij een belangrijk element. Het gebouw moet in staat zijn om zich aan te passen aan de relatie tussen de natuurlijke elementen en sociale noden om een maximaal comfort te kunnen bieden.

Het zou ons hier te ver leiden maar kort samengevat moeten voor die doelstelling volgende zaken bekeken worden:

• de stand van de aarde
• de hoogte van de zon (die veranderd gedurende de dag)
• locatie tov de evenaar

• microklimaten zijn gelocaliseerde klimaat condities binnen een grotere klimaatregio. Ze worden beïnvloed door factoren zoals topografie, vegetatie, door de mens gemaakte structuren. Microklimaten begrijpen is essentieel in het ontwerpen van gebouwen omdat ze mogelijkheden aanbieden voor natuurlijke verwarming en koeling.

   

• Analyse van de site

Afhankelijk van de site moeten klimaatgevoelige ontwerp strategieën toegepast worden die verschillen tussen warme-droge streken , warme-vochtige streken.

5. Waterproductie

Hier gaat het over het opslaan of bufferen van water (het ontwerp kan hierbij helpen), over dak materialen, over hoe opslagciternes ontworpen kunnen worden, over welke opslagtypes je moet nemen in verschillende klimaten en over hoe je uw opslagcapaciteit moet berekenen.

Eens water opgeslagen werd en men wil dit opnieuw gebruiken voor menselijk gebruik dan moet dit water gefilterd en gereinigd worden.

Ook dit kan voor een groot stuk op natuurlijke wijze wat opnieuw aantoont tot welk zelfherstel ‘moeder aarde’ in staat is.

Vandaag gaat teveel water verloren. Dit kan anders.

Nochtans kan sanitair en toiletwater op een natuurlijke manier gereinigd worden.

Planten reinigen het water door phytoremediatie. De wortels spelen daar een cruciale rol in. Die wortels filteren en reinigen het water vooraleer het naar de plant gaat door een combinatie van fysische, chemische en biologische mechanismen.

Een betere samenwerking met Fluvius op dat vlak dringt zich op. Immers moeten hiervoor compensaties aan de bewoners aangereikt kunnen worden onder de vorm van een vermindering van de aansluitkost op de riolering.

Het bouwen van een botanische cel kan het water reinigen wat een grote bijdrage zou kunnen betekenen in enerzijds het niet meer moeten afvoeren en reinigen door de overheid maar ook anderzijds in de mindere nood aan water uit de waterleiding.

Een deel van de afvalstoffen kunnen gebruikt worden als bemesting van de groenaanleg op de site zodat chemische meststoffen vermeden kunnen worden.

Methodes zoals fermentatie en enten van de gewassen met effectieve micro-organismen zorgen voor gezondere planten.

6. Zon-en windenergie systemen

Binnenkort komt een uitgebreide blog over onze windboom en aëroleafs.

Er werd hier baanbrekend werk verricht door de opbrengsten van aëroleafs sterk te verbeteren zonder dat die voor geluidsoverlast noch visuele impact zorgen. Dit is dè oplossing om in hoogbouw ook groene energie op te wekken.

7. Voedselproductie in en rond de gebouwen

Meer hierover in een latere blog. Ik zal het dan over de methodes, onderhoud en de voordelen hebben.

Ook dit hoofdstuk is boeiend en leerrijk.

8. Verticale tuin

Een duurzame oplossing voor stedelijke vergroening is het toepassen van verticale tuinen. Die tuinen zorgen voor een grote hoeveelheid aan groen in het hart van de stad. Het voordeel is dat je hiermee groen kan creëren zonder grondinname. Stadsdelen die geen groen hebben kunnen hiervan voorzien worden waarmee voordelen voor zowel gebouw als mens mee bekomen worden.

Verticale tuinen bieden veel voordelen:

• Ze spelen een rol in de luchtkwaliteit door CO² te verminderen en zuurstofproductie te vermeerderen.
• Ze zijn een natuurlijke isolatie die oververhitting van gebouwen vermijden.
• Ze verminderen de temperatuur in de stad tot 10° tijdens hete zomers
• Ze dragen bij tot de biodiversiteit in steden. Ze voorzien een thuis voor verschillende vegetatie maar ook voor bestuivers en vogels.
• Ze helpen om zware metalen en schadelijke gassen uit de lucht te zuiveren.
• Ze zorgen voor sociale voordelen door hun schoonheid, hun mogelijkheid om kalmte en rust te creëren en verminderen geluidsoverlast. Ze zorgen ook voor een ‘sense of community’ door mensen samen te brengen rond een gemeenschappelijk doel (groenere en duurzamere stad).
• Het zorgt voor een economische meerwaarde. Groen trekt mensen aan wat dan weer zorgt voor klanten voor winkels in de nabijheid ervan.

Er zijn verschillende types van verticale tuinen maar het zou ons te ver leiden om hier in deze blog dieper op in te gaan.

Adhv van enkele beelden hieronder vind je hierover een eerste idee.

9. Verbouwen van bestaande gebouwen tot meer ‘nature based construction’

We kunnen dit ook ‘retrofit’ noemen wat eigenlijk het proces van aanpassing is aan bestaande structuren met als doel hun performantie te verbeteren.

Een ‘feasability’ studie van het specifiek gebouw kan ifv de kostprijs leiden tot enkele haalbare toepassingen die nadien op termijn heel wat opbrengsten zullen genereren.

Een ‘feasablility’ studie refereert naar een uitgebreide analyse om op voorhand alle mogelijke oplossingen te bestuderen. Die studie moet de technische elementen, de financiële analyse, de impact op de omgeving, aftoetsen met stedenbouwkundige regelgeving, risico analyse en aanbevelingen.

Wat op energetisch vlak al, op een relatief eenvoudige manier, voor heel wat verbetering kan zorgen is het integreren van natuurlijke verwarming en koeling door de hierboven uitgelegde principes toe te passen. Het vermeerderen van de thermische massa, het integreren van het gebouw in het landschap, het integreren van natuurlijke ventilatie systemen, het creëeren van een bufferzone waar een microklimaat ontstaat, minder openingen aan oost-en westkant

Hieronder enkele voorbeelden van wat bij oude gebouwen kan gedaan worden: