Koolstofpiek
De milieueffecten van gebouwen worden onderverdeeld in twee categorieën: operationele milieu-impact en embodied milieu-impact. Operationele milieu-impact is de impact die door een gebouw wordt gegenereerd gedurende de gehele gebruiksfase. Deze is voornamelijk het gevolg van de energie die wordt gebruikt voor het conditioneren van het binnenklimaat van het gebouw. Het verminderen van de operationele impact was tot voor kort de voornaamste zorg van de ontwerppraktijk. Inmiddels weten architecten hoe ze energetisch performante gebouwen kunnen creëren die een lage operationele milieu-impact kunnen claimen. Onze aandacht is dus verschoven naar het bouwproces en de milieu-impact die verband houdt met de productie, de assemblage en het onderhoud van gebouwen. Deze impact wordt de embodied milieu-impact genoemd. Met onze pogingen om de operationele milieu-impact te verminderen, is de embodied milieu-impact toegenomen, als gevolg van een grotere hoeveelheid materialen die in hedendaagse, energetisch performante gebouwen worden gebruikt.
In de huidige praktijk zien we dat in de meeste gebouwen de embodied milieu-impact de neiging heeft hoger te worden dan de operationele impact. Dit is niet de enige reden waarom de embodied milieu-impact onze aandacht verdient. De embodied milieu-impact is ook de initiële milieu-impact, die plaatsvindt vóór of helemaal aan het begin van de bouw, dus vóór het feitelijke gebruik van het gebouw, en in een korte periode een aanzienlijke “koolstofpiek” vormt (1). Het reduceren van deze eerste koolstofpiek is een belangrijk element in de algemene strategie om de milieuvoetafdruk van onze gebouwen te verkleinen. Aangezien deze van tevoren (“nu”) gebeurt en het zeker is dat deze uitstoot zal gebeuren. Keuzes die van invloed zijn op deze piek moeten goed worden overwogen, en als er beslissingen worden genomen die de embodied milieu-impact vergroten, moeten deze worden gecompenseerd door een lagere operationele milieu-impact. De tijd die nodig is om de hogere initiële effecten, die als “milieu-investeringen” kunnen worden beschouwd, te compenseren, zal van geval tot geval verschillen, afhankelijk van de functie en het gebruik van een gebouw en van de verschillende toekomstige energiemixscenario’s. Er bestaat nog heel wat onzekerheid over deze “terugverdientijd voor het milieu”. De huidige klimaatobservaties hebben duidelijk gemaakt dat “nu” moet worden begonnen met maatregelen om de milieuimpacten in het algemeen, en de koolstofemissies in het bijzonder, terug te dringen om te voldoen aan het IPCC-traject van 1,5°C. Nu een koolstofpiek genereren met de bedoeling om, hopelijk, de uitstoot op lange termijn te verminderen, kan echter pas over 20 jaar break-even zijn, en dat is een situatie die moet worden vermeden. Het optimaliseren van zowel de operationele als de embodied milieu-impact van onze gebouwen moet dus onze eerste zorg zijn
Credits : Embodied GHG emissions of building (1)
De embodied milieu-impact van technische installaties
Sinds enkele jaren is de embodied milieu-impact van courante bouwproducten een belangrijke beslissingsfactor in de architecturale ontwerppraktijk, met het levenscyclusanalyse-instrument TOTEM als voornaamste leidraad in de Belgische context. Vandaar de strategie om de hoeveelheid nieuwe materialen te verminderen door een slimme combinatie van bouwprogrammering en het hergebruik van bestaande gebouwen, bouwstructuren en bouwmaterialen.
Tot nu toe werd de embodied milieu-impact van technische installaties in gebouwen over het hoofd gezien. Dit is vooral te wijten aan de complexiteit van deze installaties en het gebrek aan gegevens over de hoeveelheden materialen die in technische installaties worden gebruikt. Recente studies hebben ons meer inzicht verschaft en tonen aan dat tussen 14% en 45% van de embodied milieu-impact van kantoorgebouwen toe te schrijven is aan de technische installaties (2), afhankelijk van het type installatie en de beschouwde levensduur. Dit komt niet als een verrassing, aangezien technische installaties vaak bestaan uit (zeldzame) metalen en vloeistoffen bevatten met een hoog GWP (Global Warming Potential). De hot spots bevinden zich in de HVAC-distributie- en emissiesystemen, de elektrische bedrading (koper), de koelvloeistoffen en de PV-panelen.
Credits : archipelago – Steinerschool Wijgmaal
Low Tech als strategie
Het verminderen van de embodied milieu-impact van technische installaties kan gerealiseerd worden door gebruik te maken van verschillende strategieën, die in de meeste gevallen moeten worden gecombineerd. De belangrijkste strategie is het verminderen van de hoeveelheid materialen die in de technische installatie worden gebruikt en het vermijden van het gebruik van koelmiddelen met een hoog GWP.
Het is interessant op te merken dat verschillende onderdelen van een technische installatie een verschillende levensduur hebben, bijvoorbeeld productie-eenheden hebben een relatief korte levensduur en distributiesystemen hebben een relatief lange levensduur. Verschillende onderdelen van een installatie hebben ook een verschillende invloed op het operationele energieverbruik en dus op de operationele milieu-impact. De materialisatie van distributiesystemen en productie-eenheden moet daarom verschillend worden bekeken. Distributiesystemen moeten zo worden ontworpen dat zij ofwel toekomstbestendig zijn, ofwel zo klein mogelijk zijn, zodat hun materiële impact minimaal is. Toekomstbestendig betekent ook dat op middellange termijn verschillende productie-eenheden, met verschillende energiebronnen, op de installatie kunnen worden aangesloten. Op (tamelijk) korte termijn moet worden gezocht naar het beste evenwicht tussen materiaalimpact en primair energiegebruik, met de bijbehorende milieuvoetafdruk op korte termijn (3).
Een van de belangrijkste strategieën om de hoeveelheid en de impact van technische installaties te verminderen, ligt in de architectonische conceptie van het gebouw. De toepassing van ‘climate responsive’ ontwerpstrategieën, waarbij de architectonische conceptie van het gebouw reeds het grootste deel van de storende invloeden van het buitenklimaat (warmte en koude) mitigeert, biedt strategieën voor het low tech realiseren van een comfortabel en gezond binnenklimaat, door middel van bijvoorbeeld maximaal kwalitatief daglicht, thermische massa en natuurlijke ventilatie. Door toepassing van deze strategieën kan de netto energievraag van het gebouw voor het handhaven van het binnenklimaat aanzienlijk worden verlaagd. Onderzoek heeft aangetoond dat deze strategieën niet alleen nuttig zijn in ons huidige klimaat, maar zelfs nog belangrijker zijn in toekomstige klimaatomstandigheden (2 en 4).
Auteur: Joost DECLERCQ – ARCHIPELAGO ARCHITECTS
Lees ook: Houtbouw, een pijler van de Europese Green Deal; Ontwerpen voor renovaties in de toekomst; Samenwerken met onderzoekers van de universiteiten in het SynHERA-netwerk om je innovatieprojecten tot leven te brengen; Hoe beïnvloedt de klimaatontregeling de architectuur?; Het verbod op fluorescentielampen: til je verlichting naar een hoger niveau
Aanvullende literatuur
(1) Martin Röck, et al. (2020). Embodied GHG emissions of buildings – The hidden challenge for effective climate change mitigation, in: Applied Energy (https://www.researchgate.net/publication/337591460_Embodied_GHG_emissions_of_buildings_-The_hidden_challenge_for_effective_climate_change_mitigation)
(2) Delphine Ramon, (2021). Towards future-proof buildings in Belgium – Climate and life cycle modelling for low-impact climate robust office buildings, Phd Thesis, KU Leuven (https://www.researchportal.be/en/publication/towards-future-proof-buildings-belgium-climate-and-life-cycle-modelling-low-impact)
(3) Joost Declercq, (2020). Circulaire economie toegepast op technische installaties – Technische installaties, aanpasbaarheid en reversibiliteit, Seminarie Duurzame Gebouwen, Leefmilieu Brussel (https://leefmilieu.brussels/sites/default/files/user_files/sem05-201016-6-jd-nl.pdf and https://leefmilieu.brussels/sites/default/files/user_files/sem05-201016-6-jd-fr.pdf )
(4) Joost Declercq, et al. (2021). The feasibility of natural ventilative cooling in an office building in a Flemish urban context and the impact of climate change, Proceedings of the 17th IBPSA Conference (https://doi.org/10.26868/25222708.2021.30811)
