Klimaatbestendigheid van gebouwen tegen overmatige hitte

Verschillende benaderingen kunnen worden gebruikt om gebouwen klimaatbestendig te maken tegen te hoge temperaturen. Dergelijke opties hebben betrekking op het ontwerp van gebouwen (met inbegrip van het gebruik van IT-technologieën om het thermisch comfort te optimaliseren) en de bouwschil (dak, plafonds, buitenmuren, deuren, ramen – met inbegrip van zonnecontrolebrillen die de zonnestraling verminderen die de woning binnenkomt – en funderingen).

Gebouwontwerpoplossingen omvatten traditionele kenmerken die vaak worden aangetroffen in regio's met warme klimaten, zoals:

• De verhouding van het gebouwaspect: De verhouding tussen de binnenruimte en het buitenoppervlak van het gebouw, die de interne warmteverspreiding optimaliseert en tegelijkertijd de absorptie van zonnewarmte minimaliseert.
• Architectonische elementen: Functies zoals luifels, overhangen, raamschaduwen, portieken, witte of lichtgekleurde buitenmuren en daken om warmte te reflecteren.
• Zonne-oriëntatie: Het gebouw zo positioneren dat de dagelijkse blootstelling aan direct zonlicht tot een minimum wordt beperkt.

Hi-tech oplossingen kunnen ook een zeer belangrijke rol spelen. Deze omvatten sensoren die thermische omstandigheden bewaken, waardoor nauwkeurige aanpassingen van airconditioning en ventilatie mogelijk zijn, evenals de real-time oriëntatie van zonweringpanelen op basis van isolatieomstandigheden. Sensoren en digitale thermische regelapparatuur kunnen worden geïntegreerd met maatregelen voor het beheer van de vraagzijde, waardoor de impact van de koelvraag op piekbelastingen tijdens perioden van spanning van het elektrische systeem wordt verminderd (zie ook de aanpassingsoptie voor veranderingen in individueel gedrag in de energiesector). Een beroemd voorbeeld van een gebouw waarin een compleet pakket van state-of-the-art oplossingen is toegepast is The Edge kantoorgebouw in Amsterdam, opgeleverd in 2014. De envelop omvat dynamische ramen, automatische tinten en verplaatsingsventilatie. Met 28.000 sensoren die beweging, lichtniveaus, luchtvochtigheid en temperatuur monitoren, kan het gebouw zich onmiddellijk aanpassen aan de energiebehoeften, zoals het automatisch uitschakelen van verwarming, airconditioning en verlichting in ongebruikte gebieden. Bovendien kunnen medewerkers een app gebruiken om temperatuur- en lichtniveaus in hun werkruimte aan te passen. Bovendien worden koeling en verwarming geoptimaliseerd door warmteoverdracht tussen het gebouw en een watervoerende laag eronder.

De technische kenmerken van de bouwschil zijn cruciaal voor het vermogen om de binnentemperaturen te regelen. De gebruikte materialen in de envelop en hun massa spelen een belangrijke rol in hoe snel temperatuurverschillen tussen binnen en buiten worden gecompenseerd. Traditionele dikwandige gebouwen in de Middellandse Zee vereisen bijvoorbeeld veel minder airconditioning dan moderne structuren. Als alternatief kan het gebruik van materialen met een hoge thermische weerstand helpen de warmte die het gebouw binnenkomt te minimaliseren. Deze optie is vooral interessant voor het retrofitten van bestaande gebouwen met isolatielagen die de slechte thermische eigenschappen van de oorspronkelijke bouwmaterialen compenseren.

Ook het gebruik van mechanische of natuurlijke ventilatie, of het opslaan van koude in materialen met een hoge thermische massa zoals tegels of stenen, vermindert de behoefte aan airconditioning. Koude opslag kan worden gekoppeld aan een warmtepomp (eventueel gebaseerd op een geothermisch systeem, waarbij het verschil tussen ondergrondse en oppervlaktetemperaturen wordt benut) om de flexibiliteit bij de inzet van koude lucht te vergroten. Het aanpassen van de luchtvochtigheid binnenshuis kan een sterke invloed hebben op de waargenomen temperaturen en uiteindelijk op het thermisch comfort van de bewoners van een gebouw.

Daken zijn ook belangrijke oppervlakken voor warmte-uitwisseling en hun ontwerp (bv. witte daken, groene daken)kan de energiebehoeften van een gebouw aanzienlijk helpen verminderen. De aanwezigheid van bomen verhoogt bijvoorbeeld de luchtstroom, vermindert de impact van zonnestraling en helpt ook het stedelijke hitte-eilandeffect tegen te gaan. Bij de uitvoering van maatregelen om extreme hitte het hoofd te bieden, is het in feite belangrijk om rekening te houden met de impact van bouwmaterialen en bouwstijlen op het microklimaat van stedelijke gebieden. Onderzoek naar stedelijke warmtemitigatie bevordert het gebruik van reflecterende oppervlakken om de negatieve effecten van extreme hitte tegen te gaan. Oppervlaktereflectie is een belangrijke parameter voor het begrijpen, modelleren en wijzigen van de stedelijke oppervlakte-energiebalans, om steden te koelen en het thermische comfort buitenshuis te verbeteren (Fox et al., 2018). Oplossingen om het stedelijke hitte-eilandeffect te verminderen en tegelijkertijd de binnenomstandigheden te verbeteren via de bouwschil, kunnen op twee manieren worden benaderd: het verhogen van zonnereflectie en het verbeteren van verdamping en transpiratie. Zonnereflectie (albedo) van de buitenkant van gebouwen en stedelijke bestrating kan helpen het hitte-eilandeffect te verzachten. Dit kan worden bereikt door koude kleurcoatings en reflecterende coatings zoals retroreflecterende materialen te gebruiken. Bovendien kan toenemende verdamping en transpiratie worden vergemakkelijkt door groene oppervlakken en bomen, zoals verticale greeneries, groene gevels en groene daken.

Aanvullende informatie over het gebruik van groene infrastructuur om de leefbaarheid van steden in het kader van de klimaatverandering te verbeteren, is te vinden in de klimaat-ADAPT-aanpassingsoptie stedelijke groene en blauwe infrastructuur.

Er moet bijzondere aandacht worden besteed aan historische gebouwen, aangezien veel van de beschreven maatregelen mogelijk niet van toepassing zijn vanwege bestaande wet- en regelgeving die gericht is op het behoud van de gebruikte originele materialen en bouwtechnieken. Verschillende specifieke interventies moeten worden geïdentificeerd, gepland en uitgevoerd, waarbij zorgvuldig rekening moet worden gehouden met de kenmerken van historische gebouwen en hun culturele betekenis. Het wordt ten zeerste aanbevolen om deskundigen op het gebied van historisch behoud en bouwtechniek te raadplegen om een op maat gemaakt koelplan voor specifieke gebouwen te ontwikkelen. Er zijn echter al klimaatbestendige oplossingen beschikbaar die de historische betekenis van gebouwen behouden met behoud van hun architectonische en culturele waarde. Enkele voorbeelden worden gegeven door het RIBuild-project.

De richtlijn energieprestatie van gebouwen (EPBD) biedt de lidstaten de mogelijkheid om minimumeisen inzake energieprestatie aan te passen voor zowel woningen (artikel 5, lid 2) als niet voor bewoning bestemde gebouwen (artikel 9, lid 6 bis).