Op de natuur gebaseerde oplossingen op scholen: een groene manier om gebouwen aan te passen aan de klimaatverandering in Solana de los Barros, Extremadura (Spanje)

Solana de los Barros is een gemeente in de Spaanse provincie Badajoz in de regio Extremadura met een oppervlakte van 17 km2.

Op basis van klimaatmodellen die door het IPCC zijn ontwikkeld en zijn opgenomen in de geregionaliseerde klimaatveranderingsscenario’s voor Extremadura, zullen zowel de maximale als de minimale gemiddelde temperaturen in deze regio tegen het einde van de 21e^eeuw naar verwachting met ongeveer 4 °C stijgen (scenario met hoge emissies - A2). Gezien het feit dat in de warmste maanden de temperatuur 35oC kan bereiken, is het van groot belang om maatregelen te nemen om de thermische stijging tegen te gaan die in gebouwen kan worden ervaren. Daarnaast is een afname van koude dagen en een toename van warme dagen waargenomen. Als deze trend doorzet, is een toename van hittegolven te verwachten. In hetzelfde scenario zal de jaarlijkse neerslag naar verwachting tegen het einde van de 21e^eeuw licht afnemen, waarbij het uiteindelijke percentage naar verwachting 20% lager zal zijn dan nu.

Naar verwachting zullen schoolgebouwen in de komende decennia met meerdere uitdagingen worden geconfronteerd, wat vraagt om volledige renovatie en betere overweging van isolatiemaatregelen om de gezondheid en het welzijn van studenten en schoolpersoneel te waarborgen.

Vanuit het oogpunt van klimaatverandering vormt het beheer van afvloeiend water een extra uitdaging, die leidt tot een stijging van de kosten van afvalwaterzuivering van riolen en een daling van het water dat beschikbaar is in watervoerende lagen.

Samen met de klimaatverandering, zoals reeds erkend sinds de Millennium Ecosystem Assessment 2011, heeft Spanje de afgelopen 50 jaar een versneld en ongekend proces van veranderingen ondergaan als gevolg van de onhoudbaarheid van het overheersende model voor economische ontwikkeling en de daarmee samenhangende levensstijl. Er zijn drastische veranderingen in landgebruik bevorderd, die momenteel de belangrijkste directe oorzaak zijn van de achteruitgang van ecosystemen en het verlies aan biodiversiteit in het land.

De algemene doelstelling van het geïmplementeerde NbS is bij te dragen tot het vergroten van de veerkracht van gebouwen die worden gebruikt voor onderwijs in de regio Extremadura tegen de steeds frequentere perioden van warmte- en waterschaarste als gevolg van de klimaatverandering in Zuid-Europese landen, waardoor het welzijn van studenten en personeel die in dit soort gebouwen werken, wordt verbeterd.

Om deze algemene doelstelling te bereiken, wordt in deze casestudy een aantal specifieke doelstellingen nagestreefd:

1. Verbetering van de kennis van NbS op gebouwniveau.
2. Analyse van de kosten-batenverhouding van NbS als instrumenten voor aanpassing aan de klimaatverandering.
3. Bevordering van governancemaatregelen om de overdraagbaarheid van de uitgevoerde oplossingen te verbeteren door de opname ervan in lokale, regionale en nationale regelgeving te vergemakkelijken.
4. Het overdragen en repliceren van de prototypes van NbS die in deze casestudy zijn geïmplementeerd en getest, door middel van initiatieven voor capaciteitsopbouw voor gespecialiseerd personeel.

Verschillende NbS werden ontworpen, geïmplementeerd en getest in een basisschool in Solana de los Barros (Badajoz, Extremadura, Spanje), als onderdeel van het myBUILDINGisGREEN LIFE-project.

De uitgevoerde maatregelen kunnen in vier hoofdcategorieën worden ingedeeld: groene daken, groene gevels, ventilatie en ontwikkeling van buitenruimtes.

Ten eerste zijn er groene daken in het schoolgebouw aangebracht. Groene daken zijn een veelbelovende optie om de temperatuur in gebouwen te verlagen en tegelijkertijd de lokale biodiversiteit te vergroten, de leefomgeving aangenamer te maken en de mogelijkheid te bieden van een directe leerervaring over aanpassing aan klimaatverandering voor de studenten.

Het proefgebouw testte drie soorten groendaken met een verscheidenheid aan meer dan 25 inheemse plantensoorten. De eerste oplossing was een uitgebreid groendak (mBiGCUVE 1), terwijl de tweede oplossing een dak was met een binnenluchtkamer tussen het dak en het vegetatiesubstraat (mBiGCUVE 2). Het werd getest om een hogere temperatuur te behouden en tegelijkertijd de luchtvochtigheid te verbeteren en zo de aanvullende irrigatiebehoeften te verminderen. De derde oplossing omvatte een duurzamer substraat (mBiG-SUS) dat een betere regenwaterfiltratie mogelijk maakt. De belangrijkste duurzaamheid van dit substraat ligt in het feit dat het is samengesteld uit gerecyclede aggregaten voor de realisatie van de dakafvoer. Twee van deze groene daken hergebruiken overtollig water door de zwaartekracht om het beschikbaar te maken voor irrigatie.

De tweede categorie van NbS is groene gevels. Het geïmplementeerde groene gevelsysteem omvat een systeem van plantenbakken op metalen structuren die parallel en loodrecht op gevels van gebouwen staan. Het omvat klimplanten die de gevel beschermen tegen zonlicht. Er is ook een verticaal luifelsysteem met mineraal substraat voor verticale vegetatiegroei. Het omvat planten voor hydroponische irrigatie die voedingsstoffen in het systeem opnemen en hun groei op het minerale substraat mogelijk maken. In een interne gang van het gebouw is een overdekte verticale tuin met een breed scala aan plantensoorten geïnstalleerd om een adequate luchtvochtigheid te handhaven en de hoge temperaturen in deze kamer te beheersen. Dit systeem vereist voortdurend onderhoud en snoeien om de val van de muur als gevolg van overgewicht te voorkomen.

Vervolgens werd een ventilatiesysteem in het gebouw opgenomen, waardoor frisse lucht in de school kon circuleren tijdens de nacht- en ochtenduren (9:30-10:00 / 12:30-13:00). Het geïnduceerde natuurlijke ventilatiesysteem werd gecreëerd door het automatisch sluiten en openen van vijf ramen te programmeren. Deze maatregel koelt het milieu en vermindert de CO2-concentraties binnenshuis en bevordert de re-oxygenatie in de klaslokalen.

Verdere interventies werden uitgevoerd op het schoolplein. Naast het planten van bomen voor natuurlijke schaduw zijn er verschillende maatregelen genomen, zoals:

• Gewassen pergola: het omvat een plantenbaksysteem dat is ingesteld op metalen structuren die vergelijkbaar zijn met het systeem dat is beschreven voor de groene gevel, maar zonder te verankeren in gevels van gebouwen. Het omvat bladverliezende klimplanten.
• Poreuze bestrating: permeabele oppervlakken die de infiltratie van regenwater verbeteren, waardoor afvloeiing in het rioleringssysteem wordt verminderd. Dit type bestrating maakt ook de groei van natuurlijke vegetatie mogelijk.
• Houten structuren voor het schaduwen van recreatiegebieden: deze structuren bevinden zich in speelplaatsen met een hoge bezettingsgraad door leerlingen. Ze zijn ontworpen in samenwerking met de educatieve gemeenschap van het pilotgebouw.

Om de impact van de in het proefgebouw geïmplementeerde oplossingen te meten, is een monitoringplan ontwikkeld en zijn de metingen uitgevoerd. Aangezien het lang duurt voordat alle effecten meetbaar zijn, zal de monitoringregeling na afloop van het project worden voortgezet, tot het voorjaar van 2028. Deze langetermijnmonitoring is opgenomen in het After-LIFE Plan van het myBUILDINGisGREEN LIFE-project, dat beschikbaar is in de resultatensectie van de projectwebsite. Er werd een kader van 22 indicatoren vastgesteld om het volgende te meten: a) temperatuurverandering (binnentemperatuur binnen en in de bouwschil, buitentemperatuur en -vochtigheid, en geschatte energie- en verwarmingsbesparingen); b) waterbeheer (geschatte besparingen in verband met waterverbruik en besparingen in regenwaterbeheer); c) beheer van groene gebieden (toegenomen biodiversiteit van planten en dieren en aantal teruggewonnen inheemse plantensoorten die geschikt zijn voor integratie in groene gebieden); d) binnenluchtkwaliteit en geluidsreductie (CO2-concentratieniveaus in de klaslokalen, geluidsreductieniveaus van buitenaf en vervuilingsniveaus door de installatie van bio-indicatorsoorten en training in hun observatie); e) stadsvernieuwing (energie-efficiëntie en toename van groene gebieden (oppervlakte en percentage)); f) bestuur en participatie (perceptie van de burgers van de stedelijke natuur, aantal onderwijsbeleidslijnen en strategische plannen voor aanpassing aan de klimaatverandering, met inbegrip van NbS en open participatieprocessen); g) sociale samenhang (aantal overeenkomsten met belanghebbenden voor mogelijke replicatieactiviteiten); h) volksgezondheid en welzijn (vermindering van het aantal afwezigheden van leerlingen en ziekteverlof van leerkrachten) en i) economische kansen en werkgelegenheid (aantal gecreëerde banen, schepping van nieuwe vaardigheden in zelfstandigen en NbS-gerelateerde bedrijven op dit gebied en vermindering van het ziekteverzuim van schoolpersoneel). Meer informatie over het monitoringplan is te vinden in een speciale video van de online training die is gemaakt in het kader van het myBUILDINGisGREEN LIFE-project.

De uitvoering van de NbS werd gecoördineerd door de lokale overheid, de provincie Badajoz, en uitgevoerd door een particuliere onderneming die het project kreeg toegewezen. Het werd ondersteund door deskundigen van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC) bij technische kwesties met betrekking tot gebouwen en voor de selectie en het onderhoud van installaties. De CARTIF Foundation, gevestigd in Valladolid (Spanje), was een van de toonaangevende technische partners tijdens het ontwerp, de implementatie en het testen van de NbS.

Deze organisaties werden ondersteund door de lokale autoriteiten die betrokken waren bij de bouwprojecten en door het schoolpersoneel waar de NbS werd uitgevoerd. Zij faciliteerden het verzamelen van gegevens over elektriciteits-, energie- of waterverbruik, afwezigheid van studenten en leerkrachten, enz., en hielpen de bemonsteringscampagnes na aanwijzingen van de CARTIF- en CSIC-deskundigen.

Voor de uitvoering van het NbS was de actieve deelname van de onderwijsgemeenschap van de lagere school nodig om het ontwerp ervan, de uitvoering van het monitoringsysteem en de bevordering van de in het proefgebouw georganiseerde activiteiten te ondersteunen. Er waren een aantal participatieve workshops met de studenten, hun ouders en het schoolpersoneel om de NbS van de speeltuinen te ontwerpen op basis van hun werkelijke behoeften. De studenten van deze school waren ook betrokken bij een aantal initiatieven voor gegevensverzameling via praktische lessen onder leiding van hun wetenschapsleraren. Er werd gebruikgemaakt van mogelijkheden om het belang van NbS te verspreiden bij de aanpassing van gebouwen aan de klimaatverandering aan de gezinnen en buren van studenten.

Onder de verspreidingsevenementen werden drie tentoonstellingen georganiseerd om de geïmplementeerde oplossingen te tonen aan de onderwijsgemeenschap en de inwoners van de omgeving. Bijna 100 mensen woonden deze evenementen bij. Er werden ook een conferentie in Badajoz, een congres in Madrid en twee online rondetafelgesprekken georganiseerd, waaraan in totaal meer dan 400 mensen deelnamen. Daarnaast werden meer dan 100 nieuwsberichten gepubliceerd in verschillende media en werd informatie uitgewisseld met verschillende kennisplatforms over klimaatadaptatie op nationaal en internationaal niveau.

Tot slot werden twee face-to-face cursussen over groene daken en groene gevels en een online cursus over de ervaring opgedaan tijdens de implementatie van de NbS op de school gehouden, met een totale opkomst van meer dan 250 mensen.

Factoren die het succes van de aanpassingsacties bevorderden, waren de vruchtbare samenwerking tussen projectpartners en de schoolgemeenschap. Deze samenwerkingsomgeving maakte het mogelijk om oplossingen op maat te ontwerpen, die tegemoetkwamen aan de werkelijke behoeften van studenten en schoolpersoneel. Hierdoor konden ook gegevens worden verzameld die nuttig waren om de aanpassingsresultaten te monitoren. De samenstelling van de projectpartners, die verschillende vaardigheden en expertise samenbrachten, was ook van cruciaal belang om de geselecteerde maatregelen naar behoren te ontwerpen en te monitoren. Het monitoringprogramma, dat bemoedigende resultaten liet zien, was ook een succesfactor. Ze kunnen worden gebruikt om de geteste oplossingen in andere scholen en gebouwen te repliceren.

Veel lokale, regionale en nationale autoriteiten werden betrokken bij de bestudering van het overdraagbaarheidspotentieel van de ontworpen en geteste oplossingen. Deze instellingen hebben advies gegeven over een aantal belangrijke aspecten, zoals: (i) het opnemen van NbS in de Catalogus van bouwoplossingen van de nationale technische bouwwet van steden, (ii) het ontwerpen van gemeentelijke en regionale regelgeving en fiscale stimulansen om het gebruik van dit soort oplossingen aan te moedigen, en (iii) het vinden van manieren om gebouwen met NbS te certificeren volgens duurzaamheidsnormen in gebouwen. Na het raadplegingsproces werden met 8 gemeenten in de provincie Badajoz (Spanje) belangenverklaringen ondertekend om het gebruik van NbS voor klimaatadaptatie in openbare gebouwen in deze gemeenten te bevorderen. Er werd een steunbrief ontvangen van het Spaanse ministerie van Vervoer, Mobiliteit en Stedelijke Agenda waarin de belangstelling voor het project werd bevestigd en advies werd gegeven voor de toekomstige opname van de NbS van het project in de technische bouwwet.

Dit gerenoveerde schoolgebouw is in de regio Extremadura een referentie geworden voor duurzaam bouwen dat in de toekomst gevolgd moet worden. De belangstelling voor het onderhoud ervan (door de provincie Badajoz en de gemeente Solana de los Barros) is zeer groot.

Tegelijkertijd werden ook enkele belemmeringen ondervonden die een aantal van de geplande taken vertraagden en het noodzakelijk maakten om alternatieve oplossingen te zoeken om door te gaan met de uitvoering van het project. Sommige van deze belemmeringen (behoefte aan zeer gespecialiseerde technische capaciteit) kunnen het overdraagbaarheidspotentieel belemmeren. De belangrijkste beperkende factoren worden hieronder samengevat:

• Beperkte lokale beschikbaarheid van bouwbedrijven die de maatregelen kunnen uitvoeren. Om dit probleem aan te pakken, werden gespecialiseerde bedrijven op nationaal niveau geïdentificeerd. Het correct opstellen van het bouwproject is essentieel. Hoe groter het detailniveau, hoe succesvoller het project zal zijn. De specialisatie van het werk (groene daken, NbS zonweringssystemen) vereist voorafgaand marktonderzoek tijdens het opstellen van het project. Door contact op te nemen met professionals in het veld, is het mogelijk om voorafgaande voorwaarden en budgetten voor de uitvoering te verkrijgen, die samen met de rest van het noodzakelijke werk naar het project moeten worden overgedragen. Dit voorkomt onvoorziene uitvoeringsproblemen of niet-marktconforme begrotingen en mogelijke openbare aanbestedingen die niet kunnen worden gegund.
• Onjuiste planning van onderhoudsdiensten. Voor het behoud van NbS is constante monitoring van hun toestand noodzakelijk, vooral in warme perioden om irrigatie en de beschikbaarheid van water te garanderen.
• Conflicterende kwesties tussen aannemers voor het beheer van het irrigatiecontrolesysteem en gebrek aan technische vaardigheden voor het optimale gebruik ervan. Er moest op nationaal niveau worden gezocht naar bedrijven die gespecialiseerd zijn in dit soort operaties en er moesten op passende wijze openbare aanbestedingen worden georganiseerd.
• Sommige van de voor gebruik in de NbS geselecteerde soorten bleken slecht geschikt om in die omgevingsomstandigheden te overleven. In de loop van het project zijn sommige van deze plantensoorten vervangen door andere soorten van provinciale kwekerijen of via externe contracten.
• Gebrek aan enkele cruciale gegevens om bepaalde aanpassingsresultaten naar behoren te beoordelen. In het gebouw waren geen watermeters beschikbaar om het waterverbruik voor en na de implementatie van NbS te meten.
• Langzame en onvoldoende groei van schaduwrijke plantenruimten (maagdelijke wijnstokken). NbS kan lang duren voordat hun resultaten meetbaar zijn. Specifieke problemen met de lage groeisnelheid van sommige soorten (wijnstok) zijn aangepakt door de Royal Botanical Garden (RJB-CSIC), een specifieke adviesdienst voor de provincie Badajoz.
• Hoge kosten van sommige NbS. Een permeabele bestrating met fotokatalytische activiteit is ontwikkeld op laboratoriumniveau, maar is vooral om kostenredenen niet in de school geïmplementeerd.

Voordelen van NbS geïmplementeerd in het schoolgebouw zijn talrijk, wat suggereert dat dit soort oplossingen deel kunnen uitmaken van een holistische reactie op meerdere uitdagingen. De voordelen omvatten besparingen op het elektriciteits- en waterverbruik, een toename van de lokale biodiversiteit, de aanleg van groene corridors voor bestuivers en de verbetering van de esthetiek van gebouwen. Het gebruik van inheemse soorten om de gebouwen te vergroenen voorkomt ook de verspreiding van invasieve uitheemse soorten.

Bovendien levert NbS levende materialen voor het onderwijs van leerlingen en zal het naar verwachting zorgen voor een betere concentratie en prestaties van de leerlingen, een beter welzijn van schoolpersoneel en een akoestische isolatie van klaslokalen. Sommige van deze voordelen kunnen pas na enkele jaren worden gemeten en zijn niet altijd te gelde te maken, hoewel hun waarde onbetwistbaar is.

Tegen eind 2023 (ongeveer twee jaar na de uitvoering) wijzen de eerste resultaten van de monitoringactiviteiten echter op de volgende resultaten:

• Toename van 1.991,20 m2 groenoppervlak en 451,70 m2 permeabele bestrating in het proefgebouw.
• Vermindering van 5,4 °C in de gemiddelde temperatuur van de oppervlakken met groene daken in vergelijking met die zonder vegetatie.
• Verlaging van de temperatuur in de klaslokalen tot onder 27 °C (aanbevolen waarde voor thermisch comfort binnenshuis) in september, na de installatie van de NbS. Tijdens de warmste maanden juni, juli en augustus werd deze doelstelling niet gehaald, maar is de temperatuur gedaald ten opzichte van de vorige situatie. De gewenste reductie zal naar verwachting in de komende jaren worden bereikt wanneer de toestand van de vegetatieontwikkeling optimaal is.
• Vermindering van het regenwaterverlies door afvloeiing van gemiddeld 13 % in de situatie zonder interventies tot 3 % in het gebouw met de toegepaste oplossingen.
• Toename van 77 diersoorten (voornamelijk vliegende insecten, vliegen, muggen en hymenoptera) en kolonisatie van 16 extra inheemse plantensoorten in het gerenoveerde gebouw ten opzichte van de vorige situatie. Biodiversiteitsgegevens zullen nog positiever zijn na jaren van rijping van de ecosystemen die door de Nature-Based Solutions zijn gecreëerd.

Wat de kosten betreft, omvat het grootste deel de materialen die nodig zijn voor de installatie van de prototypen en de kosten van het personeel dat betrokken is bij de verschillende fasen van het ontwerp, de uitvoering, de monitoring en de verspreiding van de NbS.

De initiële kosten voor de implementatie van de oplossing per vierkante meter (m²) zijn: 130,40-301,83 €/m² voor groene daken, 88,59-105,51 €/m² voor groene gevels, 54,29 €/m² voor het aftappen van trottoirs, 2,862,04 €/m² voor de geautomatiseerde ramen, 252,71 €/m² voor de groentepergola en ongeveer 400 €/m² voor de boomaanplant (afhankelijk van de te planten soort). Enkele ruwe schattingen van onderhoudskosten werden gemaakt en opgenomen in het After-LIFE Plan (resultatensectie van de projectwebsite).

Het belangrijkste wettelijke kader dat de groene infrastructuur in Spanje reguleert, bestaat uit de volgende verordeningen:

• Het Spaanse technisch bouwwetboek. Het is het regelgevingskader dat de basiskwaliteitseisen vaststelt waaraan gebouwen moeten voldoen met betrekking tot veiligheid en bewoonbaarheid, vastgesteld in Wet 38/1999 van 5 november van de Bouwverordening (LOE).
• De Spaanse nationale strategie voor groene infrastructuur en connectiviteit en ecologisch herstel. Het is in juli 2021 in werking getreden en is het strategische planningsdocument dat de uitvoering en ontwikkeling van groene infrastructuur in Spanje regelt en een geharmoniseerd administratief en technisch kader vaststelt voor het gehele Spaanse grondgebied, met inbegrip van maritieme wateren die onder nationale soevereiniteit of jurisdictie vallen.
• Het Spaanse nationale plan voor aanpassing aan de klimaatverandering (PNACC) 2021-2030. Het is het basisinstrument voor planning ter bevordering van een gecoördineerd optreden tegen de gevolgen van de klimaatverandering in Spanje. Het PNACC omarmt NbS als gewenste opties voor steden, stedenbouw en gebouwen.

De uitvoering van dit project begon in 2019 met de selectie van het proefgebouw en eindigde in 2021 met de uitvoering van de NbS in de geselecteerde school. Verspreidingsactiviteiten, monitoringactiviteiten en werkzaamheden om NbS in de bouwcode op te nemen vonden in de daaropvolgende jaren plaats en zullen naar verwachting tot 2028 duren.

Het proefgebouw wordt onderhouden door de provincie Badajoz en de gemeente Solana de los Barros.  Op voorwaarde dat de NbS goed worden onderhouden, wordt de levensduur geschat op meer dan 30 jaar.

Miguel Vega

Royal Botanic Garden (RJB-CSIC)

Calle Claudio Moyano, 2

Madrid 28014, Spain

E-mail: miguel.vega@rjb.csic.es / proyectos_bec@rjb.csic.es

Verslag-Layman - myBUILDINGisGREEN

Projectresultaat C1 – Basisverslag van de proefgebouwen

Projectresultaat C5.2 – Verslagen (4) van aanbevelingen voor vergaderingen van deskundigen

Projectresultaat C5.5 – Repliceerbaarheidsplan van de LIFE-myBUILDINGisGREEN-ervaring

Projectresultaat C5.6 – Financieel plan voor de repliceerbaarheid van de LIFE-myBUILDINGisGREEN-ervaring