Wit dak, innovatieve zonwering en bioklimaatontwerp in Madrid

De regio Madrid zal naar verwachting vrij ernstige veranderingen in de klimatologische omstandigheden zien, met name in verband met het aantal en de duur van hoge dag- en nachttemperaturen en de afname van de neerslag. Het gemiddelde van modelprojecties van een geheel van belangrijke klimaatmodellen, in het kader van klimaatscenario RCP8.5 naar gemeentelijk niveau teruggebracht, wijst op een duidelijke toename van het aantal warme nachten (d.w.z. nachten met een hogere gemiddelde temperatuur dan het 90%-percentiel van de referentieperiode, 2006): respectievelijk 50, 80, 114 nachten in 2010, 2050 en 2100 (modellen beschikbaar in AdapteCCa. De modellen projecteren ook een toename van hete dagen (hogere gemiddelde dagtemperatuur dan het 90%-percentiel in de referentieperiode): respectievelijk 31, 54, 75 dagen in 2010, 2050 en 2100; alsook in de duur van hittegolven: 17, 26, 56 dagen respectievelijk in 2010, 2050 en 2100. Ze wijzen ook op een afname van de neerslag, waarbij het aantal dagen met minder dan 1 mm regen toeneemt van 280 in 2010 tot 283 in 2050 tot 302 in 2100.

Als zodanig zullen de gevolgen van de klimaatverandering, zoals extreme hitte, waterschaarste en af en toe zware regenval, naar verwachting de komende decennia steeds ernstiger problemen opleveren voor de regio Madrid. De uitdaging van het project was om een gebouw te ontwikkelen dat zou moeten voldoen aan een combinatie van talrijke ambitieuze doelstellingen: het moest een groot, multifunctioneel, flexibel, energie-efficiënt en klimaatadaptief gebouw worden dat lang mee zou gaan en dat zou worden aangepast aan de veranderende omstandigheden.

Aangezien het doel van de energieafdeling van het IMDEA-instituut is om onderzoek en ontwikkeling uit te voeren op het gebied van energiekwesties (met name met betrekking tot hernieuwbare energie en oplossingen voor schone energie), is bij het ontwerp van het nieuwe gebouw rekening gehouden met een aansluiting op deze overkoepelende doelstellingen. Tegelijkertijd wilden de ontwikkelaars een gebouw ontwerpen dat lang zou werken en dat zou functioneren onder veranderde klimatologische omstandigheden, met hogere zomertemperaturen en zonder extra energie te verbruiken voor koeling. Het gebouwontwerp moest energie-efficiënte systemen, hernieuwbare energie, verminderd energieverbruik, efficiënte watersystemen, efficiënt gebruik van hulpbronnen (zoals bouwmaterialen) en groene gebieden rond het gebouw omvatten.

De meeste oplossingen die bij de bouw van het IMDEA-gebouw worden toegepast, zijn tegelijkertijd maatregelen voor aanpassing aan en beperking van de klimaatverandering.

Het gebouw is ontworpen volgens de criteria van bioklimatische architectuur, om lage binnentemperaturen te bereiken tijdens warme periodes en het energieverbruik voor koeling en verlichting tot een minimum te beperken. Gebouwgevels zijn teruggeventileerd met 80 mm isolatie en verschillende exterieurafwerkingen voor een optimaal resultaat. Het wordt omhuld door grote transparante oppervlakken, vooral in de binnenmuren, die het uiterlijk en de verlichting van het gebouw verbeteren. Horizontale lamellen (“vast groot lamellensysteem”) worden gebruikt aan de buitenkant van het gebouw, waardoor effectieve zonwering wordt geboden zonder het uitzicht te schaden. Deze zonneschermen beschermen de gebruikers tegen een overmatige hoeveelheid warmte als gevolg van zonnestraling of de mogelijkheid van verblinding wanneer de zonnehoogte het hoogst is of wanneer de stralingsniveaus zeer hoog zijn. Samen met een goede oriëntatie van het gebouw maken de zonneschermen optimaal gebruik van het binnenkomende licht in tijden van lage zonnehoogte (vroege ochtend, late avond en winterdagen). Dakgebieden die zijn blootgesteld aan directe zon zijn bedekt met een speciaal wit materiaal dat straling reflecteert, waardoor de hoeveelheid energie die nodig is voor koeling en de bijdrage aan het stedelijke hitte-eilandeffect wordt verminderd.

Bijzondere aandacht is besteed aan de oriëntatie van het gebouw: verschillende gevelsystemen zijn ontworpen en vergeleken om de optimale gevel te ontwikkelen op basis van functie en oriëntatie. Het gebouw werd ontworpen in modules, zodat het kon worden uitgebreid of verdeeld zonder de functionaliteit of het imago te beïnvloeden. De kern van het gebouw vormt het hart in termen van gebruik en is ontworpen als een natuurlijke ontmoetings- en interactieplaats. De onderzoeksruimtes zijn er omheen geplaatst. In die ruimten wordt de technische uitrusting bovenop geplaatst, waardoor een passieve afscherming tegen overmatige zonnestraling en warmte wordt gevormd.

Er zijn ook aanpassingsmaatregelen ontwikkeld met betrekking tot waterbeheer. Waterbesparende systemen worden geïmplementeerd; bijvoorbeeld wastafels, toiletten en urinoirs verbruiken zeer weinig water en de besparing is meer dan 40% in vergelijking met een conventioneel gebouw. Bovendien wordt al het water van het dak verzameld en gebruikt om groene gebieden te irrigeren of voor andere niet-gespecificeerde doeleinden. Er wordt niet alleen rekening gehouden met extreme droogte, maar ook met extreme regenval; de parkeerplaats heeft een doorlatend oppervlak, dat na het evenement snel water afvoert. Het groene gebied rondom het gebouw is bedekt met lokale bomen en planten.

De maatregelen ter beperking van de klimaatverandering die in overweging zijn genomen, zijn voornamelijk gericht op energie-efficiëntie, hernieuwbare energiebronnen en een lager energieverbruik. Het gebouw beschikt over energiezuinige faciliteiten en een monitoring- en controlesysteem om een optimaal gebruik van die faciliteiten te garanderen. Door dit monitoringsysteem is het gebouw elk jaar energiezuiniger geworden. Een gesloten systeem van waterkoeling ondersteunt ook de energie- en waterefficiëntie van het gebouw. Een aquifer thermische energieopslaginstallatie, warmtekrachtkoppeling en zonnepanelen worden geïnstalleerd als hernieuwbare energiebronnen.

Efficiënt gebruik van hulpbronnen was een ander belangrijk aandachtspunt van het project. Tijdens de bouw werden gerecycleerde materialen gebruikt, zoals staal, aluminium of glas; evenals lokaal vervaardigde componenten, zoals natuursteen, beton en keramische materialen. Duurzaamheid van de materialen was ook een belangrijke kwestie en daarom hebben de materialen afgeleid van hout het FSC-certificaat. Het hele IMDEA-gebouw is ontworpen en ontwikkeld volgens de Green Building-specificaties (opgericht door de US Green Building Council) en behaalde de LEED Gold-certificering.

Ten slotte worden ook maatregelen ter beperking van de klimaatverandering uitgevoerd door middel van gedragsmaatregelen; elektrische auto's en carpooling worden aangemoedigd door het reserveren van speciale plaatsen op het IMDEA-parkeerterrein.

De participatie van belanghebbenden was niet rechtstreeks relevant voor het ontwerp en de bouw van het nieuwe gebouw van de energieafdeling van IMDEA. De volgende hoofdrolspelers waren hierbij betrokken.

Het project werd geïnitieerd door het IMDEA-instituut (Fundación IMDEA Energía). In Spanje worden bouwprojecten meestal door één partij beheerd en in dit geval was deze toezichthoudende partij het architectenbureau Arkitools. Het bouwbedrijf was SACYR. Verschillende adviseurs namen deel aan het project: HCA (structures consultants), OFINCO (installations consultants), INITEC (installations consultants) en EUROCONSULT (projectmanagement). VEGA INGENIERÍA assisteerde bij het LEED-certificeringsproces. De gemeente Móstoles, de stad waar het IMDEA-gebouw is gevestigd, ondersteunde het project door het land gratis ter beschikking te stellen.

De tijd en aandacht die is besteed aan het ontwerpen van het gebouw heeft geleid tot een grondig uitgewerkt bouwplan. Het begon als een relatief eenvoudig ontwerp, maar evolueerde tijdens het ontwerpproces met een toename van de energie-efficiëntiedoelstellingen in de loop van de tijd.

Een andere succesfactor was dat het project gericht was op een geïntegreerd ontwerp in plaats van een eenvoudige toevoeging van individuele technieken. Zonnepanelen zijn bijvoorbeeld direct in het dak geïnstalleerd in plaats van ze in een later stadium toe te voegen. Een ander voorbeeld is dat tijdens de bodemtest voor de funderingen tegelijkertijd tests zijn uitgevoerd voor het opslagpotentieel van de aquiferwarmte-energie.

Aan het begin van het project waren de klimaat-, energie- en duurzaamheidsdoelstellingen erg laag, maar ze evolueerden in de loop van het project. De voortdurende actualisering van de doelstellingen en maatregelen heeft de projectontwikkelingstijd aanzienlijk verlengd.

De bouwkosten bedroegen ongeveer 9,2 miljoen euro. Er werd geen subsidie rechtstreeks door de stad of de regio verstrekt, maar aangezien het IMDEA-instituut werd opgericht door de Gemeenschap van Madrid, werd dit bouwproject indirect gefinancierd door de autonome gemeenschap.

IMDEA ontving financiering uit oproepen voor wetenschap en technologie van het ministerie van Economische Zaken en Concurrentievermogen, hoewel het onbekend is hoeveel financiering werd ontvangen. IMDEA ontving ook financiering uit het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (EFRO), via een overeenkomst tussen het ministerie van Economie en Innovatie en de Gemeenschap van Madrid, maar het is onduidelijk hoeveel van de financiering was bestemd voor het gebouw en hoeveel voor het onderzoek; in totaal is de financiering in de orde van grootte van miljoenen euro's.

Het nieuwe gebouw heeft niet alleen geld gekost, maar het is bedoeld om geld te besparen tijdens de gebruiksperiode. De hoge energie- en waterefficiëntie van het gebouw kan leiden tot lagere toekomstige kosten voor energie- en waterverbruik in vergelijking met conventionele gebouwen.

De bouw van het gebouw begon in mei 2010 en werd voltooid in mei 2012. De monitoring van de energieprestatie van het gebouw is aan de gang.

Op voorwaarde dat het gebouw goed wordt onderhouden, wordt de levensduur geschat op meer dan 50 jaar. Het gebouw is ontworpen met het oog op de toekomstige mogelijkheid om technische verbeteringen op te nemen.

Jaime García Rodríguez
Arkitools
Calle Anunciación 8, Local 2
Madrid 28009, Spain
E-mail: info@arkitools.com 

Arkitools en IMDEA