In Amsterdam Sloterdijk wordt naar ontwerp van NEXT architects momenteel woonproject Roof Garden Amsterdam gerealiseerd. Eén van de blokken hierin heeft een massief houten constructie en houten gevelafwerking, en heeft een collectieve bodemwarmtepomp. Dit blok heeft een materiaalgebonden CO₂-uitstoot van 170 kg CO₂/m². Daarmee is het project Paris Proof zelfs zónder de biogene opslag mee te rekenen. Wordt de biogene opslag ervan afgehaald, dan komt het project op 118 kg CO₂/m². Binnen het samenwerkingsverband NEXT natuurlijk heeft het bureau nu onderzocht hoe dit specifieke woongebouw zou kunnen voldoen aan de Paris Proof-norm van 2030, opnieuw zónder de biogene opslag mee te rekenen. Dat blijkt niet eenvoudig. Hieronder vertelt het bureau hoe ver het nu is gekomen.

NEXT natuurlijk is een start-up/spin-off binnen NEXT architects dat zich richt op verregaande CO₂-reductie van onze woongebouwen voor een concurrerende prijs. De bouwsector is verantwoordelijk voor ongeveer 37% van de mondiale CO2-uitstoot. Tegelijkertijd moeten er veel betaalbare woningen bijgebouwd worden. Er wordt hard gewerkt aan manieren om de carbon footprint van de bouw te verkleinen; termen als CLT, biobased bouwen, circulair of regeneratief bouwen, zijn ondertussen gemeengoed. Tegelijkertijd lukt het veel architecten (waaronder wijzelf) vaker niet dan wel om werkelijk duurzame projecten te realiseren. We krijgen te horen dat “het niet haalbaar is”, “de business case wel uit moet komen”, “de planning het niet toelaat”, of “we wel realistisch moeten blijven…”

Wij (willen) laten zien dat het wel kan!

We ontwikkelen niet een kant-en-klaar product (zoals een module) maar werken aan een kant-en-klare werkwijze met een duurzame kit-of-parts; een catalogus van samenhangende bouwstenen die elkaar versterken en genoeg ontwerpruimte laten om gebouwen op maat te kunnen maken. Denk aan een set standaard details voor de gevel, een bibliotheek met biobased of circulaire gevelmaterialen en innovatieve klimaatconcepten; maar dan integraal bekeken en op elkaar afgestemd; de juiste stukjes om de complexe puzzel mee te leggen. De winst zit in het, in een vroeg stadium, op elkaar afstemmen van deze onderdelen: een goed geïsoleerde gevel kan zorgen voor minder installaties, lichte constructiemethodes zoals houtbouw hebben minder fundering nodig, investering in kierdichting leidt tot minder warmteverlies en dus lagere energiekosten, enzovoorts. Vervolgens gaan we al deze informatie samenbrengen in een parametrisch model zodat het goed en snel ontsloten kan worden.

Het ontwikkelen van deze puzzelstukken, het vullen van de toolbox en het opbouwen van het parametrisch model is een project van de lange termijn, maar we moeten ook snel resultaten boeken. Daarom zetten we tegelijkertijd in op zowel het bijstellen van ons ontwerpproces (zie Procesinnovatie) als het uitwerken van één concreet project (zie Case study). Op deze manier kunnen we snel van start met kennisontwikkeling en het realiseren van projecten terwijl we een helder doel voor ogen hebben waar we naar toe werken.

Procesinnovatie

In de dagelijkse praktijk beginnen we bij een nieuw project vaak weer van voor af aan met het maken van een nieuw, origineel en creatief ontwerp. Dit iteratieve ontwerpproces heeft een inherente inefficiëntie; alles van het concept tot de details wordt elke keer opnieuw ontworpen en getekend. Wij bouwen met NEXT natuurlijk verder aan wat al goed is en verbeteren/verduurzamen dit nog verder. In onze ervaring sneuvelen duurzaamheidsinitiatieven niet op gebrek aan ambitie maar eerder op gebrek aan kennis en inzicht vóóraf. Om te weten hoeveel een gebouw precies gaat kosten moet het eerst ontworpen worden. Maar opdrachtgevers willen uiteraard aan het begin van een proces al weten wat de kosten gaan zijn. Deze complexiteit van vastgoedontwikkeling zorgt ervoor dat onder druk vaak wordt teruggevallen op traditionele werkwijzen en oplossingen. Hierdoor gaat de nodige transitie te langzaam en is de impact te beperkt.

Door vooraf onderzoek te doen, CO₂-uitstoot van gebouwonderdelen te berekenen en kosten in kaart te brengen kunnen voor nieuwe opdrachten al bij de start de haalbaarheid van bepaalde ambities, zoals het toepassen van biobased materialen, bepaald worden. Essentieel hierbij is kennisontwikkeling. We komen alleen verder als we samenwerken met bedrijven die weten wat het is om anders te bouwen. Naast NEXT architects bestaat NEXT natuurlijk daarom uit ENS engineers (constructie, parametrisch ontwerp), Bouwnext (installatie- en passiefhuisontwerp) en Vitruvius bouwkostenadvies. Samen doorgronden we de uitdagingen, dagen we elkaar uit om optimalisaties te vinden binnen de eigen discipline, en zoeken we naar synergie tussen potentiële innovaties. Na realisatie van een duurzaam ontwerp zetten we de opgedane kennis in om het volgende project nog beter, duurzamer of goedkoper te maken. Bovendien zal de ontwikkeling ervan sneller gaan. Het team gaat samen verder waardoor projecten efficiënter worden; in plaats van lineair ontwerpen we evolutionair.

We worden geholpen door een parametrisch model. Alle partners hebben hun data op het gebied van bouwkosten, materiaaleigenschappen, energie en installatietechniek aan dit model gekoppeld. Zo kunnen we in een vroeg stadium tot een ontwerp komen dat geoptimaliseerd is wat betreft duurzaamheid (specifiek CO₂-uitstoot) en betaalbaarheid. Momenteel werken we aan de integratie van verschillende constructieve en bouwkundige opties zodat ook dit direct in de vergelijking meegenomen kan worden. Op deze manier kunnen we de meest duurzame opzet voorstellen zonder de kosten uit het oog te verliezen.

Case study

Omdat we geen product/module ontwikkelen, en we toch ergens moeten beginnen met tekenen en rekenen hebben we ons duurzaamste gebouw tot nu toe als startpunt genomen. NEXT architects bouwt een 'Paris Proof' woongebouw ; één van de vier blokken van het door NEXT ontworpen project Roof Garden Amsterdam wordt gebouwd met een grotendeels massief houten (glulam en CLT) constructie, HSB-gevelelementen, houten gevelbekleding en een collectieve bodemwarmtepomp. Dit resulteert in een materiaalgebonden CO₂-uitstoot van 170 kg CO₂/m² GO. Wordt de biogene opslag meegerekend, dan komt de uitstoot uit op 118 kg CO₂/m² GO.

In deze case study hebben we dit woongebouw verder verduurzaamd. We hebben de constructie, gevelopbouw en installatieconcept opnieuw bekeken en geoptimaliseerd. Het resultaat is een significante reductie in de materiaalgebonden CO₂-uitstoot en het energieverbruik. De investeringskosten zijn gelijk maar door een aanzienlijk lagere energierekening levert het op de lange termijn geld op.

De grootste kostenreductie zit in een ander installatieconcept. We zochten naar de optimale investering; daar waar duurzaamheid zich uitbetaalt. Er is een directe relatie tussen duurzaam bouwen en economisch bouwen. Modellen van Bouwnext wijzen uit dat er een economisch optimum ligt bij 15 kWh per m² per jaar voor de totale bouw- en gebruikskosten (TCO); veel lager dan BENG. Een bijkomend voordeel is dat dit lage energieverbruik ook zekerheid geeft bij toenemende netcongestie. Het maakt dat een gebouw wél aangesloten kan worden op het net. Daarnaast kan je als eigenaar een energieprestatievergoeding (EPV 2.0) aan je huurders vragen, waardoor je de duurzame maatregelen snel terugverdient.

Voor onze case study maken we gebruik van een lucht/luchtwarmtepomp, in plaats van een bodem/waterwarmtepomp met vloerverwarming. In combinatie met extra isolatie (en/of massa) en kierdichting kan er dan fors bezuinigd worden op installatietechniek. Een soortgelijk systeem is door Bouwnext toegepast in een project in Den Bosch. Hier zijn de energiekosten (verwarmen, koelen en warmwater) teruggebracht tot ongeveer 19 euro per maand. De ervaring met dit project hebben we meegenomen in de case study. Een bijkomend voordeel van deze manier van verwarmen en ventileren is dat de opbouw van de CLT-vloeren aanzienlijk simpeler kan; de standaard cementdekvloer voor de vloerleidingen kan nu makkelijk vervangen worden door een droog systeem.

De besparing in de installaties investeren we voor een groot deel in de gevel; in de eerdergenoemde isolatie en kierdichting, maar ook in meer biobased materialen. Een kalkhennep gevel met leemstuc afwerking scoort zeer goed qua CO₂-reductie. Bovendien zorgt de massa voor een (biobased) thermische buffer die bij warme temperaturen de koellast aanzienlijk verlaagt. Verder is kalkhennep vochtregulerend en niet toxisch.

Met een kalkhennep gevel komen de investeringskosten in onze case study helaas nét duurder uit. Kosten die binnen een paar jaar worden terugverdiend. Een HSB-gevel met biobased isolatie (houtvezel of vlas) is al wel direct concurrerend met steen- of glaswol. De thermische buffercapaciteit van bijvoorbeeld houtvezel is wel lager dan dat van kalkhennep maar nog steeds meer dan steenwol of PIR. Qua CO₂-uitstoot zijn zowel houtvezel als vlasisolatie een grote verbetering ten opzichte van deze traditionele isolatiematerialen.

Berekening

Het voordeel van onze case study-aanpak is, is dat we een vergund gebouw als benchmark kunnen gebruiken. Hiervan hebben alle informatie die we nodig hebben: kosten, MPG, BENG, etc. Met behulp van de Quick Carbon Indicator hebben we de carbon footprint van het houten gebouw binnen Roof Garden Amsterdam berekend. Deze kwam dus uit op 170 kg CO₂-eq/m² (exclusief biogene CO₂ opslag). De Paris Proof-norm voor 2030 is 126 kg CO₂-eq/m² – om op termijn te blijven voldoen is dus innovatie nodig.

Eén van de optimalisaties die we hierboven beschreven hebben is het toepassen van kalkhennep gevelelementen in plaats van standaard HSB-elementen met steenwol en folies. De uitstoot van de gevel van ons referentieproject is 7,2 kg CO₂-eq/m². De optimalisatie met houtvezelisolatie komt uit op 3 kg CO₂-eq/m², een verschil van 4,2 kg CO₂-eq/m². Als de biogene opslag van het hout meegenomen zou worden is deze gevelopbouw CO₂-negatief.

De andere belangrijke CO₂-reductie is te behalen met het nieuwe installatieconcept. Op basis van de door Bouwnext geselecteerde lucht-luchtwarmtepomp met balansventilatie kan het vermogen van de installatie van 3000 naar 600 Watt per woning. Op basis van 600 uur vollast per jaar, halen we een reductie van 1320 kWh op jaarbasis per woning. Met behulp van de QCI volgt hieruit over een termijn 15 jaar (waar de QCI-tool mee rekent) een reductie van nog eens 22,2 kg CO₂-eq/m² (de woningen zijn 77 m2 groot).

Zoals gezegd kan door dit nieuwe installatieconcept ook de vloeropbouw geoptimaliseerd worden. De reden om ook met een houten constructie toch nog een cementdekvloer toe te voegen is tweeledig. Ten eerste voegt het massa toe aan het lichte CLT, waardoor de akoestische eisen makkelijker gehaald kunnen worden. Ten tweede is dit vooralsnog de goedkoopste manier om de vloerverwarmingsleidingen te integreren. Doordat in ons nieuwe model geen vloerverwarming meer nodig is vervalt dit tweede punt. Massa kan je ook op andere manieren toevoegen. Door middel van grind bijvoorbeeld, een circulair materiaal met een veel lagere CO₂-uitstoot. De vloer kan verder afgewerkt worden met drukvaste isolatie en een houtvezel-magnesietvloer. Een eerste grove berekening laat een verdere besparing van 6 kg CO₂-eq/m² zien.

De CO2-uitstoot van ons referentiegebouw was 170 kg CO2eq/m2 (exclusief biogene CO2 opslag). De optimalisaties:

– HSB-gevel met houtvezelisolatie: -4,2 kg CO₂-eq/m²
– Lucht-luchtwarmtepomp: -22,2 kg CO₂-eq/m²
– Droogsysteemvloer: -6 kg CO₂-eq/m²

Een gemiddeld appartementengebouw in 2023 stootte 407 kg CO₂-eq/m² uit. Ons startpunt is al een reductie van 68% t.o.v. de standaard. Met de bovenstaande drie stappen komen we uit op 137,6 kg CO₂-eq/m², en zijn we al bijna bij de Paris Proof-eis voor 2030 (126 CO₂-eq/m²).

In een volgende fase gaan we met NEXT natuurlijk het hele geoptimaliseerde ontwerp opnieuw doorrekenen op MPG, BENG en CO₂. Deze informatie zullen we dan ook publiceren.

Tot slot

Met NEXT natuurlijk willen wij ons ontwikkelen tot een van de koplopers op het gebied van duurzaam bouwen en in 2030 de Paris-Proof-eisen van 2040 al halen om zo te laten zien dat het kan! We willen ook inzichtelijk maken dat we op een kantelpunt staan waar duurzaam bouwen binnen handbereik komt, meer kwaliteit biedt, en op den duur ook financieel gaat renderen. Tegelijkertijd blijft het een uitdagend proces omdat voor veel indicatoren nog geen eenduidige standaarden of rekenmethodes zijn. Wij delen onze strategie en werkwijze zo open mogelijk in de hoop inzichten te delen, de urgentie nogmaals te benadrukken en de discussie aan te zwengelen. Mocht je andere inzichten of ideeën hebben dan horen we dat graag. Alleen samen komen we verder!

1. 10% van deze mondiale CO₂-uitstoot is de initiële uitstoot van de bouw, 27% is operatieve uitstoot. https://www.unep.org/resources/report/global-status-report-buildings-and-construction
2. Volgens de Rijksoverheid moeten er 981.000 woningen bijkomen tot 2030. Zie: https://www.rijksoverheid.nl/actueel/nieuws/2023/07/12/woningbouwopgave-stijgt-naar-981.000-tot-en-met-2030
3. Zie onder andere: https://www.rijksoverheid.nl/actueel/nieuws/2023/11/08/200-miljoen-voor-grootschalige-aanpak-biobased-bouwen
4. Berekend met de, door DGBC ontwikkelde, Quick Carbon Indicator (QCI), op basis van BENG en MPG-berekeningen, de biogene CO₂-opslag is niet meegerekend
5. De Paris Proof-eis voor woningbouw in 2021 is 200 kg CO₂/m² GO. In 2030 wordt dit 126 kg CO₂/m² GO, in 2040 75 kg, in 2050 45 kg
6. https://www.rvo.nl/onderwerpen/energieprestatievergoeding
7. https://bouwnext.nl/portfolio%20items/flat-1-2-gestelse-buurt/
8. https://www.dgbc.nl/wat-is/view?title=qci-quick-carbon-indicator
9. Dit is uitgerekend met ubakus, een online programma waarmee onder andere Rc-waardes en CO2-uitsoot van gebouwonderdelen berekend kan worden. Het gegeven getal van 7,2 kg CO₂/m² GO is omgerekend van de waarde per m2 gevel. Zie: https://www.ubakus.de/nl/rc-waarde-calculator/?
10. De QCI gaat uit van een zeer snelle verduurzaming van de energiesector waardoor de operationele uitstoot na 5 jaar maar voor een klein deel wordt meegenomen in de berekening.