De komende maanden deelt het team van NEXT natuurlijk in een serie artikelen hoe het werkt aan CO₂-gestuurd ontwerpen. NEXT architects, ENS engineers, Bouwnext en Vitruvius streven samen naar de grootste CO₂-reductie tegen een betaalbare prijs. Een simpel statement met in de praktijk veel voeten in de aarde. Wat is de invloed van een efficiënte plattegrond? Kan low -carbon ook low-cost zijn? Betekent energiezuiniger ook automatisch meer installaties, of juist niet? Deze week gaat architect Jouke Sieswerda van NEXT architects in op hoe wij überhaupt CO₂ berekenen en hoe we dit integreren in ons ontwerpproces.

Gewoon op gevoel¹

Een van de grootste problemen met CO₂ is dat het zo abstract is; je kan het niet zien en de meeste mensen hebben dan ook geen idee hoeveel 1 ton CO₂ eigenlijk is en hoeveel impact dat heeft op de klimaatcrisis. Laat staan dat we de uitstoot van verschillende zaken met elkaar kunnen vergelijken. Hoe verhoudt de uitstoot van ons voedsel zich bijvoorbeeld tot dat van een vliegreis of een gebouw?

Als we CO2-uitstoot mee willen nemen in het afwegingskader van ons ontwerpproces moeten we er gevoel voor ontwikkelen. Dit hoeft om te beginnen niet exact te kloppen. Net zoals we een gevoel hebben bij 100 meter (ongeveer een hockeyveld), 27km/u (de snelheid waarmee je op een racefiets een Van Moof kan inhalen) en 90 graden Celsius (de ideale temperatuur van een espresso) moeten we leren inschatten wat de CO2-impact is van onze keuzes.

Er zijn inmiddels veel tools beschikbaar om hierbij te helpen. Tijdens de terugkomdag voor de deelnemers van de Biobased Ontwerpen-cursus van Building Balance, die wij mede-organiseerden bij ons op kantoor, liet Jurriaan van Stigt van LEVS architecten zijn licht op de zaak schijnen. Interessante opties zijn: Bimpact (goed voor Revit, maar minder geschikt voor ArchiCAD), Quick Carbon Indicator (vrij grof maar interessant voor LCA omdat het de gebruiksfase meeneemt), GPR materiaal (handig als je ook GPR en MKI wil hebben), Madaster (sterk gericht op het materialenpaspoort), en BCI gebouw (combineert goed met Het Nieuwe Normaal en geeft inzicht in losmaakbaarheid).

Maar, concludeert ook Jurriaan, de meeste tools zijn behoorlijk bewerkelijk. Het probleem is dat je bij (veel van) deze software een uitgewerkt ontwerp nodig hebt om in te voeren voordat er iets uit komt. Dit is lastig omdat je al in het begin van het ontwerpproces de juiste keuzes moet maken om tot een haalbaar (en duurzaam) ontwerp te komen. Het is een Catch22, vergelijkbaar met een opdrachtgever die wil weten hoe duur een gebouw wordt vóórdat het de opdracht geeft om een ontwerp te maken.

Gelukkig zijn er kengetallen, inschattingen en ervaring om ons uit de brand te helpen. Net zoals een architect wel enigszins kan inschatten of een bepaalde overspanning haalbaar is zonder precies te weten hoe hoog de ligger moet worden (1/20 van de overspanning, toch?), moeten we onszelf trainen om ook met CO₂ in het achterhoofd te ontwerpen. Dit leren we alleen maar door erin te duiken, informatie op te zoeken en berekeningen te maken. Wij denken dat hier voor ons (en voor veel andere bureaus) de crux ligt; niet alles meteen perfect op de komma kunnen uitrekenen maar een goed gevoel ontwikkelen voor CO₂-uitstoot (hoeveelheid en impact) en de juiste tools op het juiste moment weten in te zetten.

Kosten rekenen = CO₂ rekenen

In ons NEXT natuurlijk team was het (misschien niet geheel toevallig) de kostencalculator die als eerste aan het rekenen ging. Net zoals hij kosten in de vroege fases van een ontwerpproces berekent (kostprijs x m/m²/m³) wilde hij ook wel met CO₂ gaan rekenen (CO₂ per m²/m³ materiaal x m²/m³ in ontwerp). Hiervoor is geen complexe programmatuur nodig; een paar kolommen in Excel volstaan, en met een de meest gebruikte materialen (beton, staal, aluminium, hout, steenwol, baksteen, etc.) kom je al een heel eind.

Natuurlijk heeft ook deze ‘low-tech’ manier van CO₂-rekenen een ontwerp nodig om tot een inschatting/uitkomst te komen, maar dit kan voor een eerste snelle vingeroefening ook uit SketchUp komen of zelfs op kladpapier worden opgezet. En als de verhouding tussen de soortelijke uitstoot van verschillende materialen maar enigszins klopt heb je in ieder geval een waardevolle interne vergelijking voor een SO-fase.

Om die eerste stap in het ontwerpproces makkelijker te maken, hebben we met NEXT natuurlijk een parametrisch model ontwikkeld om met weinig input toch meteen al te kunnen sturen op CO₂-uitstoot, energieverbruik en bouwkosten. Door een aantal basisparameters (zoals typologie, afmetingen, aantal bouwlagen, etc.) in te voeren wordt een volumemodel en een lijst met basiswaardes (BVO, GO, geveloppervlakte, etc.) gegenereerd. Deze lijst is, samen met vier vooraf door ons bepaalde bouwtechnische gebouwuitwerkingen, de input voor de installatiecapaciteitsberekening van Bouwnext en de bouwkosten- en CO2-berekeningen van Vitruvius. De uitkomsten van de berekeningen worden doorgelinkt naar een overzichtelijk dashboard. Op deze manier kunnen we met een paar muisklikken volumestudies toetsen op bouwkosten, CO₂-uitstoot en energieverbruik. Vervolgens kunnen we gefundeerd een voorkeursrichting bepalen.

Keep it simple

Wat wij geleerd hebben tijdens het ontwikkelen van ons model is dat wij (en wij denken vele andere architecten) geen behoefte hebben aan een parametrisch model dat (de suggestie van) een ontwerp voor ons produceert of alles precies achter de komma berekent. Wat ons helpt is een model dat uitgangspunten genereert zodat wij daarna zelf een ontwerp kunnen maken; een hulpmiddel dat ons (en opdrachtgevers) helpt om direct aan het begin van ons ontwerpproces de juiste keuzes te maken. Dit kan op vele verschillende manieren en een gezamenlijke norm of tool zou handig zijn maar dit is niet per se noodzakelijk zolang we helder en open zijn over wat we doen.

Verder helpt een bepaalde mate van standaardisatie om duurzaamheid te prioriteren. Om snel inzicht te krijgen in de CO₂-uitstoot van je ontwerp is het handig wanneer bepaalde uitgangspunten al vastliggen zodat op basis van eerdere ervaringen en kengetallen gerekend kan worden. Dit betekent uiteraard niet dat dit later in het ontwerpproces niet meer gewijzigd kan worden. Maar zonder principekeuzes vooraf valt er gewoonweg niets te berekenen.

Maar de belangrijkste les is misschien wel: we kunnen gewoon beginnen. En hoe sneller we gevoel krijgen voor onze CO₂-uitstoot des te sneller kunnen we ook de focus op de juiste zaken leggen. Het is prima om grof te beginnen. Hoe de uitstoot van ons voedsel zich verhoudt tot dat van een vliegreis of een gebouw? Een snelle zoektocht op internet leert dat een jaar vegan eten zo’n 1.570kg CO₂ bespaart ten op zichtte van een carnivoor dieet (en zo’n 1.060kg CO₂-uitstoot). Deze besparing staat gelijk aan een enkele reis naar Madagascar met het vliegtuig. De gemiddelde CO₂-emissie van een vierkante meter betonvloer van 20 cm in Nederland is 60kg/m². Een CLT-vloer van dezelfde afmetingen stoot 32kg CO₂ uit tijdens de productie maar slaat dan ook weer 200kg CO₂ op. Als deze biogene opslag 100% wordt meegerekend is de uitstoot negatief: -168kg. Met een houten vloertje van 100m2 compenseer je dan voor je trip naar Afrika. En hoef je niet eens vegan te worden. Of je doet het allebei natuurlijk.

¹ Zie: https://genius.com/31150392
² In onze huidige model is de CO₂-uitstoot van ongeveer 20 materialen opgenomen. Hierbij is gewoon uitgegaan van de natuurkundige eigenschappen van materialen en niet van specifieke producten.
³ Ons NEXT natuurlijk-model rekent nu vier vooraf gedefinieerde constructie+gevel-varianten door: een traditionele variant (met veel beton en steenwol), en 3 biobased varianten (met onder andere LVL, CLT, kalkhennep en/of houtvezelisolatie).
⁴ De gemiddelde CO₂-emissie van Nederlands beton is 299 kg/m³. https://betonhuis.nl
⁵ “Een kuub hout slaat circa 1 ton CO₂ op, tijdens productie van bijvoorbeeld CLT komt ongeveer 150 kilo CO₂ vrij. Dat is inclusief drogen, transport en de 1 procent lijm die wordt gebruikt. Dat is een fractie van de opgeslagen CO₂.” - Pablo van der Lugt
https://www.bouwtotaal.nl/2021/05/veel-rumoer-rond-co2-opslag-bij-houtbouw/
⁶ De bouwsector is verantwoordelijk voor ongeveer 37% van de mondiale CO₂-uitstoot. 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
⁷ Zie: https://architectenweb.nl/n58245