‘Klimaat-responsief Spijkerkwartier’

‘Klimaat-responsief Spijkerkwartier’ 

Vraag je je af hoe jouw buurt er in de toekomst uit zal zien? Zal het er nog hetzelfde uitzien of zal het aanzienlijk veranderd zijn onder invloed van klimaatverandering en het opraken van fossiele brandstoffen? Over enkele tientallen jaren zullen de fossiele brandstoffen die we nu gebruiken om onze huizen te verwarmen en te verkoelen op zijn. We zullen maatregelen moeten nemen om klimaatproblemen tegen te gaan: zorgen dat onze steden minder warm worden en waterschade voorkomen. Voor het Spijkerkwartier hebben we geschetst hoe de buurt er over enkele decennia kan uitzien en hebben we onderzocht welke effecten die herinrichting kan hebben.


Spijkerkwartier en klimaat-responsief ontwerp 

Het Spijkerkwartier in Arnhem is een buurt die typisch is voor de eerste Nederlandse stadsuitbreidingen buiten de vestigingsmuren. Net als soortgelijke Nederlandse wijken is het Spijkerkwartier vrij dichtbebouwd met historische en gedeeltelijk monumentale gebouwen.

Het belangrijkste concept van de ontwerpstudie voor het Spijkerkwartier was het gebruik van de energie- en waterstromen in de stad om win-winsituaties te creëren. Wat als we zon, wind en regen in onze steden niet langer zouden zien als problemen, maar als bronnen voor een gezonde, bruisende leefomgeving?

De energiestromen van zonnestraling en windstromen die nu warmteproblemen en windoverlast in de stad veroorzaken kunnen in plaats daarvan worden gebruikt om hernieuwbare energie voor de buurt te genereren. Deze stromen kunnen ook worden verbonden met het watersysteem, bijvoorbeeld door warmte op te slaan in grondwaterlagen (aquifers). Het Spijkerkwartier kan een plek zijn waar de energie- en waterstromen worden gecombineerd om de stad klimaatbestendig te maken. Deze energiestromen moeten zo worden gebruikt dat de wijk zoveel mogelijk eigen energie kan opwekken en dat er tegelijkertijd wordt gezorgd voor een comfortabele omgevingstemperatuur.

naar boven


Spijkerkwartier en energiebehoeften

Er zijn veel manieren om te reageren op het opraken van fossiele brandstoffen, om energie te besparen om dusdanig de CO2-uitstoot te verminderen. De gebouwen in het Spijkerkwartier kunnen worden aangepast met isolatie en betere verwarmings- en koelsystemen. In 2050 zal het energieverbruik in de wijk daardoor naar verwachting ongeveer 16 M kWh aan elektriciteit zijn en 35 M kWh aan energie voor verwarming (bijvoorbeeld gas). Maar wanneer het Spijkerkwartier geacht wordt zelf de benodigde energie op te wekken, zullen vele ruimtelijke ingrepen nodig zijn die verder gaan dan aanpassingen aan de interieurs van de gebouwen.
Energie labels van het Spijkerkwartier

Energie labels van het Spijkerkwartier

naar boven


Spijkerkwartier en stadsklimaat

In deze dicht bebouwde buurt moeten de problemen die er door extra opwarming ontstaan worden aangepakt. De gevoelstemperatuur binnen- en buitenshuis zal in de zomer door een koelere omgeving positief beïnvloed worden. Deze gevoelstemperatuur wordt door meerdere factoren bepaald: de luchttemperatuur, de luchtvochtigheid, aanwezigheid van zon/ schaduw en wind. Bij het creëren van een koelere omgeving voor zomerse condities moet wel rekening worden gehouden met de koelere seizoenen. Zo moet bijvoorbeeld bij het ontwerpen van aanpassingsmaatregelen met mogelijke windoverlast van interventies rekening worden gehouden. Een stedelijke omgeving die in de verschillende jaartijden thermisch comfort in de buitenruimte biedt, heeft ook een duidelijk effect op het energieverbruik binnenshuis: dit zal aanzienlijk afnemen omdat minder verwarming en koeling nodig is.

Schaduwkaart Spijkerkwartier

naar boven


Spijkerkwartier en problemen met regenwater

Omdat de buurt aan de voet van de heuvels van de Veluwe ligt heeft het Spijkerkwartier aanhoudende problemen met overstromingen die nodig moeten worden aangepakt. Regenwater stroomt over de straten de wijk in vanuit verschillende hoger gelegen wijken. Als gevolg kunnen grote hoeveelheden regenwater zich ophopen in de buurt. Bij zware regenbuien zijn de afgelopen jaren de straten en kelders van sommige gebieden in het Spijkerkwartier meerdere keren zwaar overstroomd. Dergelijke incidenten zullen we in de toekomst steeds vaker zien en die moeten koste wat kost voorkomen worden door het water elders op te vangen voor het schade kan veroorzaken.

Wateroverlast Spijkerkwartier

Wateroverlast Spijkerkwartier

naar boven


Buurtparticipatie

Het doel van dit participatieve project was om mensen te inspireren door te laten zien hoe klimaat-responsieve oplossingen steden zullen veranderen en om actie te ondernemen ten behoeve van adaptatie. De internationale studenten van de cursus Climate responsive planning and design (onderdeel van het masterprogramma Landschapsarchitectuur en Ruimtelijke Planning) aan de Wageningen Universiteit werkten aan dit project in het najaar van 2016. Een zeer gespecialiseerd team begeleidde de groep: Sanda Lenzholzer (stadsklimaat-gerelateerd ontwerp), Sven Stremke (energie-landschappen) en Gert-Jan Steeneveld (stedelijke meteorologie). De vijf groepen studenten kwamen elk met een scala aan innovatieve oplossingen voor klimaat-gerelateerde problemen in het Spijkerkwartier. De studenten waren: amela Acuña Kuchenbecker, Kinga Bachem, Mayke Baltussen, Thessa Beck, David de Boer, Angeles Casares, Bing Du, Alex van Gelder, Jian Long, Tika Meijer y Bodisco Massink, Bouwina Miedema, Oktaviana Miffatulani, Ulrika Palola, Esmee Ruland, Petra Severijnen, Rob Stuijt, Yang Sun, Juni Teigene, Jan Willem van Veelen, Lisanne Veenbergen, Feline Verbrugge, Maarten Vermeer, Ruben Weggemans.

Het ontwerpproces werd ingezet in overleg met de buurt. De studenten presenteerden hun analyses over de wijk en hun eerste oplossingen aan mensen uit het Spijkerkwartier en andere belanghebbende partijen. De bewoners gaven input en kritische reflectie in kleine paneldiscussies die de studenten hielpen hun ontwerpen te verfijnen en verbeteren. Deze interactie werd mogelijk gemaakt door Patrick Hoogenbosch (De Blauwe Wijk Economie), Hans van Ammers, Anton de Kleijn (beiden gemeente Arnhem) en Muriel Denayer (Alliander). We zijn erg blij met de steun van deze vier enthousiaste personen!

Overleg met de buurt

Overleg met de buurt

naar boven


Conclusie

We moeten onze steden in Nederland aanpassen aan de grote uitdagingen van de toekomst ten gevolge van de klimaatverandering. Onze steden zullen warmer zijn dan ooit en we zullen te maken krijgen met steeds meer zware regenbuien. We moeten ook onze stedelijke energiesystemen ombouwen en gebruik maken van hernieuwbare energie om de totale uitputting van fossiele brandstoffen te voorkomen en verdere opwarming van de aarde tegen te gaan. Dit moet zoveel mogelijk in de steden zelf gebeuren, omdat de omringende landschappen nodig zijn voor andere zaken dan energieproductie. We moeten bestaande en historische gebieden herinrichten en nieuwe stedelijke gebieden op zo'n manier plannen dat de uitdagingen van klimaatverandering integraal worden aangepakt.

Klimaat-responsief ontwerpen vereist verschillende benaderingen voor verschillende soorten buurten. In een dichtbebouwde, multifunctionele en oude wijk als het Spijkerkwartier is weinig ruimte voor nieuwe maatregelen. Er zijn weinig horizontale oppervlakken die kunnen worden gebruikt voor zonne-energie, omdat de meeste gebouwen een schuin met ongeschikte oriëntatie dak hebben. De beschikbaarheid van verticale oppervlakken om zonne- en windenergiestromen op te vangen is ook gelimiteerd, aangezien veel gevels een monumentale status hebben en de sfeer van deze populaire wijk aanzienlijk zou veranderen als de gevels zouden worden aangepast.

De grondoppervlakken die kunnen worden gebruikt voor wateropslag zijn ook schaars. Autoverkeer en vooral parkeerplaatsen nemen een groot deel van de beschikbare ruimte in beslag. Dit vraagt ​​om de toepassing van verschillende benaderingen. Sommige studentengroepen kozen voor een radicale aanpak waarbij ze het Spijkerkwartier volledig zelfvoorzienend maken wat betreft de energievoorziening met enorme aanpassingen, zoals nieuwe overkappingen voor energieproductie en schaduw die bijna de hele buurt bedekken. Anderen kozen voor een bescheiden benadering waarin zij het monumentale karakter van de gebouwen behouden en kleine wijzigingen aanbrengen. Deze laatste groepen konden slechts in een fractie van de energiebehoefte voorzien. Wat betreft het regenwater hebben alle groepen ervoor gekozen om zoveel mogelijk auto's uit het straatbeeld te verwijderen door ze in garages bij elkaar te zetten en grote delen van de straten te 'ontharden'. Al deze ingrepen zullen een grote invloed hebben op hoe onze steden eruit zullen zien en zullen functioneren. We hopen dat het werk van het project Klimaat-adaptief Spijkerkwartier een inspiratie is!

naar boven


Lijst van innovatieve maatregelen

Zonnepaneel met schuifsystemen

De verschuifbare zonnepanelen kunnen worden aangepast aan de richting van waaruit de zon schijnt en aan dagelijkse gebruikspatronen. Wanneer ze op rails boven de straten worden geplaatst, kunnen ze door een sensorsysteem worden aangepast. Als ze op muren van huizen zitten en de bewoners overdag niet thuis zijn worden de panelen gesloten. Dan houden ze het binnen koel door de zon tegen te houden en vangen ze zonne-energie op. 's Ochtends en 's avonds, wanneer mensen thuis zijn, kunnen de panelen richting het oosten en westen worden geschoven om zonne-energie op te vangen.

Zonnepaneel

Fotovoltaïsche cellen (PV) zetten zonlicht rechtstreeks om in elektriciteit. PV is qua capaciteit de op twee na grootste bron van duurzame energie. Een gemiddeld zonnepaneel van 2,5 m2 produceert in Nederland 225 kWh per jaar. Voor het genereren van alle benodigde elektriciteit in het Spijkerkwartier met PV zou ongeveer de helft van de oppervlakte van de wijk nodig zijn.

Decoratieve zonneboiler

Zonneboilers zijn feitelijk zwarte buizen gevuld met water dat wordt verwarmd door de zon. Het verwarmde water wordt rondgepompt door een warmtewisselaar en warmtepomp en kan dan worden gebruikt als warm leidingwater of voor de verwarming van het huis. De gedachte boilers op de monumentale gebouwen van het Spijkerkwartier bestaan uit een verfijnd sierframe van buizen dat bijvoorbeeld luiken of balkonrelingen kan vervangen. Deze zonneboilers leveren ongeveer 7% van de vraag naar warmte in het hele Spijkerkwartier in 2050.

Glaspanelen met zonnecellen

Fotovoltaïsche cellen op een glaspaneel houden het zonlicht tegen, waardoor stoepen en de begane grond van gebouwen meer in de schaduw liggen. De zonnecellen produceren ook elektriciteit. Ze zijn 'dubbelzijdig', wat betekent dat ze ook energie opvangen die uitstraalt vanaf het grondoppervlak. De glazen panelen met zonnecellen produceren ongeveer 150 kWh per m2 per jaar.

Windturbine

Kleine en super efficiënte windturbines voorzien van dubbele tegengesteld draaiende rotors. Deze zijn efficiënter dan de meeste turbines in hetzelfde segment. Het gekozen product is bijna geluidloos en kan 43.000 kWh per jaar produceren. Als dit soort windturbines worden geplaatst langs de spoordijk en enkele 'wind-fronten', in het totaal zo'n 360 turbines voor de hele buurt, kan 30% van de benodigde elektriciteit worden opgewekt.

'Vibro-wind’ elementen

Vibro-windtechnologie bestaat uit kleine (ongeveer 10 cm) oscillatoren die zijn gemonteerd op een raster. De wind stroomt rond de kleine oscillatoren, die door hun trillingen energie genereren. Ze zijn een alternatief voor conventionele roterende windturbines en 1 vierkante meter kan 30 kWh/m2 per jaar genereren in het windklimaat van Arnhem. Als je 100% van de energiebehoefte van de wijk op deze manier zou willen opwekken, zou 1,3 keer het grondoppervlak van het Spijkerkwartier nodig zijn.

Groene gevel

Een gevelbedekking van planten biedt schaduw voor de muren van het gebouw en onderschept zonnestraling die anders de muren, hun omgeving en de binnenruimte van het gebouw zou opwarmen. Beplante gevels kunnen leiden tot een afname van maximaal 30 ˚C van de oppervlaktetemperatuur van de muur zelf en van maximaal 3 ˚C van de kamertemperatuur. Zo kan tot 40% minder energie nodig zijn voor verkoeling.

Groene panelen

Dit is niet een normale 'gevel-vergroening' maar een systeem waarin verwisselbare panelen zijn gemonteerd op blinde of lelijke muren. De panelen kunnen verschillende soorten planten bevatten, variërend van keukenkruiden of kleurrijke bloeiende planten tot mossen. De bewoners kunnen de panelen naar behoefte afwisselen.

Uitwisselen van groene panelen

Het omruilen van de groene panelen werkt als een bibliotheek. Op centrale plekken in de wijk zijn de zogenaamde 'hubs'. Deze gebouwen hebben een frame aan de buitenkant met daarop groene panelen aan de schaduwzijdes (aan de zonzijde zijn PV-panelen gemonteerd). De panelen kunnen in en uit de frames worden geschoven en de bewoners van het Spijkerkwartier kunnen naar hartenlust de groene panelen omwisselen. Een groep buurtbewoners onderhoudt de groene panelen wanneer ze worden teruggebracht naar de hub.

Beplante zonwering

Pergola's of andere soorten ondersteuningssystemen voor planten zorgen voor schaduw van boven en de planten verkoelen de lucht door middel van evapotranspiratie via hun huidmondjes. Deze frames worden bij voorkeur beplant met soorten die hun blad verliezen in de winter, zodat de winterzon op de onderliggende oppervlakken kan vallen.

Regentuin

Een regentuin is een lagergelegen stuk grond met planten erop. De bodem is doorlaatbaar, waardoor regenwater dat over harde oppervlakten vanuit andere delen van de stad toestroomt tijdelijk kan worden vastgehouden en vervolgens worden geabsorbeerd. Meestal staan de regentuinen maar voor een korte periode onder water en zijn ze verder als sierbeplanting bedoeld.

Wadi

Een wadi is een verlaagde strook met sierplanten of gras. Het vermindert het risico op overstromingen door regenwater weg te voeren van belangrijke infrastructuur of het naar waterbergingsgebieden te leiden. Wadi’s helpen ook de waterkwaliteit te verbeteren, doordat ze slib, zand en organisch materiaal uit het stromende water filteren.