Cooling cities: verbeter het stedelijke microklimaat met groene gevels door Sanda Lenzholzer & Maricruz Solera Jimenez

Terwijl onze steden worstelen met de steeds groeiende uitdagingen van urban heat islands effect en klimaatverandering, komen er innovatieve oplossingen naar voren om de gevolgen van stijgende temperaturen te verzachten. Een dergelijke oplossing die aan momentum wint, is de integratie van groene gevelsystemen in stedelijke landschappen. Deze levende muren voegen niet alleen esthetische waarde toe, maar bieden ook een scala aan milieubaten, waaronder het koelen van stedelijke microklimaten.

In een recent interview hadden we het voorrecht om te spreken met twee vooraanstaande onderzoekers op dit gebied: Professor Sanda Lenzholzer, Hoogleraar aan de Wageningen Universiteit, en Maricruz Solera Jimenez, een promovendus en onderzoeker binnen het Europese Industrieel doctoraatproject SOLOCLIM aan de Wageningen Universiteit.

Image credit Cool Roof Rating Council

De opwarming van de aarde en stedelijke hitte-eilanden

De stijgende temperatuur op aarde vormt een ernstige bedreiging voor ons ecosysteem en de menselijke samenleving. Naarmate de temperaturen blijven stijgen, zien we een verontrustende toename van extreme weersomstandigheden zoals hittegolven, droogtes en intense stormen. Deze veranderingen hebben een verwoestende impact op landbouw, biodiversiteit en kunnen leiden tot tekorten aan water en voedsel, evenals gedwongen migratie van mensen.

In steden wordt het fenomeen dat bekend staat als het ‘stedelijke hitte-eiland effect’ verergerd door de opwarming van de aarde. Verstedelijking, asfalt en beton absorberen overdag warmte en geven die langzaam af gedurende de nacht, waardoor stedelijke gebieden veel warmer blijven dan omliggende landelijke gebieden. Dit leidt tot een scala aan problemen, waaronder gezondheidsrisico’s zoals hittegerelateerde ziekten, falende infrastructuur en verhoogd energieverbruik voor koeling. Bovendien kan het stedelijke hitte-eiland effect sociale ongelijkheid verergeren, aangezien kwetsbare gemeenschappen zoals ouderen en lage-inkomensgroepen vaak de zwaarste last van de extreme hitte dragen.

Het is duidelijk dat de opwarming van de aarde en het stedelijke hitte-eiland effect urgente kwesties zijn die serieuze aandacht en actie vereisen, zowel op lokaal als op mondiaal niveau. We moeten ons inzetten voor duurzame oplossingen zoals vergroening van stedelijke gebieden, het verminderen van onze afhankelijkheid van fossiele brandstoffen, en maatregelen nemen om klimaatverandering te beperken en ons aan te passen aan veranderende omstandigheden.

Het Onthullen van het koelingspotentieel van levende groene gevelsystemen

De baanbrekende studies van Maricruz Solera Jimenez benadrukken de opmerkelijke koelmogelijkheden van groene gevelsystemen en werpen licht op hun potentieel om stedelijke hitte-eilanden te verzachten. Haar onderzoek onthult dat deze levende muren de temperaturen aanzienlijk kunnen verlagen, maar het is essentieel om rekening te houden met de belangrijke verschillen tussen oppervlaktetemperatuur en luchttemperatuur.

De studies van Maricruz tonen aan dat groene gevelsystemen oppervlaktetemperaturen met wel 12 graden Celsius kunnen verlagen in Londen. Daarnaast zouden groene gevelsystemen de omgevingstemperatuur met maximaal 4,1 graden Celsius kunnen verlagen in Londen en 5 graden Celsius in Duitsland op korte afstand van de groene muur.

“Hoe groter het oppervlak van de groene gevel, hoe groter het koelende effect. Het is het cumulatieve effect dat telt.” – Sanda

De wetenschap achter groene gevelsystemen

Planten zorgen voor koeling door een proces dat verdampingstranspiratie wordt genoemd. Dit proces houdt in dat waterdamp wordt vrijgegeven vanuit de huidmondjes in de bladeren in de omringende lucht. Het verdampingsproces vereist energie uit de omringende lucht en dit tempert de luchttemperatuur. Bovendien bieden planten schaduw, waardoor de hoeveelheid direct zonlicht die oppervlakken zoals straatstenen en gebouwen bereikt, verder wordt verlaagd. De combinatie van verdampingstranspiratie en schaduw helpt het stedelijke hitte-eiland effect te verzachten en een comfortabeler microklimaat te creëren in stedelijke gebieden.

Dit effect kan beter worden bereikt met een groen gevelsysteem dan met een systeem op de begane grond. Dit komt door het substraatpakket aan de muur en doordat de dichtheid van planten meestal hoger is in een groen gevelsysteem. Deze hogere dichtheid en plantendiversiteit maximaliseren het oppervlak beschikbaar voor verdampingstranspiratie, waardoor het koelende effect wordt versterkt. Bovendien zorgt de begroeiing in groene gevelsystemen voor schaduw op oppervlakken die blootstaan aan zonlicht, wat verder bijdraagt aan het verlagen van de temperatuur in stedelijke omgevingen.

Maricruz benadrukt dat naast de dichtheid en variëteit van plantensoorten, de componenten (zoals plantenbakken) van het groene gevelsysteem een belangrijke rol spelen bij de regulering van de temperatuur.

“Het ontwerp van het systeem beïnvloedt koeling in de zomer en verwarming in de winter vanwege zijn meerlaagse structuur.” – Maricruz

De thermische voordelen van groene gevelsystemen gedurende het hele jaar

Hoewel algemeen wordt erkend dat groene gevelsystemen koelvoordelen bieden tijdens de zwoele zomermaanden, strekt hun impact zich veel verder uit dan slechts seizoensgebonden aanpassingen. De studie van Maricruz Solera Jimenez benadrukt hoe groene gevelsystemen de temperaturen ’s nachts tijdens de winter gemiddeld met 0,4°C kunnen verhogen in vergelijking met een kale muur.

Een van de belangrijkste factoren die bijdragen aan deze functionaliteit gedurende het hele jaar is de gelaagde constructie van groene gevelsystemen. Deze systemen, bestaande uit structuren, plantenbakken en substraatlagen, bieden isolatie voor gebouwen, waardoor de binnentemperaturen ongeacht het externe weer worden gehandhaafd. Deze isolatie biedt een duurzame oplossing voor het verminderen van verwarmingskosten en energieverbruik door koelere temperaturen in de zomer te handhaven en warmte in de winter vast te houden.

Maricruz benadrukt het effect van exterieure groene gevels op de binnentemperatuur, en zegt:

“Groene gevels aan de buitenkant verminderen ook de windsnelheid, wat op zijn beurt invloed heeft op het interieur van het gebouw. Dus het gaat niet alleen om het exterieur; ze hebben ook een aanzienlijke invloed op de binnenomgeving.”

Image credit: Prof. Sanda Lenzholzer en Maricruz Solera Jimenez

Over Prof. Sanda Lenzholzer en Maricruz Solera Jimenez

Maricruz’s interesse in duurzaamheid en groene gevelsystemen groeide uit haar diverse ervaring in de architectuur. Ze heeft gewerkt aan verschillende projecten, waaronder woningbouwontwikkelingen en gezondheidszorgvoorzieningen, en is altijd gefascineerd geweest door het potentieel van groene gevelsystemen om stedelijke klimaten te verbeteren. Bij haar in dit gesprek is Professor Sanda Lenzholzer, wiens illustere carrière zich uitstrekt over de gebieden van landschapsarchitectuur, stedenbouw, en klimaatwetenschap. Als hoogleraar Landschapsarchitectuur aan de Wageningen Universiteit, hoofdonderzoeker bij het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions (AMS), en gasthoogleraar aan de Politecnico di Milano, brengt Sanda een schat aan expertise mee naar de discussie. Haar baanbrekende werk op het gebied van klimaatgerichte stedenbouw, geëxemplificeerd door haar geprezen boek “Weather in the City,” benadrukt het vitale snijvlak tussen onderzoek en praktijk bij het vormgeven van duurzame stedelijke omgevingen.

Samen beloven hun inzichten licht te werpen op de diepgaande effecten die groene gevelsystemen kunnen hebben op stedelijke microklimaten en de bredere implicaties voor duurzame stedelijke ontwikkeling.