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 island 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-eilandeffect’ verergerd door de opwarming van de aarde. Bebouwing, 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 en hitte gerelateerde ziekten, falende infrastructuur en verhoogd energieverbruik voor koeling. Bovendien kan het stedelijke hitte-eilandeffect 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-eilandeffect 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 ontdekken van het koelpotentieel van levende 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 in Londen met wel 12 graden Celsius kunnen verlagen. Daarnaast zouden groene gevelsystemen de omgevingstemperatuur op korte afstand van de groene muur met maximaal 4,1 graden Celsius kunnen verlagen in Londen en 5 graden Celsius in Duitsland.

“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 hitte-eilandeffect te verzachten en een comfortabeler microklimaat te creëren in stedelijke gebieden.

Dit effect kan beter worden bereikt met een groen gevelsysteem dan met een grondgebonden systeem. 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 dat beschikbaar is voor verdampingstranspiratie, waardoor het koelende effect wordt versterkt. Bovendien zorgt de begroeiing in groene gevelsystemen voor beschutting van oppervlakken die normaal zouden 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 gebruikte 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 verbeteringen. De studie van Maricruz Solera Jimenez benadrukt hoe groene gevelsystemen de nachttemperatuur in 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 bewerkstelligen en warmte in de winter vast te houden.

Maricruz benadrukt het effect van groene (buiten) gevels op de binnentemperatuur, en zegt:

“Groene gevels aan de buitenkant van een gebouw 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 komt voort uit haar diverse ervaringen in de architectuur. Ze heeft aan verschillende projecten gewerkt, waaronder ontwikkeling van woonwijken en zorginstellingen, en is altijd gefascineerd geweest door de mogelijkheden van groene gevelsystemen om het stadsklimaat te verbeteren.
Professor Sanda Lenzholzer, wiens illustere carrière zich uitstrekt over het gebied van landschapsarchitectuur, stedelijk ontwerp en klimaatwetenschap, neemt deel aan dit gesprek. Als voorzitter van de afdeling 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 in de discussie in. Haar baanbrekende werk op het gebied van klimaatgericht stedelijk ontwerp, dat wordt geïllustreerd door haar veelgeprezen boek “Weather in the City”, onderstreept het cruciale raakvlak tussen onderzoek en praktijk bij het vormgeven van duurzame stedelijke omgevingen.

Hun gezamenlijke inzichten beloven inzicht te geven in de diepgaande effecten die groene gevelsystemen kunnen hebben op stedelijke microklimaten en de bredere implicaties voor duurzame stedelijke ontwikkeling.