Een combinatie van ondergrondse regenwateropslag en waterdoorlatende klinkers kan op warme dagen zo’n 10 tot 15°C temperatuurdaling van het oppervlak opleveren ten opzichte van traditionele bestrating, blijkt uit onderzoek van inmiddels afgestudeerd student civiele techniek Noor Stapel in samenwerking met The Green Village van de TU Delft en de bedrijven New Urban Standard, Koers en TileSystems. Het geteste systeem tipte ze aan de gemeente Delft voor een pilot, maar klimaatadaptatie en een monumentale binnenstad blijken nog niet hand in hand te gaan.
Steeds meer steden zijn op zoek naar oplossingen om regenwater tijdelijk vast te houden onder bestrating, omdat hiermee twee problemen tegelijkertijd gediend kunnen worden: het afvoeren van overtollig regenwater bij hevige buien, en het verkoelen van de omgeving door verdamping op warme momenten. Waar alle klimaatscenario’s van het KNMI het immers over eens zijn is dat de winters natter zullen worden, en de zomers warmer en droger. Aanpassing aan beide uitersten is dus nodig, niet alleen voor waterveiligheid en volksgezondheid, maar onder andere ook om hittestress voor het bodemleven te voorkomen, het risico op breuk van drinkwaterleidingen door droogte en zettingen te beperken, en te voorkomen dat de drinkwatertemperatuur in het distributienet door ondergrondse hittestress boven de 25°C uitkomt.
Om gemeenten en particulieren bij deze adaptatie-opgaven te bedienen is de afgelopen decennia een markt ontstaan voor allerhande technieken en materialen voor halfopen bestrating, waterdoorlatend voegmateriaal, halfverhardingen, percolatieriolen, waterabsorberende infiltratieblokken, infiltratiekratten, watervertragende groenstroken, grindkoffers en andere hemelwaterverwerkende voorzieningen. Om voor iedere locatie tot een oplossing te komen die past bij het lokale bodemtype en grondwaterpeil, en die voorziet in de aldaar benodigde infiltratiesnelheid, buffercapaciteit, draagsterkte en onderhoudseisen, wordt volop geëxperimenteerd met combinaties van technieken en materialen.
Urban Cooling System
Zo ook door studente Noor Stapel, die voor haar afstudeeronderzoek aan de slag ging met het ‘urban cooling system’, een drielaags systeem dat het resultaat is van samenwerking van drie bedrijven. Wie eroverheen loopt ziet enkel een halfverharding van het bedrijf Koers of klinkers van Zeer Open Afval Keramiek (ZOAK), een waterdoorlatend materiaal van gerecycled keramisch afval dat in 2022 de RIONED Innovatieprijs won. Deze klinkers kunnen tot 30 mm water per minuut per m2 verwerken. Volgens producent TileSystems zijn ze bovendien vorstbestendig, geluidsreducerend, kleurvast en hebben ze een vier keer zo grote splijtsterkte als waterdoorlatende betonstraatstenen.
Onder de klinkers of halfverharding bevindt zich een ‘permavoid capillair irrigatiesysteem’ (PCIS), bestaande uit waterbufferende kunststof infiltratiekratten met capillaire cilinders gevuld met steenwol, die het opgevangen regenwater terug omhoog kunnen transporteren. Volgens producent New Urban Standard zou de levensduur van het PCIS minimaal 50 jaar moeten zijn en is het materiaal vorst- en hittebestendig, inert en ongevoelig voor bacterie- en schimmelgroei.
Omdat de toplaag (de klinkers of halfverharding) niet zomaar bovenop de kratjes gelegd kan worden is een tussenliggende fundatielaag nodig, die waterdoorlatend moet zijn om het water van de capillaire cilinders naar de toplaag te kunnen geleiden. Hiervoor kozen de bedrijven voor zand vermengd met steenwolvezels, bovenop een laag geotextiel die het zand uit de kratjes moet houden.
Dat dit samenstel een verkoelende werking kan hebben, was eerder onder laboratoriumomstandigheden al aangetoond in de klimaatkamer van de Hogeschool van Amsterdam, maar in de werkelijke buitenlucht nog niet.
Schematische weergave van het onderzochte ‘urban cooling system’ | Beeld: Noor Stapel
Regelluw openluchtlaboratorium
Zodoende onderzocht Stapel of het systeem ook in de buitenlucht deed wat het beloofde. Dat deed ze met proefopstellingen op het Hitteplein van The Green Village, een ‘regelluw openluchtlaboratorium’ op de campus van de TU Delft, ‘met een focus op de gebouwde omgeving waar getest kan worden op wijk-, straat- en gebouwniveau’. In het openluchtlab, dat gefinancierd wordt door onder andere de Europese Unie, Provincie Zuid-Holland en de TU Delft, mogen kennis- en onderwijsinstellingen, ondernemingen, overheden en burgers duurzame innovaties op kleine schaal onderzoeken of demonsteren.
In deze proeftuin varieerde Stapel met verschillende materiaaltypen en de dikte van de lagen waaruit het urban cooling system kan worden opgebouwd, en mat de oppervlaktetemperatuur en waterstanden (in de infiltratiekratten) die dit opleverde. Ze ondervond dat de combinatie van lichtgekleurde ZOAK-klinkers en een fundatielaag van 2 cm zand met een hoog gehalte steenwolvezels op warme dagen (bij luchttemperaturen boven de 20°C) een oppervlaktetemperatuurdaling van zo’n 10 tot 15°C kan opleveren ten opzichte van traditionele ‘waaltjes’, de klassieke klinkers waar de Delftse binnenstad mee bestraat is. Waar de oppervlaktemperatuur van het (als zodanig samengesteld) urban cooling systeem niet hoger werd dan 25°C, liep de temperatuur van de waaltjes op tot zo’n 40°C. De kleur van de toplaag bleek hierbij, in lijn met verwachting, een groot verschil te maken: lichtere kleuren bleven tot 5°C koeler dan donkere kleuren zoals antraciet.
Installatie van het ‘permavoid capillair irrigatiesysteem’ in het openluchtlaboratorium van The Green Village op de campus van de TU Delft | Foto: The Green Village
Brief naar de gemeente Delft
Omdat het systeem zijn functie nu ook onder praktijkomstandigheden had bewezen, schreef Stapel een adviesbrief naar de gemeente Delft met de tip om een pilot uit te voeren in het centrum van haar thuisstad, die ze graag had willen helpen verkoelen. ‘Het centrum, met name de Markt, in Delft is een hittegevoelige plek vanwege de dichte verharding en beperkte schaduw’, schrijft Stapel in haar brief, gebaseerd op het literatuuronderzoek dat ze deed naar hitte-hotspots in Delft.
Wel maakt ze bij haar suggestie voor een pilot de kanttekening dat de draagkracht van het systeem onder de belasting van voertuigen nog uitgebreider moet worden getest, en dat de poreuze ZOAK-klinkers (afhankelijk van de functie en ligging van de locatie) eens per 3 tot 7 jaar grondige reiniging nodig hebben om verstopping van de poriën en zodoende verlies van de waterdoorlaatbaarheid te voorkomen. Voor wat het regulier onderhoud betreft, schrijft Stapel, volstaan de bestaande werkzaamheden van de gemeente, zoals kolkzuigen, vegen en beluchten.
Monumentaal centrum gebonden aan klassieke bakstenen
Naar aanleiding van haar brief werd Stapel door de gemeente uitgenodigd voor een gesprek. De gemeente reageerde enthousiast, maar gaf aan het uiterlijk van ZOAK-klinkers moeilijk te kunnen verenigen met de regels voor cultureel erfgoed waar de monumentale binnenstad aan gebonden is. “Ik heb nog aangedragen dat de kleur en het formaat kan worden aangepast zodat de klinkers in het klassieke straatbeeld passen”, vertelt Stapel.
“Historische binnensteden zijn extra lastig om klimaatadaptief in te richten, door de smalle straten, het gebrek aan ruimte in de bodem en het feit dat er weinig mag worden gedaan aan alles wat een monumentale status heeft”, aldus Thijs de Bruijn, projectmanager klimaatadaptatie bij The Green Village. “Ik begeleid hier verschillende ondernemers die aan klimaatadaptieve innovaties voor straatwerk, parkeerplaatsen, gevels en daken werken, en soms wordt de voortgang daarvan belemmerd door hoeveel esthetische regels er voor de openbare ruimte zijn, zoals de stijlboeken van gemeentes die voorschrijven dat van alles een bepaalde kleur en vorm moet hebben. Het is jammer dat klimaatadaptatie daar soms door wordt vertraagd.”
Voor Noor heeft het niet afgedaan aan haar enthousiasme voor het vak. “Dit onderzoek heeft voor mij bevestigd dat ik het leuk vind om te helpen bijdragen aan duurzaamheid in de stad.” Deze week begint ze aan haar master ‘Metropolitan Analysis, Design and Engineering’, een gezamenlijke opleiding van de TU Delft en Wageningen University & Research, gegeven aan het Amsterdam Institute for Advanced Metropolitan Solutions.
De Bruijn benadrukt hoe belangrijk het werk van studenten als Noor voor The Green Village is. “Wij werken heel graag samen met studenten van hogescholen en universiteiten. Zij kunnen hier onder begeleiding van wetenschappers onderzoek doen dat heel waardevolle resultaten oplevert voor de directe praktijk."
De gemeente Delft is in gelegenheid gebracht haar zienswijzen over dit onderwerp naar voren te brengen, maar heeft daar (nog) geen gebruik van gemaakt.
