project

Een nieuw blauwgroen daksysteem voor actieve koeling, stedelijke biodiversiteit en reductie van regenwaterafvoer

Smartroof 2.0

Expert(s):
dr.ir. Gijsbert Cirkel, dr.ir. Ruud Bartholomeus

  • Startdatum
    01 dec 2015
  • Einddatum
    31 dec 2018
  • Opdrachtgever
    TKI Watertechnologie
  • samenwerkingspartner(s)
    Drain Products Europe, Creative Industries, Bureau Marineterrein Amsterdam, Ingenieursbureau Amsterdam, Waternet

Hittestress is een groeiend probleem in de stedelijke omgeving. Binnen dit TKI-project hebben industrie, vastgoedbeheerders, overheids- en onderzoeksinstellingen de handen ineen geslagen om de verkoelende werking door verdamping vanaf blauwgroene daken te optimaliseren. Het project heeft geresulteerd in een breed toepasbaar daksysteem en unieke metingen aan de water en energiebalans van blauwgroene daken. Het systeem draagt daarnaast bij aan het reduceren van de regenwaterafvoer maakt daarnaast meer diverse vegetaties mogelijk waardoor een rijk insectenleven in stand kan worden gehouden.

Koeling van de stedelijke omgeving door een optimaal verdampend blauwgroen daksysteem

Hittestress is wereldwijd een groeiend probleem in de stedelijke omgeving. Planten kunnen door het verdampen van water een significante bijdrage leveren aan het verlagen van de luchttemperatuur. In stedelijke gebieden is het oppervlakte groen echter beperkt en kunnen temperaturen hoog oplopen met negatieve consequenties voor de leefomgeving. Gezien het grote oppervlak bieden daken ruimte om de stad te vergroenen en klimaatrobuust te maken.

Dat groendaken technisch aangelegd kunnen worden en kunnen resulteren in begroeide en bloeiende daken is niet nieuw meer. Conventionele groendaken, houden relatief weinig water vast en zijn veelal beplant met planten die zuinig omgaan met water. De verkoelende werking door verdamping van deze daken is daardoor minimaal. Andere beplantingen zijn mogelijk, maar vragen een dikke en daarmee zware granulaatlaag op deze systemen, waardoor toepassing op bestaande bebouwing vaak niet mogelijk is. In dit project is een systeem ontwikkeld waarbij we de watervoorziening van de beplanting optimaliseren, daarmee de granulaatlaag en het gewicht minimaliseren en maximale koeling en reductie van regenwaterafvoer bewerkstelligen.

Optimalisatie en validatie passief irrigatiesysteem voor stedelijke verkoeling met blauwgroene daken

Binnen dit project is een passief irrigatiesysteem geoptimaliseerd en gevalideerd waarmee water vanuit een bergingslaag via speciale vezels capillair wordt terugvoert naar de substraatlaag als de planten daarom vragen. Hierdoor kunnen de planten in tegenstelling tot conventionele systemen langdurig optimaal verdampen en daarmee bijdragen aan koeling van de stedelijke omgeving.

Belangrijk uitgangspunt binnen het project was kwantificering en wetenschappelijke borging van deze eigenschappen. Hiervoor is meetinstrumentarium ontwikkeld die specifiek toepasbaar is op daken in binnenstedelijk gebied. Door proefvlakken in te richten en innovatieve metingen uit te voeren met geavanceerde op de dakomgeving aangepaste lysimeters wordt van verschillende systeemvarianten de water- en energiebalans in detail gevolgd. Onderaan deze pagina is een deel van de metingen live te volgen.

Minder hittestress door optimaal verdampende daken

Doel van het project was het verbeteren van de verkoelende eigenschappen van groene daken in stedelijk gebied. door berging van regenwater en capillaire nalevering kan de verdamping van een groendak sterk worden vergroot. Een illustratie hiervan is de gemeten verdamping tijdens een twee weken durende hittegolf in juni 2017. Het conventionele groendak testvlak bleek in deze periode 18 liter water per m2 verdampen. De testvlakken met berging en capillaire irrigatie verdampten in dezelfde periode meer dan het dubbele, tot maar liefst 42 liter water per m2. Uit berekeningen op basis van de metingen blijkt de langjarige werkelijke verdamping van een Sedum vegetatie op te lopen van gemiddeld 290 mm/jr bij een conventioneel systeem zonder waterberging tot 386 mm/jr bij capillaire irrigatie en een waterberging van 80 mm bij een potentiële verdamping van 401 mm/jr.

Het blauwgroene daksysteem met een capillaire irrigatie zet langjarig gemiddeld bijna 50% meer inkomende (zonne-)energie om naar verdamping van water in plaats van opwarming van lucht dan conventionele groene daken. Gedurende droge hete periodes beschikken conventionele daken al snel over te weinig water waardoor het verschil nog verder oploopt. Bij conventionele daken wordt tijdens deze periodes het merendeel van de inkomende energie omgezet in opwarming van lucht terwijl de verdamping en daarmee de koeling van de blauwgroene daken langdurig op peil blijft.

‘Bijvangst’

Naast de gerealiseerde onderzoeksdoelen zijn een aantal andere observaties het vermelden waard. Door continue beschikbaar water is het bodemvochtgehalte in de vlakken met berging en capillaire irrigatie stabiel. Dit resulteert in duidelijk zichtbare vegetatieverschillen en een hoge soortenrijkdom. De vlakken met capillaire irrigatie hebben een rijke gemengde vegetatie van Sedum, grassen en kruiden, terwijl het conventionele groendak zich niet verder ontwikkelt dan de aangebrachte Sedum beplanting. Dit vertaalt zich ook in de insectenrijkdom, op het onderzoeksdak is die met 42 aangetroffen soorten in 24 uur zeer hoog.

Sinds de installatie van Project Smartroof 2.0 zijn de airconditioningseenheden in de ruimten onder het dak niet gebruikt. De opzet van het blauw-groene dak bovenop het niet-geïsoleerde dak hield voldoende warmte buiten het gebouw om de noodzaak voor airconditioning te onderdrukken. Temperatuurmetingen ondersteunen dit: zelfs op de warme zomerdagen in 2018 komt de temperatuur in de waterbergingslaag niet boven 23-24 °C.

Het thermische beeld toont meer dan twintig graden verschil in oppervlaktetemperatuur tussen de (bitumen) dakranden en de vegetatie op het dak.