Het gebouw begrijpen

De Duitse klimaatingenieur Matthias Schuler is nationaal én internationaal een veelgevraagde expert. Hij slaagt erin om de energiehuishouding van een gebouw van binnenuit te optimaliseren met methoden die, los van klassieke airconditioningsystemen, tot opmerkelijke resultaten leiden. Als spreker op de komende ARCHITECT@WORK editie in München mochten we hem vooraf alvast uitgebreid interviewen.

Je bent zelf werktuigbouwkundige en hebt pas later de weg naar de bouwsector gevonden. Dat je graag alternatieve manieren zoekt om tot oplossingen te komen, is ook geen geheim. Hoe is de oprichting van Transsolar tot stand gekomen?

In mijn eerste baan als werktuigbouwkundige met focus op thermodynamica aan de Universiteit Stuttgart mocht ik samen met architect Günter Löhnert het Duitse Ministerie van Onderzoek vertegenwoordigen in een internationaal IEA‑onderzoeksproject over "passive and hybrid solar commercial buildings". In vijf jaar tijd onderzochten we 66 gebouwen in 13 landen.

Daar heb ik geleerd hoe architecten gebouwen beoordelen niet alleen op basis van cijfers, zoals wij ingenieurs dat doen, maar op basis van beelden. En dat de beste gebouwen ontstaan wanneer architecten en ingenieurs vanaf dag één samenwerken.

Je hebt al snel ingezien dat er binnen de architectuur behoefte bestaat aan expertise gebaseerd op analyse en onderzoek. Wat heb je met jouw bedrijf concreet tot doel gesteld?

Uit het onderzoeksproject werd al snel duidelijk dat universiteiten over waardevolle evaluatiemethoden beschikten die in dagelijkse praktijk van het ontwerpproces nauwelijks werden benut, terwijl ze architecten net wél in staat zouden stellen om geïntegreerd en beter te ontwerpen. Dat wilden we doen: architecten holistisch adviseren zodat betere gebouwen kunnen ontstaan.

En een echte mijlpaal voor mij was dat Fritz Auer en Carlo Weber tijdens mijn eerste prijsvraag aandachtig naar mijn inzichten luisterden en vervolgens hun ontwerp volledig opnieuw herwerkten, geïnspireerd door mijn aanbevelingen.

Je omschrijft jezelf als ‘klimaatingenieur’. Wat moet men zich daar precies bij voorstellen?

Wij zijn verantwoordelijk voor het binnenklimaat van een gebouw, dat de bewoners & gebruikers optimaal comfort biedt met de minst operationele inspanningen. Zo vormen wij een extra lid van het ontwerpteam van een gebouw, verantwoordelijk voor een integrale oplossingenbenadering tijdens het volledige ontwerpproces. Het resultaat: functioneel design en minder investeringen in technische installaties, omdat het gebouw zélf al veel doet om een goed klimaat en energie-efficiënt functioneren mogelijk te maken.

Je zei ooit dat architecten in beelden denken, terwijl wij in cijfers denken. Waar ligt volgens jou de overlap, het punt waarop beide werelden samenkomen en er een gezamenlijke taal ontstaat die echt iets kan veranderen?

Het gezamenlijke streven om iets beter te ontwerpen en uiteindelijk beter te bouwen is het startpunt. En zodra architecten begrijpen dat we hen niets proberen op te leggen, maar juist het potentieel zichtbaar maken dat schuilt in de lokale omstandigheden — klimaat, bodem, omgeving en de eerste architecturale ideeën, wat wij ‘lokale identiteit’ noemen — en deze inzichten meenemen in hun ontwerpfase, is het ijs snel gebroken.

Bij Helmut Jahn heeft dat proces jaren geduurd — hij was immers al een wereldberoemd architect toen we elkaar voor het eerst ontmoetten bij het project voor de luchthaven van Bangkok. Maar de Post Tower in Bonn was uiteindelijk het resultaat van onze gedeelde ontwerp­taal.

Hoe verenigbaar zijn moderne techniek en esthetiek volgens jou? Zijn er momenten waarop de schoonheid moet wijken voor de functionaliteit?

De samenwerking met het Japanse architectuurbureau SANAA – Kazujo Sezima und Ruye Nishizawa - is daarvoor het perfecte voorbeeld. Voor hen staat esthetiek absoluut bovenaan, alles moet zich daaraan onderwerpen. Precies die houding dwong ons telkens om nieuwe oplossingen te bedenken. Hoe kan ik ondanks de Duitse warmte‑isolatievoorschriften toch een betonnen buitenwand bouwen met een minimale dikte? Dat leidde uiteindelijk tot het concept van actieve warmte-isolatie bij de Designschool Zollverein, waar we de lokale identiteit, het bijna 40 graden warme mijnwater uit 1.000 meter diepte, gebruikten om de niet‑geïsoleerde buitenwand zó te tempereren dat ze functioneert alsof ze wél geïsoleerd is.

De eenvoudige constructie van de monolithische buitenwand met de geïntegreerde buisleidingen leverde een besparing op van ongeveer 1,5 miljoen euro, terwijl de aansluiting op het mijnwater slechts een half miljoen kostte. Dankzij de op deze manier beschikbare warmte konden vervolgens ook andere gebouwen worden aangesloten op deze CO₂‑neutrale warmtebron.

Je werkt aan projecten over de hele wereld. Zie je grote verschillen tussen continenten in hoe men de noodzaak ervaart om daadwerkelijk actie te ondernemen?

Ja, er zijn grote verschillen. Terwijl in Europa de drang naar concepten met minder techniek en een lager energieverbruik vooral wordt gevoed door een moreel verantwoordelijkheidsgevoel, mede als gevolg van het Grenzen aan de Groei rapport uit 1972 en het Klimaatakkoord van Parijs uit 2015, staat bij de meeste opdrachtgevers in de Verenigde Staten nog altijd, en de laatste jaren zelfs opnieuw, de economische haalbaarheid voorop. Wanneer onze concepten dankzij meervoudig gebruik en efficiëntie leiden tot kleinere systemen en lagere operationele kosten, worden ze daar enthousiast onthaald. Maar extra investeringen om de CO₂‑voetafdruk te verlagen zijn er moeilijk te verkopen, zeker nu banken zich ook hebben teruggetrokken uit hun klimaatfondsen. Laat staan het ontkennen van de menselijke invloed op klimaatverandering door de regering in Washington, iets wat bij mij als ingenieur en wetenschapper alleen maar tot ongeloof leidt.

Je werkt met het model van klimaattweelingen. Tegelijkertijd veranderen klimaatprognoses voortdurend. Is het überhaupt mogelijk & realistisch om gebouwen over vele decennia, misschien zelfs een eeuw, klimaatbestendig te maken? Of moeten we architectuur korteretermijngericht benaderen, wat dan weer niet duurzaam zou zijn?

Wanneer je kijkt naar 100 jaar oude industriële gebouwen in Berlijn, die tot nu toe uitsluitend functioneerden met natuurlijke ventilatie via ramen en eenvoudige verwarming, maar in de toekomst ook koeling zullen nodig hebben, aangezien de zomertemperaturen in Berlijn regelmatig boven de 40°C zullen uitkomen en het aantal tropennachten stijgt naar 80 à 90, tegenover zo’n 20 in warme jaren vandaag, dan moeten we precies die massa en robuustheid van het gebouw benutten om koelpieken op te vangen. Onze modellen maken het vervolgens mogelijk om dit gedrag te simuleren op basis van de toekomstige klimaatdata van de Duitse Weerdienst.

Daarom moeten we op de lange termijn denken: elke bouwmaatregel brengt immers CO₂‑uitstoot met zich mee, en die investering moet zo lang mogelijk renderen, zeker omdat onze operationele energiebronnen in de toekomst steeds minder CO₂ zullen uitstoten. Denemarken loopt daarin nu al voorop: voor het verkrijgen van een bouwvergunning van een nieuw gebouw moet de CO₂‑voetafdruk bij de bouwfase, 60 jaar gebruik én de sloop aantoonbaar onder de 12 kg/m² per jaar blijven.

Als je alles zou kunnen bepalen: wat zou dan jouw geïntegreerde visie zijn op de toekomst van een krachtige, toekomstbestendige architectuur? Hoe zou je dat aanpakken?

Een krachtige en toekomstbestendige architectuur zou in ons land in de eerste plaats moeten inzetten op het versterken van bestaande gebouwen en het verdichten van buurten, ook al zullen die gebouwen daardoor misschien niet helemaal het energetische niveau van nieuwbouw halen. Want de CO₂‑investering die nodig is om een nieuw gebouw neer te zetten, de ruwbouw vertegenwoordigt bijna 60 procent van de totale CO₂‑voetafdruk van een gebouw, kan tijdens de gebruiksfase nauwelijks worden gecompenseerd, zeker niet wanneer onze energiedragers zoals elektriciteit en stadsverwarming in de toekomst steeds CO₂‑neutraler of regeneratief worden opgewekt.

Het terugdringen van warmteverliezen blijft daarom essentieel, ook al weten we ondertussen dat niet energie op zich ons grootste toekomstprobleem is, maar de CO₂‑uitstoot. En wat we vandaag investeren in nieuwbouw telt vandaag volledig mee in de CO₂‑balans en moet daarom bijzonder kritisch worden bekeken. De CO₂‑emissies van de komende jaren zullen immers bepalen of het wereldklimaat het kantelpunt bereikt waarboven het niet meer te stoppen is, of we dat nu willen geloven of niet.