Form follows Physics. architectuur 2

Voor mijn afstuderen, lang geleden, zou ik een klein theater ontwerpen. En aangezien ik zowel in architectuur als bouwfysica afstudeerde, moet het niet alleen architectonisch kloppen maar ook bouwfysisch. Hoe die twee te combineren, dat wisten ze op de universiteit ook niet. De twee afdelingen werkten nauwelijks samen. Die integratie is op de meeste plaatsen nog steeds niet vanzelfsprekend. Maar goed, ik moest twee professoren tevreden houden. Na wat puzzelen en proberen, kwam ik op een benadering die ik ‘design by deduction’ noemde: ik liet de architectonische vorm voortkomen uit fysische eigenschappen: voor de binnenkant lag dat voor de hand: een theaterzaaltje moet vooral een aantal fysische zaken goed geregeld hebben: de akoestiek en de zichtlijnen uiteraard , die de vorm van de zaal grotendeels bepaalden. Maar ook ventilatie, en warmtebeleid zijn dan belangrijk, want in korte tijd veranderen die stromen enorm. Aangezien temperatuur een gevolg is van straling en lucht temperatuur, waren de buitenmuren van de zaal ook belangrijk, in die zin dat hun samenstelling mede de wand temperatuur zou bepalen: Dus werd onderzocht hoe en op welke tijd die wand temperatuur binnen optimaal kon zijn, als overdag buiten bijvoorbeeld de zon scheen: Om de zaal voor te verwarmen, zou dan de zonnewarmte, die de muur buiten ontving, zon 5 a 6 uur later binnen moeten zijn doorgedrongen, ( want warmtestromen werken twee kanten op…) Dan zou de ergste kou in de zaal verdwenen zijn. Denk aan het kerk effect. En die stromingstijd bepaalde dus de samenstelling en materialisatie van de wanden. Op Een zelfde manier werd de buitenvorm bepaald, door oa onderzoek naar windturbulentie rond gebouw. Enzovoort. Het was zeker niet optimaal allemaal, maar gaf mij toch de gelegenheid in al die aspecten eens diep in te duiken. Destijds waren zonnecellen nog niet echt in beeld , het zou nog aantal jaren duren voordat de eerste woning daarmee werd uitgerust ( Woubrugge, eerste nul energie woning Nederland ( en Europa?) , en die was zelfs autarkisch.1993 [1]) Maar toen dat wel gebeurde, werd het weer wat duidelijker: je hebt voldoende oppervlak gericht op het zuiden onder een optimale hoek nodig om zoveel mogelijk zonne energie te vergaren, of andersom, het benodigde oppervlak aan pv panelen gering te houden. En naarmate het steeds duidelijker wordt dat duurzaamheid, schaarste aan grondstoffen doorslaggevend gaan zijn, werd dat ‘design by deduction’ steeds meer ‘form follows physics’ : We kunnen niet meer onafhankelijk van de omgeving ontwerpen, alles zal geoptimaliseerd moeten worden, om de milieudruk zo laag mogelijk te maken. En dat is dus vooral fysische wetmatigheden volgen. Overigens is dat nog steeds vooral tegen dovemansoren gezegd. In de jaren negentig pleitten we al voor een verplichting voor dakhellingen op het zuiden, zelfs gesteund door kamerleden van alle belangrijke partijen, maar het heeft het bouwbesluit nooit gehaald.

Nog steeds wordt ontkend dat wat wij doen , afhankelijk is van wat de omgeving aankan als systeem. Maar het volgen van fysische wetmatigheden, is niet wat de mensen willen, dat is niet leuk of niet comfortabel. Politieke besluiten zijn op emotie en wensen gebaseerd, maar zelden op ratio en fysische beperkingen . Dat wordt zelfs stelselmatig buiten de deur gehouden, want vervelend , tot het niet meer anders kan. En dan nog liefst niet in beperkingen , maar in nieuwe technologie omgezet, zoals mega veel windparken bouwen, ipv bijv energie gebruik beperken. En ja die windparken volgen fysische wetten , maar de gebouwde omgeving die ze van energie moeten voorzien, niet: die mag nog steeds vrijelijk worden ingericht, in vorm en materialen met hoge embodied energie, (tot aluminium gevels aan toe-sic) en owee als je aan architectonische vrijheden komt. Dat is nog steeds een taboe. Belachelijk: de sector die verantwoordelijk is voor 40% van energie en materiaalgebruik in de wereld, en dus 40% van de milieu impact en de klimaatverandering, mag en moet kunnen doen wat ze leuk lijkt? Huh?

Een paar maanden geleden schreef ik over driedimensionale planning, omdat de zon ons voornaamste oriëntatie punt wordt, op termijn zullen we alleen van de zon moeten leven, voor ons voedsel , materialen ( biobased) en energie: dus moet alles gericht worden op optimalisatie tov die zon. [2] Dus dient regelgeving rekening te houden met de schuinte van de invallende zon. En dus ook de hoogte van gebouwen ( beschaduwing buren) en plaatsing van de bomen. Dat laatste leverde weer een stevige discussie op, een boom die moet wijken voor de opbrengst van zonne panelen , dat kon toch niet.

En kort geleden was er weer een vermakelijk twittersessie over schoorstenen: die kunnen verdwijnen. Ho, ho, zo ging het, die maken onderdeel uit van het archetype van een woning: ‘Kwestie van smaak en zo’. Natuurlijk niet. De tijd dat wij alles konden over laten aan de smaak van mensen, aan wat ze wel en niet mooi vinden is voorbij.

Het gaat zelfs nog veel verder dan ‘ form follows physics’ , heb ik inmiddels geleerd: want dan zou vorm nog een geaccepteerd uitgangspunt zijn. Maar zelfs vorm is niet altijd nodig: vorm zelf is ook meestal een gevolg van emotie en wensdenken: het gaat om het leveren van functies voor de maatschappij, voor de mensheid: eten, drinken, beschutting, vervoer, en dat kan op vele manieren. Het is feitelijk : “Function follows physics”: en dus de vraag hoe huisvesten wij mensen op een effectieve manier, binnen het draagvermogen van de bronnen op aarde, maw binnen het fysische herstelvermogen van het systeem, dat weer geheel leunt op een balans tussen gebruik (consumptie) en op zonnestraling gebaseerd toegevoegd vermogen.

Met enig kunstwerk zou je dus feitelijk wel kunnen zeggen : Form follows function, maar aangezien ‘Function Follows Physics” , is de resultante: ‘form follows physics’ .Waarbij vorm in de traditionele zin geen vast gegeven is.

Dat werd me nog eens geheel duidelijk toen ik in opdracht voor een gebied met een droog en warm klimaat een optimalisatie mbt bronnen (=land) maakte. De mensen moeten wonen, maar grond is hun belangrijkste bezit. Tegelijk is het vaak warm waardoor koelte een belangrijke eis is.

Maar dan wel weer met zo min mogelijk externe (fossiele of biomassa-) energieinzet. De oplossing waar ik op uit kwam, vanuit landgebruik optimalisatie voor bronnen, bleek, zoals oudere culturen ook al proefondervindelijk hadden geleerd, een verzonken patiowoning, ook wel troglodyte genoemd. Het is een verzonken patio met aangrenzend de leefruimten uitgegraven. Waarbij de patio het contact met buiten is , en de daken van de leefruimten in feite de onaangetaste en dus benutbare grond erboven zijn. Het resultaat is een natuurlijk koele woning, met minimaal landbeslag waardoor er optimale ruimte voor andere bronnen beheer aan de oppervlakte overblijft. Als je dat verder door trekt zou je die patio ook nog op enige hoogte kunnen overdekken met zonnecellen. Zonder in te leveren op landgebruik, zelfs voor wat extra koeling kunnen zorgen door schaduw in de patio en op de buitenwanden van de woonruimten. En wees eerlijk: een normale bovengrondse patiowoning verschilt weinig van zo’n troglodyte: in de patio zie je de lucht, of je nu ‘bovengronds’ staat of paar meter lager, dat maakt niet uit, het uitzicht blijft hetzelfde. Het is een kwestie van perceptie. En zo ontstaat in de optimale “form (function) follows physics” benadering zelfs een negatieve vorm: er is geen buitenvorm om “vorm te geven” , alleen ruimteorganisatie.

Overigens: een dergelijke uitvoering heeft nog een voordeel: het levert materiaal op ipv dat het materiaal kost: nl. de uitgegraven grond …. Het is een extreem voorbeeld, en kan natuurlijk alleen in geschikte gebieden, maar zo is er voor alle gebieden een fysisch optimum, en vaak een verrassende oplossing. (Een modern voorbeeld is de Villa Vals in Zwitserland.[3])

Het heeft even geduurd eer het kwartje viel, maar sinds mijn studie werd dat steeds duidelijker: wij zijn volkomen afhankelijk en overgeleverd aan fysieke wetmatigheden. En we kunnen die wel tijdelijk negeren, maar slechts ten koste van snel interen op onze fysieke voorraden. We zullen toch weer terug moeten naar de basis: wat is meest effectief, en alle tierlantijnen afschaffen. Anders maken we geen enkele kans ook maar enige niveau van levenstandaard overeind te houden, dan veranderen de omstandigheden ons, ipv zoals wij eeuwenlang de omstandigheden hebben verandert. Dus Form follows physics, en zelfs “function follows physics” . En zeker architecten moeten daar mee leren omgaan . Een schoorstenen , als relikwie van fossiele architectuur gewoon weglaten. Neem het vak serieus, de kunst van het bouwen, ipv bouwkunst.

Het klinkt misschien wat overdreven dat alle beslissingen gestuurd zouden moeten worden door fysische overwegingen, maar dat is schijn. Juist tegenoversteld, we hebben jaren alles genegeerd wat ook maar enigszins logisch zou zijn geweest, vanuit klimaat, materiaal en energieperspectief. Vooral gestuurd door een schijnbaar oneindige voorraad energie en materiaal.

Om met dadelijk 9 miljard mensen, een zeker niveau van welvaart en welzijn te kunnen handhaven, en gelijk verdeeld over de wereld, kan het niet anders dan dat er op functie wordt geanalyseerd, en op fysische wetmatigheden geoptimaliseerd. De wereld is nou eenmaal een fysische werkelijkheid, en geen artistieke droom .

[1] woubrugge 1st 0-energy house: http://www.energienulhuis-kroon.nl/

[2] article http://www.ronaldrovers.com/?p=315

[3] villa Vals in Switzerland: http://www.villavals.ch/design.php?lang=en

LinkedInFacebookShare

admin