Gevel 2.0: Hoe een circulaire gevelrenovatie kan bijdragen tot een duurzamere toekomst

Stel je voor dat je je gevel wilt renoveren en je dat alle materialen zou kunnen hergebruiken? Dan moet je weinig of geen nieuwe materialen kopen en is de planeet menig natuurlijke grondstoffen, afval en CO2-uitstoot bespaard.  Circulaire bouwmethoden ambiëren om materialen op een dynamische wijze in te zetten, zodat ze aanpassingen doorheen de tijd ondersteunen.  Zo kunnen gebouwen beschouwd worden als materiaalbanken die aan het einde van hun gebruik ontmanteld worden in waardevolle en herbruikbare componenten.  Deze masterproef onderzoekt hoe gevelrenovaties op een circulaire manier uitgevoerd kunnen worden en wat hierbij belangrijke parameters zijn.

Situering van het onderzoek

Het gebouwenpark in Vlaanderen heeft beperkte energetische prestaties, wat resulteert in een aanzienlijk primair energieverbruik [1].  Om deze energie-efficiëntie te verbeteren, lanceerde Vlaanderen 'Het Renovatiepact' dat tegen 2050 naar een energieneutraal gebouwenpark streeft.  Hiervoor zal de grote meerderheid aan bestaande woningen in de nabije toekomst energetisch gerenoveerd moeten worden [2], bijvoorbeeld door extra isolatiemateriaal te plaatsen in de gevel.  Dit lijkt dan ook een uitgesproken kans om deze noodzakelijke renovaties te beschouwen als toepassingsgebied voor circulaire bouwmethodes.  Door bouwmaterialen te hergebruiken en in een gesloten, circulair systeem te houden, kan ingespeeld worden op de continue transformaties van ons gebouwenpark en kunnen de schadelijke effecten van de bouwsector (zoals verbruik van natuurlijke grondstoffen, afvalproductie en CO2-uitstoot) gereduceerd worden.  Dit onderzoek bestudeert bijgevolg hoe gevelrenovaties van (middel)hoogbouw op een circulaire manier uitgevoerd kunnen worden en wat hierbij belangrijke parameters zijn.  Deze masterproef kadert binnen een groter onderzoeksproject EURECA dat gefinancierd wordt door Vlaanderen Circulair.

Analyse bestaande gevel(renovatie)systemen

In een eerste fase worden, op basis van literatuur en potentieel voor circulariteit, vier gevel(renovatie)systemen geselecteerd en vervolgens geanalyseerd aan de hand van milieukosten.  De milieukosten geven een schatting van de kosten die de samenleving moet betalen om de milieuschade, die aan de maatschappij en de biodiversiteit wordt toegebracht, te herstellen. Hoe lager deze prijs, hoe minder impact de materialen hebben op de omgeving.  Er wordt geopteerd voor een ETICS (hard isolatiemateriaal met pleisterlaag), gesloten en open houtskeletpaneel (houten structuur met zacht isolatiemateriaal, respectievelijk open en afgesloten met houten plaat aan de binnenzijde), sandwichpaneel (stalen platen met isolatiemateriaal tussen) en gordijngevelsysteem (aluminium profielen met invulpanelen).  Zoals weergegeven in Tabel 1, bevat het ETICS-systeem de laagste milieukosten en heeft bijgevolg de kleinste impact op onze omgeving.  In deze analyse werd geen rekening gehouden met omkeerbaarheid van de verbindingen en mogelijkheden tot hergebruik, wat enkele belangrijke aspecten zijn van circulariteit.  Milieukosten alleen volstaan bijgevolg niet om de circulariteit van gevelrenovatiesystemen te beoordelen. 

Circulariteitsbeoordeling bestaande gevelrenovatiesystemen

Om deze beperking op te vangen, werden vervolgens de geanalyseerde systemen beoordeeld op vlak van circulariteit via de bestaande methode: ‘Circulaire beoordelingsmethode voor gevelsystemen’[3].  Deze methode beoordeelt de parameter milieukosten, maar daarnaast ook de parameters expertise, componentafhankelijkheid, laagafhankelijkheid, recyclage, flexibiliteit voor hergebruik en levensduur.  Deze parameters worden afzonderlijk beoordeeld en samengeteld tot een totaalscore voor het gevelsysteem.  In het kader van deze masterproef werd de methode op punt gezet: de parameter expertise werd toegevoegd en de berekeningswijze van de totaalscore aangepast.  De circulariteitsscore wordt uitgedrukt in procent en hoe lager deze score, hoe beter het systeem presteert op vlak van circulariteit.  De circulariteitsbeoordeling, weergegeven in Tabel 1, maakt duidelijk dat het open houtskeletpaneel het meest circulaire systeem is.  Het ETICS-systeem behaalt, ondanks de minimale milieukost, de hoogste score.  Uit deze analyse worden enkele circulaire principes zoals efficiënt materiaalgebruik, omkeerbare verbindingen, hoog ‘plug and play’-gehalte, gelaagdheid volgens levensduur, prefabricatie etc. geïdentificeerd.

Eigen, circulaire gevelrenovatiesystemen

Deze principes, gecombineerd en aangevuld met nieuwe ideeën, vormen de basis voor het ontwerp van eigen, innovatieve, circulaire gevelrenovatiesystemen.  Dit ontwerpend onderzoek wordt opgedeeld in drie categorieën: varianten op houtskeletbouw, ETICS en vliesgevels.  De varianten op houtskeletbouw (figuur 1) stellen een zoektocht voor naar een efficiënt materiaalgebruik.  Dit resulteert in het prefab afstandsschroefsysteem en in situ afstandsschroefsysteem, beiden gebruiken afstandsschroeven, zacht isolatiemateriaal ertussen en respectievelijk een houtvezelplaat of regenscherm als waterbarrière. 

De tweede categorie, varianten op ETCS (figuur 2), stelt eveneens een zoektocht naar efficiënt materiaalgebruik voor, maar realiseert dit met harde isolatieplaten gefixeerd met isolatiepluggen.  Dit resulteert in het XPS-systeem, waar de XPS-isolatie ook zorgt voor de waterbarrière, en het noppenplaatsysteem, waar de gevelafwerking bestaat uit waterdichtingsfolies die in een noppenplaat (vaak gebruikt bij vloerverwarming) geklemd worden. 

De laatste categorie, varianten op vliesgevels (figuur 3), streeft naar eenvoudig demonteerbare, lucht- en waterdichte verbindingen en bevat drie systemen.  Het elementgevelverbinding- en semi-structurele verlijmingssysteem passen deze verbindingsmethode toe bij geprefabriceerde houtskeletpanelen.  Het gordijngevelsysteem daarentegen is een in situ systeem en klemt de gevelafwerking in om zo een minimum aan materialen te gebruiken. 

Scenario’s: praktische uitwerking en analyse milieukosten

Vervolgens worden, op basis van eigen ervaringen, het XPS-, prefab afstandsschroef-, gordijngevel- en het ETICS-systeem (als referentie) geselecteerd om verder te onderzoeken op vlak van circulariteit.  Binnen de concrete randvoorwaarden van twee fictieve scenario’s bestaande uit twee casestudies (Sterre S4 en Etrimo woontoren, figuur 4) worden deze gevelrenovatiesystemen kwalitatief onderzocht.  In het eerste scenario wordt het systeem op de Sterre S4 geplaatst voor 60 jaar, in het tweede scenario wordt het na 30 jaar van de Sterre S4 verplaatst naar de Etrimo woontoren.  Deze scenario’s worden praktisch uitgewerkt: de montage, demontage en een lokale herstelling van het systeem op het gebouw worden onderzocht.  Daarnaast worden de milieukosten van de systemen in de scenario’s bepaald. Na analyse van de scenario’s, blijkt dat de inspanningen van circulaire systemen om hergebruik te faciliteren, zowel in praktische uitwerking als milieukosten, lonen.  Door de praktische uitwerking en analyse van de milieukosten te combineren wordt een duidelijk beeld gegeven van de circulaire en veranderingsgerichte capaciteiten van een gevelrenovatiesysteem en wat hiertoe precies bijdraagt.  Zo wordt verder inzicht verschaft in de parameters uit de eerder besproken circulariteitsbeoordelingsmethode en worden deze kritisch geanalyseerd. 

Circulariteit bij gevelrenovatiesystemen

In deze masterproef wordt circulariteit bij gevelrenovatiesystemen geherdefinieerd als het maximaliseren van (toekomstig) hergebruik van bouwmaterialen. Hiervoor is het van essentieel belang robuuste materialen met een maximale levensduur, demonteerbaar met minimale beschadiging, efficiënt in te zetten. Dit resulteert veelal in gevelsystemen die tijdens productiefase in deze aspecten investeren en deze investering terugwinnen bij hergebruik. Er wordt gestreefd naar een optimum tussen een minimale impact op het milieu en een maximaal hergebruikpotentieel.

[1] Statistiek vlaanderen. (2016). Opgehaald van Omgeving: https://www.statistiekvlaanderen.be/sites/default/files/docs/vrind2016-…

[2] Energiesparen. (2021). Opgehaald van Renovatiepact: https://www.energiesparen.be/vlaamselangetermijnrenovatiestrategie-voor…

[3] Van Gulk, L., Leenknecht, E., & Debusseré, E. (2020). Development of a circularity assessment method for facade systems. Gent: UGent.