Een nieuw gebouw dat op het punt staat vorm te krijgen in de omgeving van Roxbury in Boston, kan, zijn ontwerpers hopen, kondigen een nieuwe manier aan om woonstructuren in steden te bouwen.

Ontworpen door architecten van MIT en het ontwerp- en constructiebureau Placetailor, de structuur van het vijf verdiepingen tellende gebouw zal worden gemaakt van kruiselings gelamineerd hout (CLT), waardoor de meeste broeikasgasemissies die gepaard gaan met standaard bouwmaterialen worden geëlimineerd. Het zal ter plaatse worden geassembleerd, voornamelijk uit in de fabriek gebouwde subeenheden, en het zal zo energiezuinig zijn dat de netto CO2-uitstoot in wezen nul zal zijn.

De meeste pogingen om de broeikasgasbijdragen van een gebouw te kwantificeren, zijn gericht op de activiteiten van het gebouw, vooral de verwarmings- en koelsystemen. Maar de materialen die worden gebruikt in de constructie van een gebouw, vooral staal en beton, zijn ook belangrijke bronnen van koolstofemissies en moeten worden opgenomen in elke realistische vergelijking van verschillende soorten constructies.

Houtbouw was meestal beperkt tot eengezinswoningen of kleinere appartementsgebouwen met slechts een paar eenheden, het verkleinen van de impact die het kan hebben in stedelijke gebieden. Maar recente ontwikkelingen, zoals de productie van grootschalige houtcomponenten, bekend als massa hout; het gebruik van technieken zoals kruisgelamineerd hout; en veranderingen in de Amerikaanse bouwvoorschriften - maken het nu mogelijk om het bereik van hout uit te breiden naar veel grotere gebouwen, mogelijk tot 18 verdiepingen hoog.

Verschillende recente gebouwen in Europa hebben deze grenzen verlegd, en nu beginnen ook in de VS een paar grotere houten gebouwen vorm te krijgen. Het nieuwe project in Boston zal tot nu toe een van de grootste van dergelijke woongebouwen in de VS zijn, evenals een van de meest innovatieve, dankzij de bouwmethodes.

Beschreven als een passiefhuisdemonstratieproject, het Boston-gebouw zal bestaan ​​uit 14 wooneenheden van verschillende groottes, samen met een co-werkruimte op de begane grond voor de gemeenschap. Het gebouw is ontworpen door Generate Architecture and Technologies, een startend bedrijf van MIT en Harvard University, onder leiding van John Klein, in samenwerking met Placetailor, een ontwerp, ontwikkeling, en bouwbedrijf dat al meer dan een decennium gespecialiseerd is in het bouwen van energieneutrale en CO2-neutrale gebouwen in de omgeving van Boston.

Klein, die een hoofdonderzoeker was bij het MIT's Department of Architecture en nu fungeert als CEO van Generate, zegt dat grote gebouwen gemaakt van massief hout en geassembleerd met behulp van de kit-of-parts-benadering die hij en zijn collega's hebben ontwikkeld, een aantal potentiële voordelen hebben ten opzichte van conventioneel gebouwde constructies van vergelijkbare afmetingen. Voor starters, zelfs als rekening wordt gehouden met de energie die bij het kappen wordt gebruikt, vervoeren, in elkaar zetten, en het afwerken van de structurele stukken hout, de totale geproduceerde CO2-uitstoot zou minder dan de helft zijn van die van een vergelijkbaar gebouw gemaakt van conventioneel staal of beton. Klein, samen met medewerkers van ingenieursbureau BuroHappold Engineering en ecologisch marktontwikkelingsbureau Olifant, zal later dit jaar op de jaarlijkse Passive and Low Energy Architecture (PLEA)-conferentie in A Coruña een gedetailleerde analyse van deze vergelijkingen van de levenscyclusemissies presenteren, Spanje, met als thema dit jaar 'het plannen van steden die koolstofvrij zijn'.

Voor dat onderzoek Klein en zijn co-auteurs modelleerden negen verschillende versies van een acht verdiepingen tellend massief houten gebouw, samen met een stalen en een betonnen versie van het gebouw, allemaal met dezelfde algemene schaal en specificaties. Uit hun analyse bleek dat materialen voor het op staal gebaseerde gebouw de meeste broeikasgasemissies veroorzaakten; de betonnen versie produceerde 8 procent minder dan dat; en één versie van het massief houten gebouw produceerde 53 procent minder.

De eerste vraag die mensen vaak stellen over het idee om hoge constructies van hout te bouwen, is:hoe zit het met vuur? Maar Klein zegt dat deze vraag grondig is bestudeerd, en testen hebben aangetoond dat in feite, een massief houten gebouw behoudt zijn structurele sterkte langer dan een vergelijkbaar gebouw met stalen frame. Dat komt omdat de grote houten elementen, meestal een voet dik of meer, worden gemaakt door verschillende lagen conventioneel gedimensioneerd hout aan elkaar te lijmen. Deze zullen aan de buitenkant verkolen bij blootstelling aan vuur, maar de verkoolde laag zorgt juist voor een goede isolatie en beschermt het hout voor een langere periode. stalen gebouwen, daarentegen, kan plotseling instorten wanneer de temperatuur van het vuur het smeltpunt van staal nadert en het verzacht.

De kit-gebaseerde aanpak die Generate en Placetailor hebben ontwikkeld, die het team Model-C noemt, betekent dat bij het ontwerpen van een nieuw gebouw, het is mogelijk om een ​​reeks voorgeconfigureerde modules te gebruiken, op verschillende manieren in elkaar gezet, om een ​​grote verscheidenheid aan structuren van verschillende afmetingen en voor verschillende toepassingen te creëren, net als het samenstellen van een speelgoedstructuur uit LEGO-blokken. Deze subeenheden kunnen in fabrieken worden gebouwd in een gestandaardiseerd proces en vervolgens naar de locatie worden vervoerd en aan elkaar worden vastgeschroefd. Dit proces kan de impact van het weer verminderen door een groot deel van het fabricageproces binnenshuis te houden in een gecontroleerde omgeving, terwijl de bouwtijd ter plaatse wordt geminimaliseerd en zo de impact van de bouw op de buurt wordt verminderd.

"Het is een manier om dit soort projecten snel in te zetten via een gestandaardiseerd systeem, Klein zegt. "Het is een manier om snel te bouwen in steden, met een esthetiek die offsite industriële constructie omarmt."

Omdat de dikke houten constructie-elementen van nature zeer goede isolatoren zijn, de energiebehoefte van het Roxbury-gebouw voor verwarming en koeling is verminderd in vergelijking met conventionele constructie, zegt Klein. Ze produceren ook een zeer goede akoestische isolatie voor de bewoners. In aanvulling, het gebouw is ontworpen met zonnepanelen op het dak, waarmee het energieverbruik van het gebouw kan worden gecompenseerd.

Het team won in 2018 een houtinnovatiebeurs van de U.S. Forest Service, om een ​​op massa hout gebaseerd systeem te ontwikkelen voor middelgrote woningbouwprojecten. Het nieuwe gebouw in Boston wordt het eerste demonstratieproject voor het door hen ontwikkelde systeem.

"Het is echt een systeem, geen eenmalig prototype, ", zegt Klein. Met de assemblage van in de fabriek gebouwde modules, inclusief volledig geassembleerde badkamers met het sanitair op zijn plaats, hij zegt dat de basisstructuur van het gebouw in slechts ongeveer een week per verdieping kan worden voltooid.

"We zijn ons allemaal bewust van de noodzaak van een onmiddellijke overgang naar een koolstofvrije economie, en de bouwsector is een belangrijk doelwit, " zegt Andres Bernal SM '13, Placetailor's directeur architectuur. "Als bedrijf dat al meer dan tien jaar alleen koolstofvrije gebouwen levert, we zijn erg enthousiast om met CLT/massahout te werken als een optie om onze aanpak op te schalen en de kit-of-parts en geleerde lessen te delen met de rest van de Boston-gemeenschap."

Met Amerikaanse bouwvoorschriften die nu massale houten gebouwen van maximaal 18 verdiepingen mogelijk maken, Klein hoopt dat dit gebouw het begin zal zijn van een nieuwe hausse in op hout gebaseerde of hybride constructie, waarvan hij zegt dat het zou kunnen helpen om een ​​markt te creëren voor grootschalige duurzame bosbouw, maar ook voor duurzame, energieneutrale woningen.

"We zien het als zeer concurrerend met beton en staal voor gebouwen van acht tot twaalf verdiepingen, "zegt hij. Zulke gebouwen, hij voegt toe, zullen waarschijnlijk een grote aantrekkingskracht hebben, vooral voor jongere generaties, omdat "duurzaamheid voor hen erg belangrijk is. Dit biedt oplossingen voor ontwikkelaars, die een echte marktdifferentiatie hebben."

Hij voegt eraan toe dat Boston zich tot doel heeft gesteld duizenden nieuwe woningen te bouwen, en ook een doel om de stad klimaatneutraal te maken. "Hier is een oplossing die beide doet, " hij zegt.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.