Constructieve toepassing van planten in kantoorgebouwen

Auteurs: P. Costa C. Eng. en Prof. R.W. James, South Bank University, Borough Road, Londen SE1

Bron: Internationaal Symposium "Plants for People", 23-11-1995

Samenvatting
Het gebruik van planten heeft de volgende technische voordelen: akoestiek, waterzuivering, seizoensgebonden beschaduwing, luchtzuivering, bevochtiging en verdampingskoeling. Dankzij vegetatie is het mogelijk om tegen lage kosten een facilitaire gebouweninstallatie te maken die slechts verwaarloosbare hoeveelheden schadelijke stoffen op de omgeving loost. Lang voordat ingenieurs deze processen gingen nabootsen teneinde het hoofd te bieden aan de "rampzalige omstandigheden" waarin wij leven, of waarin de meesten van ons ten minste vaak werken, hebben planten al adiabatisch bevochtigd en gekoeld, water gereinigd, lucht gefilterd en gezuiverd.

Inleiding
Facilitaire systemen voor gebouwen zijn een ingewikkeld technisch terrein geworden. De systemen die het gevolg zijn van veel momenteel algemeen aanvaarde ontwerpbenaderingen zijn vaak moeilijk effectief te onderhouden vanwege de hoge kosten die dit onderhoud en de exploitatie van dergelijke systemen met zich meebrengen. Er is daarom een toenemende trend om eenvoudigere systemen te gebruiken. Voor het groeiend aantal klanten, gebruikers, ingenieurs en architecten dat deze gedachtegang aanhangt, behoren intensief onderhouden, airconditioned, afgesloten gebouwen waarin ontevreden personeel is gehuisvest voorgoed tot het verleden. In onze moderne samenleving blijft het natuurlijk een vereiste om sommige delen van bepaalde gebouwen intensief te beheren. Het is onwaarschijnlijk dat de nu gevonden oplossingen op dit moment al de plaats kunnen innemen van het gangbare technische facility management, maar er zal wel een beweging op gang komen naar een evenwichtigere benadering. Dit leidt tot natuurlijk geventileerde gebouwen met ramen die open kunnen, een effectief gebruik van daglicht en een sterke daling in energieverbruik en onderhoudskosten. Willen deze oplossingen effectief zijn, dan is het van groot belang dat de klant, het gehele ontwerpteam en later de aannemer en onderaannemers zich hiervoor volledig inzetten. Momenteel is er een grootscheepse verandering aan de gang waarbij de natuurlijkere, biologisch georiënteerde oplossingen de voorkeur krijgen boven chemisch georiënteerde, hoogtechnische oplossingen. Misschien wijst dit wel op een zoektocht naar een "minder technische" technologie dan de "high tech"-oplossingen. Gebruik van verspreide, lokaal werkende systemen ontlast de overbelaste infrastructuur. Zo zal het mogelijk zijn kwalitatief hoogwaardige infrastructuurdiensten tot in de toekomst op te zetten en te onderhouden op een voor de eindgebruiker rendabele manier. CUE van het Horniman Museum & de crPche Watford New Hope Trust Day Centre Het Centre for Understanding the Environment (CUE) van het Horniman Museum, in Forest Hill, Zuidoost-Londen, is een voorbeeld van een visueel aantrekkelijk gebouw waarin een aantal van deze principes zijn toegepast. De technische gebouwvoorzieningen en de vegetatie in en rond het gebouw harmoniëren goed met elkaar. Er zullen geïrrigeerde graszoden op de zwak hellende daken komen om de belasting door zonnewarmte tot een minimum terug te brengen. Door toepassing van seizoensgebonden beschaduwing wordt de zonnewarmte in de op het zuiden liggende conferentiezaal en de glazen verbindingsgang 's zomers gedempt, terwijl de in de winter nuttige zonnebelasting hierdoor niet wordt verhinderd. Rietvelden zuiveren het grijze water afkomstig uit wasbakken en houden het vijverwater schoon. In deze vijver zit regenwater en gezuiverd grijs water dat wordt hergebruikt om de toiletten door te spoelen, planten te irrigeren en tijdens de warmste zomermaanden het auditorium te koelen. Een enigszins bescheidener voorbeeld is de crêche Watford New Hope Trust Day Care Centre. Dit eenvoudige gebouw in een rustig deel van Noord-Londen wordt ook geïsoleerd met hergebruikt krantenpapier en wordt uitgerust met passieve kanaalventilatie. Oververhitting wordt voorkomen door geïrrigeerde graszoden op het dak. Daarnaast worden bladverliezende klimplanten gebruikt om de op het zuiden liggende speelkamer zomers tegen de zon te beschermen. Door de geïrrigeerde vegetatie op de gebouwen kan de grootte van openingen voor effectieve natuurlijke ventilatie beperkt blijven. Daarnaast wordt er regenwater in een beplante vijver opgeslagen.

Waterzuivering
Zowel in Europa als in de Verenigde Staten is aan waterzuivering veel aandacht besteed. In de jaren '40 is in Duitsland pionierswerk verricht op het gebied van aangelegde moeraslanden. Vanaf dat moment zijn er in de hele wereld heel wat rietvelden aangelegd. De schaal hiervan varieert van gebieden voor hele steden en terreinen voor afzonderlijke huizen. De planten zorgen er in een symbiotische relatie met de bacteriën in de grond voor dat voedings- en chemische stoffen worden verwijderd uit het water dat tussen de planten doorstroomt. Op deze manier wordt voorkomen dat deze stoffen stroomgebieden vervuilen of op het rioleringssysteem worden geloosd. Hoewel de verwerkingscapaciteit van biologische filters zonder planten hoger ligt, laat de duurzaamheid en de geringe behoefte aan onderhoud de balans doorslaan ten gunste van rietvelden (onder deze naam staan deze systemen bekend, omdat de meest toegepaste plant riet is). Er moet een eenvoudig te gebruiken naslagwerk komen waarin de geheimen van de moeraslanden worden ontsluierd teneinde ingenieurs in staat te stellen de juiste afmetingen en capaciteit voor een aangelegd moerasland (rietveld) uit tabellen, eenvoudige grafieken en vergelijkingen af te leiden. Weliswaar bestaat er al een ontwerphandleiding voor het aanleggen van rietvelden, maar zonder nadere uitwerking zal toepassing hiervan in de gebouwde omgeving wel eens niet zo eenvoudig kunnen blijken. Uit gesprekken met een vooraanstaand specialist op dit gebied bleken er twee punten te zijn die het gebruik van deze vorm van waterbehandeling direct in, op of rond gebouwen beperken: het aanzienlijke ruimtebeslag en het risico dat er slik ontstaat in de tanks doordat er voedingsstoffen in het gezuiverde, her te gebruiken water achterblijven. Het ruimteprobleem kan gemakkelijk worden opgelost door decoratieve beplanting rondom deze technische installatie aan te brengen. De opbouw van slik kan worden voorkomen door het her te gebruiken water te behandelen met ozon of UV-filters. Momenteel wordt er onderzoek verricht met het oogmerk de grote hoeveelheid informatie over dit onderwerp bijeen te brengen in een definitief handboek. Faciliteiteningenieurs kunnen hiervan dan gebruik maken bij het ontwerpen van autonome gebouwen. Om de discussie over waterbesparing te stimuleren, wordt een strategie voor een kantorenblok voorgesteld. Hierbij zou vegetatie worden gebruikt om het verbruik van leidingwater aanzienlijk te verminderen, mogelijk zelfs tot uitsluitend drinkwater. Hierbij moeten eerst de voor de hand liggende punten worden opgepakt, zoals waterbesparende kranen, kleine spoelbakken en spoelstop. Verder moet worden gekeken naar beheersaspecten zoals tarieven, en naar onderhoudsaspecten zoals controle op lekkages. Vervolgens kan de strategie dan worden uitgebreid naar het opvangen van regenwater en hergebruiken van afvalwater, zelfs tot het recyclen van vuil water. De diverse stadia van waterbehandeling zouden op zichtbare plaatsen moeten komen, zoals in atria, op daken, langs muren en rondom het gebouw, om de voor de plantenbedden benodigde ruimte te beperken. Ook kunnen er waterwerken worden aangelegd en kan er op verschillende niveaus worden geplant. Dankzij deze strategie zou de vegetatie kunnen leiden tot vermindering van de uitgaven voor het gebouw door te besparen op leidingwater, dat momenteel in Engeland rond de ƒ1,50 per kubieke meter kost. Op deze manier kunnen zowel de psychologische als de esthetische en technische voordelen van planten worden benut.

Zuivering van vijverwater in Tooting Bec
In Tooting Bec Common, op een kwartier loopafstand van het metrostation Tooting Bec in Zuidoost Londen, bevindt zich een praktijkvoorbeeld van een rietveld waarbij de auteur nauw betrokken is. De vijver midden in dit park, ten oosten van de tennisbanen, dient als reservoir voor landdrainage. Het park wordt regelmatig bemest en blijkt jaren geleden ernstig te zijn verontreinigd met olie en diesel. Verder voorziet het publiek de vijver van aanzienlijke hoeveelheden oud brood voor de eendjes. Het meeste brood zakt naar de bodem, vergaat daar en vormt zo voedsel voor algen en onkruid. Het ongeveer twee jaar geleden aangelegde driefasen-rietveld onttrekt water uit de vijver. Dit water stroomt door de rietvelden, waar aanwezige fosfaten en nitraten (voedingsstoffen) verwijderd worden. Hierdoor is er minder voeding in de vijver zelf beschikbaar, zodat de algengroei afneemt. De effectiviteit van deze rietveldinstallatie is iets minder groot doordat de plaatselijke autoriteiten niet de benodigde betrokkenheid tonen. Ondanks het vervuilde water groeit het riet goed. De installatie geeft een minimale hoeveelheid stank af, en zelfs deze zou gemakkelijk te beheersen zijn als het in een afgesloten omgeving nodig mocht zijn.

Waterbesparing door filtering en recycling
De gebruikte processen kunnen grofweg in twee systemen worden verdeeld: verticale en horizontale stroombedden. Het principe is grotendeels gelijk aan andere waterfilterprocessen waarbij microben en bacteriën rondom de plantenwortels de chemische stoffen afbreken tot voedingsstoffen, die vervolgens door de planten worden benut om te groeien. Dit is een natuurlijke methode voor het filteren en zuiveren van water. Eén van de belangrijkste voordelen van dit soort proces is, naast de geringe milieubelasting, de minimale hoeveelheid energie die wordt gebruikt. Een ander voordeel van waterbehandeling met behulp van vegetatie is waterbesparing, in dit geval niet alleen door het terugdringen van het verbruik maar ook door het door middel van plantenbedden filteren van water voor hergebruik. Deze vorm van waterbesparing is van essentieel belang voor airconditioning met behulp van vegetatie, omdat hierbij genoeg water aanwezig moet zijn om planten van voldoende water voor uitwaseming te voorzien. De effluentkwaliteit van rietvelden voor tertiaire behandeling (grijs water) is vergelijkbaar met die van de beste conventionele behandelingsinstallaties in termen van BOD (biologische zuurstofbehoefte), TSS (totaal aan zwevende vaste stoffen), COD (chemische zuurstofbehoefte) en organische stikstof. De beste niveaus van tertiaire behandeling voldoen aan de EU-richtlijnen voor badwater. Ongeveer vijftig jaar geleden hebben Seidel en Kickuth het gebruik van riet voor de behandeling van rioolwater ontwikkeld. Sindsdien zijn er in West-Europa meer dan 500 rietvelden aangelegd, waarvan meer dan 100 in het Verenigd Koninkrijk. In Europa is het gebruikelijker om aangelegde moeraslanden met horizontale en verticale stroming te gebruiken, terwijl men in Amerika meestal natuurlijk moerasland benut. Deze soorten biologische filters worden met name gebruikt voor secundaire rioolwaterbehandeling en grijs-waterzuivering. Ook schadelijke chemische stoffen en zware metalen kunnen in aangelegde moeraslanden worden verwijderd. De bacteriën die rond de plantenwortels leven, leveren een bijdrage aan de afbraak van chemische stoffen tot elementen die de planten als voedingsstoffen kunnen gebruiken voor het aanmaken van nieuw plantenmateriaal. Daarnaast vormen de wortels een substraat voor micro-organismen en een gasvormig uitwisselingsgebied waar door de holle stengels en wortels zuurstof naar beneden kan worden getransporteerd en stikstof, methaan en waterstofsulfide via diffusie kunnen worden verwijderd. Vaak worden hiervoor rietplanten (Phragmites sp.) gebruikt, maar ook een aantal andere moerasplanten kan worden toegepast.

De werking van horizontale stroombedden is gebaseerd op de volgende principes:

1. De rizomen (wortelstelsels) van het riet groeien in verticale en horizontale richting, zodat er binnen het bed een "hydraulisch pad" ontstaat.
2. Binnen de rizosfeer (het kleine gebied rondom de rizomen), groeien grote populaties gewone aërobe en anaërobe bacteriën, die de organische componenten van het grijze water biologisch afbreken.
3. Vanaf de bladeren en stelen van het riet wordt zuurstof via de holle rizomen naar de rizosfeer gevoerd en via de wortels uitgescheiden, waardoor de aNrobe bacteriNn van een gedeelte van de benodigde zuurstof worden voorzien.
4. In de bovengrondse laag stroafval, die bestaat uit dode bladeren en stengels, worden zwevende vaste stoffen aëroob gecomposteerd.
5. Opname door de planten (via de rizomen) van voedingsstoffen, met name stikstof en fosfor. De soort Phragmites australis (gewoon riet) wordt het meest gebruikt, omdat de rizomen van deze plant zich zowel horizontaal als verticaal goed verspreiden. Andere moerasplanten zoals Typha angustifolia (kleine lisdodde), Carex sp. (zeggesoorten) en Juncus sp. (biezen) worden eveneens regelmatig toegepast. Wanneer men een moeraslandsysteem aanlegt, moeten er meerdere soorten worden aangeplant, waarbij rekening wordt gehouden met voor de planten geschikte omstandigheden zoals diepte en lichtniveau.

Een gemengd moeraslandsysteem heeft de volgende voordelen:

1. Verschillende soorten verwijderen verschillende stoffen uit het water
2. Er ontstaat een sterker bed, aangezien verstoringen op de ene soort meer invloed hebben dan op de andere.
3. Een gemengd systeem is esthetisch aantrekkelijker.
4. Gedurende het hele groeiseizoen is er altijd wel enig vegetatiedek aanwezig.
5. Een dergelijk systeem kan een leefgebied voor inheemse fauna vormen.
6. Verschillende soorten hebben verschillende voorkeuren met betrekking tot lichtniveau, grondwaterspiegel en voedingsbodem.

De ontwerpen in het Verenigd Koninkrijk zijn gebaseerd op 5 m2/be (bevolkingsequivalent), hoewel het Mannersdorf-verslag uit 1985 aangeeft dat de ervaring leert dat dit gebied in bepaalde situaties kan worden beperkt tot 3-4m2/be. Verticaal kan worden volstaan met 1m2/be. Dit houdt in dat er voor een kantoorgebouw waarin 100 mensen zijn gehuisvest bij een gebruikelijke ontwerpdichtheid van 9,3 m2 per persoon, hetgeen neerkomt op een vloeroppervlak van 930 m2, een beplanting ter grootte van 30 m2 tot 50 m2 vereist zou zijn. Normaliter wordt een diepte van ongeveer 0,6 m aangehouden, aangezien bij een grotere waarde het wortelstelsel verzwakt. In het Verenigd Koninkrijk wordt bij de aanleg van bedden meestal grind gebruikt. Ook de gebruikte grindsoort is van belang, omdat bijvoorbeeld kiezelgrind minder fosfaat verwijdert dan kalksteengrind. Aangeraden wordt een beplantingsdichtheid van 2-4 planten/m2. Als men Phragmites sp. gebruikt, verdient het planten van wortelkluiten afkomstig van al bestaande bedden de voorkeur, maar men kan ook zaaien of zaailingen uitzetten. Onkruidbestrijding is normaal gesproken alleen in het eerste groeiseizoen een probleem, maar wanneer men een grindbodem gebruikt, kan het onkruid gemakkelijk met de hand worden uitgetrokken. Andere factoren die bepalend zijn voor het succes van rietvelden zijn beluchting, stroomsnelheid, verblijftijd en het gebruik van meerdere fasen. Gebruikelijk is toepassing van drie of meer fasen waarbij horizontale en verticale bedden worden afgewisseld. Daarnaast is het gangbaar om ervoor te zorgen dat er genoeg bedden zijn voor rotatie, zodat de bedden tot rust kunnen komen en belucht kunnen worden. Hiertoe zijn twee tot vijf fases van verticale en horizontale bedden nodig, die zowel parallel als seriematig verbonden zijn. Ook zouden er bezinktanks of -vijvers moeten zijn, waarbij men erop moet toezien dat er in deze vijvers geen stagnatie optreedt. Dr. Wolverton, die voorheen als onderzoeker bij de NASA werkte, is momenteel betrokken bij de toepassing van vegetatie voor het herverwerken van dierlijke mest. Hierbij worden plantaardige stoffen verkregen via een keten van enzymreacties. Een voorbeeld hiervan is kippenmest, dat in verdunde vorm kan worden gebruikt om eendekroos (Lemna sp.) te bemesten. Dit wordt op zijn beurt geoogst en kan dan als kippenvoer worden gebruikt. Tijdens een congres georganiseerd door de binnenbeplantingsbranche, waar Dr. Wolverton de belangrijkste sprekers was, had de auteur de gelegenheid om met hem over zijn werk te spreken, met name over één van zijn projecten in Duitsland. Hier werd in een schoolgebouw grijs water voor toiletspoelbakken gebruikt. Volgens Dr. Wolverton ligt de toekomst van de integratie van gebouwenfaciliteiten en vegetatie in het Verenigd Koninkrijk in binnenbeplanting. De auteur deelt dit standpunt.

Luchtzuivering
Vegetatie is in staat chemische stoffen uit lucht en water te verwijderen. Chemische zuivering en stoffiltering zijn twee onderwerpen waarop in latere studies nader zal worden ingegaan en waarover door anderen verrichte onderzoeken zullen worden samengebracht. Het meeste onderzoek is tot nu toe gedaan door de NASA en dr. Bill Wolverton uit de Verenigde Staten, die het vermogen van planten hebben geanalyseerd om lucht chemisch te reinigen. De beschikbare informatie zal in een richtlijn bijeen worden gebracht en zo faciliteiteningenieurs bij het bouwen van autonome gebouwen behulpzaam kunnen zijn. Er bestaat een symbiose tussen de planten en micro-organismen (zoals bacteriën, algen en andere micro-organismen) uit het sediment. Het is afhankelijk van de plantensoort welke chemische stoffen er verwijderd worden en in welke mate dat gebeurt. Projecten zijn opgezet waarin planten die in geactiveerde koolstof staan, worden gebruikt voor luchtzuivering. De koolstof verwijdert de toxinen uit de lucht en de plant verwijdert ze op zijn beurt weer uit de geactiveerde koolstof. De plant absorbeert de toxinen en zet ze via chemische processen om in plantaardig materiaal. Op het gebied van luchtzuivering en filtratie zijn veel minder onderzoeksgegevens bekend dan omtrent waterzuivering.

Moleculaire luchtfiltering
In een verslag van A. Muldoon wordt een relatie gelegd tussen de onderzoeken die Dr. Wolverton bij de NASA heeft gedaan en het zogenaamde 'sick building syndrome'. Hierin wordt getracht aan te tonen dat planten ten minste een schijnbare, zo niet een feitelijke bijdrage leveren aan het verminderen van de effecten van dit syndroom. Er wordt melding gemaakt van het mogelijk verkoelende effect van planten, in samenhang met andere aspecten zoals filtering op moleculair niveau en akoestische eigenschappen. Dit artikel is uitermate interessant, omdat het de tuinbouwkundige bedrijfstak en de deskundigen op het gebied van gebouwenfaciliteiten bij elkaar brengt. Het onderzoek van Wilson & Hedge is daarentegen weer vaag over de symptomen van het sick building syndrome. Zij menen dat deze aan vermoeidheid toe te schrijven zijn. Na bijna twintig jaar proeven te hebben gedaan, heeft de NASA onthuld dat kamerplanten luchtvervuiling binnenshuis kunnen bestrijden. De NASA is geïnteresseerd in dit onderwerp omdat men daar op zoek is naar manieren om binnenluchtvervuiling in afgesloten omgevingen zoals ruimtecapsules te lijf te gaan. Volgens Wolverton nemen planten de chemische stoffen op via de poriën aan de onderkant van hun bladeren. Bacteriën die zich rond de wortels bevinden, werken vervolgens mee aan het afbreken van de verontreinigende stoffen, die daarna weer als voedingsstoffen door de wortels worden opgenomen. Aangezien geen enkele plant alle verontreinigende stoffen kan verwijderen, adviseert hij gemengde beplanting te gebruiken om verschillende chemische stoffen uit de lucht te halen. Aanbevolen wordt een hoeveelheid van één à twee planten per 9,3 m2. Daarnaast ziet men in dat het nodig is gebieden met ernstige problemen te ventileren. Er wordt melding gemaakt van het gebruik van plantenbakken met een koolstofbed waar lucht doorheen gevoerd wordt teneinde de filtering te bevorderen. Het zou zelfs mogelijk zijn om op deze manier radioactiviteit uit radongas in de plantenwortels af te vangen, zodat dit niet in de longen van mensen terechtkomt. Hierbij wordt 50 cfm door het filtermedium gevoerd. Hij merkt op dat "als de mens naar gesloten omgevingen moet verhuizen .. of naar de ruimte, hij overlevingssystemen uit de natuur mee moet nemen." Door tussenkomst van Muldoon is er contact gelegd met Rentokil, een bedrijf dat in samenwerking met het Bureau of Research and Engineering onderzoek heeft verricht op basis van de proefnemingen van Wolverton. Hoewel Michael Lothian van Rentokil vanwege commerciële redenen niet in staat was om gedetailleerde informatie te verstrekken, kon hij wel bevestigen dat het onderzoek dat zij hadden verricht om de proefopstelling van Wolverton te repliceren, diens resultaten inderdaad ondersteunde. In grootschalige proeven in kantooromgevingen bleek echter bij controle-evaluaties dat de resultaten niet eenduidig waren. Er werd melding gemaakt van moeilijkheden bij het controleren van de lage niveaus aan verontreinigende stoffen die naar verluidt de luchtkwaliteit zouden aantasten. Er was geen duidelijk verband te leggen tussen de onderzoeksresultaten en de aanbeveling van één plant per 9,3 m2. De indruk bestond dat deze hoeveelheid in de praktijk waarschijnlijk niet afdoende is. Onderzocht is in welke mate azalea's, poinsettia's en dieffenbachia's gedurende perioden van 24 uur of langer formaldehyde uit afgesloten experimentele ruimtes kunnen verwijderen. Vergelijkingen met controleruimtes maakten duidelijk dat het formaldehydeniveau in die periode was verminderd. Wanneer de proeven in verduisterde ruimtes werden uitgevoerd, bleek de mate waarin formaldehyde werd verwijderd met 30% af te nemen. Deze daling werd toegeschreven aan de afname van het fotosynthetische proces, terwijl de zuiverende werking van de bacteriën in de plantenpot gewoon doorging. Via een vergelijking met potten met aarde maar zonder planten kon worden vastgesteld dat de bacteriën die bij gezonde planten aanwezig zijn, verantwoordelijk zijn voor het verwijderen van de formaldehyde. Geconcludeerd werd dat plantenbladeren, wortels, aarde en micro-organismen symbiotisch samenwerken in een complex ecosysteem dat zowel in lichte, halflichte als donkere omstandigheden in kantoorgebouwen kan functioneren. De belangrijkste reden waarom er genoeg licht moet zijn is dat de planten hierbij gezond blijven. Er is een vergelijking gemaakt tussen de uitademing van gassen van moderne kantoor- en huishoudelijke materialen en het sick building syndrome. Op grond van het door de NASA geleide onderzoek kan worden geconcludeerd dat het ecosysteem in de potplanten in staat is rook, vluchtige organische stoffen, pathogene micro-organismen en mogelijk radon uit de lucht in een luchtdicht afgesloten ruimte te verwijderen. Door lucht over het beplante filterbed te laten stromen, worden de verontreinigende stoffen afgevangen in het plantenbed. De wortels en de daar rondom aanwezige micro-organismen vernietigen vervolgens de pathogene virussen, bacteriën en organische chemische stoffen en zetten deze verontreinigingen uiteindelijk om in nieuw plantenweefsel. De proeven maakten duidelijk dat de concentratie verontreinigende stoffen na twee uur aanzienlijk was teruggelopen en zelfs nog maar moeilijk te meten was. Wolverton voerde zijn tests uit gedurende korte perioden van ongeveer een dag. De hierbij gebruikte concentraties chemische stoffen waren aanzienlijk hoger dan men normaal in een kantooromgeving zal aantreffen. Bovendien was de beplantingsdichtheid in de proefruimtes aanzienlijk hoger dan in een normale kantooromgeving. Op foto's van de proefopstelling is te zien dat de planten het grootste deel van de ruimte in beslag nemen. Een dergelijke grote plantdichtheid zou in een conventioneel kantoor niet aanvaardbaar zijn, maar dit betekent niet dat men planten niet voor dit doel kan inzetten. Men moet hier op een onbevangen manier verder over nadenken. In moderne gebouwen met airconditioning wordt tijdens de warmste en koudste perioden meer lucht binnen het gebouw gecirculeerd dan dat er met buiten wordt uitgewisseld, hetgeen wel eens een van de oorzaken van het sick building syndrome zou kunnen zijn. Planten hebben echter nog andere functies dan het verwijderen van chemische stoffen uit de lucht. Het water dat uit planten verdampt doet de luchtvochtigheid toenemen, waardoor de statische elektriciteit afneemt. Door fotosynthese vermindert de hoeveelheid kooldioxide en komt er meer zuurstof in de lucht. Plantenschermen dempen daarnaast de geluiden in een kantoor. Verder kan het kijken naar natuurlijke elementen in de omgeving stress doen verminderen. Op een persconferentie in de zomer van 1995 kon Dr. Stiles van Rentokil statistisch aantonen dat mensen psychologisch nut hebben bij binnenbeplanting. Er is onderzoek gedaan naar azalea's, scindapsis en dieffenbachia's. Deze planten nemen gassen op die in de kantooromgeving worden uitgescheiden, zoals:

1. Formaldehyde - uit isolatiemateriaal, plafondtegels, spaanplaat, vloerbedekkingslijm, sigarettenrook.
2. Benzeen - een kankerverwekkende stof die voorkomt in schoonmaakmiddelen en tabaksrook.
3. Trichloorethyleen - een stof die voorkomt in spuitlijm en waarvan men denkt dat hij leverkanker veroorzaakt.

De eerdere onderzoeken van Wolverton zijn nu ook uitgebreid naar orchideeën en bromelia-achtigen. Deze planten blijken in staat de concentraties chemische stoffen in de lucht te verminderen. Hoewel de micro-organismen rond de plantenwortels via ketens van enzymreacties de belangrijkste bijdrage leveren aan het verwijderen van vluchtige organische stoffen, leveren ook bladeren een bijdrage aan dit luchtzuiveringsproces. Planten uit warme droge klimaten zoals vetplanten, en orchideeën en bromelia-achtigen, die uit warme, vochtige omstandigheden komen, gedragen zich gedurende de dag-nachtcyclus precies tegenovergesteld aan de meeste andere planten. Hierdoor zijn deze planten in staat water vast te houden terwijl ze kooldioxyde opnemen, en er wordt dan ook melding gemaakt van het feit dat zij met succes bioeffluenten uit een gesloten omgeving kunnen verwijderen. Door middel van een combinatie van deze en gewone planten kan het kooldioxyde- en zuurstofniveau in goed afgesloten gebouwen beter worden beheerst, terwijl er eveneens beter luchtverontreiniging kan worden verwijderd. Kantoren met een lage luchtvochtigheid kunnen profijt hebben van bijv. Rhapis-palmen en maranta's, die regelmatig besproeid moeten worden, of van planten met een hoge vochtigheidsgraad. Door Rentokil uitgevoerde proeven ondersteunen de conclusies uit Amerikaans onderzoek dat planten de relatieve vochtigheid in een omgeving zonder airconditioning met ongeveer 5% kunnen verhogen. De hiervoor benodigde beplantingsdichtheid was echter hoger dan men normaal in een commerciële kantooromgeving aantreft. Er zijn berichten dat een extract uit yuccaplanten in staat is de urinestank afkomstig van varkensmesterijen en legbatterijen grotendeels weg te nemen, ook al zijn deze urinesoorten zeer afwijkend van samenstelling. Yucca bindt ammoniak op zo'n manier dat de van nature vluchtige en giftige stoffen niet-vluchtig en niet-giftig worden. De planten benutten vervolgens de stikstof uit de ammoniak om eiwitten voor een snelle groei aan te maken. Hierbij wordt aangetekend dat het nog een mysterie is welke moleculen verantwoordelijk zijn voor het binden van de ammoniak. De reden voor de ammoniak-affiniteit van de yuccaplant is gelegen in het feit dat de plant in zijn natuurlijke omgeving, in de woestijnen in het zuidwesten van de V.S., vanwege het daar heersende gebrek aan stikstof en water gebruik maakt van de afvalstoffen van dieren. Denis Headon van de Nationale Universiteit van Ierland, Galway, vervolgt zijn onderzoek naar de yucca nu met een studie naar de Quillaia-plant die veel voorkomt in Chileense woestijnen. Ook deze plant bindt ammoniak. Het programma Tomorrow's World maakte in oktober 1995 melding van het feit dat de NASA een eerste serie experimenten met 'plants for people' met succes heeft afgerond. In dit eerste experiment werden in een afgesloten ruimte van 3 x 4,25 m gedurende twee weken 30.000 tarweplanten en één persoon gehuisvest. De planten produceerden zuurstof voor de astronaut, terwijl hij de planten van kooldioxide voorzag. Hij moest wel flink in beweging blijven om voldoende kooldioxyde voor de planten te produceren. In een volgend experiment zullen vier mensen gedurende 90 dagen in een afgesloten ruimte worden gehuisvest, waarbij lucht en water worden gerecycled. Het derde experiment gaat 12 maanden duren. Hierbij worden lucht, water, voedsel en afvalproducten gerecycled. De planten produceren niets waar mensen niet van houden en de mensen brengen niets voort dat onaangenaam is voor de planten. Er is gekozen voor tarwe omdat deze planten meer zuurstof voortbrengen dan andere planten. De resultaten van dit onderzoek naar regeneratieve systemen zullen worden toegepast tijdens ruimtereizen naar Mars. De astronaut gaf aan dat hij een fris gevoel ervoer wanneer hij de ruimte met planten betrad. Daarnaast werd het punt aan de orde gesteld dat de processen samenhangen met fotosynthese. Ter vergelijking vermelden wij dat er in het Biosphere-experiment 8 mensen in een 12.000 m2 grote afgesloten ruimte met airconditioning werden gehuisvest. De planten moeten met zorg worden geselecteerd omdat sommige soorten giftige stoffen uitscheiden.

Grootschalige luchtfiltering
In India is op stedelijke schaal onderzoek gedaan naar het gebruik van bomen als middel om door de lucht verspreide industriële verontreiniging te filteren. Geconcludeerd werd dat de vorm en het oppervlaktegebied van de bladeren van invloed waren op de effectiviteit van de bomen. Ook werd een inschatting gemaakt van hun overlevingskansen in een vijandige omgeving. Bomen kunnen fungeren als korte- midden langetermijn-opslagplaatsen voor vervuilende stoffen. De bladeren kunnen voor tijdelijke opslag zorgen, waarbij de vervuilende deeltjes op het oppervlak van het blad blijven liggen of in het profiel van de bladeren worden geperst. De verblijftijd van de deeltjes op het blad is afhankelijk van de morfologie van het blad en de ter plaatse heersende meteorologische omstandigheden. Bladeren met een harig oppervlak kunnen zware metalen uit de atmosfeer efficiënter vasthouden. De blad- en stengeloppervlakten van bomen kunnen fungeren als tijdelijke opslagplaatsen voor verontreinigende stoffen; loofverliezende bomen laten bijvoorbeeld in de herfst hun bladeren vallen, zodat de grond wordt verrijkt met verontreinigende stoffen. Het loof van een jonge Noorse esdoorn (Acer platanoides) met een kroondoorsnede van 30 cm kan in één seizoen 1500 mg afvangen. Dit is maar een indicatie, want de afvanging wordt in hoge mate bepaald door de ter plaatse heersende verontreinigingsniveaus en de morfologie van het blad. Daarnaast kunnen bomen verontreinigende stoffen ook gedurende langere tijd opslaan. Zo kunnen zware metalen worden vastgehouden in boomweefsel met een langere levensduur, met name in het hout en de schors. Door het nemen van monsters van vegetatie met sporen zware metalen is gebleken dat er een directe correlatie is tussen de ruwheid van de bast en de hoeveelheid afgezette stoffen. De aanplant van 17.000 chloorresistente bomen en heesters rond de chemische fabriek in Kwangchow, Zuid-China, heeft een duidelijk aantoonbare afname van zwevend chloorstof tot gevolg gehad. Het provinciale instituut voor botanisch onderzoek ter plaatse heeft planten onderzocht op hun vermogen om verontreinigende stoffen te vangen en te absorberen. Gedurende een periode van vijf maanden is onderzoek gedaan naar het vermogen van bomen om de beweging van verontreinigende deeltjes boven land in landelijke en stedelijke omgevingen te verminderen. De reductie van het totaal aan neervallend stof door loofverliezende bomen bedroeg zo'n 30%, terwijl dit getal voor coniferen op ongeveer 40% lag. Van het totaal aan zwevende deeltjes werd over het algemeen ongeveer 12% opgevangen, zowel in landelijke als stedelijke omgevingen. Onderzoek naar de relatie tussen bladmorfologie en stofafvanging wijst op een correlatie tussen bladgrootte en afgevangen stof. De grootste hoeveel stof (8,81 mg/cm2) werd afgevangen door Calotropis procera met zijn bladeren van gemiddeld 70 cm2. Acacia melanoxylon daarentegen ving slechts 0,53mg/cm2. Hoeveel stof er wordt afgevangen, is afhankelijk van een grote hoeveelheid morfologische eigenschappen afzonderlijk of in combinatie: oriëntatie van het blad ten opzichte van de hoofdas, grootte en vorm van het blad, aanwezigheid dan wel afwezigheid van trichomen en epicuticulaire was. Aangetoond is dat bomen de draagcapaciteit van lucht kunnen verminderen, zodat de deeltjes neervallen. Zo kan in parken 85% van de deeltjes worden uitgefilterd en kunnen laanbomen, wanneer ze optimaal zijn opgesteld, 70% van de deeltjes afvangen. Ook als ze geen blad hebben, kunnen bomen 60% van hun efficiëntie behouden. Meidoorn heeft door zijn ronde heesterachtige bladerdek een geringere verticale weerstand tegen penetratie dan bomen als populieren en linden, waardoor er meer deeltjes verticaal in het bladerdek kunnen doordringen. Naarmate het blad ouder en groter wordt, neemt de opeenhoping van deeltjes toe, waarbij het middelste deel van een boomtop de grootste concentraties verontreinigende stoffen voor zijn rekening neemt. De buitenste bladeren staan bloot aan een grotere hoeveelheid deeltjes, omdat zij als eerste de overheersende wind opvangen. Factoren zoals verstoring door de wind beperken echter de hoeveelheid die zij kunnen vangen. Een boom heeft een verhoogde verticale weerstand tegen binnendringing van deeltjes, waardoor er een piek met betrekking tot deeltjesopeenhoping ontstaat. Er zijn aanwijzingen dat er een verband bestaat tussen leeftijd en oppervlaktegebied enerzijds en deeltjespenetratie anderzijds. De kenmerken van bladeren spelen een belangrijke rol bij de opeenhoping van deeltjes. Ranunculus repens (boterbloem) neemt met zijn relatief grote bladoppervlak - dat horizontaal staat en een ruwe harige buitenkant heeft - meer deeltjes op dan Trifolium sp., die kleinere bladeren met een gladder oppervlak hebben. Deze plantensoorten vangen echter allebei meer deeltjes dan gras, waarvan de bladeren weliswaar een ruwe buitenkant hebben, maar daarentegen rechtop staan. Dit wijst erop dat kruidachtige planten een effectiever filter vormen dan gras.

Seizoensgebonden beschaduwing en verdampingskoeling door loofverliezende vegetatie
Beschaduwing door loofverliezende bomen en planten is een voor de hand liggende toepassing die veel meer zou moeten worden gebruikt dan momenteel gebeurt. Deze kan worden toegepast op heldere of ondoorzichtige constructie-elementen. Wil de vegetatie deze rol effectief kunnen vervullen, dan dient er voldoende water aanwezig te zijn om de verdampingsuitwaseming mogelijk te maken. 's Zomers minimaliseert vegetatie de zonnebelasting door de albedo (zonnereflectie) te verminderen, terwijl gelijktijdig schaduw en verdampingskoeling wordt geleverd, zodat de airconditioning minder zwaar wordt belast doordat de warmtetransmissie het gebouw in afneemt. 's Winters wordt de nuttige zonnewarmte wel doorgelaten, zodat er minder hoeft te worden bijverwarmd. Momenteel wordt er gewerkt aan het ontwikkelen van een model waarin de koelvoordelen van loofverliezende vegetatie en lang gras zoals dat in weilanden voorkomt, in termen van "sol-air" tot uitdrukking komen. Hoewel gras geplant in 100 mm aarde een gewicht lijkt te vormen waarmee de structurele ingenieur terdege rekening moet houden, is dit slechts weinig zwaarder dan de betonnen platen en het grind dat vaak op platte daken wordt toegepast. Het is ongeveer vier keer zo zwaar als dakpannen. Een concentratie mensen en de hiermee samenhangende elementen in de omgeving veroorzaken een warmte-eilandeffect, waardoor de temperatuur van het bebouwde gebied stijgt. Aangetoond is dat vegetatie dit effect kan verminderen, en derhalve goed kan worden toegepast in en rondom gebouwen. Deze reductie is toe te schrijven aan een lagere albedo (zonnereflectie) in vergelijking met de meeste door mensen vervaardigde oppervlakken en de verdampingskoeling als gevolg van de uitwaseming van de planten. Deze koeling vindt plaats tijdens de verdampingsuitwaseming, waarbij water en voedingsstoffen aan de grond worden onttrokken om voor de groei te worden gebruikt en om de planten koel te houden in het zonlicht. Dit proces vertoont een directe relatie met zonlicht, dat de fotosynthese stimuleert. Een significante toename van bomen in stedelijke gebieden kan een oase-effect veroorzaken. Zo kan een beuk met een kroon van 14 m 680 Watt aan verdampingskoeling leveren, terwijl 200 mm hoog gras de zonnebelasting met een factor 6 kan reduceren. Om verdampingskoeling te leveren, moeten planten wel over een gemakkelijk toegankelijke waterbron kunnen beschikken. Als er onvoldoende water is, gaan planten als reactie minder water uitdampen teneinde uitdroging te voorkomen. Onder deze omstandigheden leveren zij minder koeling.

Bomen hebben op de volgende manier invloed op het energieverbruik in gebouwen:

1. vermindering van de zonnebelasting via ramen, muren en daken, door beschaduwing;
2. vermindering van de warmtebelasting door zonnestralingswarmte afkomstig uit de omgeving, door beschaduwing;
3. als windscherm waardoor de behoefte aan koeling c.q. verwarming, afhankelijk van de weersomstandigheden, afneemt;
4. reductie van de infiltratiecoëfficiënt door de windsnelheden in het microklimaat te verminderen;
5. vermindering van de geleidingswarmte doordat de omgevingstemperatuur 's zomers in het microklimaat via verdampingsuitwaseming en beschaduwing omlaag wordt gebracht; 6. mogelijk verhoging van de latente behoefte aan airconditioning door via verdampingsuitwaseming vocht aan het microklimaat van de buitenlucht toe te voegen.

Een vrijstaande 100 jaar oude beuk Fagus sylvatica met de volgende kenmerken:
1. Hoogte 25 m
2. Kroondiameter 14 m
3. Krooninhoud 2700 m3
4. Grondoppervlak 160 m2
5. Bladoppervlak 1600 m2

verricht de volgende activiteiten:

1. Waterverbruik 0,960 kg/uur
2. Kooldioxideverbruik 2,352 kg/uur
3. Zuurstofproduktie 1,712 kg/uur
4. Suikerproductie 1,600 kg/uur
5. Totale wateruitwaseming 10,0 m3/jaar
6. Energieverbruik 6.000.000 kCal/jaar
7. De boom produceert genoeg zuurstof voor 10 mensen per jaar.

Bomen zorgen voor een koel microklimaat onder hun bladerdek, dat op een zonnige dag subjectief kan worden aangevoeld als een lagere luchttemperatuur. De temperatuur onder een vrijstaande boom is nagenoeg gelijk aan die in de open lucht. Hoewel het bladerdek ook in alleenstaande of sterk verspreide bomen een aanzienlijk koelend vermogen door verdampingsuitwaseming heeft, wordt dit effect grotendeels tenietgedaan door de beweging en menging van de lucht. De ervaren temperatuurdaling is in zo'n geval hoofdzakelijk toe te schrijven aan een vermindering van de opgevangen straling. Hoeveel straling een boom tegenhoudt, is afhankelijk van de soort en het ras. In een bos is het koelende effect gemakkelijk waar te nemen. Daarnaast onttrekken bomen water aan de grond op plaatsen waar het vanwege de diepte waarschijnlijk koeler is dan in de lucht (meestal ongeveer 10EC). Daardoor kan de temperatuur in de lagere delen van het bladerdek dalen in de richting van die van het grondwater. Aan de bovenkant van het bladerdek kan de temperatuur hoger liggen dan in de omgeving, aangezien de boom zonne-energie opslaat door de temperatuur van de vegetatie en het te verdampen water te verhogen. Over de verdampingscoëfficiënt van vegetatie is een aanzienlijke hoeveelheid gegevens beschikbaar, met name over landbouwgewassen. Planten verplaatsen water uit de grond naar de lucht. Een klein deel van het water wordt chemisch omgezet, maar het grootste deel wordt uitgewasemd. Planten gebruiken verdampingsuitwaseming over het algemeen om voedingsstoffen uit de bodem te vervoeren en oververhitting te verminderen. Met name loofverliezende bomen en grassen lijken in dit opzicht zodanig te werken dat dit van belang kan zijn voor het minimaliseren van de zonnebelasting. Bij een verdampingssnelheid van 1 mm per uur per m2 (één liter per uur) treedt 680 W/m2 koeling op. De waterafgifte aan de lucht put de energievoorraad van de bodem en de lucht uit, als gevolg van het opnemen van latente warmte. Dit uit zich in een temperatuursverlaging in de bodem en de lucht. Verdamping is afhankelijk van water, de energie benodigd om deze wisseling van toestand mogelijk te maken, een stijging of daling van de dampdruk en de luchtbeweging binnen het microklimaat. Bij verdampingsuitwaseming wordt zonnestraling als energiebron gebruikt, zodat het proces een directe relatie met de zonnebelasting vertoont. Het resultaat hiervan is een zelfregulerend koelsysteem dat gebruik maakt van de natteboltemperatuurdaling die het gevolg is van de verdamping. Waterafgifte door uitwaseming is een manier om voedingsstoffen te transporteren en de opname van latente warmte is een belangrijk middel om de energiebelasting voor bladeren en wortels terug te brengen. De uitwaseming wordt geregeld door de huidmondjes (biologische klepjes in de bladeren), die zich kunnen openen afhankelijk van factoren als lichtintensiteit, omgevingstemperatuur, vochtigheid en concentratie kooldioxide. De huidmondjes sluiten zich wanneer er onvoldoende licht is en/of de sluitcellen waterinhoud verliezen. Op het ogenblik wordt de bijdrage die planten rondom of op gebouwen leveren gezien in termen van beschaduwing en directe zonnebelasting, waardoor de albedo van het microklimaat verandert. Met de zeer superieure albedo die planten te bieden hebben, wordt in het algemeen geen rekening gehouden. Ook het vermogen tot verdampingskoeling wordt buiten beschouwing gelaten. Als de temperatuur van water dat door een plantenbed stroomt, door de aldaar aanwezige planten een paar graden omlaag wordt gebracht, dan is het mogelijk dit proces voor koelingsdoeleinden te gebruiken. Zo moet het mogelijk zijn om de comfortomstandigheden te reguleren door technische oplossingen waarbij een relatieve hoge waterstroomtemperatuur (secundair gekoeld water) en een klein temperatuurverschil worden toegepast. Dit soort oplossing zou mooi passen in de huidige trend om gekoelde plafonds en verwarmingspanelen te gebruiken. Ventilatie speelt in dit soort oplossing een belangrijke rol, omdat deze de belangrijkste methode voor warmteverspreiding blijft. Loofverliezende klimplanten verschaffen schaduw en verdampingskoeling in de zomer, wanneer het weren van zonnestraling het belangrijkst is. In het voorjaar en de herfst, wanneer zonnebelasting minder problemen oplevert, hebben deze klimplanten minder loof, zodat ze minder schaduw en koeling leveren. In de winter, wanneer de warmtebelasting door de zon juist een voordeel is, verkeren de klimplanten in een ruststadium en hebben zo weinig invloed. De albedo is eveneens afhankelijk van de bladerdichtheid. De bereikte koeling is zo gedurende het hele jaar ongeveer gelijk aan of groter dan de zonnebelasting, als er ten minste voldoende water beschikbaar is voor de verdamping. Airconditioning met behulp van vegetatie zal daarom in alle warme klimaten effectief zijn, behalve in vochtige tropische klimaten zoals bijvoorbeeld in Singapore of Hong-Kong.

Om de discussie op gang te brengen, wordt er een scenario voorgesteld waarin een modern, met metaal bekleed, redelijk goed geïsoleerd, industrieel gebouw als verkoopruimte wordt gebruikt, en waarin de temperatuur 's zomers niet hoger mag oplopen dan bijv. 24EC. Dit gebouw zou bijvoorbeeld als hypermarkt kunnen worden gebruikt. Aangezien de temperatuur door natuurlijke ventilatie tot twee à drie graden boven de omgevingstemperatuur kan worden teruggebracht, is er onder normale omstandigheden een aanzienlijke mechanische airconditioning nodig om de gewenste temperatuur te handhaven. Een hypermarkt produceert echter aanzienlijke hoeveelheden afvalwater. Dit zou men kunnen zuiveren en vervolgens gebruiken om klimplanten te irrigeren die over lattenframes op het gebouw worden geleid, zodat de koeling niet meer wordt belast door de zonnebelasting. Daarnaast zou de indirecte verdampingskoeling kunnen worden gebruikt als compensatie voor de belasting door de gebruikers en de ventilatie.

Voorgestelde sol-airtemperatuur van begroeide oppervlakten
Sol-airtemperatuur is een technische term voor de theoretische temperatuur die gebruikt kan worden bij berekeningen voor verwarming en koeling en die de zonnebelasting weergeeft, meestal via een ondoorschijnend materiaal. Er bestaan drie verschillen tussen de vergelijkingen voor de sol-airtemperatuur van een door mensen vervaardigd oppervlak en een begroeid oppervlak. De albedo (zonnereflectie) is verschillend en wisselend, de totale zonnestraling ligt op 14% voor weilanden en op 20% voor loofverliezende vegetatie, en daarnaast is de oppervlakteweerstand lager vanwege de dynamische omstandigheden die door de vegetatie worden gecreëerd. Het is van belang dat er voldoende water beschikbaar is voor de vegetatie, zodat de waterhuishouding van de plant tijdens de verdampingsuitwaseming in balans blijft. Deze informatie is afkomstig uit meteorologische teksten en dient nog door middel van veldtests te worden getoetst.

Uit tabellen wordt duidelijk dat de overdracht door het materiaal niet langer zou bijdragen aan overmatige verhitting in de zomertijd op begroeide oppervlakken. Dit zou een bijdrage kunnen leveren aan natuurlijk geventileerde gebouwen doordat de passieve  ventilatie- kanalen dan kleiner kunnen zijn. In het geval van gebouwen met airconditioning zou de materiaalopname op de bovenste verdieping van het gebouw kunnen worden genegeerd. De vegetatie moet over voldoende water kunnen beschikken om te voorkomen dat de waterhuishouding van de planten tijdens de verdampingsuitwaseming uit balans raakt. Bij gebrek aan water vindt er geen verdampingskoeling plaats, de vegetatie kan een tekort aan water krijgen, in het zonlicht oververhit raken en doodgaan. Bevochtiging Luchtbevochtiging door uitwaseming van planten levert binnenshuis de grootste voordelen op in de winter, omdat de relatieve vochtigheid dan af en toe onder de normaal als comfortabel in een kantooromgeving aanvaarde waarde daalt. Er moet dan via de airconditioning vocht in de lucht worden gebracht om de opbouw van statische elektriciteit te voorkomen. Dit gebeurt doorgaans via stoombevochtiging, een duur en energieverslindend proces. Planten zouden de vochtigheid kunnen verhogen zonder dat dit veel energie hoeft te kosten, met dien verstande dat er wel daglicht of kunstlicht nodig is om de fotosynthese op gang te houden. Hierbij dient rekening te worden gehouden met het feit dat zelfs helder glas de lichtdoorlating vermindert. Bij het bepalen van het bevochtigend vermogen van vegetatie moet deze factor ingecalculeerd worden. Voor bevochtiging in de winter moeten uiteraard groenblijvende planten worden gebruikt.

Voorstel tot een model van het bevochtigend vermogen van vegetatie
Het is de bedoeling een wiskundig model te ontwikkelen waarin de uitwaseming van vegetatie in verband wordt gebracht met bevochtigingsniveaus. In eerste instantie worden onderstaande vergelijkingen aangeboden voor een horizontaal oppervlak. Dit model moet nog experimenteel worden gevalideerd.

Bevochtigend vermogen van vegetatie Vocht door vegetatie aan de lucht toegevoegd Ql = (ITHd - 16) x 0,49 x S )g = Ql /hfg) x 3600 waarbij: Ql = Latente warmte, W/m2 ITHd = Totaal horizontaal. Ontwerpzonnestraling, W/m2 hfg = Latente warmte van vaporisatie - 2,45 MJ/kg )g = Uitgewasemd vocht in de lucht per uur, kg/m2 S = Doorlatingsverliesfactor voor glas De waarde van 16 W/m2 die van ITHd wordt afgetrokken, staat voor de hoeveelheid energie die bij de fotosynthese door de vegetatie wordt gebruikt. De factor 0,49 wordt door T.R. Oke opgegeven als het deel van de zonnestraling dat door de vegetatie wordt geabsorbeerd. Planten en akoestiek van ruimten Vegetatie biedt in de ware zin des woords een groene oplossing voor technische problemen, omdat zo de minste energie wordt verbruikt, en de exploitatie- en onderhoudskosten het laagst zijn. Bovendien zien ze er aantrekkelijk uit en kunnen ze worden uitgestald op plaatsen waar ze nog eens extra voordelen opleveren, zoals akoestische demping. Sabine kwam in 1906 uit op 0,11 m per m3 absorptie door kamerplanten Er is heel wat onderzoek gedaan naar het verband tussen planten en verkeerslawaai, maar zeer weinig naar ruimteakoestiek. In 1906 ontdekte Sabine, één van de grondleggers van de moderne akoestische theorie, dat het zeer moeilijk was om de absorptie door kamerplanten vast te stellen, maar niettemin kwam hij uit op een waarde van 0,11 m per m3. Hij had het idee dat het van grote waarde zou zijn om het absorberend vermogen van planten vast te stellen, omdat ze vaak worden gebruikt ter opluistering van feestelijke gebeurtenissen. Tot nu toe is er echter geen onderzoek meer gedaan naar planten en ruimteakoestiek. Teneinde de bijdrage die planten aan ruimteakoestiek kunnen leveren naar waarde te schatten, is het nodig een aantal mechanismen die samenhangen met geluid nader toe te lichten. Een bakstenen muur met een gewicht van 450 kg/m2 levert gemiddeld een geluidsisolatie van 48 dB. Een gipsplaten tussenwand met een gewicht van 7,5 kg/m2 is goed voor 22 dB aan isolatie. De verhouding is als volgt: RAV = 10 + 14,5 log10 m, waarbij m = massa/oppervlak in kg/m2 Het zal duidelijk zijn dat het gewicht per vierkante meter van planten in vergelijking met deze materialen zeer onbeduidend is en derhalve niet veel geluidsisolatie kan bieden. Planten bieden eerder een akoestische demping doordat ze veerkrachtige oppervlakken hebben en derhalve de nagalmtijd wijzigen.

Absorptiebepaling op grond van nagalmtijd
Absorberende materialen leveren een schijnbare isolatie doordat ze het geluidsniveau in een ruimte verminderen door reductie van de terugkaatsing van de door die ruimte heen weerkaatsende geluidsgolven. De nagalmtijd is een indicatie voor de akoestische eigenschappen van een ruimte. Een harde ruimte wordt gekenmerkt door harde oppervlakken, blikkerige geluiden, echo's en een lange nagalmtijd. Hoe langer de echo duurt, hoe langer de nagalmtijd. Een akoestisch dode of stille ruimte kenmerkt zich door zachte oppervlakken, een laag geluid, geen echo's en een korte nagalmtijd. Hoeveel geluid er door een element wordt opgenomen, is vast te stellen door de verkorting van de nagalmtijd die het element veroorzaakt, te meten. Waarden die in een nagalmtestkamer zijn vastgesteld kunnen bij het vaststellen van de ruimteakoestiek voor praktische toepassingen in gebouwen als uitgangspunt worden gebruikt. Er zijn vier validatieproeven gedaan om de invloed van planten op ruimteakoestiek te onderzoeken. Hieruit blijkt dat planten de nagalmtijd, met name van hogere frequenties, bekorten en derhalve de ruimte rustiger maken. Voor een nuttig verschil in lagere frequenties is een veel hogere beplantingsdichtheid nodig. Deze proeven hebben eveneens bevestigd dat er in harde ruimtes betere resultaten worden bereikt dan in rustige ruimtes. Welke akoestische invloed hebben planten? Planten zorgen voor absorptie, buiging en weerkaatsing van geluid. Het evenwicht tussen deze mechanismen kan variëren met de frequentie waarmee het geluid wordt voortgebracht en de aard van de ruimte zelf. Het absorberend effect van een plant wordt beïnvloed door de soort, de afmeting, de grootte van de pot, de vochtigheidsgraad van de aarde en het gebruikte type mulch. Bij het bepalen van de bijdrage die planten kunnen leveren in onderzoeken naar ruimteakoestiek moet de nodige voorzichtigheid in acht worden genomen. Een belangrijk punt in dit opzicht is dat de planten groot, gezond en goed ontwikkeld moeten zijn. De beste resultaten worden bereikt met planten die zich lekker voelen en er goed uitzien. Absorptie Planten veranderen de akoestiek van een ruimte doordat ze de nagalmtijd bekorten, hetgeen meestal als een voordeel wordt beschouwd. Planten leveren de beste akoestische prestaties in akoestisch harde ruimtes, met harde oppervlakken zoals marmeren muren, betonnen en stenen dekvloeren. Waarschijnlijk wordt de invloed van planten amper opgemerkt in een akoestisch stille ruimte, die zich kenmerkt door zachte bekleding zoals vloerkleden, minerale-vezeltegels en zware, geplooide gordijnen. Dit komt doordat de absorptie van de zachte bekleding groter is en daardoor de absorptie door de planten maskeert. Toenemend milieubewustzijn bij toonaangevende ontwerpers heeft ertoe geleid dat er meer en meer gebruik wordt gemaakt van duurzame, harde afwerkingen waarvoor minder energie is gebruikt. Daardoor worden ruimtes akoestisch harder en kunnen planten dus een belangrijker rol spelen. Over het algemeen is voor een werkelijk merkbaar verschil een hogere dichtheid aan kamerplanten nodig dan momenteel wordt gebruikt. Planten zouden kunnen worden ingezet voor het elimineren van meervoudige echo's, die vooral in kleine ruimtes met parallelle muren, plafonds en vloeren zeer goed waarneembaar zijn. Meervoudige echo's kunnen ook worden voorkomen door muren en plafonds niet helemaal parallel te bouwen, d.w.z. met een afwijking van een paar millimeter. Planten functioneren constanter bij hogere frequenties met veel storender hoogklinkende geluiden. Men heeft ontdekt dat de invloed van planten op de lagere frequenties sterk wisselend is. Er bestaan andere materialen die in dit opzicht beter werken dan planten. Buiging en weerkaatsing Op de lagere frequenties, met golflengtes van ongeveer één meter of langer, kunnen planten geluidsgolven buigen, doordat de bladeren in verhouding tot de golflengte relatief klein zijn. Voor de hogere frequenties kan de bladafmeting het geluid naar andere oppervlakken weerkaatsen, die dan op hun beurt het geluid kunnen absorberen. Grotere bladeren zouden voor een hogere mate van weerkaatsing van de lagere frequenties kunnen zorgen. Omgevingen waarin planten de beste akoestische resultaten geven Aan de hand van principes die op veel akoestische absorbenten van toepassing zijn, kan men vaststellen waar de planten het best kunnen staan om een zo groot mogelijke bijdrage te leveren. Betere resultaten bij hogere frequenties Planten kunnen met goed resultaat worden ingezet om de eigenschappen van de ruimte "fijn af te stemmen" voor de hogere frequenties. Voor de lagere frequenties kunnen beter andere materialen worden ingezet, die hiervoor effectiever zijn. Grote plantenbakken hebben meer invloed dan kleine Grote plantenbakken bevatten meer mulch en kunnen grotere planten huisvesten. Hieruit valt al af te leiden dat ze een grotere invloed op de akoestiek van de ruimte zullen hebben. Opstellingen met groepen van drie tot vijf verschillende planten lijken beter te werken dan afzonderlijke planten. Bovendien kunnen de plantenbakken worden gebruikt om Helmholtz-resonatoren (resonantieholtes bedoeld voor geluid op specifieke frequenties) onopvallend in de ruimte te installeren. Naar deze mogelijkheid wordt onderzoek gedaan bij de Akoestische Afdeling van de School of Engineering Systems and Design van de South Bank University. Verschillende opstellingen werken beter dan een arrangement op één plaats Het plaatsen van verschillende plantenopstellingen in een ruimte zou meer effect hebben dan een geconcentreerde opstelling op één plaats. De reden hiervoor is dat het oppervlak van de planten dat aan geluid wordt blootgesteld groter wordt, zodat de mogelijkheid tot weerkaatsing op andere oppervlakken toeneemt. Plaatsing naast wanden en in hoeken is beter dan op een centrale plek Het is effectiever om planten naast wandoppervlakken en in hoeken te zetten dan in het midden van de ruimte. Hier kan het van de wanden terugkaatsende geluid namelijk effectiever door de planten worden opgevangen.

Verder akoestisch onderzoek
Aanzien men bij het toepassen van planten voor akoestische doeleinden zorgvuldig te werk moet gaan, dient er eerst een grotere variëteit aan planten en plantenconfiguraties te worden getest. De vochtigheidsgraad van de aarde verandert de absorptie. Ook het type bedekking van de gebruikte aarde is van belang. In de vrije natuur zijn er zelfs verschillen tussen planten van dezelfde soort, hetgeen zich met name duidelijk uit in de akoestische invloed. Om met een hoge mate van betrouwbaarheid te voorspellen welke bijdrage planten kunnen leveren, dient er een breder onderzoek plaats te vinden waarbij gekeken wordt naar meer plantensoorten die door de kamerplantenindustrie worden gebruikt. Het absorptievermogen zou bij meer soorten en afmetingen planten moeten worden vastgesteld. De bijdrage van de plantenbak (d.w.z. de bak zelf en de aarde) aan de absorptie is voldoende om een gedetailleerd onderzoek te rechtvaardigen naar de invloed van verschillende maten en vormen potten zoals die in de praktijk worden gebruikt. Ook de bijdrage die schors-mulch aan de absorptie levert is van die orde dat het wenselijk is om nader te onderzoeken welke invloed verschillende gebruikelijke soorten mulch, zoals mos en grind, op de absorptie hebben.

Tot slot
Het algemene welzijn van de plant is van essentieel belang voor rationale akoestische resultaten. Op grond van experimenten vastgestelde absorptiewaarden In onderstaande tabel 7.5 staan de absorptiewaarden voor de plantencombinaties die bij de test betrokken waren. In de nagalmkamer van de South Bank University zijn drie verschillende tests uitgevoerd. Daarna werden vier validatietests uitgevoerd op het hoofdkwartier van Rentokil voor Tropische Planten in East Grinstead. Hieruit bleek dat de nagalmtijd van kamers met harde oppervlakken door vegetatie inderdaad afnam.

Over de auteur
Peter Costa studeerde in 1991 cum laude af in milieutechniek, na een parttime studie aan de South Bank University. In 1992 besloot hij part-time postdoctoraal onderzoek te gaan doen aan dezelfde universiteit, in de door hem gekozen specialisatie "Airconditioning en geluidsbeheersing met behulp van vegetatie". In 1993 was hij medeoprichter van adviesbureau "Brotchie, Costa and Grand Ltd, Ecologists and Engineers", een bureau dat adviezen omtrent milieuproblemen uitbrengt aan klanten die het milieu werkelijk willen respecteren. In 1994 werd hij door H & V News Building Services uitgeroepen tot Ingenieur van het Jaar, vanwege zijn "uiterst originele en voor het milieu belangwekkende werk". In 1995 kreeg hij de tweede plaats voor deze onderscheiding. De jury was toen wederom zeer positief over de "significante bijdrage aan de ontwikkeling en toepassing van milieuvriendelijke HVAC-technologie en -ontwerpen" van zijn bedrijf. In 1995 werd hij benoemd tot "Corporate member" van het Institute of Energy en tot "Graduate member" van de CIBSE. Hij werkt al vijftien jaar op het gebied van facility management in aanneming en ontwerp, waarbij hij op kantoor en ter plaatse werkt. In het Verenigd Koninkrijk en daarbuiten heeft hij aan kleine projecten gewerkt waarmee bedragen van enige duizenden ponden gemoeid waren, maar ook aan projecten van vele miljoenen ponden. * Peter Costa verhuisde eind 1996 naar Australië en is thans firmant in : CCD Australia Consulting Engineers 41 Ord Street, West Perth 6005, P.O Box 124, West Perth 6872 AUSTRALIA