Mensen in contact brengen met water is een zeer effectieve manier om hittestress te verminderen. Maar in tegenstelling tot wat meestal gedacht wordt, koelt water alleen als het (op de huid) verdampt of door een vochtige luchtstroom die gekoeld is. Stilstaand en zelfs bewegend oppervlaktewater heeft nauwelijks een koelend effect.
Zo daalt door verdamping van water uit vijvers, grachten en rivieren de luchttemperatuur maar zeer beperkt: tot maximaal 1°C. Door verdamping van water uit fonteinen en vernevelingsinstallaties kan de luchttemperatuur lokaal wat sterker dalen: tot maximaal 3°CJacobs, C. et al. 2020,Völker, S. et al. 2013.
Toepassing en ontwerp
Water dat geschikt is om in te zwemmen, spelen of pootje in te baden kan verkoeling bieden. Waterspeelplaatsen, zwemwater, fonteinen, bedriegertjes en vernevelingsinstallaties zijn daarom maatregelen die effectief kunnen zijn tegen hitte in de stad. Grachten, singels en vijvers in een stedelijke omgeving helpen meestal niet om lokaal koelte in de stad te creëren. Tijdens hete dagen verlaagt dit soort klein stedelijk oppervlaktewater niet de lucht- of gevoelstemperatuur op straat, ook niet als het water stroomt. Toch geven dit soort stedelijke waterelementen vaak wel de gelegenheid om groene, schaduwrijke of windrijke plekken te creëren waar de gevoelstemperatuur lager is. Het is daarom goed om stedelijk water te ontwerpen in combinatie met schaduw, groenelementen, fonteinen en ventilatiestrategieën rond stedelijk water. Daarnaast biedt het water natuurlijk meer verkoeling als het mogelijk is om erin te zwemmen, pootje te baden of te spelen. Denk daarbij aan waterspeelplaatsen, zwemwater, fonteinen, bedriegertjes en vernevelingsinstallaties.
Manieren van koelen met water
- Fontein: Fonteinen zorgen voor verkoeling door verdamping. Omdat veel kleine waterdruppeltjes relatief gezien een veel groter contactoppervlak met de lucht hebben dan één vlak wateroppervlak, is er meer verdamping. Hoe kleiner de druppeltjes, des te meer verdamping en des te efficiënter de afkoeling van de lucht.
- Verneveling: Verneveling van water is een effectieve maatregel voor verkoeling. Vernevelingsinstallaties kunnen op twee manieren voor verkoeling zorgen. Ten eerste zorgen de vele kleine waterdruppeltjes ervoor dat het contactoppervlak met de lucht veel groter is dan één vlak wateroppervlak. Daarnaast verkoelt de waternevel ook direct de huid doordat de waterdruppeltjes de huid van mensen bevochtigen en daaraan door verdamping warmte onttrekken. Verneveling van water is vooral effectief in combinatie met een ventilator, omdat wind de warmte-uitwisseling tussen de natte huid en de omgeving, en dus de afkoeling versnelt.
- Straten nat maken: Natte straten kunnen de luchttemperatuur en de oppervlaktetemperatuur van de straten zelf een paar uur verkoelen. Hiervoor is het wel nodig om de straten regelmatig nat te maken. Het is wel de vraag of dit een zinvolle maatregel is, omdat er tijdens hitteperiodes vaak ook een tekort is aan water.
- Stedelijk water met een groot oppervlak: als het wateroppervlak in of bij stedelijk gebied groot is, kan dat op groter schaalniveau en op langere termijn wel effect hebben. De luchttemperatuur in de stad zal dan wat lager wordenRonda, R.J. et al. 2017.
Voordelen
Naast het verkoelend effect kunnen bepaalde watermaatregelen nog de volgende voordelen opleveren:
- Waternevel heeft het voordeel dat het zichtbaar is. Daardoor kunnen mensen ervoor kiezen om wel of niet door de nevel afgekoeld te worden.
- Fonteinen kunnen een positief effect hebben op de zuurstofhuishouding van het oppervlaktewater.
Effectiviteit
Hoe groot het koelend effect van water is, hangt sterk af van de vorm waarin het water wordt toegepast.
Fontein
Fonteinen kunnen de luchttemperatuur verlagen met 1 tot 4.7°C. De gevoelstemperatuur (PET) neemt daardoor af met 1 tot 5°C. Modelstudies voor het Nederlandse klimaat laten zien dat verdampende druppeltjes van minder grote fonteinen lokaal een verkoelend effect kunnen hebben op de luchttemperatuur. Op een hoogte van 1,5 m kan een fontein de luchttemperatuur koelen met maximaal 1°C. Voor de gevoelstemperatuur kan dit lokale effect ongeveer 3°C (PET) zijn. In warmere klimaten kunnen fonteinen de luchttemperatuur en de gevoelstemperatuur tot 5°C verlagen. Meestal is het verkoelend effect van een fontein zeer lokaal en heeft het weinig effect op pleinniveau. Maar het hangt ook af van windsnelheid en -richting hoever het verkoelend effect reikt. Het verkoelend effect van fonteinen is groter aan de lijzijde: daar heeft de wind door de fontein heen gewaaid. In de praktijk kunnen vooral heel grote fonteinen ook voor verkoeling zorgen voor de omgeving. Dat kan gebeuren als het spuitende water de verkoelde lucht eromheen meetrekt en zo een verkoelende luchtstroom op gang brengt.
Vernevelingsinstallatie
Vernevelingsinstallaties verlagen de luchttemperatuur tussen de 0.7 en 3°C. Verneveling van water is vooral effectief in combinatie met een ventilator of wind. Wind versnelt namelijk de afkoeling door de snellere warmte-uitwisseling tussen de natte huid en de omgeving. In Japan is een experiment uitgevoerd met een vernevelingsinstallatie die gecombineerd werd met een ventilator. Die combinatie zorgde ervoor dat de temperatuur van de huid binnen 10 seconden met 1 tot 3°C daalde.
Straten nat maken
Door straten nat te maken kan de luchttemperatuur dalen met 0.8 tot 3°C. Experimenten in Nederland tonen aan dat de luchttemperatuur op 2 meter hoogte van een vernatte straat met maximaal 2°C kan dalen. En de oppervlaktetemperatuur van de straat kan hiermee met maximaal 13°C dalen. De straat natmaken zorgt er ook voor dat er minder zonnestraling wordt gereflecteerd (het albedo daalt). Daardoor daalt ook de gevoelstemperatuur voor voetgangers en fietsers op de weg. Een kanttekening daarbij is dat de verdamping van het water de luchtvochtigheid kan verhogen. Daarmee kan straten nat maken ook een negatief effect hebben op de gevoelstemperatuur, maar dit effect is verwaarloosbaar voor het Nederlandse klimaat.
Vijvers, grachten en rivieren (klein oppervlak)
Oppervlaktewater van vijvers, grachten en rivieren in de stad biedt meestal maar zeer beperkt verkoeling: maximaal 1°C. De energie die nodig is voor verdamping wordt namelijk onttrokken uit het water, waardoor de watertemperatuur maar beperkt daalt. Of de verdamping uiteindelijk tot een merkbaar koelere lucht leidt, hangt dan af van het temperatuurverschil tussen het water en de lucht en de grootte van het wateroppervlakKluck, J. et al. 2020.
- Oppervlaktewater van vijvers verlaagt de luchttemperatuur met 0.5 tot 0.7°C en de gevoelstemperatuur (PET) met 0.6 tot 3.6°C
- Een meer verlaagt de luchttemperatuur met 0.5 tot 1.6°C
- Singels en grachten verlagen de luchttemperatuur met 0.1 tot 0.8°C en de gevoelstemperatuur (PET) met de 0.2 tot 2°C
Grote wateroppervlaktes
Grote wateroppervlaktes in of bij de stad kunnen de luchttemperatuur merkbaar verkoelen, tot wel 4°C. Zo kan het koele water van het IJmeer tijdens een hete dag er bijvoorbeeld voor zorgen dat het tot enkele honderden meters landinwaarts in het oosten van Amsterdam een paar graden koeler is.
Literatuur
- Jacobs, C., Klok, L., Bruse, M., Cortesão, J., Lenzholzer, S. & Kluck, J. (2020). Are urban water bodies really cooling. Urban Climate, 32, 100607
- Kluck, J., Klok, L., Solcerová, A., Kleerekoper, L., Wilschut, L., Jacobs, C., & Loeve, R. De hittebestendige stad, Een koele kijk op de inrichting van de buitenruimte, Hogeschool van Amsterdam, 2020
- Ronda, R.J., Steeneveld, G.J., Heusinkveld, B.G., Attema, J.J. & Holtslag, A.A.M. (2017). Urban Finescale Forecasting Reveals Weather Conditions with Unprecedented Detail. Bull. Meteorol. Soc., 98, 2675-2688
- Völker, S., Baumeister, H., Classen, T., Hornberg, C. & Kistemann, T. (2013). Evidence for the temperature-mitigating capacity of urban blue space – A health geographic perspective. Erdkunde, 67(4), 355-371