Puțini arhitecți din Marea Britanie se pot lăuda că ascultă consultanți de mediu, designeri sau ocupanții proiectelor lor existente. Iar cei care învață din greșelile lor și folosesc experiența acumulată în proiectele ulterioare ar trebui incluși în Cartea Roșie.
Architype, o nouă generație de arhitecți entuziaști, a construit primele școli din Marea Britanie care îndeplinesc standardul german Passivhaus. Prin munca lor, ei au dovedit că o școală poate fi nu numai o clădire frumoasă, ci și o clădire în care este confortabil de studiat datorită grijii și eficienței energetice.
„Energia este un pic ca deșeurile: este întotdeauna bine dacă poate fi reciclată, dar este mai bine să produci doar mai puțin. De asemenea, cu energie: puteți utiliza sursele sale regenerabile, panourile solare sau puteți consuma mai puțin din aceasta."
Jonathan Hines, directorul Biroului Architype
Ce este Passivhaus Standard?
Ca reamintire, acest standard german de eficiență energetică în clădiri, dezvoltat de Institutul Passivhaus, este un indicator al consumului redus de energie, al confortului în spațiul interior și al calității arhitecturale a unui obiect. Mulți oameni zadarnic cred că se aplică doar locuințelor: tradus din germană „Haus” înseamnă nu numai o casă, ci orice structură, iar standardul este potrivit pentru o clădire de orice tipologie. Progresivitatea sa este evidențiată de cifre: consumul standard de energie al unei școli obișnuite din Anglia este de 100 kWh / m2 pe an, iar o clădire construită conform standardului Passivhaus nu ar trebui să consume mai mult de 15 kWh / m2 pe an. Spre deosebire de alte standarde, Passivhaus ajută la reducerea consumului de energie prin optimizarea deciziilor de proiectare - cum ar fi găsirea celei mai compacte forme, cea mai bună orientare a clădirii etc.
Standardul Passivhaus este rar văzut în Anglia, deoarece codurile locale de eficiență energetică funcționează într-un mod complet opus. În comparație cu Passivhaus, popularul standard verde BREEAM din Anglia și făcut lobby de guvern are numeroase criterii de evaluare care nu au adesea nimic de-a face cu consumul de energie: de exemplu, se pot obține puncte dacă distanța dintre clădirea proiectată și cea mai apropiată cutie poștală este mai mică peste 500 de metri. În plus, BREEAM se concentrează nu pe reducerea cantității de consum, ci pe producția de energie suplimentară din surse regenerabile.
Cum funcționează un arhitect Passivhaus?
În primul rând, minimizează conductivitatea termică a pereților, acoperișurilor, plafoanelor și ușilor. În al doilea rând, el are grijă de etanșeitatea termică a clădirii: toate „podurile reci” (zonele cu pierderi de căldură, cel mai adesea întâlnite la îmbinările elementelor structurale ale unei clădiri) trebuie reduse la zero sau reduse la minimum. În plus, deja la etapa inițială de proiectare, clădirea este modelată utilizând software-ul PHDP (Passive House Design Package). Cu toate acestea, arhitecții britanici conturează mai întâi complet clădirea, se gândesc la planuri și abia apoi o dau inginerilor pentru a calcula consumul de energie. Încearcă să optimizeze ceva, dar probabilitatea de a corecta erorile în proiectul finalizat este extrem de mică. Prin urmare, este mult mai eficient să ne gândim la acest lucru în etapele anterioare ale lucrului, când proiectul poate fi modificat semnificativ dacă este necesar, de exemplu, pentru a ne încălzi.
Cel mai dificil lucru din standardul Passivhaus este verificarea conformității obiectului, unde indicatorii nu sunt doar datele calculate ale inginerilor de proiectare, ci și măsurători reale într-o casă deja construită și care funcționează. Și a construi exact așa cum a fost proiectat este o durere de cap faimoasă pentru toți arhitecții.
Cine sunt arhitecții Architype?
Architype este un nou tip de studio de arhitectură fondat în urmă cu 29 de ani și care și-a câștigat o reputație de invidiat de-a lungul anilor ca designeri de clădiri eficiente din punct de vedere energetic. Abordarea lor originală este dictată de dorința de a implica clienții și viitorii rezidenți în procesul de proiectare. Cu experiență, au dezvoltat un bagaj de soluții tehnice care sporesc calitatea „produsului fabricat”.
În timpul existenței sale, echipa Architype a crescut de la cinci la 53 de persoane, în ciuda acestui fapt, au reușit să mențină o nouă abordare creativă a proiectării, incluzând analize și discuții frecvente despre proiecte. Cifra de afaceri anuală a companiei este de 3 milioane de lire sterline pe an.
De ce a decis Architype să aplice standardul Passivhaus în Anglia?
În urmă cu aproximativ cinci ani, Architype, în colaborare cu Universitatea Oxford Brooks, unul dintre cele mai mari institute de cercetare tehnologică eficiente din punct de vedere energetic din lume, a colectat și analizat informații despre „performanța” clădirilor școlare construite de birou. Drept urmare, s-a constatat că, în ciuda diferitelor strategii de eficiență energetică, aceste școli consumau o cantitate enormă de energie pe măsură ce geamurile erau deschise în timpul iernii. Și în acel moment, adaptarea standardului Passivhaus la realitățile britanice a interesat Architype, deoarece, datorită ventilației mecanice și etanșeității termice, clădirile construite conform acestui standard au consumat mult mai puțină energie și au generat mai puțin CO2. Un plus suplimentar a reprezentat oportunitatea reală de a studia modul în care „funcționează” clădirea și care soluții de proiectare ajută cel mai mult la îmbunătățirea eficienței energetice.
Mulți arhitecți se tem că standardul Passivhaus le va limita imaginația. Dar arhitecții Architype susțin că cadrul rigid pe care l-au stabilit este cel care declanșează întregul proces creativ în capul lor.
Prin utilizarea metodelor Passivhaus Architype în proiectele lor recente, au realizat o simplificare radicală a formelor și detaliilor, au optimizat procesul de proiectare și chiar supraveghere arhitecturală. Ei reușesc să obțină rezultatele dorite, analizând fiecare soluție pas cu pas și testând performanța acesteia în practică. Potrivit directorului biroului Jonathan Hines, cea mai importantă lecție pentru Architype a fost realizarea importanței simplificării proiectului în general și a detaliilor structurale în special.
Deoarece tipologia clădirii nu a fost un factor decisiv, Architype a fost gata să testeze standardul Passivhaus pe orice proiect. Acum, după ce au acumulat experiență în acest domeniu, proiectează o universitate, o clădire de arhivă, un sat cu 150 de case, o biserică și mai multe case private, conform principiilor acestui standard. Cu toate acestea, în urmă cu cinci ani, specializarea lor era clădirile școlare, motiv pentru care au devenit primul lor teren de probă Passivhaus. Singura cerință semnificativă a clientului celor cinci școli, Consiliul Județean Wolverhampton, era să se mențină într-un buget foarte modest.
Până în prezent, Architype a finalizat pe deplin construcția a două instituții de învățământ - Oakmeadow Elementary School și Bushbury Hill School, iar în noiembrie 2013 a treia - Swillington Elementary School este finalizată. Toți au înlocuit clădirile școlare învechite și, prin urmare, au demolat și își datorează apariția inițiativei guvernamentale actuale. Cu toate acestea, Jonathan Hines consideră că proliferarea în continuare a școlilor „pasive” din Anglia este o mare întrebare, tocmai din cauza dificultăților cu finanțarea publică. Prin urmare, Architype speră că astfel de proiecte vor fi la mare căutare, de exemplu, în Țara Galilor, unde sistemul de finanțare guvernamental diferă de cel englez.
Caracteristici arhitecturale ale școlilor „pasive”
Procesul de proiectare a început cu căutarea formei optime, a numărului de etaje, a adâncimii și orientării clădirii folosind deja menționatul program de modelare dinamică PHDP. Din cercetările inițiale, a devenit clar cât de importantă este o clădire compactă pentru a reduce consumul de energie. Minimizarea suprafeței clădirii în raport cu suprafața podelei a făcut posibilă optimizarea energiei deja în faza de concept. Pentru ambele școli deja construite, a fost aleasă în cele din urmă o compoziție de volume rectangulare simple pe 2 etaje, cu un spațiu central care servește drept recreere.
Clădirea a fost proiectată pentru a permite luminii solare să pătrundă în toate spațiile școlii, astfel încât iluminatul artificial să fie utilizat cât mai puțin posibil. Pentru a reduce posibilitatea supraîncălzirii în lunile de vară, numărul ferestrelor orientate spre vest și est a fost redus la zero, deoarece razele soarelui dintr-un unghi mic sunt întotdeauna mai greu de întunecat și, prin urmare, ferestrele sunt orientate spre nord și sud.
Toate camerele au ventilație încrucișată, care este utilizată în principal vara și în afara sezonului. În plus, în lunile mai calde, ca măsură suplimentară, recreerea centrală se transformă într-un „horn” unde, datorită diferenței de înălțime și a efectului gravitației, aerul cald se ridică și iese prin ferestrele superioare. Iarna, este prevăzută o ventilație cu un sistem de recuperare a căldurii. Inutil să spun că, comparativ cu școlile în care ferestrele sunt deschise pentru ventilație în sezonul rece, un astfel de sistem reduce semnificativ pierderile de căldură. Se diferențiază de sistemul de recuperare standard prin faptul că aerul proaspăt care intră în cameră este încălzit de căldura din aerul procesat din recreerea centrală. În acest spațiu, aerul este încălzit pasiv de radiația solară și de eliberarea de căldură internă, inclusiv de la școlari care aleargă în timpul recesiunii.
O mare atenție în proiectul școlilor „pasive” este acordată problemelor de etanșeitate termică a clădirii și de minimizare a „podurilor reci” deja menționate - o problemă care este adesea uitată în Anglia. Majoritatea acestor "poduri" se formează în zona fundației, deoarece este în contact direct cu solul și la îmbinările elementelor structurale. Arhitecții au găsit un răspuns original la această întrebare, propunându-le proiectanților să proiecteze o fundație care să fie complet izolată și să nu atingă direct solul. Inițial, designerii britanici - parteneri ai Architype au declarat că este imposibil din punct de vedere tehnic, în ciuda faptului că în Germania și Austria această metodă este utilizată pe scară largă în construcția clădirilor „pasive”, dar ulterior Architype a reușit să-i convingă la fel. În cele din urmă, această soluție s-a dovedit a fi chiar mai ieftină decât o fundație de bandă convențională, deoarece metoda aplicată a necesitat mai puțină excavare. Când a fost implementat un astfel de sistem, numărul „podurilor reci” din zona fundației a fost redus la zero.
Pentru a scăpa de „podurile reci” de la îmbinările elementelor structurale, arhitecților le-a venit ideea de a împărți structura clădirii într-o parte internă și una externă. Întreaga parte internă a structurii este complet înfășurată într-un strat de izolație termică, numită „pătură” și, prin urmare, este complet sigilată. Mai mult, izolația termică a fundației se alătură izolației termice a pereților, creând o buclă închisă, ceea ce a făcut posibilă rezolvarea completă a problemei „podurilor reci”. Cu toate acestea, datorită acestei soluții, copertinele, copertinele și elementele de fațadă similare au trebuit să fie atașate la structuri externe suplimentare care nu erau conectate la cadrul principal.
O atenție deosebită a fost acordată simplificării componentelor structurale. Echipa de proiect a trebuit să depună mult efort pentru a găsi un echilibru între pierderea de căldură prin ferestre și radiația solară, care este importantă pentru încălzirea pasivă, ceea ce a dus în cele din urmă la un control strict asupra tuturor ferestrelor și ușilor din clădire.
Toate materialele utilizate în construcția școlilor sunt ecologice și, în cea mai mare parte, au fost produse chiar în Anglia, ceea ce a minimizat emisiile de CO2 din transportul materialelor. De asemenea, am folosit Warmcell - izolație termică din hârtie de ziar reciclată.
În prima lună și jumătate după finalizarea construcției, arhitecții își vizitau școlile în fiecare săptămână (apoi - o dată la două săptămâni și o dată pe lună) pentru a monitoriza funcționarea tuturor sistemelor și a înțelege cum se simt locuitorii săi în clădire. Pe lângă măsurarea cantității de energie consumată, a nivelurilor de CO2, a temperaturii și a umidității, Architype a cerut întregului personal al școlii să ia notițe despre cum funcționează clădirea și cum se simt în ea. Toate aceste informații au fost colectate și discutate în cadrul întâlnirilor cu contractanții pentru a îmbunătăți proiectele viitoare.
Astfel, într-unul dintre primele proiecte școlare, s-a descoperit că nivelul energiei primare consumate depășește semnificativ norma. Acest lucru a fost cauzat de prezența încălzirii în camera pompelor cu aspersoare, care nu a fost izolată termic. Pe de altă parte, în cursul monitorizării, arhitecții au descoperit că sistemul de ventilație de recuperare a căldurii îi face pe copii mai atenți în clasă, deoarece respiră aer proaspăt.
Deoarece clădirea este perfect izolată și închisă ermetic, un cazan de uz casnic este suficient pentru a-l încălzi, deoarece apartamentele sunt încălzite de obicei în Anglia, dar în timpul proiectării, serviciul tehnic al școlii a solicitat instalarea unui al doilea cazan suplimentar - care ulterior, desigur, s-a dovedit a fi de prisos. Comisia care a inspectat clădirea a atras atenția asupra faptului că, în ciuda vremii reci, ambele cazane au fost oprite - deoarece chiar și fără încălzirea interiorului clădirii a rămas la o temperatură confortabilă.
De-a lungul perioadei de monitorizare, care a durat un an, arhitecții au spus personalului școlilor lor cum să utilizeze corect iluminatul, ventilația și alte sisteme într-o clădire atât de neobișnuită și chiar au publicat un „manual de utilizare” ilustrat. De asemenea, Architype a petrecut mult timp explicând elevilor de ce este nevoie de energie, de unde să o obțină și, cel mai important, cum să o economisească. De asemenea, elevilor li sa permis să facă comentarii profesorilor dacă, de exemplu, au uitat să stingă lumina. Copiii au fost încântați de o astfel de perspectivă, ceea ce nu se poate spune despre profesori.
Conform rezultatelor anului de monitorizare, s-a constatat că clădirile școlare „pasive” ale Architype consumă de fapt nu mai mult de 14-15 kWh / m2 pe an, în timp ce școlile anterioare ale aceluiași arhitecți consumau 40-50 kWh / m2 pe an; cu toate acestea, școlile obișnuite din Anglia consumă 100 kWh / m2 pe an.
Analizând întregul proces de creare și implementare a unui proiect, putem concluziona că succesul se datorează în mare măsură muncii bine coordonate a întregii echipe: clientul cu care Architype cooperează de mai mulți ani, contractantul, arhitecții și proiectanții. Numeroase întâlniri și negocieri au permis tuturor membrilor echipei de la bun început să înțeleagă clar ce se face și de ce. De asemenea, au fost efectuate un număr imens de inspecții și teste, inclusiv un test de fum, care determină etanșeitatea clădirii.
Architype a reușit să obțină rezultate uimitoare folosind standardul Passivhaus ca instrument de proiectare și fără a cheltui fonduri suplimentare pentru tehnologii eficiente din punct de vedere energetic (deși, de obicei, clădirile Passivhaus plătesc destul de repede: în medie 5-10 ani, în funcție de prețurile energiei). Bazându-și fluxul de lucru pe observarea a ceea ce și cum funcționează într-o clădire, acești arhitecți se străduiesc să obțină calitate prin simplificarea clădirii în sine și a detaliilor acesteia, demonstrând în același timp că eficiența energetică nu intră în conflict cu frumusețea și eleganța. Așa cum a spus muzicianul Charles Mingus, „simplificarea complicată este banală. Iar simplificarea complexității este creativitatea”: aceasta este filozofia la care atelierul Architype aderă.
