Niewielu architektów w Wielkiej Brytanii może pochwalić się, że słuchają konsultantów środowiskowych, projektantów lub mieszkańców ich istniejących projektów. A ci, którzy uczą się na własnych błędach i wykorzystują doświadczenie zdobyte w kolejnych projektach, powinni znaleźć się w Czerwonej Księdze.
Architype, nowe pokolenie entuzjastycznych architektów, zbudowało pierwsze szkoły w Wielkiej Brytanii, które spełniają niemiecki standard Passivhaus. Swoją pracą udowodnili, że szkoła może być nie tylko pięknym budynkiem, ale także budynkiem, w którym wygodnie się uczyć ze względu na swoją przemyślaną i energooszczędną.
„Energia przypomina trochę odpady: zawsze dobrze jest, jeśli można ją poddać recyklingowi, ale lepiej jest po prostu produkować mniej. Również z energią: możesz korzystać z jej odnawialnych źródeł, paneli słonecznych lub po prostu zużywać jej mniej”.
Jonathan Hines, dyrektor Biura Architype
Co to jest standard domu pasywnego?
Przypominamy, że opracowana przez Passivhaus Institut niemiecka norma energooszczędności budynków jest wskaźnikiem niskiego zużycia energii, komfortu w przestrzeni wewnętrznej i jakości architektonicznej obiektu. Wiele osób na próżno uważa, że dotyczy to tylko mieszkalnictwa: w tłumaczeniu z niemieckiego „Haus” oznacza nie tylko dom, ale każdą konstrukcję, a norma jest odpowiednia dla budynku o dowolnej typologii. O jego progresywności świadczą liczby: standardowe zużycie energii w zwykłej szkole w Anglii wynosi 100 kWh / m2 rocznie, a budynek zbudowany zgodnie ze standardem Passivhaus nie powinien zużywać więcej niż 15 kWh / m2 rocznie. W przeciwieństwie do innych standardów, Passivhaus pomaga zmniejszyć zużycie energii poprzez optymalizację decyzji projektowych - takich jak znalezienie najbardziej zwartej formy, najlepszej orientacji w budynku itp.
Standard Passivhaus jest rzadko spotykany w Anglii, ponieważ lokalne kodeksy efektywności energetycznej działają w zupełnie odwrotny sposób. W porównaniu z Passivhaus popularny zielony standard BREEAM w Anglii i lobbowany przez rząd ma wiele kryteriów oceny, które często nie mają nic wspólnego ze zużyciem energii: na przykład punkty można uzyskać, jeśli odległość między projektowanym budynkiem a najbliższą skrzynką pocztową jest mniejsza niż 500 metrów. Dodatkowo BREEAM nastawiony jest nie na zmniejszenie ilości zużywanej, ale na produkcję dodatkowej energii ze źródeł odnawialnych.
Jak pracuje architekt domu pasywnego?
Po pierwsze, minimalizuje przewodnictwo cieplne ścian, dachów, sufitów i drzwi. Po drugie, dba o szczelność cieplną budynku: wszystkie „zimne mostki” (obszary strat ciepła, występujące najczęściej na połączeniach elementów konstrukcyjnych budynku) należy zredukować do zera lub zminimalizować. Dodatkowo już na wstępnym etapie projektowania budynek jest modelowany w programie PHDP (Passive House Design Package). Jednak brytyjscy architekci zwykle najpierw całkowicie obrysowują budynek, przemyślają układy, a dopiero potem przekazują je inżynierom w celu obliczenia zużycia energii. Próbują coś zoptymalizować, ale prawdopodobieństwo poprawienia błędów w gotowym projekcie jest niezwykle małe. Dlatego dużo bardziej efektywne jest myślenie o tym na wcześniejszych etapach pracy, kiedy projekt można w razie potrzeby znacznie zmienić, na przykład, aby się ogrzać.
Najtrudniejszą rzeczą w standardzie Passivhaus jest sprawdzenie obiektu pod kątem zgodności, gdzie wskaźnikami są nie tylko wyliczone dane konstruktorów, ale także rzeczywiste pomiary w już wybudowanym i działającym domu. A budowanie dokładnie tak, jak zostało zaprojektowane, to słynny ból głowy dla wszystkich architektów.
Kim są architekci Architype?
Architype to nowy typ pracowni architektonicznej, która została założona 29 lat temu i przez lata zyskała godną pozazdroszczenia reputację jako projektanci wysokiej jakości energooszczędnych budynków. Ich oryginalne podejście podyktowane jest chęcią zaangażowania klientów i przyszłych mieszkańców w proces projektowania. Doświadczeni wypracowali wachlarz rozwiązań technicznych podnoszących jakość „wytwarzanego produktu”.
W czasie swojego istnienia zespół Architype rozrósł się z 5 do 53 osób, mimo to udało im się zachować świeże kreatywne podejście do projektowania, w tym częste analizy i dyskusje nad projektami. Roczny obrót firmy wynosi 3 miliony funtów rocznie.
Dlaczego Architype zdecydował się zastosować standard Passivhaus w Anglii?
Około pięć lat temu Architype, we współpracy z Oxford Brooks University, jednym z największych na świecie instytutów badawczych technologii energooszczędnych, zebrał i przeanalizował informacje o „wydajności” budynków szkolnych wybudowanych przez biuro. W rezultacie stwierdzono, że pomimo różnych strategii efektywności energetycznej, szkoły te zużywały ogromną ilość energii, ponieważ okna były w nich otwierane zimą. I w tym momencie adaptacja standardu Passivhaus do brytyjskich realiów zainteresowała Architype, ponieważ dzięki wentylacji mechanicznej i szczelności termicznej budynki budowane według tego standardu zużywały znacznie mniej energii i generowały mniej CO2. Dodatkowym plusem była realna możliwość zbadania, jak „działa” budynek i które rozwiązania konstrukcyjne najbardziej wpływają na poprawę efektywności energetycznej.
Wielu architektów obawia się, że standard Passivhaus ograniczy ich wyobraźnię. Ale architekci Architype argumentują, że to sztywne ramy, które ustalili, wyzwalają pełny proces twórczy w ich głowach.
Dzięki zastosowaniu metod Passivhaus Architype w swoich ostatnich projektach osiągnęli radykalne uproszczenie kształtów i detali, zoptymalizowali proces projektowania, a nawet nadzór architektoniczny. Udaje im się osiągnąć pożądane rezultaty, przemyślając każde rozwiązanie krok po kroku i testując jego działanie w praktyce. Według dyrektora biura Jonathana Hinesa najważniejszą lekcją dla Architype było uświadomienie sobie, jak ważne jest uproszczenie projektu w ogóle, aw szczególności szczegółów konstrukcyjnych.
Ponieważ typologia budynku nie była decydującym czynnikiem, Architype był gotowy przetestować standard Passivhaus w każdym projekcie. Teraz, zdobywając doświadczenie w tej dziedzinie, projektują uniwersytet, budynek archiwum, wioskę ze 150 domami, kościół i kilka domów prywatnych według zasad tego standardu. Jednak pięć lat temu ich specjalizacją były budynki szkolne, dlatego stały się ich pierwszym poligonem doświadczalnym w Passivhaus. Jedynym istotnym wymogiem klienta pięciu szkół, Rady Hrabstwa Wolverhampton, było utrzymanie bardzo skromnego budżetu.
Do tej pory Architype w pełni zakończyło budowę dwóch placówek edukacyjnych - Oakmeadow Elementary School i Bushbury Hill School, aw listopadzie 2013 roku kończy się trzecia - Swillington Elementary School. Wszystkie one zastąpiły przestarzałe, a co za tym idzie, zburzone budynki szkolne, a swój wygląd zawdzięczają bieżącej inicjatywie rządu. Jednak Jonathan Hines uważa, że dalsze rozprzestrzenianie się „pasywnych” szkół w Anglii to poważna kwestia, właśnie z powodu trudności z finansowaniem publicznym. Dlatego Architype ma nadzieję, że takie projekty będą bardzo poszukiwane, na przykład w Walii, gdzie rządowy system finansowania różni się od angielskiego.
Cechy architektoniczne szkół „pasywnych”
Proces projektowy rozpoczął się od poszukiwania optymalnego kształtu, liczby kondygnacji, głębokości i orientacji budynku przy pomocy wspomnianego już programu do modelowania dynamicznego PHDP. Na podstawie wstępnych badań stało się jasne, jak ważny jest kompaktowy budynek dla zmniejszenia zużycia energii. Zminimalizowanie powierzchni budynku w stosunku do kondygnacji umożliwiło osiągnięcie optymalizacji energetycznej już na etapie koncepcji. W przypadku obu już wybudowanych szkół ostatecznie wybrano kompozycję prostych prostokątnych dwukondygnacyjnych brył z centralną przestrzenią służącą do rekreacji.
Budynek został zaprojektowany tak, aby wpuszczać światło słoneczne do wszystkich pomieszczeń szkolnych, tak aby jak najmniejsze było wykorzystanie sztucznego oświetlenia. Aby ograniczyć możliwość przegrzania w miesiącach letnich, liczba okien wychodzących na zachód i wschód została zredukowana do zera, ponieważ promienie słoneczne z niskiego kąta są zawsze trudniejsze do przyciemnienia, a zatem okna wychodzą na północ i południe.
Wszystkie pokoje posiadają wentylację krzyżową, która jest używana głównie latem i poza sezonem. Dodatkowo w cieplejszych miesiącach dodatkowo centralna rekreacja zamienia się w „komin”, w którym dzięki różnicy wysokości i działaniu grawitacji ciepłe powietrze unosi się i wychodzi przez górne okna. Zimą zapewniona jest wentylacja z systemem odzysku ciepła. Nie trzeba dodawać, że w porównaniu do szkół, w których okna są otwierane w celu wentylacji w zimnych porach roku, taki system znacznie ogranicza straty ciepła. Różni się od standardowego systemu rekuperacji tym, że świeże powietrze wchodzące do pomieszczenia jest ogrzewane ciepłem z powietrza przetworzonego z centralnej rekreacji. W tej przestrzeni powietrze jest ogrzewane pasywnie przez promieniowanie słoneczne i wewnętrzne wydzielanie ciepła, także od dzieci w wieku szkolnym biegnących w czasie przerwy.
W projekcie szkół „pasywnych” wiele uwagi poświęca się zagadnieniom szczelności cieplnej budynku i minimalizacji wspomnianych już „zimnych mostów” - problem, o którym w Anglii często się zapomina. Większość z tych „mostów” powstaje w obszarze fundamentu, ponieważ styka się on bezpośrednio z gruntem oraz na połączeniach elementów konstrukcyjnych. Architekci znaleźli oryginalną odpowiedź na to pytanie, proponując projektantom zaprojektowanie fundamentu, który byłby całkowicie izolowany i nie dotykałby bezpośrednio podłoża. Początkowo brytyjscy projektanci - partnerzy Architype stwierdzili, że jest to niemożliwe z technicznego punktu widzenia, mimo że w Niemczech i Austrii metoda ta jest szeroko stosowana przy budowie budynków „pasywnych”, ale później Architype zdołał ich przekonać wszystkie takie same. Ostatecznie rozwiązanie to okazało się jeszcze tańsze niż konwencjonalny fundament listwowy, ponieważ zastosowana metoda wymagała mniejszego wykopu. Po wdrożeniu takiego systemu liczba „zimnych mostów” w rejonie fundamentu została zredukowana do zera.
Aby pozbyć się „mostków zimna” na połączeniach elementów konstrukcyjnych, architekci wpadli na pomysł podzielenia konstrukcji budynku na część wewnętrzną i zewnętrzną. Cała wewnętrzna część konstrukcji jest całkowicie owinięta warstwą izolacji termicznej, zwaną „kocem”, dzięki czemu jest całkowicie uszczelniona. Ponadto izolacja termiczna fundamentu przylega do izolacji termicznej ścian, tworząc zamkniętą pętlę, co pozwoliło całkowicie rozwiązać problem „mostków zimna”. Jednak ze względu na to rozwiązanie zadaszenia, markizy i podobne elementy elewacji musiały być mocowane do dodatkowych konstrukcji zewnętrznych, które nie były połączone z ramą główną.
Szczególną uwagę zwrócono na uproszczenie elementów konstrukcyjnych. Zespół projektowy musiał włożyć wiele wysiłku, aby znaleźć równowagę między utratą ciepła przez okna a promieniowaniem słonecznym, co jest ważne w przypadku ogrzewania pasywnego, co ostatecznie doprowadziło do ścisłej kontroli wszystkich okien i drzwi w budynku.
Wszystkie materiały użyte do budowy szkół są przyjazne dla środowiska iw większości zostały wyprodukowane w samej Anglii, co zminimalizowało emisję CO2 z transportu materiałów. Zastosowaliśmy również Warmcell - izolację termiczną wykonaną z papieru gazetowego pochodzącego z recyklingu.
Przez pierwsze półtora miesiąca po zakończeniu budowy architekci co tydzień (potem raz na dwa tygodnie i raz w miesiącu) odwiedzali swoje szkoły w celu monitorowania funkcjonowania wszystkich systemów i zrozumienia, jak czują się w budynku ich mieszkańcy.. Oprócz pomiaru ilości zużytej energii, poziomów CO2, temperatury i wilgotności Architype poprosił wszystkich pracowników szkoły o zrobienie notatek na temat tego, jak budynek „działa” i jak się w nim czują. Wszystkie te informacje zostały zebrane i omówione na spotkaniach z wykonawcami w celu udoskonalenia przyszłych projektów.
Tym samym w jednym z pierwszych projektów szkolnych odkryto, że poziom zużytej energii pierwotnej znacznie przekracza normę. Spowodowane to było obecnością ogrzewania w pompowni tryskaczowej, która nie była izolowana termicznie. Z drugiej strony w trakcie monitoringu architekci stwierdzili, że system wentylacji z odzyskiem ciepła sprawia, że dzieci w klasie są bardziej uważne, ponieważ oddychają świeżym powietrzem.
Ponieważ budynek jest doskonale ocieplony i hermetycznie zamknięty, do jego ogrzania wystarczy jeden kocioł domowy, gdyż mieszkania są zwykle ogrzewane w Anglii, ale podczas projektowania szkolna służba techniczna poprosiła o zamontowanie drugiego, dodatkowego kotła - co oczywiście później okazał się zbędny. Komisja dokonująca oględzin budynku zwróciła uwagę na fakt, że mimo mrozów oba kotły były wyłączone - gdyż nawet bez ogrzewania wnętrze budynku utrzymywało komfortową temperaturę.
W trakcie trwającego rok monitoringu architekci opowiadali pracownikom swoich szkół, jak prawidłowo korzystać z oświetlenia, wentylacji i innych systemów w tak nietypowym budynku, a nawet wydali ilustrowaną „instrukcję obsługi”. Architype poświęcił również wiele czasu na wyjaśnianie studentom, dlaczego potrzebna jest energia, gdzie ją zdobyć i, co najważniejsze, jak ją oszczędzać. Uczniowie mogli także komentować nauczycieli, na przykład zapomnieli zgasić światło. Dzieci były zachwycone taką perspektywą, czego nie można powiedzieć o nauczycielach.
Zgodnie z wynikami roku monitoringu stwierdzono, że „pasywne” budynki szkolne Architype faktycznie zużywają nie więcej niż 14-15 kWh / m2 rocznie, podczas gdy wcześniejsze szkoły tych samych architektów zużywały 40-50 kWh / m2 na rok. rok; jednak zwykłe szkoły w Anglii zużywają 100 kWh / m2 rocznie.
Analizując cały proces tworzenia i realizacji projektu możemy stwierdzić, że sukces w dużej mierze to zasługa dobrze skoordynowanej pracy całego zespołu: klienta, z którym Architype współpracuje od wielu lat, wykonawcy, architektów i projektantów. Liczne spotkania i negocjacje pozwoliły wszystkim członkom zespołu od samego początku jasno zrozumieć, co się dzieje i dlaczego. Przeprowadzono również ogromną liczbę przeglądów i testów, w tym próbę dymną, która określa szczelność budynku.
Architype osiągnął niesamowite rezultaty wykorzystując standard Passivhaus jako narzędzie projektowe i bez wydawania dodatkowych środków na energooszczędne technologie (chociaż zazwyczaj budynki Passivhaus zwracają się dość szybko: średnio 5-10 lat w zależności od cen energii). Opierając swój przepływ pracy na obserwacji, co i jak „działa” w budynku, architekci ci dążą do jakości, upraszczając sam budynek i jego detale, jednocześnie udowadniając, że efektywność energetyczna nie koliduje z pięknem i elegancją. Jak powiedział muzyk Charles Mingus: „Komplikowanie prostoty jest na porządku dziennym. A uproszczeniem złożoności jest kreatywność”: to filozofia, do której przylega warsztat Architype.
