Få arkitekter i Storbritannia kan skryte av at de lytter til miljøkonsulenter, designere eller beboerne i deres eksisterende prosjekter. Og de som lærer av feilene sine og bruker erfaringen fra påfølgende prosjekter, bør inkluderes i den røde boken.
Architype, en ny generasjon entusiastiske arkitekter, har bygget de første skolene i Storbritannia som oppfyller den tyske Passivhaus-standarden. Ved sitt arbeid beviste de at en skole ikke bare kan være en vakker bygning, men også en bygning der det er behagelig å studere på grunn av omtenksomhet og energieffektivitet.
“Energi er litt som avfall: det er alltid bra hvis det kan resirkuleres, men det er bedre å bare produsere mindre. Også med energi: Du kan bruke fornybare kilder, solcellepaneler, eller du kan bare forbruke mindre av det."
Jonathan Hines, direktør for Architype Bureau
Hva er Passivhaus Standard?
Som en påminnelse er denne tyske standarden for energieffektivitet i bygninger, utviklet av Passivhaus Institut, en indikator på lavt energiforbruk, komfort i det indre rommet og den arkitektoniske kvaliteten til et objekt. Mange helt forgjeves mener at det bare gjelder hus: oversatt fra det tyske "Haus" betyr ikke bare et hus, men en hvilken som helst struktur, og standarden er egnet for en bygning av enhver typologi. Dens fremdrift fremgår av tallene: standard energiforbruk for en vanlig skole i England er 100 kWh / m2 per år, og en bygning bygget i henhold til Passivhaus-standarden bør ikke forbruke mer enn 15 kWh / m2 per år. I motsetning til andre standarder hjelper Passivhaus med å redusere energiforbruket ved å optimalisere designbeslutninger - for eksempel å finne den mest kompakte formen, den beste bygningsorienteringen osv.
Passivhaus-standarden blir sjelden sett i England som lokale energieffektivitetskoder fungerer på en helt motsatt måte. Sammenlignet med Passivhaus har den populære grønne BREEAM-standarden i England og lobbyet av myndighetene mange vurderingskriterier som ofte ikke har noe med energiforbruk å gjøre: for eksempel kan poeng oppnås hvis avstanden mellom den projiserte bygningen og nærmeste postkasse er mindre enn 500 meter. I tillegg fokuserer BREEAM ikke på å redusere forbruket, men på produksjon av ekstra energi fra fornybare kilder.
Hvordan fungerer en Passivhaus-arkitekt?
For det første minimerer den varmeledningsevnen til vegger, tak, tak og dører. For det andre tar han vare på bygningens termiske tetthet: alle "kuldebroer" (områder med varmetap, som oftest finnes i skjøtene til bygningselementene i en bygning) må reduseres til null eller minimeres. I tillegg modelleres bygningen allerede ved det innledende designfasen ved hjelp av programvaren PHDP (Passive House Design Package). Men britiske arkitekter skisserer vanligvis først bygningen fullstendig, tenker over utformingene, og bare gir den til ingeniørene for å beregne energiforbruket. De prøver å optimalisere noe, men sannsynligheten for å rette feil i det ferdige prosjektet er ekstremt liten. Derfor er det mye mer effektivt å tenke på dette på tidligere stadier av arbeidet, når prosjektet kan endres betydelig hvis det er nødvendig, for eksempel for å holde varmen.
Det vanskeligste i Passivhaus-standarden er å sjekke objektet for samsvar, hvor indikatorene ikke bare er de beregnede dataene til designingeniører, men også reelle målinger i et allerede bygget og driftshus. Og å bygge nøyaktig slik det ble designet er en berømt hodepine for alle arkitekter.
Hvem er Architype Architects?
Architype er en ny type arkitektstudio som ble grunnlagt for 29 år siden og har oppnådd et misunnelsesverdig rykte gjennom årene som designere av energieffektive bygninger av høy kvalitet. Deres opprinnelige tilnærming er diktert av ønsket om å involvere kunder og fremtidige innbyggere i designprosessen. Erfarne har de utviklet en bagasje med tekniske løsninger som øker kvaliteten på det "produserte produktet".
I løpet av eksistensen har Architype-teamet vokst fra fem til 53 personer, til tross for dette har de klart å opprettholde en ny kreativ tilnærming til design, inkludert hyppig analyse og diskusjon av prosjekter. Selskapets årlige omsetning er 3 millioner pund per år.
Hvorfor bestemte Architype seg for å anvende Passivhaus-standarden i England?
For omtrent fem år siden samlet Architype i samarbeid med Oxford Brooks University, et av verdens største energieffektive teknologiforskningsinstitusjoner, informasjon om "ytelsen" til skolebygningene bygd av kontoret. Som et resultat ble det funnet at til tross for ulike strategier for energieffektivitet, brukte disse skolene en enorm mengde energi ettersom vinduer ble åpnet i dem om vinteren. Og i det øyeblikket interesserte tilpasningen av Passivhaus-standarden til de britiske realitetene Architype, fordi takket være mekanisk ventilasjon og termisk tetthet, bygninger bygd i henhold til denne standarden forbruket betydelig mindre energi og genererte mindre CO2. Et ekstra pluss var den reelle muligheten til å studere hvordan bygningen “fungerer” og hvilke designløsninger som bidrar til å forbedre energieffektiviteten mest.
Mange arkitekter frykter at Passivhaus-standarden vil begrense deres fantasi. Men arkitektene til Architype hevder at det er den stive rammen de setter som utløser den fulle kreative prosessen i hodet.
Gjennom bruk av Passivhaus Architype-metoder i sine nylige prosjekter, har de oppnådd en radikal forenkling av former og detaljer, optimalisert designprosessen og til og med arkitektonisk tilsyn. De klarer å oppnå de ønskede resultatene ved å tenke gjennom hver løsning trinn for trinn og teste resultatene i praksis. Ifølge byrådirektør Jonathan Hines var den viktigste leksjonen for Architype innsikten om viktigheten av å forenkle prosjektet generelt og de strukturelle detaljene spesielt.
Siden bygningens typologi ikke var en avgjørende faktor, var Architype klare til å teste Passivhaus-standarden på ethvert prosjekt. Nå, etter å ha fått erfaring på dette området, designer de et universitet, en arkivbygning, en landsby med 150 hus, en kirke og flere private hus i henhold til prinsippene i denne standarden. For fem år siden var deres spesialisering imidlertid skolebygninger, og det ble derfor de ble deres første bevis på Passivhaus. Det eneste viktige kravet til klienten til de fem skolene, Wolverhampton County Council, var å holde seg innenfor et veldig beskjedent budsjett.
Hittil har Architype fullført byggingen av to utdanningsinstitusjoner - Oakmeadow Elementary School og Bushbury Hill School, og i november 2013 er den tredje - Swillington Elementary School ferdigstilt. Alle erstattet foreldede og derfor revne skolebygninger, og de skylder utseendet til det nåværende regjeringsinitiativet. Jonathan Hines mener imidlertid at den videre spredningen av "passive" skoler i England er et stort spørsmål, nettopp på grunn av vanskelighetene med offentlig finansiering. Derfor håper Architype at slike prosjekter vil være i stor etterspørsel, for eksempel i Wales, der det offentlige finansieringssystemet skiller seg fra det engelske.
Arkitektoniske trekk ved "passive" skoler
Designprosessen begynte med letingen etter optimal form, antall etasjer, dybde og orientering av bygningen ved hjelp av det allerede nevnte dynamiske modelleringsprogrammet PHDP. Fra første undersøkelse ble det klart hvor viktig en kompakt bygning er for å redusere energiforbruket. Å minimere bygningens overflate i forhold til gulvarealet gjorde det mulig å oppnå energioptimalisering allerede på konseptstadiet. For begge skolene som allerede var bygget, ble det til slutt valgt en sammensetning av enkle rektangulære 2-etasjes volumer med et sentralt rom som fungerer som rekreasjon.
Bygningen er designet for å tillate sollys å komme inn i alle skolens lokaler, slik at kunstig belysning brukes minst mulig. For å redusere muligheten for overoppheting i sommermånedene har antallet vest- og østvendte vinduer blitt redusert til null, siden solstrålene fra lav vinkel alltid er vanskeligere å mørke, og derfor vender vinduene mot nord og sør.
Alle rom har kryssventilasjon, som hovedsakelig brukes om sommeren og utenfor sesongen. I tillegg blir de sentrale rekreasjonene i de varmere månedene til en "skorstein" der takket være høydeforskjellen og effekten av tyngdekraften varm luft stiger og går ut gjennom de øvre vinduene. For vinteren er det ventilasjon med et varmegjenvinningssystem. Unødvendig å si, sammenlignet med skoler der vinduer åpnes for ventilasjon i den kalde årstiden, reduserer et slikt system betydelig varmetap. Det skiller seg fra standard rekreasjonssystem ved at frisk luft som kommer inn i rommet blir varmet opp av varmen fra den behandlede luften fra den sentrale rekreasjonen. I dette rommet varmes luften passivt opp av solstråling og intern varmeutslipp, inkludert fra skolebarn som løper i friminuttene.
Mye oppmerksomhet i prosjektet med "passive" skoler blir gitt til problemene med termisk tetthet i bygningen og minimering av de allerede nevnte "kuldebroene" - et problem som ofte blir glemt i England. De fleste av disse "broene" er dannet i fundamentområdet, siden det er i direkte kontakt med bakken og i skjøtene til strukturelle elementer. Arkitektene fant et originalt svar på dette spørsmålet og foreslo designerne å designe et fundament som ville være fullstendig isolert og ikke ville berøre bakken direkte. Opprinnelig erklærte de britiske designerne - partnere til Architype at det var umulig fra et teknisk synspunkt, til tross for at denne metoden i Tyskland og Østerrike er mye brukt i byggingen av "passive" bygninger, men senere klarte Architype å overbevise dem alt det samme. Til slutt viste denne løsningen seg å være enda billigere enn en konvensjonell stripefundament, siden den anvendte metoden krevde mindre graving. Da et slikt system ble implementert, ble antallet "kuldebroer" i fundamentområdet redusert til null.
For å kvitte seg med "kuldebroer" ved skjøtene til strukturelle elementer, kom arkitektene på ideen om å dele bygningskonstruksjonen i en indre og en ekstern del. Hele den indre delen av strukturen er fullstendig pakket inn i et lag med varmeisolasjon, kalt et "teppe", og er derfor fullstendig forseglet. Videre tilstøter termisk isolasjon av fundamentet den termiske isolasjonen av veggene, og skaper en lukket sløyfe, som gjorde det mulig å fullstendig løse problemet med "kuldebroer". På grunn av denne løsningen måtte baldakiner, markiser og lignende fasadeelementer festes til ytterligere eksterne strukturer som ikke var koblet til hovedrammen.
Spesiell oppmerksomhet ble gitt til forenkling av strukturelle komponenter. Prosjektgruppen måtte bruke mye krefter på å finne en balanse mellom varmetap gjennom vinduene og solstråling, noe som er viktig for passiv oppvarming, noe som til slutt førte til streng kontroll over alle vinduer og dører i bygningen.
Alt materialet som brukes til bygging av skoler er miljøvennlig og ble for det meste produsert i England selv, noe som minimerte CO2-utslipp fra materialtransport. Vi brukte også Warmcell - varmeisolasjon laget av resirkulert avispapir.
I løpet av den første halvannen måned etter at konstruksjonen var ferdig, besøkte arkitektene skolene sine hver uke (deretter - en gang annenhver uke og en gang i måneden) for å overvåke funksjonen til alle systemene og forstå hvordan innbyggerne har det i bygningen. I tillegg til å måle mengden energiforbruk, CO2-nivå, temperatur og fuktighet, ba Architype alle skolens ansatte om å ta notater om hvordan bygningen “fungerer” og hvordan de føler seg i den. All denne informasjonen ble samlet inn og diskutert på møter med entreprenører for å forbedre fremtidige prosjekter.
I et av de første skoleprosjektene ble det således oppdaget at nivået av forbrukt primærenergi overstiger normen betydelig. Dette skyldes tilstedeværelsen av oppvarming i sprinklerpumperommet, som ikke var termisk isolert. På den annen side fant arkitektene under overvåking at ventilasjonsanlegget for varmegjenvinning gjør barna mer oppmerksomme i klasserommet, ettersom de puster frisk luft.
Siden bygningen er perfekt isolert og hermetisk forseglet, er en huskjele nok til å varme den opp, ettersom leilighetene vanligvis blir oppvarmet i England, men under utformingen ba skoletjenesten om å installere en ekstra kjele - som senere selvfølgelig, viste seg å være overflødig. Kommisjonen som inspiserte bygningen, gjorde oppmerksom på at begge kjelene til tross for det kalde været var slått av - siden selv uten oppvarming forble innsiden av bygningen på en behagelig temperatur.
Gjennom hele overvåkingsperioden, som varte et år, fortalte arkitektene personalet på skolene sine hvordan de korrekt brukte belysning, ventilasjon og andre systemer i en så uvanlig bygning, og til og med ga ut en illustrert "brukerhåndbok". Architype brukte også mye tid på å forklare studentene hvorfor det trengs energi, hvor man får tak i det, og viktigst av alt, hvordan man sparer det. Også skolebarn fikk komme med kommentarer til lærere hvis de for eksempel glemte å slå av lyset. Barn var glade for et slikt potensial, som ikke kan sies om lærere.
I følge resultatene av overvåkingsåret ble det funnet at de "passive" skolebygningene til Architype faktisk ikke bruker mer enn 14-15 kWh / m2 per år, mens tidligere skoler av de samme arkitektene forbrukte 40-50 kWh / m2 pr. år; imidlertid bruker vanlige skoler i England 100 kWh / m2 per år.
Når vi analyserer hele prosessen med å lage og implementere et prosjekt, kan vi konkludere med at suksess i stor grad skyldes det godt koordinerte arbeidet til hele teamet: kunden som Architype har samarbeidet med i mange år, entreprenøren, arkitekter og designere. Mange møter og forhandlinger tillot alle teammedlemmer helt fra begynnelsen å forstå hva som blir gjort og hvorfor. Et stort antall inspeksjoner og tester har også blitt utført, inkludert en røykprøve, som bestemmer tettheten i bygningen.
Architype har klart å oppnå fantastiske resultater ved å bruke Passivhaus-standarden som designverktøy og uten å bruke ekstra penger på energieffektive teknologier (selv om Passivhaus-bygninger vanligvis lønner seg raskt: i gjennomsnitt 5-10 år avhengig av energipriser). Ved å basere arbeidsflyten på å observere hva og hvordan “fungerer” i en bygning, streber disse arkitektene etter kvalitet ved å forenkle selve bygningen og dens detaljer, samtidig som de viser at energieffektivitet ikke er i konflikt med skjønnhet og eleganse. Som musikeren Charles Mingus sa: “Kompliserende enkelhet er vanlig. Og forenkling av kompleksitet er kreativitet”: dette er filosofien som Architype-verkstedet følger.
