Få arkitekter i Storbritannien kan prale af, at de lytter til miljøkonsulenter, designere eller beboere i deres eksisterende projekter. Og dem, der lærer af deres fejl og bruger erfaringerne fra efterfølgende projekter, bør inkluderes i den røde bog.
Architype, en ny generation af entusiastiske arkitekter, har bygget de første skoler i Storbritannien, der opfylder den tyske Passivhaus-standard. Ved deres arbejde beviste de, at en skole ikke kun kan være en smuk bygning, men også en bygning, hvor det er behageligt at studere på grund af sin betænksomhed og energieffektivitet.
”Energi er lidt som affald: det er altid godt, hvis det kan genbruges, men det er bedre at bare producere mindre. Også med energi: Du kan bruge dens vedvarende kilder, solpaneler, eller du kan bare forbruge mindre af det."
Jonathan Hines, direktør for Architype Bureau
Hvad er Passivhaus Standard?
Som en påmindelse er denne tyske standard for energieffektivitet i bygninger, udviklet af Passivhaus Institut, en indikator for lavt energiforbrug, komfort i det indre rum og den arkitektoniske kvalitet af et objekt. Mange mennesker tror helt forgæves, at det kun gælder for boliger: oversat fra det tyske betyder "Haus" ikke kun et hus, men enhver struktur, og standarden er velegnet til en bygning af enhver typologi. Dens fremskridt fremgår af tallene: standard energiforbruget for en almindelig skole i England er 100 kWh / m2 om året, og en bygning bygget i henhold til Passivhaus-standarden bør ikke forbruge mere end 15 kWh / m2 om året. I modsætning til andre standarder hjælper Passivhaus med at reducere energiforbruget ved at optimere designbeslutninger - såsom at finde den mest kompakte form, den bedste bygningsretning osv.
Passivhaus-standarden ses sjældent i England, da lokale energieffektivitetskoder fungerer på en helt modsat måde. Sammenlignet med Passivhaus har den populære grønne BREEAM-standard i England og lobbyet af regeringen adskillige vurderingskriterier, der ofte ikke har noget med energiforbrug at gøre: F.eks. Kan der opnås point, hvis afstanden mellem den projicerede bygning og den nærmeste postkasse er mindre over 500 meter. Derudover fokuserer BREEAM ikke på at reducere mængden af forbrug, men på produktion af ekstra energi fra vedvarende kilder.
Hvordan fungerer en Passivhaus-arkitekt?
For det første minimerer det den termiske ledningsevne af vægge, tag, lofter og døre. For det andet tager han sig af bygningens termiske tæthed: alle "koldbroer" (områder med varmetab, der ofte findes ved samlingerne af en bygnings strukturelle elementer) skal reduceres til nul eller minimeres. Desuden er bygningen allerede i det indledende designfase modelleret ved hjælp af PHDP-softwaren (Passive House Design Package). Men britiske arkitekter skitserer normalt først bygningen fuldstændigt, tænker over layouts og giver først derefter det til ingeniørerne til at beregne energiforbruget. De forsøger at optimere noget, men sandsynligheden for at rette fejl i det færdige projekt er ekstremt lille. Derfor er det meget mere effektivt at tænke over dette i tidligere arbejdsfaser, når projektet kan ændres markant, hvis det kræves, for eksempel for at holde varmen.
Det sværeste i Passivhaus-standarden er at kontrollere objektet for overholdelse, hvor indikatorerne ikke kun er de beregnede data fra designingeniører, men også reelle målinger i et allerede bygget og driftshus. Og at bygge nøjagtigt som det blev designet er en berømt hovedpine for alle arkitekter.
Hvem er Architype Architects?
Architype er en ny type arkitektstudie, der blev grundlagt for 29 år siden og har gennem årene opnået et misundelsesværdigt ry som designere af energieffektive bygninger af høj kvalitet. Deres oprindelige tilgang dikteres af ønsket om at involvere kunder og fremtidige beboere i designprocessen. Erfarne har de udviklet en bagage med tekniske løsninger, der øger kvaliteten af det "fremstillede produkt".
I løbet af sin eksistens er Architype-teamet vokset fra fem til 53 personer, på trods af dette har de formået at opretholde en frisk kreativ tilgang til design, herunder hyppig analyse og diskussion af projekter. Virksomhedens årlige omsætning er 3 millioner pund om året.
Hvorfor besluttede Architype at anvende Passivhaus-standarden i England?
For omkring fem år siden indsamlede og analyserede Architype i samarbejde med Oxford Brooks University, et af verdens største energieffektive teknologiforskningsinstitutter, information om "præstationen" af skolebygningerne, der blev bygget af kontoret. Som et resultat blev det fundet, at disse skoler på trods af forskellige strategier for energieffektivitet brugte en enorm mængde energi, da vinduer blev åbnet i dem om vinteren. Og i det øjeblik interesserede tilpasningen af Passivhaus-standarden til de britiske virkeligheder Architype, fordi bygninger, der blev bygget i henhold til denne standard, takket være mekanisk ventilation og termisk tæthed brugte betydeligt mindre energi og genererede mindre CO2. Et ekstra plus var den reelle mulighed for at studere, hvordan bygningen “fungerer”, og hvilke designløsninger der hjælper med at forbedre energieffektiviteten mest.
Mange arkitekter frygter, at Passivhaus-standarden vil begrænse deres fantasi. Men arkitekterne fra Architype hævder, at det er den stive ramme, de sætter, der udløser den fulde kreative proces i deres hoveder.
Gennem brugen af Passivhaus Architype-metoder i deres nylige projekter har de opnået en radikal forenkling af former og detaljer, optimeret designprocessen og endda arkitektonisk tilsyn. De formår at opnå de ønskede resultater ved at tænke igennem hver løsning trin for trin og teste dens præstationer i praksis. Ifølge bureaudirektør Jonathan Hines var den vigtigste lektion for Architype erkendelsen af vigtigheden af at forenkle projektet generelt og de strukturelle detaljer i særdeleshed.
Da bygningens typologi ikke var en afgørende faktor, var Architype klar til at teste Passivhaus-standarden på ethvert projekt. Efter at have fået erfaring inden for dette område designer de et universitet, en arkivbygning, en landsby med 150 huse, en kirke og flere private huse i henhold til principperne i denne standard. Men for fem år siden var deres specialisering skolebygninger, hvorfor de blev deres første bevis på Passivhaus. Det eneste væsentlige krav fra klienten til de fem skoler, Wolverhampton County Council, var at holde sig inden for et meget beskedent budget.
Til dato har Architype fuldstændigt afsluttet opførelsen af to uddannelsesinstitutioner - Oakmeadow Elementary School og Bushbury Hill School, og i november 2013 afsluttes den tredje - Swillington Elementary School. Alle erstattede forældede og derfor nedrevne skolebygninger, og de skylder deres udseende til det nuværende regeringsinitiativ. Jonathan Hines mener imidlertid, at den videre spredning af "passive" skoler i England er et stort spørgsmål, netop på grund af vanskelighederne med offentlig finansiering. Derfor håber Architype, at sådanne projekter vil være i stor efterspørgsel, for eksempel i Wales, hvor det offentlige finansieringssystem adskiller sig fra det engelske.
Arkitektoniske træk ved "passive" skoler
Designprocessen begyndte med søgningen efter den optimale form, etager, dybde og orientering af bygningen ved hjælp af det allerede nævnte dynamiske modelleringsprogram PHDP. Fra den indledende forskning blev det klart, hvor vigtigt en kompakt bygning er for at reducere energiforbruget. Minimering af bygningens overfladeareal i forhold til gulvarealet gjorde det muligt at opnå energioptimering allerede på konceptstadiet. For begge allerede opførte skoler blev i sidste ende valgt en sammensætning af enkle rektangulære 2-etagers volumener med et centralt rum, der fungerer som rekreation.
Bygningen er designet til at lade sollys trænge ind i alle skolens lokaler, så kunstig belysning bruges mindst mulig. For at reducere muligheden for overophedning i sommermånederne er antallet af vest- og østvendte vinduer reduceret til nul, da solstrålerne fra en lav vinkel altid er sværere at mørke, og derfor vender vinduerne mod nord og syd.
Alle værelser har krydsventilation, som hovedsagelig bruges om sommeren og uden for sæsonen. Derudover bliver den centrale rekreation i de varmere måneder som en ekstra foranstaltning til en "skorsten", hvor takket være højdeforskellen og tyngdekraftens effekt varm luft stiger op og ud gennem de øverste vinduer. Om vinteren er der ventilation med et varmegenvindingssystem. Det er overflødigt at sige, sammenlignet med skoler, hvor vinduer åbnes til ventilation i den kolde årstid, reducerer et sådant system betydeligt varmetab. Det adskiller sig fra standardgenopretningssystemet, idet den friske luft, der kommer ind i rummet, opvarmes af varmen fra den behandlede luft fra den centrale rekreation. I dette rum opvarmes luften passivt af solstråling og intern varmefrigivelse, herunder fra skolebørn, der løber i recessen.
Meget opmærksomhed i projektet med "passive" skoler lægges på bygningens termiske tæthed og minimering af de allerede nævnte "koldbroer" - et problem, der ofte glemmes i England. De fleste af disse "broer" er dannet i fundamentets område, da det er i direkte kontakt med jorden og ved samlingerne af strukturelle elementer. Arkitekterne fandt et originalt svar på dette spørgsmål og foreslog designerne at designe et fundament, der ville være fuldstændig isoleret og ikke ville røre jorden direkte. Oprindeligt erklærede de britiske designere - partnere for Architype, at det var umuligt fra et teknisk synspunkt, på trods af at denne metode i Tyskland og Østrig er meget udbredt i opførelsen af "passive" bygninger, men senere lykkedes det Architype at overbevise dem alt det samme. I sidste ende viste denne løsning sig at være endnu billigere end et konventionelt stiftfundament, da den anvendte metode krævede mindre udgravning. Da et sådant system blev implementeret, blev antallet af "koldbroer" i fundamentets område reduceret til nul.
For at slippe af med "kolde broer" ved samlingerne af strukturelle elementer kom arkitekterne på ideen om at opdele bygningskonstruktionen i en intern og en ekstern del. Hele den indvendige del af strukturen er fuldstændigt pakket i et lag med varmeisolering, kaldet et "tæppe", og er derfor helt forseglet. Desuden støder fundamentets varmeisolering op til væggens varmeisolering og skaber en lukket sløjfe, som gjorde det muligt at løse problemet med "koldbroer" fuldstændigt. På grund af denne løsning måtte baldakiner, markiser og lignende facadeelementer fastgøres til yderligere eksterne strukturer, der ikke var forbundet med hovedrammen.
Der blev lagt særlig vægt på forenkling af strukturelle komponenter. Projektgruppen måtte bruge en stor indsats på at finde en balance mellem varmetab gennem vinduerne og solstråling, hvilket er vigtigt for passiv opvarmning, hvilket i sidste ende førte til streng kontrol over alle vinduer og døre i bygningen.
Alle materialer, der anvendes til opførelse af skoler, er miljøvenlige og blev for det meste produceret i England selv, hvilket minimerede CO2-emissioner fra materialetransport. Vi brugte også Warmcell - varmeisolering fremstillet af genbrugt avispapir.
I den første halvanden måned efter færdiggørelsen af byggeriet besøgte arkitekterne deres skoler hver uge (derefter - en gang hver anden uge og en gang om måneden) for at overvåge, at alle systemer fungerer og forstå, hvordan dens indbyggere har det i bygningen. Ud over at måle mængden af forbrugt energi, CO2-niveauer, temperatur og fugtighed, bad Architype alle skolepersonale om at tage noter om, hvordan bygningen “fungerer”, og hvordan de føler sig i den. Alle disse oplysninger blev indsamlet og drøftet på møder med entreprenører for at forbedre fremtidige projekter.
I et af de første skoleprojekter blev det således opdaget, at niveauet af forbrugt primærenergi væsentligt overstiger normen. Dette skyldtes tilstedeværelsen af opvarmning i sprinklerpumperummet, som ikke var termisk isoleret. På den anden side fandt arkitekterne under overvågningen, at varmegenvindingsventilationssystemet gør børnene mere opmærksomme i klasseværelset, da de indånder frisk luft.
Da bygningen er perfekt isoleret og hermetisk forseglet, er en huskedel tilstrækkelig til at opvarme den, da lejlighederne normalt opvarmes i England, men under designet bad skolens tekniske service om at installere en ekstra kedel - som senere naturligvis selvfølgelig, viste sig at være overflødig. Kommissionen, der inspicerede bygningen, gjorde opmærksom på, at begge kedler på trods af det kolde vejr var slukket - da selv uden opvarmning forblev bygningens indvendige ved en behagelig temperatur.
I hele overvågningsperioden, der varede et år, fortalte arkitekterne personalet på deres skoler, hvordan man korrekt brugte belysning, ventilation og andre systemer i en sådan usædvanlig bygning og udgav endda en illustreret "brugervejledning". Architype brugte også meget tid på at forklare studerende, hvorfor der er brug for energi, hvor man kan få det, og vigtigst af alt, hvordan man gemmer det. Også skolebørn fik lov til at fremsætte kommentarer til lærerne, hvis de for eksempel glemte at slukke for lyset. Børn var meget glade for et sådant udsyn, som ikke kan siges om lærere.
Ifølge resultaterne af overvågningsåret blev det fundet, at de "passive" skolebygninger i Architype faktisk ikke forbruger mere end 14-15 kWh / m2 om året, mens tidligere skoler af de samme arkitekter forbruger 40-50 kWh / m2 pr. år; dog bruger almindelige skoler i England 100 kWh / m2 om året.
Når vi analyserer hele processen med at skabe og implementere et projekt, kan vi konkludere, at succes i vid udstrækning skyldes det velkoordinerede arbejde fra hele teamet: kunden, som Architype har samarbejdet med i mange år, entreprenøren, arkitekterne og designerne. Talrige møder og forhandlinger gjorde det muligt for alle teammedlemmer helt fra starten at forstå, hvad der gøres, og hvorfor. Der er også udført et stort antal inspektioner og tests, herunder en røgtest, der bestemmer bygningens tæthed.
Architype har formået at opnå fantastiske resultater ved hjælp af Passivhaus-standarden som designværktøj og uden at bruge yderligere midler på energieffektive teknologier (selvom Passivhaus-bygninger normalt betaler sig ganske hurtigt: i gennemsnit 5-10 år afhængigt af energipriser). Ved at basere deres arbejdsgang på at observere, hvad og hvordan "fungerer" i en bygning, stræber disse arkitekter efter kvalitet ved at forenkle selve bygningen og dens detaljer, mens de beviser, at energieffektivitet ikke er i konflikt med skønhed og elegance. Som musiker Charles Mingus sagde,”Komplicering af enkelhed er almindelig. Og forenkling af kompleksitet er kreativitet”: dette er den filosofi, som Architype-værkstedet følger.
