Harvat arkkitehdit Yhdistyneessä kuningaskunnassa voivat ylpeillä kuuntelevan ympäristökonsultteja, suunnittelijoita tai nykyisten projektien asukkaita. Ja ne, jotka oppivat virheistään ja käyttävät seuraavissa projekteissa saatuja kokemuksia, olisi sisällytettävä punaiseen kirjaan.
Architype, uusi innostuneiden arkkitehtien sukupolvi, on rakentanut Isossa-Britanniassa ensimmäiset koulut, jotka täyttävät saksalaisen Passivhaus-standardin. Työssään he todistivat, että koulu voi olla paitsi kaunis rakennus myös rakennus, jossa on mukava opiskella huomaavaisuuden ja energiatehokkuuden vuoksi.
”Energia on vähän kuin jätettä: se on aina hyvä, jos se voidaan kierrättää, mutta on parempi tuottaa vain vähemmän. Myös energian kanssa: voit käyttää sen uusiutuvia energialähteitä, aurinkopaneeleja tai vain kuluttaa vähemmän."
Jonathan Hines, Architype-toimiston johtaja
Mikä on Passivhaus Standard?
Muistutettakoon, että tämä saksalainen rakennusten energiatehokkuutta koskeva standardi, jonka on kehittänyt Passivhaus Institut, on indikaattori alhaisesta energiankulutuksesta, mukavuudesta sisätiloissa ja kohteen arkkitehtonisesta laadusta. Monet ihmiset ajattelevat täysin turhaan, että sitä voidaan soveltaa vain asumiseen: saksaksi käännettynä "Haus" tarkoittaa paitsi taloa myös mitä tahansa rakennetta, ja standardi soveltuu kaiken tyyppiseen rakennukseen. Sen progressiivisuuden osoittavat luvut: Englannin tavallisen koulun normaali energiankulutus on 100 kWh / m2 vuodessa, ja Passivhaus-standardin mukaisesti rakennetun rakennuksen tulisi kuluttaa enintään 15 kWh / m2 vuodessa. Toisin kuin muut standardit, Passivhaus auttaa vähentämään energiankulutusta optimoimalla suunnittelupäätökset - esimerkiksi löytämään pienimmän muodon, parhaan rakennussuunnan jne.
Passivhaus-standardia nähdään harvoin Englannissa, koska paikalliset energiatehokkuuskoodit toimivat aivan päinvastoin. Englannissa suositussa vihreässä BREEAM-standardissa, jota hallitus on edistänyt, Passivhausiin verrattuna on lukuisia arviointikriteerejä, joilla ei usein ole mitään tekemistä energiankulutuksen kanssa: esimerkiksi pisteitä voidaan saada, jos suunnitellun rakennuksen ja lähimmän postilaatikon välinen etäisyys yli 500 metriä. Lisäksi BREEAM ei ole keskittynyt kulutetun määrän vähentämiseen vaan lisäenergian tuotantoon uusiutuvista lähteistä.
Kuinka Passivhaus-arkkitehti toimii?
Ensinnäkin se minimoi seinien, kattojen, kattojen ja ovien lämmönjohtavuuden. Toiseksi hän huolehtii rakennuksen lämpötiheydestä: kaikki "kylmäsillat" (lämpöhäviöalueet, joita esiintyy useimmiten rakennuksen rakenneosien liitoksissa) on vähennettävä nollaan tai minimoitava. Lisäksi rakennus on jo alkuvaiheessa mallinnettu PHDP (Passive House Design Package) -ohjelmistolla. Brittiläiset arkkitehdit esittävät kuitenkin yleensä ensin rakennuksen täydelliset piirteet, pohtivat asettelua ja antavat sen sitten insinööreille laskemaan energiankulutus. He yrittävät optimoida jotain, mutta todennäköisyys korjata virheet valmiissa projektissa on erittäin pieni. Siksi on paljon tehokkaampaa ajatella tätä aikaisemmissa työvaiheissa, jolloin projektia voidaan tarvittaessa muuttaa huomattavasti, esimerkiksi lämpimänä pitämiseksi.
Passivhaus-standardin vaikein asia on tarkistaa kohteen vaatimustenmukaisuus, jolloin indikaattorit eivät ole vain suunnittelijoiden laskettuja tietoja, vaan myös todellisia mittauksia jo rakennetussa ja käytössä olevassa talossa. Ja rakentaminen täsmälleen suunnitellulla tavalla on kuuluisa päänsärky kaikille arkkitehdeille.
Keitä ovat Architype-arkkitehdit?
Architype on uudentyyppinen arkkitehtoninen studio, joka perustettiin 29 vuotta sitten ja on vuosien varrella saanut kadehdittavan maineen laadukkaiden energiatehokkaiden rakennusten suunnittelijoina. Heidän alkuperäisen lähestymistavan sanelee halu saada asiakkaat ja tulevat asukkaat mukaan suunnitteluprosessiin. Kokeneet he ovat kehittäneet matkatavaroiden teknisiä ratkaisuja, jotka parantavat "valmistetun tuotteen" laatua.
Olemassaolonsa aikana Architype-tiimi on kasvanut viidestä 53 henkilöön, huolimatta siitä, että he ovat onnistuneet säilyttämään uuden luovan lähestymistavan suunnitteluun, mukaan lukien usein analysoimaan ja keskustelemaan projekteista. Yhtiön vuotuinen liikevaihto on 3 miljoonaa puntaa vuodessa.
Miksi Architype päätti soveltaa Passivhaus-standardia Englannissa?
Noin viisi vuotta sitten Architype keräsi ja analysoi yhteistyössä maailman suurimpien energiatehokkaiden tekniikan tutkimuslaitosten, Oxford Brooks Universityn kanssa, tietoja toimiston rakentamien koulurakennusten "suorituskyvystä". Tämän seurauksena todettiin, että erilaisista energiatehokkuustrategioista huolimatta nämä koulut kuluttivat valtavasti energiaa, kun niissä avattiin ikkunat talvella. Ja sillä hetkellä Passivhaus-standardin mukauttaminen brittiläiseen todellisuuteen kiinnosti Architypeä, koska mekaanisen ilmanvaihdon ja lämpötiheyden ansiosta tämän standardin mukaisesti rakennetut rakennukset kuluttivat huomattavasti vähemmän energiaa ja tuottivat vähemmän CO2: ta. Lisäplussana oli todellinen tilaisuus tutkia, miten rakennus "toimii" ja mitkä suunnitteluratkaisut auttavat parantamaan energiatehokkuutta eniten.
Monet arkkitehdit pelkäävät, että Passivhaus-standardi rajoittaa heidän mielikuvitustaan. Mutta Architypen arkkitehdit väittävät, että heidän asettamansa jäykkä kehys laukaisee heidän luovan prosessinsa.
Käyttämällä Passivhaus Architype -menetelmiä viimeaikaisissa hankkeissaan he ovat yksinkertaistaneet muotoja ja yksityiskohtia radikaalisti, optimoineet suunnitteluprosessin ja jopa arkkitehtonisen valvonnan. He onnistuvat saavuttamaan halutut tulokset miettimällä ratkaisut vaihe vaiheelta ja testaamalla niiden suorituskykyä käytännössä. Työvaliokunnan johtajan Jonathan Hinesin mukaan tärkein oppitunti Architypelle oli hankkeen yksinkertaistamisen tärkeyden ymmärtäminen yleensä ja erityisesti rakenteelliset yksityiskohdat.
Koska rakennuksen typologia ei ollut ratkaiseva tekijä, Architype oli valmis testaamaan Passivhaus-standardia missä tahansa projektissa. Saatuaan kokemusta tältä alueelta he suunnittelevat yliopiston, arkistorakennuksen, kylän, jossa on 150 taloa, kirkon ja useita yksityisiä taloja tämän standardin periaatteiden mukaisesti. Kuitenkin viisi vuotta sitten heidän erikoistumisensa olivat koulurakennukset, minkä vuoksi heistä tuli heidän ensimmäinen Passivhaus-todistuskentänsä. Viiden koulun asiakkaan, Wolverhamptonin kreivikunnan, ainoa merkittävä vaatimus oli pitää hyvin vaatimaton budjetti.
Tähän mennessä Architype on saattanut täysin päätökseen kahden oppilaitoksen - Oakmeadow Elementary Schoolin ja Bushbury Hill Schoolin - rakentamisen, ja marraskuussa 2013 kolmas - Swillington Elementary School on valmistumassa. Kaikki heistä korvasivat vanhentuneet ja sen vuoksi puretut koulurakennukset, ja he ovat ulkonäöltään velkaa nykyiselle hallituksen aloitteelle. Jonathan Hines uskoo kuitenkin, että "passiivisten" koulujen lisääntyminen Englannissa on iso kysymys, juuri julkisen rahoituksen vaikeuksien takia. Siksi Architype toivoo, että tällaisilla hankkeilla on suuri kysyntä, esimerkiksi Walesissa, jossa valtion rahoitusjärjestelmä eroaa englantilaisesta.
"Passiivisten" koulujen arkkitehtoniset piirteet
Suunnitteluprosessi alkoi etsimällä rakennuksen optimaalista muotoa, kerrosten lukumäärää, syvyyttä ja suuntaa käyttämällä jo mainittua dynaamista mallinnusohjelmaa PHDP. Alkututkimuksesta kävi selväksi, kuinka tärkeä kompakti rakennus on energiankulutuksen vähentämisessä. Rakennuksen pinta-alan minimointi suhteessa lattiapintaan mahdollisti energian optimoinnin jo konseptivaiheessa. Molemmille jo rakennetuille kouluille valittiin viime kädessä koostumus yksinkertaisista suorakulmaisista 2-kerroksisista tiloista, joiden keskitila oli virkistys.
Rakennus on suunniteltu siten, että auringonvalo pääsee kaikkiin koulun tiloihin, jotta keinovalaistusta käytetään mahdollisimman vähän. Ylikuumenemismahdollisuuden vähentämiseksi kesäkuukausina länteen ja itään päin olevien ikkunoiden määrä on vähentynyt nollaan, koska matalasta kulmasta tulevia auringon säteitä on aina vaikeampaa tummentaa, ja siksi ikkunat ovat pohjoiseen ja etelään päin.
Kaikissa huoneissa on poikittainen ilmanvaihto, jota käytetään pääasiassa kesällä ja sesongin ulkopuolella. Lisäksi lämpimimpien kuukausien aikana keskeinen virkistys muuttuu "savupiipuksi", jossa korkeuseron ja painovoiman vaikutuksesta lämmin ilma nousee ja poistuu ylemmistä ikkunoista. Talvella on tuuletus lämmöntalteenottojärjestelmällä. On sanomattakin selvää, että verrattuna kouluihin, joissa ikkunat avataan tuuletusta varten kylmänä vuodenaikana, tällainen järjestelmä vähentää merkittävästi lämpöhäviötä. Se eroaa tavallisesta talteenottojärjestelmästä siinä, että huoneeseen saapuva raikas ilma lämmitetään keskus virkistyskäytössä olevan käsitellyn ilman lämmöllä. Tässä tilassa ilmaa lämmitetään passiivisesti aurinkosäteilyllä ja sisäisellä lämmön vapautumisella, myös syvennyksen aikana juoksevien koululaisilta.
Paljon huomiota "passiivisten" koulujen hankkeessa kiinnitetään rakennuksen lämpötiheyteen ja jo mainittujen "kylmäsiltojen" minimointiin - ongelma, joka Englannissa unohdetaan usein. Suurin osa näistä "silloista" on muodostettu perustuksen alueelle, koska se on suorassa kosketuksessa maan kanssa ja rakenneosien liitoksissa. Arkkitehdit löysivät alkuperäisen vastauksen tähän kysymykseen ja ehdottivat suunnittelijoille suunnittelemaan perustuksen, joka olisi täysin eristetty eikä koskisi suoraan maahan. Alun perin brittiläiset suunnittelijat - Architypen kumppanit julistivat, että se oli mahdotonta teknisestä näkökulmasta huolimatta siitä, että Saksassa ja Itävallassa tätä menetelmää käytetään laajalti "passiivisten" rakennusten rakentamisessa, mutta myöhemmin Architype onnistui vakuuttamaan heidät aivan sama. Loppujen lopuksi tämä ratkaisu osoittautui jopa halvemmaksi kuin tavanomainen nauhan perustus, koska käytetty menetelmä vaati vähemmän kaivauksia. Kun tällainen järjestelmä otettiin käyttöön, "kylmäsiltojen" määrä säätiön alueella väheni nollaan.
Rakennuselementtien liitosten "kylmäsilloista" päästäkseen arkkitehdit keksivät ajatuksen jakaa rakennusrakenne sisäiseksi ja ulkoiseksi osaksi. Rakenteen koko sisäosa on kokonaan kääritty lämpöeristekerrokseen, jota kutsutaan "peitoksi", ja siksi se on täysin suljettu. Lisäksi perustuksen lämpöeristys liittyy seinien lämpöeristykseen, mikä luo suljetun silmukan, mikä mahdollisti "kylmäsiltojen" ongelman täydellisen ratkaisemisen. Tästä ratkaisusta johtuen katokset, markiisit ja vastaavat julkisivuelementit oli kuitenkin kiinnitettävä ylimääräisiin ulkoisiin rakenteisiin, joita ei ollut kytketty päärunkoon.
Erityistä huomiota kiinnitettiin rakenteellisten komponenttien yksinkertaistamiseen. Projektiryhmän oli käytettävä paljon vaivaa löytääksesi tasapainon ikkunoiden läpi tapahtuvan lämpöhäviön ja passiivisen lämmityksen kannalta tärkeän aurinkosäteilyn välillä, mikä johti viime kädessä rakennuksen kaikkien ikkunoiden ja ovien tiukkaan valvontaan.
Kaikki koulujen rakentamiseen käytetyt materiaalit ovat ympäristöystävällisiä ja suurimmaksi osaksi tuotettuja itse Englannissa, mikä minimoi materiaalien kuljetuksesta aiheutuvat hiilidioksidipäästöt. Käytimme myös Warmcellia - lämpöeristettä, joka on valmistettu kierrätetystä sanomalehtipaperista.
Ensimmäisen puolentoista kuukauden kuluttua rakentamisen valmistumisesta arkkitehdit vierailivat kouluissaan joka viikko (sitten - kahden viikon välein ja kerran kuukaudessa) seuratakseen kaikkien järjestelmien toimintaa ja ymmärtääkseen, miten sen asukkaat tuntevat rakennuksen. Kulutetun energiamäärän, CO2-tason, lämpötilan ja kosteuden mittaamisen lisäksi Architype pyysi kaikkia kouluhenkilökuntia tekemään muistiinpanoja rakennuksen "toiminnasta" ja siitä, miten he tuntevat olonsa siinä. Kaikki nämä tiedot kerättiin ja niistä keskusteltiin kokouksissa urakoitsijoiden kanssa tulevien projektien parantamiseksi.
Niinpä yhdessä ensimmäisistä kouluprojekteista havaittiin, että kulutetun primäärienergian määrä ylittää merkittävästi normin. Tämä johtui siitä, että sprinkleri-pumppuhuoneessa oli lämmitystä, jota ei ollut lämpöeristetty. Toisaalta arkkitehdit havaitsivat seurannan aikana, että lämmöntalteenottojärjestelmä tekee lapsista tarkkaavaisempia luokassa, kun he hengittävät raitista ilmaa.
Koska rakennus on täysin eristetty ja hermeettisesti suljettu, sen lämmittämiseen riittää yksi kotitalouksien kattila, koska asuntoja lämmitetään yleensä Englannissa, mutta suunnittelun aikana koulun tekninen palvelu pyysi asentamaan toisen, kattilan, joka myöhemmin tietysti, osoittautui tarpeettomaksi. Rakennuksen tarkastanut valiokunta kiinnitti huomiota siihen, että kylmästä säästä huolimatta molemmat kattilat kytkettiin pois päältä - koska jopa lämmittämättä rakennuksen sisäpuoli pysyi mukavassa lämpötilassa.
Koko vuoden kestäneen seurantajakson ajan arkkitehdit kertoivat koulunsa henkilökunnalle kuinka käyttää valaistusta, ilmanvaihtoa ja muita järjestelmiä niin epätavallisessa rakennuksessa, ja julkaisivat jopa kuvitetun "käyttöoppaan". Architype käytti myös paljon aikaa selittääkseen opiskelijoille, miksi energiaa tarvitaan, mistä sitä saa ja mikä tärkeintä, miten sitä voidaan säästää. Lisäksi koululaiset saivat kommentoida opettajia, jos he esimerkiksi unohtivat sammuttaa valon. Lapset olivat iloisia tällaisesta mahdollisuudesta, jota ei voida sanoa opettajista.
Seurantavuoden tulosten mukaan todettiin, että Architypen "passiiviset" koulurakennukset kuluttavat todellisuudessa enintään 14-15 kWh / m2 vuodessa, kun taas aikaisemmat samojen arkkitehtien koulut kuluttivat 40-50 kWh / m2 / vuosi vuosi; Englannin tavalliset koulut kuluttavat kuitenkin 100 kWh / m2 vuodessa.
Analysoimalla koko projektin luonti- ja toteutusprosessi voidaan todeta, että menestys johtuu suurelta osin koko tiimin hyvin koordinoidusta työstä: asiakkaasta, jonka kanssa Architype on tehnyt yhteistyötä vuosien ajan, urakoitsijan, arkkitehtien ja suunnittelijoiden kanssa. Lukuisat kokoukset ja neuvottelut antoivat kaikille tiimin jäsenille alusta alkaen selkeän käsityksen siitä, mitä tehdään ja miksi. Myös tarkastuksia ja testejä on tehty valtava määrä, mukaan lukien savutesti, joka määrittää rakennuksen tiiviyden.
Architype on onnistunut saavuttamaan hämmästyttäviä tuloksia käyttämällä Passivhaus-standardia suunnittelutyökaluna ja käyttämättä ylimääräisiä varoja energiatehokkaisiin tekniikoihin (vaikka yleensä Passivhaus-rakennukset maksavatkin melko nopeasti: keskimäärin 5-10 vuotta energian hinnasta riippuen). Perustamalla työnkulkunsa tarkkailemaan, mikä ja miten "toimii" rakennuksessa, nämä arkkitehdit pyrkivät laatuun yksinkertaistamalla itse rakennusta ja sen yksityiskohtia samalla kun osoitetaan, että energiatehokkuus ei ole ristiriidassa kauneuden ja tyylikkyyden kanssa. Kuten muusikko Charles Mingus sanoi, "Yksinkertaisuuden mutkistaminen on yleistä. Ja monimutkaisuuden yksinkertaistaminen on luovuutta”: tätä filosofiaa noudattaa Architype-työpaja.