Få arkitekter i Storbritannien kan skryta med att de lyssnar på miljökonsulter, formgivare eller invånarna i sina befintliga projekt. Och de som lär sig av sina misstag och använder erfarenheterna från efterföljande projekt bör ingå i den röda boken.
Architype, en ny generation entusiastiska arkitekter, har byggt de första skolorna i Storbritannien som uppfyller den tyska Passivhaus-standarden. Genom sitt arbete bevisade de att en skola inte bara kan vara en vacker byggnad utan också en byggnad där det är bekvämt att studera på grund av dess omtänksamhet och energieffektivitet.
”Energi är lite som avfall: det är alltid bra om det kan återvinnas, men det är bättre att bara producera mindre. Även med energi: du kan använda dess förnybara källor, solpaneler, eller så kan du bara konsumera mindre av den."
Jonathan Hines, chef för Architype Bureau
Vad är Passivhaus Standard?
Som en påminnelse är denna tyska standard för energieffektivitet i byggnader, utvecklad av Passivhaus Institut, en indikator på låg energiförbrukning, komfort i det inre utrymmet och ett objekts arkitektoniska kvalitet. Många tror helt förgäves att det endast är tillämpligt på bostäder: översatt från tyska betyder "Haus" inte bara ett hus utan alla strukturer, och standarden är lämplig för en byggnad av vilken typologi som helst. Dess progressivitet framgår av siffrorna: den normala energiförbrukningen för en vanlig skola i England är 100 kWh / m2 per år, och en byggnad byggd enligt Passivhaus-standarden bör inte ta mer än 15 kWh / m2 per år. Till skillnad från andra standarder hjälper Passivhaus till att minska energiförbrukningen genom att optimera designbeslut - som att hitta den mest kompakta formen, den bästa byggnadsinriktningen etc.
Passivhaus-standarden ses sällan i England som lokala energieffektivitetskoder fungerar på ett helt motsatt sätt. Jämfört med Passivhaus har den populära gröna BREEAM-standarden i England och lobbad av regeringen många bedömningskriterier som ofta inte har något att göra med energiförbrukning: till exempel kan poäng erhållas om avståndet mellan den projicerade byggnaden och närmaste brevlåda är mindre än 500 meter. Dessutom fokuserar BREEAM inte på att minska mängden konsumerad, utan på produktion av ytterligare energi från förnybara källor.
Hur fungerar en Passivhaus-arkitekt?
För det första minimerar den värmeledningsförmågan hos väggar, tak, tak och dörrar. För det andra tar han hand om byggnadens termiska täthet: alla "kalla broar" (områden med värmeförlust, som oftast finns i fogarna till byggnadens strukturella element) måste reduceras till noll eller minimeras. Dessutom modelleras byggnaden redan i det inledande designfasen med hjälp av programvaran PHDP (Passive House Design Package). Emellertid brukar brittiska arkitekter brukar först skissera byggnaden helt, tänka över planerna och först ge den till ingenjörerna för att beräkna energiförbrukningen. De försöker optimera något, men sannolikheten för att rätta till fel i det färdiga projektet är extremt liten. Därför är det mycket mer effektivt att tänka på detta i tidigare stadier av arbetet, när projektet kan ändras avsevärt om det behövs, till exempel för att hålla varmen.
Det svåraste i Passivhaus-standarden är att kontrollera föremålet för överensstämmelse, där indikatorerna inte bara är beräknade data från designingenjörer utan också verkliga mätningar i ett redan byggt och operativt hus. Och att bygga exakt som det designades är en berömd huvudvärk för alla arkitekter.
Vem är Architype Architects?
Architype är en ny typ av arkitektstudio som grundades för 29 år sedan och har fått ett avundsvärt rykte genom åren som designare av energieffektiva byggnader av hög kvalitet. Deras ursprungliga synsätt dikteras av önskan att involvera kunder och framtida invånare i designprocessen. Erfaren har de utvecklat ett bagage med tekniska lösningar som ökar kvaliteten på den "tillverkade produkten".
Under sin existens har Architype-teamet vuxit från fem till 53 personer, trots detta har de lyckats behålla en ny kreativ strategi för design, inklusive frekvent analys och diskussion av projekt. Företagets årliga omsättning är 3 miljoner pund per år.
Varför beslutade Architype att tillämpa Passivhaus-standarden i England?
För ungefär fem år sedan samlade och analyserade Architype, i samarbete med Oxford Brooks University, ett av världens största energieffektiva tekniska forskningsinstitut, information om "prestanda" för skolbyggnaderna som byggdes av kontoret. Som ett resultat fann man att trots olika energieffektivitetsstrategier förbrukade dessa skolor en enorm mängd energi när fönster öppnades i dem under vintern. Och just nu intresserade sig anpassningen av Passivhaus-standarden till de brittiska verkligheterna för Architype, eftersom byggnader som byggts enligt denna standard tack vare mekanisk ventilation och täthet förbrukade betydligt mindre energi och genererade mindre koldioxid. Ett ytterligare plus var den verkliga möjligheten att studera hur byggnaden "fungerar" och vilka designlösningar som hjälper till att förbättra energieffektiviteten mest.
Många arkitekter fruktar att Passivhaus-standarden kommer att begränsa deras fantasi. Men arkitekterna i Architype hävdar att det är den stela ram som de sätter som utlöser hela kreativa processen i deras huvuden.
Genom att använda Passivhaus Architype-metoder i sina senaste projekt har de uppnått en radikal förenkling av former och detaljer, optimerat designprocessen och till och med arkitektonisk övervakning. De lyckas uppnå önskade resultat genom att tänka igenom varje lösning steg för steg och testa dess prestanda i praktiken. Enligt byrådirektören Jonathan Hines var den viktigaste lektionen för Architype insikten om vikten av att förenkla projektet i allmänhet och strukturella detaljer i synnerhet.
Eftersom byggnadens typologi inte var en avgörande faktor var Architype redo att testa Passivhaus-standarden på alla projekt. Nu, efter att ha fått erfarenhet inom detta område, utformar de ett universitet, en arkivbyggnad, en by med 150 hus, en kyrka och flera privata hus enligt principerna i denna standard. Men för fem år sedan var deras specialisering skolbyggnader, varför de blev deras första bevis för Passivhaus. Det enda viktiga kravet från klienten till de fem skolorna, Wolverhampton County Council, var att hålla sig inom en mycket blygsam budget.
Hittills har Architype helt slutfört byggandet av två utbildningsinstitutioner - Oakmeadow Elementary School och Bushbury Hill School, och i november 2013 avslutas den tredje - Swillington Elementary School. Alla ersatte föråldrade och därför rivna skolbyggnader, och de är skyldiga sitt utseende till det nuvarande regeringsinitiativet. Jonathan Hines anser emellertid att den fortsatta spridningen av "passiva" skolor i England är en stor fråga, just på grund av svårigheterna med offentlig finansiering. Därför hoppas Architype att sådana projekt kommer att vara mycket efterfrågade, till exempel i Wales, där det statliga finansieringssystemet skiljer sig från det engelska.
Arkitektoniska inslag i "passiva" skolor
Designprocessen började med sökandet efter optimal form, antal våningar, djup och orientering av byggnaden med det redan nämnda dynamiska modelleringsprogrammet PHDP. Från första undersökningen blev det tydligt hur viktigt en kompakt byggnad är för att minska energiförbrukningen. Minimering av byggnadsytan i förhållande till golvyta gjorde det möjligt att uppnå energioptimering redan i konceptstadiet. För båda skolorna som redan byggts valdes en sammansättning av enkla rektangulära volymer med två våningar och ett centralt utrymme som fungerar som rekreation.
Byggnaden har utformats så att solljus kan tränga in i alla skolor, så att konstgjord belysning används så lite som möjligt. För att minska risken för överhettning under sommarmånaderna har antalet väst- och östvända fönster reducerats till noll, eftersom solens strålar från låg vinkel alltid är svårare att mörkna och därför är fönstren vända mot norr och söder.
Alla rum har korsventilation, som huvudsakligen används under sommaren och lågsäsong. Dessutom blir den centrala rekreationen under de varmare månaderna till en "skorsten" där varm luft stiger upp genom de övre fönstren tack vare höjdskillnaden och tyngdkraftseffekten. För vinter finns ventilation med ett värmeåtervinningssystem. Det behöver inte sägas att jämfört med skolor där fönster öppnas för ventilation under den kalla årstiden, minskar ett sådant system värmeförlusten avsevärt. Det skiljer sig från standardåterhämtningssystemet genom att den friska luften som kommer in i rummet värms upp av värmen från den bearbetade luften från den centrala rekreationen. I detta utrymme värms luften passivt upp av solstrålning och intern värmeavgivning, inklusive från skolbarn som kör under urtag.
Mycket uppmärksamhet i projektet med "passiva" skolor ägnas åt byggnadens termiska täthet och minimering av de redan nämnda "kalla broarna" - ett problem som ofta glömms bort i England. De flesta av dessa "broar" bildas i fundamentets område, eftersom den är i direkt kontakt med marken och vid fogarna till strukturella element. Arkitekterna hittade ett originellt svar på denna fråga och föreslog designarna att designa en grund som skulle vara helt isolerad och inte skulle röra marken direkt. Inledningsvis förklarade de brittiska formgivarna - Architypes partners att det var omöjligt ur teknisk synvinkel, trots att denna metod i Tyskland och Österrike i stor utsträckning används i byggandet av "passiva" byggnader, men senare lyckades Architype övertyga dem alla likadana. I slutändan visade sig denna lösning vara ännu billigare än en konventionell bandfundament, eftersom den tillämpade metoden krävde mindre grävning. När ett sådant system implementerades minskades antalet "kalla broar" i fundamentets område till noll.
För att bli av med "kalla broar" vid fogarna till strukturella element kom arkitekterna på idén att dela upp byggnadsstrukturen i en inre och en yttre del. Hela den inre delen av strukturen är helt insvept i ett lager av värmeisolering, kallat "filt", och är därför helt förseglat. Dessutom ligger fundamentets värmeisolering i anslutning till väggens värmeisolering, vilket skapar en sluten slinga som gjorde det möjligt att helt lösa problemet med "kalla broar". Men på grund av denna lösning måste baldakiner, markiser och liknande fasadelement fästas på ytterligare externa strukturer som inte var anslutna till huvudramen.
Särskild uppmärksamhet ägdes åt förenkling av strukturella komponenter. Projektgruppen var tvungen att spendera mycket ansträngningar för att hitta en balans mellan värmeförlust genom fönstren och solstrålning, vilket är viktigt för passiv uppvärmning, vilket i slutändan ledde till strikt kontroll över alla fönster och dörrar i byggnaden.
Allt material som används vid byggandet av skolor är miljövänligt och tillverkades för det mesta i England självt, vilket minimerade koldioxidutsläppen från materialtransporter. Vi använde också Warmcell - värmeisolering tillverkad av återvunnet tidningspapper.
Under den första och en halv månaden efter avslutad konstruktion besökte arkitekterna sina skolor varje vecka (då - en gång varannan vecka och en gång i månaden) för att övervaka hur alla system fungerar och förstå hur dess invånare känner sig i byggnaden. Förutom att mäta mängden förbrukad energi, CO2-nivåer, temperatur och luftfuktighet, bad Architype alla skolpersonal att anteckna hur byggnaden "fungerar" och hur de känner sig i den. All denna information samlades in och diskuterades vid möten med entreprenörer för att förbättra framtida projekt.
Således upptäcktes det i ett av de första skolprojekten att nivån på förbrukad primärenergi överstiger normen betydligt. Detta orsakades av närvaron av uppvärmning i sprinklerpumprummet, vilket inte var isolerat. Å andra sidan fann arkitekterna under övervakningen att ventilationssystemet för värmeåtervinning gör barnen mer uppmärksamma i klassrummet när de andas frisk luft.
Eftersom byggnaden är perfekt isolerad och hermetiskt tillsluten räcker det med en hushållspanna för att värma upp den, eftersom lägenheter vanligtvis värms upp i England, men under konstruktionen bad skolans tekniska tjänst att installera en andra, extra panna - som senare naturligtvis, visade sig vara överflödig. Uppdraget som inspekterade byggnaden uppmärksammade det faktum att, trots det kalla vädret, stängdes båda pannorna av - eftersom även utan uppvärmning förblev byggnaden på en behaglig temperatur.
Under hela övervakningsperioden, som varade ett år, berättade arkitekterna personalen på sina skolor hur man korrekt skulle använda belysning, ventilation och andra system i en sådan ovanlig byggnad och publicerade till och med en illustrerad "användarhandbok". Architype tillbringade också mycket tid på att förklara för studenter varför energi behövs, var man kan få det och, viktigast av allt, hur man sparar det. Dessutom fick skolbarn kommentera lärare om de till exempel glömde att stänga av ljuset. Barn var mycket nöjda med en sådan möjlighet, som inte kan sägas om lärare.
Enligt övervakningsårets resultat konstaterades att Architypes”passiva” skolbyggnader faktiskt inte förbrukar mer än 14-15 kWh / m2 per år, medan tidigare skolor av samma arkitekter förbrukade 40-50 kWh / m2 per år. år; vanliga skolor i England förbrukar dock 100 kWh / m2 per år.
Genom att analysera hela processen för att skapa och implementera ett projekt kan vi dra slutsatsen att framgång till stor del beror på det väl samordnade arbetet hos hela teamet: kunden som Architype har samarbetat med i många år, entreprenören, arkitekter och designers. Många möten och förhandlingar gjorde det möjligt för alla teammedlemmar från början att förstå vad som görs och varför. Ett stort antal inspektioner och tester har också genomförts, inklusive ett rökprov, som bestämmer byggnadens täthet.
Architype har lyckats uppnå fantastiska resultat med Passivhaus-standarden som designverktyg och utan att spendera ytterligare pengar på energieffektiv teknik (även om Passivhaus-byggnader vanligtvis lönar sig ganska snabbt: i genomsnitt 5-10 år beroende på energipriser). Genom att basera sitt arbetsflöde på att observera vad och hur”fungerar” i en byggnad strävar dessa arkitekter efter kvalitet genom att förenkla själva byggnaden och dess detaljer, samtidigt som de bevisar att energieffektivitet inte strider mot skönhet och elegans. Som musiker Charles Mingus sa,”Att komplicera enkelhet är vanligt. Och förenklingen av komplexitet är kreativitet”: detta är den filosofi som Architype-verkstaden följer.
