Er zijn maar weinig architecten in het VK die kunnen bogen op het luisteren naar milieuadviseurs, ontwerpers of de gebruikers van hun bestaande projecten. En degenen die van hun fouten leren en de ervaring gebruiken die is opgedaan in volgende projecten, moeten in het Rode Boek worden opgenomen.
Architype, een nieuwe generatie enthousiaste architecten, heeft de eerste scholen in het VK gebouwd die voldoen aan de Duitse Passivhaus-norm. Door hun werk hebben ze bewezen dat een school niet alleen een mooi gebouw kan zijn, maar ook een gebouw waar het door zijn bedachtzaamheid en energiezuinigheid comfortabel is om te studeren.
“Energie lijkt een beetje op afval: het is altijd goed als het kan worden gerecycled, maar het is beter om gewoon minder te produceren. Ook met energie: je kunt de hernieuwbare bronnen gebruiken, zonnepanelen, of je kunt er gewoon minder van verbruiken."
Jonathan Hines, directeur van het Architype Bureau
Wat is Passivhaus-norm?
Ter herinnering: deze Duitse norm voor energie-efficiëntie in gebouwen, ontwikkeld door Passivhaus Institut, is een indicator van een laag energieverbruik, comfort in de binnenruimte en de architectonische kwaliteit van een object. Veel mensen geloven volledig tevergeefs dat het alleen van toepassing is op huisvesting: vertaald uit het Duitse "Haus" betekent niet alleen een huis, maar elke structuur, en de norm is geschikt voor een gebouw van elke typologie. Zijn progressiviteit blijkt uit de cijfers: het standaard energieverbruik van een gewone school in Engeland is 100 kWh / m2 per jaar, en een gebouw gebouwd volgens de Passivhaus-norm mag niet meer dan 15 kWh / m2 per jaar verbruiken. In tegenstelling tot andere normen helpt Passivhaus het energieverbruik te verminderen door ontwerpbeslissingen te optimaliseren - zoals het vinden van de meest compacte vorm, de beste gebouworiëntatie, enz.
De Passivhaus-norm wordt in Engeland zelden gezien, omdat lokale energie-efficiëntiecodes op een volledig tegenovergestelde manier werken. In vergelijking met Passivhaus heeft de populaire groene BREEAM-standaard in Engeland en gelobbyd door de overheid tal van beoordelingscriteria die vaak niets met energieverbruik te maken hebben: er kunnen bijvoorbeeld punten worden behaald als de afstand tussen het geprojecteerde gebouw en de dichtstbijzijnde brievenbus kleiner is dan 500 meter. Daarnaast richt BREEAM zich niet op het verminderen van het verbruik, maar op de productie van extra energie uit hernieuwbare bronnen.
Hoe werkt een Passivhaus-architect?
Ten eerste minimaliseert het de thermische geleidbaarheid van muren, daken, plafonds en deuren. Ten tweede zorgt hij voor de thermische dichtheid van het gebouw: alle "koude bruggen" (gebieden met warmteverlies, meestal te vinden bij de voegen van structurele elementen van een gebouw) moeten tot nul worden teruggebracht of tot een minimum worden beperkt. Bovendien wordt het gebouw al in de eerste ontwerpfase gemodelleerd met behulp van de PHDP-software (Passive House Design Package). Britse architecten schetsen echter meestal eerst het gebouw volledig, denken na over de indelingen en geven het dan pas aan de ingenieurs om het energieverbruik te berekenen. Ze proberen iets te optimaliseren, maar de kans op het corrigeren van fouten in het voltooide project is extreem klein. Daarom is het veel effectiever om hier in eerdere stadia van het werk over na te denken, wanneer het project indien nodig aanzienlijk kan worden gewijzigd, bijvoorbeeld om warm te blijven.
Het moeilijkste in de Passivhaus-standaard is het controleren van het object op naleving, waarbij de indicatoren niet alleen de berekende gegevens van ontwerpingenieurs zijn, maar ook echte metingen in een reeds gebouwd en in bedrijf zijnde huis. En om precies te bouwen zoals het is ontworpen, is een bekende hoofdpijn voor alle architecten.
Wie zijn Architype Architects?
Architype is een nieuw type architectonische studio die 29 jaar geleden werd opgericht en in de loop der jaren een benijdenswaardige reputatie heeft opgebouwd als ontwerpers van hoogwaardige energiezuinige gebouwen. Hun originele aanpak wordt ingegeven door de wens om klanten en toekomstige bewoners te betrekken bij het ontwerpproces. Ervaren, hebben ze een bagage aan technische oplossingen ontwikkeld die de kwaliteit van het "vervaardigde product" verhogen.
Tijdens zijn bestaan is het Architype-team gegroeid van vijf naar 53 mensen, ondanks dit zijn ze erin geslaagd om een frisse creatieve benadering van ontwerp te behouden, inclusief frequente analyse en bespreking van projecten. De jaarlijkse omzet van het bedrijf is 3 miljoen pond per jaar.
Waarom besloot Architype de Passivhaus-standaard in Engeland toe te passen?
Ongeveer vijf jaar geleden verzamelde en analyseerde Architype, in samenwerking met Oxford Brooks University, een van 's werelds grootste energie-efficiënte technologische onderzoeksinstituten, informatie over de "prestaties" van de schoolgebouwen die door het kantoor werden gebouwd. Als gevolg hiervan werd vastgesteld dat deze scholen, ondanks verschillende energie-efficiëntiestrategieën, een enorme hoeveelheid energie verbruikten doordat er in de winter ramen werden geopend. En op dat moment interesseerde de aanpassing van de Passivhaus-standaard aan de Britse realiteit Architype, omdat, dankzij mechanische ventilatie en thermische dichtheid, gebouwen gebouwd volgens deze norm aanzienlijk minder energie verbruikten en minder CO2 produceerden. Een bijkomend pluspunt was de echte kans om te bestuderen hoe het gebouw "werkt" en welke ontwerpoplossingen het meest helpen om de energie-efficiëntie te verbeteren.
Veel architecten vrezen dat de Passivhaus-norm hun verbeeldingskracht zal beperken. Maar de architecten van Architype beweren dat het het rigide kader is dat ze stellen dat het volledige creatieve proces in hun hoofd op gang brengt.
Door het gebruik van Passivhaus Architype-methoden in hun recente projecten, hebben ze een radicale vereenvoudiging van vormen en details bereikt, het ontwerpproces geoptimaliseerd en zelfs architecturaal toezicht. Ze slagen erin om de gewenste resultaten te bereiken door elke oplossing stap voor stap te overdenken en de prestaties ervan in de praktijk te testen. Volgens bureaudirecteur Jonathan Hines was de belangrijkste les voor Architype het besef van het belang van vereenvoudiging van het project in het algemeen en de structurele details in het bijzonder.
Omdat de typologie van het gebouw geen doorslaggevende factor was, was Architype klaar om de Passivhaus-standaard op elk project te testen. Nu ze ervaring hebben opgedaan op dit gebied, ontwerpen ze een universiteit, een archiefgebouw, een dorp met 150 huizen, een kerk en verschillende privéwoningen volgens de principes van deze norm. Vijf jaar geleden was hun specialisatie echter schoolgebouwen, en daarom werden ze hun eerste Passivhaus-testterrein. De enige belangrijke eis van de klant van de vijf scholen, Wolverhampton County Council, was om binnen een zeer bescheiden budget te blijven.
Tot op heden heeft Architype de bouw van twee onderwijsinstellingen voltooid: Oakmeadow Elementary School en Bushbury Hill School, en in november 2013 wordt de derde Swillington Elementary School voltooid. Ze vervingen allemaal verouderde en daardoor gesloopte schoolgebouwen en hebben hun uitstraling te danken aan het huidige regeringsinitiatief. Jonathan Hines is echter van mening dat de verdere verspreiding van "passieve" scholen in Engeland een grote vraag is, juist vanwege de moeilijkheden met overheidsfinanciering. Daarom hoopt Architype dat er veel vraag zal zijn naar dergelijke projecten, bijvoorbeeld in Wales, waar het financieringssysteem van de overheid verschilt van het Engelse.
Architectonische kenmerken van "passieve" scholen
Het ontwerpproces begon met het zoeken naar de optimale vorm, aantal verdiepingen, diepte en oriëntatie van het gebouw met behulp van het reeds genoemde dynamische modelleerprogramma PHDP. Uit eerste onderzoek bleek hoe belangrijk een compact gebouw is om het energieverbruik te verminderen. Door het gebouwoppervlak te minimaliseren in verhouding tot het vloeroppervlak, was het mogelijk om al in de conceptfase energie-optimalisatie te realiseren. Voor beide reeds gebouwde scholen is uiteindelijk gekozen voor een compositie van eenvoudige rechthoekige 2 bouwlagen volumes met een centrale ruimte die dient als recreatie.
Het gebouw is zo ontworpen dat zonlicht alle schoolgebouwen binnenkomt, zodat er zo min mogelijk gebruik wordt gemaakt van kunstlicht. Om de kans op oververhitting tijdens de zomermaanden te verkleinen, is het aantal ramen op het westen en oosten teruggebracht tot nul, aangezien de zonnestralen vanuit een lage hoek altijd moeilijker te verduisteren zijn en daarom de ramen op het noorden en het zuiden gericht zijn.
Alle kamers hebben dwarsventilatie, die voornamelijk in de zomer en buiten het seizoen wordt gebruikt. Bovendien verandert de centrale recreatie tijdens de warmere maanden als extra maatregel in een "schoorsteen" waar, dankzij het hoogteverschil en de invloed van de zwaartekracht, warme lucht opstijgt en naar buiten komt via de bovenste ramen. Voor de winter is ventilatie met een warmteterugwinningssysteem voorzien. Onnodig te zeggen dat in vergelijking met scholen waar ramen worden geopend voor ventilatie in het koude seizoen, een dergelijk systeem het warmteverlies aanzienlijk vermindert. Het verschilt van het standaard recuperatiesysteem doordat de verse lucht die de kamer binnenkomt wordt verwarmd door de warmte van de verwerkte lucht uit de centrale recreatie. In deze ruimte wordt de lucht passief verwarmd door zonnestraling en interne warmteafgifte, ook van schoolkinderen die tijdens de pauze rennen.
Veel aandacht in het project van "passieve" scholen wordt besteed aan de problemen van thermische dichtheid van het gebouw en het minimaliseren van de reeds genoemde "koude bruggen" - een probleem dat vaak wordt vergeten in Engeland. De meeste van deze "bruggen" worden gevormd in het gebied van de fundering, aangezien deze in direct contact staat met de grond, en bij de verbindingen van structurele elementen. De architecten vonden een origineel antwoord op deze vraag en stelden de ontwerpers voor om een fundering te ontwerpen die volledig geïsoleerd zou zijn en de grond niet rechtstreeks zou raken. Aanvankelijk verklaarden de Britse ontwerpers - partners van Architype dat het technisch onmogelijk was, ondanks het feit dat deze methode in Duitsland en Oostenrijk veel wordt gebruikt bij de constructie van "passieve" gebouwen, maar later wist Architype hen te overtuigen. allemaal hetzelfde. Deze oplossing bleek uiteindelijk zelfs goedkoper te zijn dan een conventionele stripfundering, omdat er bij de toegepaste methode minder graafwerk nodig was. Toen een dergelijk systeem werd geïmplementeerd, werd het aantal "koudebruggen" in het gebied van de fundering teruggebracht tot nul.
Om de ‘koude bruggen’ bij de voegen van structurele elementen weg te werken, kwamen de architecten op het idee om de constructie van het gebouw op te splitsen in een intern en een extern deel. Het gehele interne deel van de constructie is volledig omwikkeld met een laag thermische isolatie, een zogenaamde "deken", en is daarom volledig afgedicht. Bovendien sluit de thermische isolatie van de fundering aan op de thermische isolatie van de muren, waardoor een gesloten lus ontstaat, waardoor het probleem van "koude bruggen" volledig kon worden opgelost. Vanwege deze oplossing moesten de luifels, luifels en soortgelijke gevelelementen echter worden bevestigd aan extra externe constructies die niet waren verbonden met het hoofdframe.
Bijzondere aandacht werd besteed aan de vereenvoudiging van structurele componenten. Het projectteam heeft veel moeite moeten doen om een balans te vinden tussen warmteverlies door de ramen en zonnestraling, wat belangrijk is voor passieve verwarming, wat uiteindelijk leidde tot een strikte controle over alle ramen en deuren in het gebouw.
Alle materialen die bij de bouw van scholen worden gebruikt, zijn milieuvriendelijk en werden voor het grootste deel in Engeland zelf geproduceerd, waardoor de CO2-uitstoot door het transport van materialen tot een minimum werd beperkt. We gebruikten ook Warmcell - thermische isolatie gemaakt van gerecycled krantenpapier.
In de eerste anderhalve maand na de voltooiing van de bouw bezochten de architecten hun scholen elke week (daarna - eenmaal per twee weken en eenmaal per maand) om de werking van alle systemen te volgen en te begrijpen hoe de bewoners zich voelen in het gebouw.. Naast het meten van de hoeveelheid verbruikte energie, CO2-niveaus, temperatuur en vochtigheid, vroeg Architype al het schoolpersoneel om aantekeningen te maken over hoe het gebouw "werkt" en hoe ze zich erin voelen. Al deze informatie werd verzameld en besproken in bijeenkomsten met aannemers om toekomstige projecten te verbeteren.
Zo werd in een van de eerste schoolprojecten ontdekt dat het niveau van verbruikte primaire energie de norm aanzienlijk overschrijdt. Dit werd veroorzaakt door de aanwezigheid van verwarming in de pompkamer van de sprinkler, die niet thermisch geïsoleerd was. Aan de andere kant ontdekten de architecten tijdens de monitoring dat het ventilatiesysteem met warmteterugwinning kinderen meer oplettend maakt in de klas, omdat ze frisse lucht inademen.
Omdat het gebouw perfect geïsoleerd en hermetisch afgesloten is, volstaat één huishoudelijke ketel om het te verwarmen, aangezien appartementen meestal in Engeland worden verwarmd, maar tijdens het ontwerp vroeg de technische dienst van de school om een tweede, extra ketel te installeren - wat later natuurlijk, bleek overbodig. De commissie die het gebouw inspecteerde, vestigde de aandacht op het feit dat ondanks het koude weer beide ketels waren uitgeschakeld - omdat zelfs zonder verwarming de binnenkant van het gebouw op een comfortabele temperatuur bleef.
Tijdens de monitoringperiode, die een jaar duurde, vertelden de architecten het personeel van hun scholen hoe ze de verlichting, ventilatie en andere systemen correct moesten gebruiken in zo'n ongewoon gebouw, en publiceerden ze zelfs een geïllustreerde "gebruikershandleiding". Architype besteedde ook veel tijd aan het uitleggen aan studenten waarom energie nodig is, waar ze die konden krijgen en, belangrijker nog, hoe ze die konden besparen. Ook mochten scholieren opmerkingen maken aan leraren als ze bijvoorbeeld vergaten het licht uit te doen. Kinderen waren in de wolken met zo'n vooruitzicht, wat niet gezegd kan worden over leraren.
Volgens de resultaten van het monitoringjaar werd vastgesteld dat de “passieve” schoolgebouwen van Architype feitelijk niet meer dan 14-15 kWh / m2 per jaar verbruiken, terwijl eerdere scholen van dezelfde architecten 40-50 kWh / m2 per jaar verbruikten. jaar; gewone scholen in Engeland verbruiken echter 100 kWh / m2 per jaar.
Als we het hele proces van het maken en uitvoeren van een project analyseren, kunnen we concluderen dat het succes grotendeels te danken is aan het goed gecoördineerde werk van het hele team: de klant met wie Architype al jaren samenwerkt, de aannemer, architecten en ontwerpers. Door talloze vergaderingen en onderhandelingen konden alle teamleden vanaf het begin duidelijk begrijpen wat er wordt gedaan en waarom. Ook zijn er enorm veel inspecties en testen uitgevoerd, waaronder een rooktest, die de dichtheid van het gebouw bepaalt.
Architype is erin geslaagd om verbluffende resultaten te behalen door de Passivhaus-standaard als ontwerptool te gebruiken en zonder extra geld uit te geven aan energie-efficiënte technologieën (hoewel Passivhaus-gebouwen meestal vrij snel renderen: gemiddeld 5-10 jaar, afhankelijk van de energieprijzen). Door hun workflow te baseren op het observeren van wat en hoe "werkt" in een gebouw, streven deze architecten naar kwaliteit door het gebouw zelf en zijn details te vereenvoudigen, terwijl ze bewijzen dat energie-efficiëntie niet in strijd is met schoonheid en elegantie. Zoals muzikant Charles Mingus zei: “Complicerende eenvoud is gemeengoed. En de vereenvoudiging van complexiteit is creativiteit”: dit is de filosofie die de Architype-workshop volgt.
