Малко архитекти във Великобритания могат да се похвалят, че слушат екологични консултанти, дизайнери или обитатели на съществуващите си проекти. А тези, които се учат от грешките си и използват натрупания опит в следващи проекти, трябва да бъдат включени в Червената книга.
Architype, ново поколение ентусиазирани архитекти, са построили първите училища във Великобритания, които отговарят на немския стандарт Passivhaus. С работата си те доказаха, че училището може да бъде не само красива сграда, но и сграда, в която е удобно да се учи поради своята замисленост и енергийна ефективност.
„Енергията е малко като отпадъци: винаги е добре, ако може да се рециклира, но е по-добре просто да се произвежда по-малко. Също така с енергия: можете да използвате нейните възобновяеми източници, слънчеви панели или просто да консумирате по-малко от нея."
Джонатан Хайнс, директор на бюрото на Architype
Какво е Passivhaus Standard?
Като напомняне, този немски стандарт за енергийна ефективност в сградите, разработен от Passivhaus Institut, е показател за ниска консумация на енергия, комфорт във вътрешното пространство и архитектурно качество на обект. Много хора напразно вярват, че той е приложим само за жилища: в превод от немски „Haus“означава не само къща, но и всякаква структура, а стандартът е подходящ за сграда от всякаква типология. Неговата прогресивност се доказва от цифрите: стандартното потребление на енергия на едно обикновено училище в Англия е 100 kWh / m2 годишно, а сграда, построена съгласно стандарта Passivhaus, трябва да консумира не повече от 15 kWh / m2 годишно. За разлика от други стандарти, Passivhaus помага да се намали консумацията на енергия чрез оптимизиране на дизайнерските решения - като например намиране на най-компактната форма, най-добрата ориентация на сградата и т.н.
Стандартът Passivhaus рядко се среща в Англия, тъй като местните кодекси за енергийна ефективност работят по напълно противоположен начин. В сравнение с Passivhaus, популярният зелен стандарт BREEAM в Англия и лобиран от правителството има многобройни критерии за оценка, които често нямат нищо общо с консумацията на енергия: например точки могат да бъдат получени, ако разстоянието между проектираната сграда и най-близката пощенска кутия е по-малко от 500 метра. В допълнение, BREEAM е фокусиран не върху намаляването на консумираното количество, а върху производството на допълнителна енергия от възобновяеми източници.
Как работи архитектът на Passivhaus?
Първо, минимизира топлопроводимостта на стени, покриви, тавани и врати. На второ място, той се грижи за топлинната херметичност на сградата: всички "студени мостове" (зони на топлинни загуби, най-често срещани във фугите на конструктивни елементи на сграда) трябва да бъдат намалени до нула или минимизирани. В допълнение, още в началния етап на проектиране, сградата се моделира с помощта на софтуера PHDP (Пасивна къща за проектиране). Британските архитекти обаче обикновено първо изцяло очертават сградата, обмислят оформлението и едва след това я дават на инженерите, за да изчислят консумацията на енергия. Те се опитват да оптимизират нещо, но вероятността от коригиране на грешки в готовия проект е изключително малка. Следователно е много по-ефективно да се мисли за това на по-ранните етапи от работата, когато проектът може да бъде значително променен, ако е необходимо, например, за да се стопли.
Най-трудното нещо в стандарта Passivhaus е проверката на обекта за съответствие, където показателите са не само изчислените данни на инженерите-конструктори, но и реални измервания във вече построена и работеща къща. И да се изгради точно така, както е проектирано, е известно главоболие за всички архитекти.
Кои са архитектите на Architype?
Architype е нов тип архитектурно студио, което е основано преди 29 години и е спечелило завидна репутация през годините като дизайнери на качествени енергийно ефективни сгради. Оригиналният им подход е продиктуван от желанието да се включат клиенти и бъдещи жители в процеса на проектиране. Опитни, те са разработили багаж от технически решения, които повишават качеството на „произвеждания продукт“.
По време на своето съществуване екипът на Architype се е увеличил от пет на 53 души, въпреки това те са успели да поддържат нов творчески подход към дизайна, включително чести анализи и обсъждане на проекти. Годишният оборот на компанията е 3 милиона лири годишно.
Защо Architype реши да приложи стандарта Passivhaus в Англия?
Преди около пет години Architype, в сътрудничество с университета Оксфорд Брукс, един от най-големите енергийно ефективни изследователски институти в света, събра и анализира информация за „представянето“на училищните сгради, построени от офиса. В резултат беше установено, че въпреки различните стратегии за енергийна ефективност тези училища консумират огромно количество енергия, тъй като през зимата в тях се отварят прозорци. И в този момент адаптирането на стандарта Passivhaus към британските реалности заинтересува Architype, тъй като благодарение на механичната вентилация и термоплътността сгради, построени по този стандарт, консумират значително по-малко енергия и генерират по-малко CO2. Допълнителен плюс беше реалната възможност да се проучи как „работи“сградата и кои дизайнерски решения помагат за подобряване на енергийната ефективност най-много.
Много архитекти се опасяват, че стандартът Passivhaus ще ограничи въображението им. Но архитектите на Architype твърдят, че твърдата рамка, която те задават, задейства пълния творчески процес в главите им.
Чрез използването на методите Passivhaus Architype в последните им проекти, те постигнаха радикално опростяване на форми и детайли, оптимизираха процеса на проектиране и дори архитектурен надзор. Те успяват да постигнат желаните резултати, като обмислят всяко решение стъпка по стъпка и тестват ефективността му на практика. Според директора на бюрото Джонатан Хайнс, най-важният урок за Architype е осъзнаването на важността на опростяването на проекта като цяло и по-специално на структурните детайли.
Тъй като типологията на сградата не беше решаващ фактор, Architype бяха готови да тестват стандарта Passivhaus по всеки проект. Сега, след като са натрупали опит в тази област, те проектират университет, архивна сграда, село със 150 къщи, църква и няколко частни къщи според принципите на този стандарт. Преди пет години обаче специализацията им беше училищни сгради, поради което те станаха първият им полигон за Пасивхаус. Единственото съществено изискване на клиента на петте училища, съвет на окръг Улвърхамптън, беше да спазва много скромния бюджет.
Към днешна дата Architype е завършил изцяло изграждането на две образователни институции - Oakmeadow Elementary School и Bushbury Hill School, а през ноември 2013 г. се завършва и третото - Swillington Elementary School. Всички те замениха остарелите и поради това разрушиха училищни сгради и дължат своя външен вид на настоящата правителствена инициатива. Джонатан Хайнс обаче смята, че по-нататъшното разпространение на "пасивни" училища в Англия е голям въпрос, именно поради трудностите с публичното финансиране. Затова Architype се надява, че подобни проекти ще бъдат много търсени, например в Уелс, където системата на държавното финансиране се различава от английската.
Архитектурни особености на "пасивните" училища
Процесът на проектиране започна с търсенето на оптимална форма, етажност, дълбочина и ориентация на сградата с помощта на вече споменатата програма за динамично моделиране PHDP. От първоначалните изследвания стана ясно колко важна е компактната сграда за намаляване на потреблението на енергия. Минимизирането на площта на сградата спрямо площта на пода позволи да се постигне енергийна оптимизация още на етапа на концепцията. И за двете вече построени училища в крайна сметка беше избрана композиция от прости правоъгълни двуетажни томове с централно пространство, което служи за отдих.
Сградата е проектирана да позволява на слънчевата светлина да влиза във всички училищни помещения, така че изкуственото осветление да се използва възможно най-малко. За да се намали възможността от прегряване през летните месеци, броят на западните и източното лице прозорци е намален до нула, тъй като слънчевите лъчи от нисък ъгъл винаги са по-трудни за потъмняване и следователно прозорците са обърнати на север и юг.
Всички стаи имат кръстосана вентилация, която се използва главно през лятото и извън сезона. В допълнение, през топлите месеци, като допълнителна мярка, централният отдих се превръща в „комин“, където благодарение на разликата във височината и ефекта на гравитацията, топлият въздух се издига и излиза през горните прозорци. За зимата се осигурява вентилация със система за рекуперация на топлина. Излишно е да се споменава, че в сравнение с училищата, в които се отварят прозорци за вентилация през студения сезон, такава система значително намалява топлинните загуби. Той се различава от стандартната система за рекуперация по това, че чистият въздух, постъпващ в помещението, се загрява от топлината от преработения въздух от централната зона за отдих. В това пространство въздухът се нагрява пасивно от слънчева радиация и вътрешно отделяне на топлина, включително от ученици, работещи по време на почивката.
Голямо внимание в проекта на "пасивни" училища се отделя на въпросите за термичната херметичност на сградата и минимизирането на вече споменатите "студени мостове" - проблем, който често се забравя в Англия. Повечето от тези "мостове" се образуват в областта на основата, тъй като тя е в пряк контакт със земята и в ставите на конструктивни елементи. Архитектите са намерили оригинален отговор на този въпрос, предлагайки на дизайнерите да проектират фундамент, който да бъде напълно изолиран и да не докосва директно земята. Първоначално британските дизайнери - партньори на Architype декларираха, че това е невъзможно от техническа гледна точка, въпреки факта, че в Германия и Австрия този метод се използва широко при изграждането на "пасивни" сгради, но по-късно Architype успя да ги убеди все същото. В крайна сметка това решение се оказа дори по-евтино от конвенционалната лентова основа, тъй като прилаганият метод изискваше по-малко изкопни работи. Когато такава система беше внедрена, броят на „студените мостове“в областта на фундамента бе намален до нула.
За да се отърват от „студените мостове“на ставите на конструктивни елементи, архитектите излязоха с идеята да разделят строителната конструкция на вътрешна и външна част. Цялата вътрешна част на конструкцията е изцяло обвита в слой топлоизолация, наречен "одеяло", и следователно е напълно запечатана. Нещо повече, топлоизолацията на основата граничи с топлоизолацията на стените, създавайки затворен контур, който направи възможно напълно да се реши проблемът със "студените мостове". Поради това решение обаче, навесите, сенниците и подобни фасадни елементи трябваше да бъдат прикрепени към допълнителни външни конструкции, които не бяха свързани с основната рамка.
Особено внимание беше обърнато на опростяването на структурните компоненти. Екипът на проекта трябваше да отдели много усилия, за да намери баланс между топлинните загуби през прозорците и слънчевата радиация, което е важно за пасивното отопление, което в крайна сметка доведе до строг контрол върху всички прозорци и врати в сградата.
Всички материали, използвани в строителството на училища, са екологични и в по-голямата си част са произведени в самата Англия, което минимизира емисиите на CO2 от транспортирането на материали. Използвахме и Warmcell - топлоизолация, изработена от рециклирана вестникарска хартия.
През първия месец и половина след завършването на строителството архитектите посещаваха своите училища всяка седмица (след това - веднъж на всеки две седмици и веднъж месечно), за да наблюдават функционирането на всички системи и да разберат как се чувстват обитателите му в сградата. В допълнение към измерването на количеството консумирана енергия, нивата на CO2, температурата и влажността, Architype помоли целия училищен персонал да си направи бележки за това как сградата „работи“и как се чувстват в нея. Цялата тази информация беше събрана и обсъдена на срещи с изпълнители с цел подобряване на бъдещите проекти.
Така в един от първите училищни проекти беше открито, че нивото на консумирана първична енергия значително надвишава нормата. Това беше причинено от наличието на отопление в помпеното помещение на спринклерите, което не беше топлоизолирано. От друга страна, в хода на наблюдението архитектите откриха, че вентилационната система за възстановяване на топлината прави децата по-внимателни в класната стая, тъй като дишат чист въздух.
Тъй като сградата е перфектно изолирана и херметически затворена, един домашен котел е достатъчен за отоплението й, тъй като апартаментите обикновено се отопляват в Англия, но по време на проектирането училищната техническа служба поиска да инсталира втори, допълнителен бойлер - който по-късно, разбира се, се оказа излишно. Комисията, която инспектира сградата, обърна внимание на факта, че въпреки студеното време и двата котла са изключени - тъй като дори без отопление вътрешността на сградата остава на комфортна температура.
През целия период на мониторинг, който продължи една година, архитектите казаха на персонала на своите училища как да използват правилно осветлението, вентилацията и други системи в такава необичайна сграда и дори публикуваха илюстрирано „ръководство за потребителя“. Архитип също отдели много време, за да обясни на учениците защо е необходима енергия, къде да я вземе и най-важното как да я спести. Също така на учениците беше позволено да правят коментари на учителите, ако например забравят да изключат светлината. Децата бяха възхитени от такава перспектива, която не може да се каже за учителите.
Според резултатите от мониторинговата година беше установено, че „пасивните“училищни сгради на Architype всъщност консумират не повече от 14-15 kWh / m2 годишно, докато по-ранните училища на същите архитекти консумират 40-50 kWh / m2 на година; обикновените училища в Англия обаче консумират 100 kWh / m2 годишно.
Анализирайки целия процес на създаване и изпълнение на проект, можем да заключим, че успехът се дължи до голяма степен на добре координираната работа на целия екип: клиента, с когото Architype си сътрудничи от много години, изпълнителя, архитектите и дизайнерите. Многобройните срещи и преговори позволиха на всички членове на екипа от самото начало ясно да разберат какво се прави и защо. Извършени са и огромен брой проверки и тестове, включително тест за дим, който определя херметичността на сградата.
Architype успя да постигне невероятни резултати, използвайки стандарта Passivhaus като инструмент за проектиране и без да харчи допълнителни средства за енергийно ефективни технологии (въпреки че обикновено сградите на Passivhaus се изплащат доста бързо: средно 5-10 години в зависимост от цените на енергията). Базирайки работния си процес върху наблюдението какво и как „работи“в сграда, тези архитекти се стремят към качество, като опростяват самата сграда и нейните детайли, като същевременно доказват, че енергийната ефективност не противоречи на красотата и елегантността. Както каза музикантът Чарлз Мингус, „Усложняването на простотата е нещо обичайно. А опростяването на сложността е креативност”: това е философията, на която работи семинарът на Architype.
