Casa Consiliului din Melbourne

În anul 2004, primăria orașului Melbourne, Australia a început construcția unei noi clădiri de birouri, încercând astfel să își adune tot personalul care lucra împrăștiat prin diverse clădiri în apropierea primăriei. Proiectul, condus de arhitectul Mick Pearce, și-a propus încă din primele etape ale sale să fie un proiect deschizător de drumuri pentru proiectanți, încercând prin propriul exemplu să înfluențeze proiectele viitoare către un mod de gândire care să aibă la bază ideea de sustenabilitate și eficiență. Încă de la început s-au conturat două idei centrale, și anume clădirea va trebui să fie neutră din punctul de vedere al emisilor de dioxid de carbon în atmosferă și în același timp să ofere utilizatorilor ei un nivel de calitate al vieții în exploatare peste media existentă în clădirile de birouri existente.

Lumina naturală – Control solar

Un prim pas spre reducerea amprentei de dioxid de carbon a clădirii este acela de a scade consumul energetic al acesteia. Cum în clădiriile de birouri lumina este o cerință obligatorie, permiterea luminii cât mai adânc în interiorul clădirii este obligatorie. Astfel, fațadele nord respectiv sud sunt alcătuite din benzi verticale alternante de plin și gol, plinul conținând conductele de aer responsabile cu alimentarea respectiv evacuarea aerului din clădire.

Principiul este simplu, evacuarea se află pe latura nordică a clădirii(cea mai însorită, echivalentul laturii sudice de la noi- lucru cauzat de faptul că ne aflăm în emisfere diferite) unde căldura soarelui contribuie la încălzirea aerului viciat(încălzit de către oamenii respectiv echipamentele din interiorul clădirii) favorizând mișcarea acestuia de urcare. La finalul traseului de evacuare se află turbine eoliene care asistă această mișcare de urcare a aerului viciat printr-un impuls mecanic. Astfel, ajungem la cealaltă parte a sistemului, și anume la aprovizionarea cu aer proaspăt. Situată pe latura sudică a clădirii(echivalentul fațadei nordice la noi), aerul proaspăt, rece și greu, coboară și este distribuit la fiecare etaj prin conducete aflate în interiorul planșeelor.

Odată cu creșterea pe înălțime, fantele de vitraj se subțiază în timp ce fantele de plin, și implicit conductele de aer, cresc în gabarit. Acest lucru are două aspecte, odată cel al pătrunderii luminii. La nivelul străzii, unde se află clădiri învecinate, și astfel lumină mai puțină, exită vitraj mare, iar urcând, nevoia de suprafață vitrată scade, deoarece clădirile învecinate sunt mai scunde. Al doilea aspect este acel al măririi gabaritelor conductelor de aer, astfel crează un tiraj natural pentru ca tot sistemul de aer să fie cât mai puțin dependent de pompe mecanice.

Ferestrele sunt localizate în ce cel mai înalt punct al plafoanelor curbate din beton armat. Un raft exterior situat la ferestrele de pe latura nordică protejează ferestrele de razele directe ale soarelui, dar reflectând lumina pe tavanul încăperii, mențin un grad de luminare sporit în interior. Poziționarea jaluzelelor pentru ferestrele nordice este gândită în funcție de anotimp. În perioada verii, când soarele este sus pe cer și implicit razele de lumină vin la un unghi mare, există o jaluzea superioară care să regleze cantitatea de lumină indirectă care intră în încăpere. În lunile de iarnă, când soarele este jos, și razele de lumină vin la un unghi mai ascuțit, pentru aceasta, există jaluzeaua inferioară, ca un parapet, care să permită contact vizual cu exteriorul, dar să oprească pătrunderea razelor de soare direct în interior. Pe fațada vestică există obloane mobile din lemn care fie urmăresc mișcarea soarelui pentru un control solar eficient, fie sunt închise pe întreaga perioadă a zilei în lunile de vară. Acestea lucrează împreună cu niște jealuzele interioare de sticlă, care sunt folosite iarna pentru a bloca căldura în clădire.

Ferestrele fațadei nordice, așa cum aminteam și mai devreme au un rol important în încălzirea respectiv răcirea clădirii. Folosind vitraj dublu izolant, tâmplării eficiente din lemn, fără punte termică și parasolare externe – balconul propriu-zis al etajului superior, dar și raftul din țesătură peste ușa fiecărui nivel, creează economii energetice semnificative. Pe lângă aceste măsuri mai mult sau mai puțin răspândite, s-au proiectat niște grinzi de răcire deasupra ferestrelor, care creează o perdea de aer rece în fața geamului, iar complementar, grile de încălzire în pardoseală pentru creerea aceluiași efect iarna, respectiv o perdea de aer cald. Aceste două sisteme funcționează vara respectiv iarna numai în situații speciale, atunci când celălalte sistem eficiente de răcire respectiv încălzire nu fac singure față. Asfel sitemul este conceput pentru a oferi o barieră pentru aportul de căldură, respectiv frig care întră în clădire vara, respectiv iarna.

Obloanele de pe fațada de vest sunt alcătuite din lemn reciclat. Acestea protejează clădirea de lumina soarelui de după-amiază, dar totodată permite pătrunderea luminii naturale. Aceste obloane stau deschise în timp ce soare este în est fie în nord, închinzându-se numai atunci când soarele apune spre vest.

Unul din motivele pricipale ale folosirii acestui sistem este împiedicare pătrunderii în timpul verii a luminei directe de dupa-amiază. Faptul că lemnul este refolosit, recuperat de la 200 de case abandonate și demolate, a însemnat prezența a multor tipuri de esențe aflate în stadii diferite de uzură sau degradare. Ele au fost lăsate netratate pentru a accentua acest proces, și astfel reciclarea a contribuit activ la expresia plastică finală a fațadei.

Obloanele se mișcă automat după un program setat ținând cont de poziția soarelui pe parcursul anului. Rezultatul este că acestea se mișcă zilnic, indiferent de vreme. Ele sunt ușor înclinate pentru a maximaliza cantitatea de lumină indirectă care poate pătrunde, în condițile păstrării eficienței de protecție solară. Perioada în care acestea stau închise complet este scurtă, iar atunci când razele solare bat perpendicular pe direcția fațadei, se înclină ca lumina să nu patrundă direct printre lamele. În perioada de iarnă nu se închid niciodată complet, deoarece –soarele nu ajunge niciodată să bată perfect perpendicular. Mișcarea obloanelor se face printr-un sistem hidraulic. În spirit ecologic, ulei folosit pentru presiunea necesară este unul vegetal, iar energia pentru pomparea acestuia este asigurată de celulele fotovoltaice aplasate pe acoperișul clădirii.

Un aspect luat în considerare de către proiectanți a fost acela al controlului efectului de orbire. Acesta este în general produs de contrastele puternice și este tratat in general fie prin iluminare pereților interiori fie prin sisteme de jaluzele. Prima variantă consumă energie iar cea de a doua este eficientă, dar în același timp scumpă și nu ajută în mod activ la sustenabilitatea clădirii. Astfel arhitecții au conceput un sistem de balcoane verzi și jardiniere. Plantele asigură atât protecția laterală față de lumina directă, cât și difuzează lumina reflectată de vitraj. Plantele interioare amplasate la interiorul ferestrelor sudice sunt montate în ghivece mobile și anihilează efectul de orbire generat de clădirea învecinată. Aspectul orbirii a fost luat în calcul și în proiectarea ferestrelor, acestea fiind încadrate de conductele de aer amintite mai sus, care ajung să funcționeze ca niște glafuri.

Un alt aspect important întru-un oraș ca Melbourne este acela al confortului termic. Chiar și în perioada iernii o clădire de birouri de aceste dimensiuni necesită în anumite perioade ale zilei folosirea instalațiilor de răcire. Căldura este generată în cea mai mare măsură de oameni, instalațiile de iluminat și de echipamente precum calculatoarele.

Aproape 40% din surplusul de căldură al clădirii este eliminat prin răcirea aerului recirculat și prin aducerea de aer proaspăt de afară. Procesul de împrospătare a aerului se face aproape de două ori în decursul unei o ore. Restul surplusului de căldură este eliminat prin metode revoluționare. Astfel, se folosește masa termică a planșeelor de beton. Acestea absorb căldura din aer, care se ridică, pentru a o putea folosi noaptea, când clădirea nu este ocupată și aer proaspăt este adus pe cale naturală de afară. Prin folosirea panourilor de răcire din plafon, apa rece care circulă prin acestea absoarbe căldura din încăperi și o transportă în subsol. Aici se află rezervoare de apă care înmagazinează surplusul de căldură pentru a fii eliminat noaptea prin turnurile de răcire aflate pe acoperiș.

Temperatura de confort este realizată în principal printr-un proces numit răcire radiantă. Acesta se bazează pe princpiul că gradul de confort se atinge prin radierea căldurii proprii spre elementele reci. Astfel plafoanele din beton aparent și panourile de răcire sunt elementele reci. Acest mod de răcire este mult mai eficient decât sistemele convenționale cu aer condiționat care trebuie să miște volume mari de aer rece. Principiul se bazează pe faptul că starea de confort termic nu depinde numai de temperatura aerului, ci și de umiditate sau de viteza curentului de aer. Noi suntem înzestrați de la natură cu sistem proprii de răcire, și astfel noi suntem mult mai sensibili la acest efect de încălzire respectiv de răcire radiant. În birouri este menținută o temperatură între 21 și 23 de grade, iar pentru a asigura confortul interior, plafoanele sunt păstrate la o temperatură ceva mai rece în timpul verii, respectiv ceva mai caldă pe perioada rece.

În timpul nopții, atunci când nivelul temperaturii exterioare este scăzut sub cel al plafoanelor interioare din beton, ferestrele se deschid automat. Aerul rece de afară intră și pe întreaga suprafață a planșeului și primește din căldura stocată din timpul zilei. Surplusul de căldură este evacuat prin conductele de evacuare amintite mai devreme. Pe lângă tirajul natural sistemul este ajutat de turbinele eoliene montate pe acoperiș. Acest întreg este sistem este computerizat și funcționează fără intervenție umană direcționat de către un building management system(bms). Cu ajutorul informațiilor culese din senzori aflați în masa de beton a planșeelor, senzori în spațiul interiror al fiecărui nivel, dar și de la stația meteo proprie aflată pe acoperiș, sistemul deschide automat geamurile de pe fațada expusa la aerul cel mai rece, pentru a face această operațiune în cel mai scurt timp. Constrângerile sunt date de către timpul scurt în care clădirea este complet neocupată, în general între 2 și 6 dimineața. Diferențele de temperatură dintre aerul exterior și masa de beton ajunge să fie de doar două grade celsius pentru a putea împrospăta întreagul etaj eficient. Procesul este îndeplinit separat pentru fiecare nivel în parte, astfel se poate ca unele etaje să nu facă acest proces. Acest lucru este determinat de scăderea temperaturii planșeului sub o valoare de 20 de grade celsius vara, respectiv 24 iarna, și este menit să prevină răcirea excesivă a planșeelor, fapt care ar produce cheltuieli de energie suplimentară. În situații de vânt sufiecient de puternic, turbine eoliene preiau întregul proces, care este făcut cu ajutorul canalelor de aer de adminsie și evacuare, iar geamurile rămân închise.

Pe fațada de sud a clădirii, sunt situate la baza acesteia cinci tuburi din țesătură ușoară. Acestea au 13 metrii înălțime, 1,4 metrii diametru și au ca rol răcirea zonei respective. În interiorul lor este pulverizată apă, astfel evaporarea răcește atât aerul cât și apa, iar aerul din jurul tuburilor este stimulat să se miște. Aerul rezultat din acest procedeu este folosit pentru a asista la răcirea spațiilor de la parter. Apa rece rezultată este folosită pentru a ajuta la răcirea spațiilor de birouri. Cu ea se pre-răcește apa care se întoarce de la panourile de răcire din planșeele de beton. În acest fel se eliminia între 0.5-1 grad celsius înainte ca apa să între în rezervoarele de schimbare de fază.

Există perioade în care indiferent de anotimp, clădirea nu are nevoie nici de încălzire nici de răcire suplimentară, acest sistem de planșee din beton-tuburi de apă-rezervoare de schimbare de fază asigurând confortul termic interior. Deaceea sistemele adiționale(amintite mai sus) sunt gândite să se adreseze punctual în zonele unde pierderile de căldură sunt concentrate.

Deorece clădirea se bazează atât de tare pe folosirea apei, era obligatoriu încă de la nivel de proiect să existe o strategie generală de conservare a apei. Astfel este refolosită apa de canalizare și este colectată apa pluvială. Pe lângă acestea robinetele întregii clădirii sunt eficiente cu debit scăzut. Prin aceste metode s-a atins un consum mediu de doar 31 de litrii de apa pe persoană pe întreaga clădire.

La subsolu -3 se află o centrală de tratare a apei menajere folosite, dar și a apei de canalizare din conductele din apropierea clădirii. Sistemul de aspresoare în caz de incendiu folosește apă colectată iar, în momentul testărilor periodice apa nu este risipită, ci este colectată pentru a fii refolosită. Pentru a putea fii folosită ca apă de spălat pe mâini sau apă pentru duș, aceasta trebuie trecută prin stația de tratare.

Clădirea iși generează propria ei electricitate. Pe acoperiș sunt instalate micro-turbine pe bază de gaz, reducând consumul de la rețeaua de energie electrică. Avatajul este că produce și căldură reziduală care este folosit să asiste instalația de aer condiționat. Micro-centralele pe gaz sunt considerabil mai curate decât centralele pe cărbune(care au ponderea cea mai mare). Acestea acoperă aproape o treime din necesarul de electricitate al clădirii.

Pe acoperiș sunt instalate și 23 de panouri solare, însumând 26 de metrii pătrați de celule fotovoltaice. Deși nu produc cantități semnificative de curent electric, sunt de ajuns să pună în mișcare obloanele de pe fațada de vest. Pe lângă acestea sunt montați 48 de metrii pătrați de panouri solare care asigură 60% din consumul de apă caldă menajeră. Un alt element interesant de economisire a consumului de energie total prin mici optimizări, este sistemul de lifturi cu recuperare de energie la frânare.

Bibliografie:

 http://www.melbourne.vic.gov.au/Environment/CH2/Pages/CH2Ourgreenbuilding.aspx

 Hes, Dominique, et al.: Design snap shot 04: Green Star Rating – Office Design v1, 2007

Newman, Peter, et al.: Resilient cities : responding to peak oil and climate change, 2009

 Paevere, Philip & Brown, Stephen, et al.: Indoor Environment Quality and Occupant Productivity in the CH2 Building: Post-Occupancy Summary Report No. USP2007/23, 2008