Arhitectura Responsabila
Arhitectură responsabilă
Principii și politici pentru sustenabilitate în arhitectură
introducere
1. cadrul conceptual
1.1. definirea termenilor utilizați
1.2. perspectiva istorică
2. spațiul urban și infrastructura
2.1. utilizarea terenului
energia si spațiul
dezvoltarea sustenabilă a spațiului
2.2. proiectarea adaptată locului
macroclimat
mesoclimat
clima urbană
microclimat
3. elemente de concepție a arhitecturii sustenabile
3.1. configurarea spațiului pentru păstrarea și acumularea de căldură
optimizarea suprafeței și geometriei anvelopei
izolarea termică a componentelor opace
izolarea termică a componentelor transparente
folosirea pasivă a radiației solare
minimizarea pierderilor de căldură datorate ventilării
captarea de energie termică solară
3.2. evitarea supra-încălzirii
reducerea transferului de căldură
reducerea surplusului de radiație solară
masa termică și ventilarea
3.3. ventilarea descentralizată
ventilarea naturală
3.4. folosirea luminii naturale
optimizarea geometrică
sisteme de iluminat natural
4. politici pentru sustenabilitate in arhitectura
4.1. directiva europeană pentru performanța energetică a clădirilor
4.2. certificatele de performanță energetică
4.3. arhitectura sustenabilă
4.4. inițiative non-guvernamentale
4.5. politici spre o arhitectură sustenabilă în România
5. studii de caz
5.1. Genzime Center, Cambridge, USA, 2004 – Behnisch & Partner
5.2. Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde, Germania, 2008 – GAP
6. concluzii și premise pentru proiectul de diplomă
6.1. concluzii
6.2. primăria satu mare
bibliografie selectivă
introducere
“Modul în care locurile și clădirile sunt concepute și întreținute contează pentru noi în nenumărate feluri. Mediul construit poate fi zi de zi o sursă de fericire sau de mizerie. Este un factor ce influențează direct crima, sănătatea, educația, coeziunea comunității și calitatea vieții”
Comisia pentru Arhitectură și Mediu Construit a Marii Britanii – www.cabe.org.uk
Această lucrare, alături de proiectul de diplomă, reprezintă interesul propriu pentru domeniul sustenabilității în arhitectură, cultivat pe parcursul celor șase ani de studiu.
apologia
Aprofundând această temă prin diferite colaborări și activități incluse în școală sau extra-școlare, am ajuns la concluzia că principiile care stau la baza sustenabilitații ar trebui să fie un „bun simț” în arhitectură. Orientarea față de soare, folosirea luminii naturale, ventilarea naturală, atenția față de mediu, considerentele economice, sociale si culturale sunt responsabilități ale arhitectului, ce asigură calitatea vieții ocupanților clădirilor pe care le proiectează.
Consider că arhitectura reprezintă întreg procesul de concepere și execuție a unei clădiri, dar și ceea ce rezultă în final. Sustenabilitatea implică în primul rând o abordare holistică. Volumul și gradul de detaliere al expunerii fiind totuși limitat, aria de abordare a subiectului a fost concentrată pe factorii de climat și infrastructură urbană și la trecerea în revistă a tehnicilor de proiectare sustenabilă, considerând că acestea sunt direct legate de configurarea unei clădiri, deci cu rolul direct al arhitectului (spre deosebire de tipul de instalații și tehnologii care pot aduce multe calități importante unei cladiri).
Am optat pentru a încheia cu politici pentru sustenabilitate în arhitectură deoarece este o necesitate și o preocupare actuală la nivel local, național, european și mondial. Totodată, aceste politici și strategii sunt unealtă administrațiilor locale, iar sediile acestora au șansa de a da un exemplu societații, prin care să susțină politicile pe care le promovează.
compozitia textului
Capitolul 1 definește cadrul conceptual (termenii și perspectiva istorică asupra subiectului)
Capitolul 2 detaliază factorii de climat și infrastructura urbană
Capitolul 3 descrie elementele de concepție arhitecturală sustenabile
Capitolul 4 abordează politicile pentru arhitectura sustenabilă
Capitolul 5 prezintă studii de caz
Capitolul 6 relaționează proiectul cu studiul teoretic
citarea si bibliografia
S-a folosit sistemul de citare cu note de subsol, iar bibliografia a fost grupată pe capitole.
partea grafică și suportul lucrării
Pentru un aspect unitar, graficele si diagramele folosite au fost special redactate pentru lucrarea de față, iar lucrarea de licență este tipărită pe hârtie reciclată.
1. cadrul conceptual
aproximativ 40% din gazele ce provoacă efectul de seră provin din construcții;
în țările industrializate, aproximativ 50% din consumul de energie se folosește pentru construirea și folosirea clădirilor;
50% din materiale extrase de pe suprafața Pământului sunt folosite în construcții;
clădirile și lucrările de inginerie civilă produc 60% din deșeuri;
spațiul mediu necesar unei persoane, pentru locuire, a crescut de la 19 m2 în 1960, la 42 m2 în 2005 (în Germania);
în UE, 50% din energia primară este importată; în ultimii 10 ani, costul cu încălzirea a crescut cu 90%;
aproximativ 80% din populația Europei trăiește în mediul urban și își petrec majoritatea timpului în interiorul clădirilor;
„sindromul clădirii bolnave” (sick building syndrome – o combinație de efecte negative pentru sănătatea ocupanților clădirilor, cauzate de rezolvarea defectuoasă a ventilării, încălzirii sau a aerului condiționat) este întâlnit la peste o treime din clădirile noi.
Clădirile și structurile sunt concepute pentru a rezista zeci sau chiar sute de ani, deci decizii și măsuri individuale sau izolate au efecte pe termen lung. Arhitecții trebuie să se ridice la nivelul acestor provocări și să atingă maximul de economie, confort și calitate în arhitectură, folosind cât mai puține resurse sau energie.
1.1. definirea termenilor utilizați
Folosirea excesiva și uneori eronată a termenilor „ecologie”, „dezvoltare durabilă”, „sustenabilitate”, „clădiri verzi” etc. produce confuzie, și pentru că sunt utilizați în scopuri comerciale și lipsite de profunzime, aceștia își pierd valoarea și adevăratul înțeles și de multe ori produc un sentiment de respingere. În consecință, consider necesară definirea acestor noțiuni:
Ecologia este știința care se ocupă cu studiul interacțiunii dintre organisme și mediul lor de viață. Se poate spune despre ceva că este „ecologic” atunci când se referă la ecologie.
Figura 1.1 – Componentele sustenabilității potrivit „Recomandările SIA 112-1, cladiri sustenabile”Arhitectura este „interdependentă cu întreg mediul natural; întreaga umanitate este interdependentă social, cultural și economic; în acest context, sustenabilitatea are nevoie de parteneriat, echitate și echilibru între toate părțile”.
În consecință, arhitectura ecologică reprezintă tipul de abordare care nu afectează negativ relațiile dintre ecosisteme, sau care chiar îmbunătățește aceste relații.
Cuvântul durabil înseamnă rezistent, trainic, viabil, deci se referă la ceva care rezistă pe parcursul unui termen îndelungat.
Conceptul de dezvoltare durabilă desemnează totalitatea formelor și metodelor de dezvoltare socio-economică, al căror fundament îl reprezintă în primul rând asigurarea unui echilibru între aceste sisteme socio-economice și elementele capitalului natural.
Cea mai cunoscută definiție a dezvoltării durabile este cu siguranță cea dată de Organizația Națiunilor Unite în 1987, în Raportul Comisiei Brundtland: "dezvoltarea durabilă este dezvoltarea care urmărește satisfacerea nevoilor prezentului, fără a compromite posibilitatea generațiilor viitoare de a-și satisface propriile nevoi"
Sustenabilitatea este definită în Dicționarul explicativ al limbii romane (DEX) astfel: „Calitate a unei activități antropice de a se desfășura fără a epuiza resursele disponibile și fără a distruge mediul, deci fără a compromite posibilitățile de satisfacere a nevoilor generațiilor următoare. Conferința mondială asupra mediului de la Rio de Janeiro din 1992 a acordat o atenție deosebită acestui concept, care implică stabilirea unui echilibru între creșterea economică și protecția mediului și găsirea de resurse alternative. Când se referă la dezvoltarea economică de ansamblu a unei țări sau regiuni, este de obicei preferat termenul sinonim dezvoltare durabilă.”
Așadar, diferența dintre sustenabilitate și dezvoltare durabilă nu este una foarte clară, însă se poate defini prin faptul că dezvoltarea durabilă se referă în special la dezvoltarea responsabilă din punct de vedere economic și a ocupării terenului, cu un accent pe durata de viață a respectivei „dezvoltări”, pe când sustenabilitatea definește o legatură mai sensibilă între om, nevoile lui și resursele naturale, presupune conștientizarea acestei legături și folosirea acelor resurse în așa fel încât să nu ducă la dispariția lor. Sustenabilitatea are un domeniu de aplicare mult mai larg și definește un mod de gândire, un mod de viață.
Consiliul European al Arhitecților declară că „arhitectura sustenabilă ia în calcul conservarea resurselor și eficiența energetică, folosirea ecologică și sensibilă a terenului, protejarea și intensificarea biodiversității și o sensibilitate estetică ce inspiră, afirmă și înnobilează” .
Figura 1.2 – Propunerea biroului Llewelyn Davies Yeang pentru concursul Turkey Zulu’s Ecocity
Arhitectura sustenabilă reduce semnificativ impacturile adverse ale omului asupra mediului înconjurător și, în același timp îmbunătățește calitatea vieții și bunăstarea economică.
Arhitectura bioclimatică este rezultatul unui ”mod de a proiecta clădiri și de a manipula mediul înconjurător lucrând împreună cu forțele naturale din jurul clădirii și nu împotriva lor”, „este arhitectura care se proiectează profitând de condițiile climatice și mediul înconjurător”
Proiectarea regenerativă, inspirată din conceptul „cradle to cradle” (C2C) este o abordare biometică în designul sistemelor. Acest mod de abordare „modelează industria după procesele naturale, în care materialele sunt privite ca nutrienți, circulând în cadrul unor metabolisme sănătoase și sigure (metabolism industrial)”.
Proiectarea regenerativă este un cadru holistic economic, industrial și social care încearcă să creeze sisteme care nu sunt doar eficiente, ci și lipsite de deșeuri. Modelul nu se limitează doar la designul și producția industrială, ci se extinde și în arhitectură, urbanism, economie, sisteme sociale, etc.
Conceptul „cradle to cradle” susține că toate deșeurile ar putea fi refolosite ca sursă de energie regenerabilă, eliminând astfel ideea de deșeu.
Denumirea acceptată de comun acord la nivelul organizațiilor ce reprezintă profesia de arhitect pe plan european sau internațional este cea de „sustenabilitate”, însă toate aceste denumiri se referă la moduri de abordare caracterizate prin responsabilitate; responsabilitate față de mediu, față de societate, economie, dar mai ales responsabiă față de locuitorii sau utilizatorii acestor clădiri.
1.2. perspectiva istorică
Sustenabilitatea a fost o preocupare a umanității încă din cele mai vechi timpuri, chiar dacă nu într-o formă declarată, ci ca o necesitate pentru supraviețuire, o adaptare la mediul înconjurător, sau o metodă de dezvoltare.
În Antichitate, mai exact in secolul al 5-lea i.H., grecii au adoptat un concept urban prin care fiecare casă avea orientare sudică pentru a beneficia de încălzire solară pe timp de iarnă. Aristotel a făcut observația că fațadele nordice sunt opace, pentru a proteja împotriva vântului pe timp de iarnă. Se cunoaște că Socrate a locuit într-o „casă solară”. El afirma că „o casă bună trebuie să fie răcoroasă pe timp de vară și caldă iarna […] să se deschidă către sud, însă
Figura 1.3 – Locuință tradițională din zona Măgura, Brașov (curte interioară, panta mare a acoperișului, spații cu rol de tampon termic, orientare sudica, ventilare naturală)
pentru protecție pe timp de vară ar trebui să fie bine umbrită, iar încăperile de pe partea nordică ar trebui să fie mai mici”.
o cradle” susține că toate deșeurile ar putea fi refolosite ca sursă de energie regenerabilă, eliminând astfel ideea de deșeu.
Denumirea acceptată de comun acord la nivelul organizațiilor ce reprezintă profesia de arhitect pe plan european sau internațional este cea de „sustenabilitate”, însă toate aceste denumiri se referă la moduri de abordare caracterizate prin responsabilitate; responsabilitate față de mediu, față de societate, economie, dar mai ales responsabiă față de locuitorii sau utilizatorii acestor clădiri.
1.2. perspectiva istorică
Sustenabilitatea a fost o preocupare a umanității încă din cele mai vechi timpuri, chiar dacă nu într-o formă declarată, ci ca o necesitate pentru supraviețuire, o adaptare la mediul înconjurător, sau o metodă de dezvoltare.
În Antichitate, mai exact in secolul al 5-lea i.H., grecii au adoptat un concept urban prin care fiecare casă avea orientare sudică pentru a beneficia de încălzire solară pe timp de iarnă. Aristotel a făcut observația că fațadele nordice sunt opace, pentru a proteja împotriva vântului pe timp de iarnă. Se cunoaște că Socrate a locuit într-o „casă solară”. El afirma că „o casă bună trebuie să fie răcoroasă pe timp de vară și caldă iarna […] să se deschidă către sud, însă
Figura 1.3 – Locuință tradițională din zona Măgura, Brașov (curte interioară, panta mare a acoperișului, spații cu rol de tampon termic, orientare sudica, ventilare naturală)
pentru protecție pe timp de vară ar trebui să fie bine umbrită, iar încăperile de pe partea nordică ar trebui să fie mai mici”.
Romanii au continuat principiile grecilor, inventând „Heliocaminusul” (în traducere: „furnalul solar”, dar defapt avea sensul de „încăpere orientată spre soare”) – încălzea în mod natural apa pentru băile romane.
Exemplele pot continua prin nenumaratele moduri în care omul a înțeles forțele naturii și s-a adaptat, încât să le folosească în avantajul propriu. Aceste obiceiuri țineau de felul „normal” de a construi.
În zonele cu climă caldă, clădirile au avut întotdeauna o structură portantă și elemente de închidere, însă în zonele cu climă temperată sau rece s-a optat pentru ziduri solide care au avut și rol portant în același timp (de exemplu, zidăria). Acest tip de construire a permis deschideri mici, însă foloseau o mare masă termică și acești factori au avut un rol important pentru climatul interior.
Oamenii de știință ai secolului 19 au fost cei care au contribuit semnificativ la dezvoltarea funcțiilor anvelopei. În jurul anului 1820, fizicianul Jean Fourier a enunțat o teorie despre conducția căldurii în corpurile solide și a introdus termenii de „flux de caldură”, „gradientul termic” sau „conductivitate termică”, termeni ce domină limbajul și în zilele noastre. In 1828, un alt fizician francez, Jean Claude Eugene Peclet, introduce termenul de „coeficient de transfer termic”, măsurat în W/m2K, ca un coeficient ce măsoară capacitatea materialului de transmitere a căldurii.
În termeni de energie, anvelopa clădirii are 6 suprafețe. Acestea trebuie luate în considerare separat în funcție de cerințele lor interne și externe. Dacă acoperișul și placa de peste sol au fost aproape întotdeauna gândite doar din punct de vedere funcțional, fațada, ca și „sistem de comunicare”, a fost întotdeauna concepută în funcție de aspecte arhitecturale.
În acest context, cele mai importante schimbări în arhitectura europeană au fost date de dezvoltarea tehnologiei de producere a sticlei și metalului. Izolarea termică a pereților exteriori a devenit un subiect important în secolul al 19-lea.
Dezvoltarea arhitecturii la începutul secolului 20 a fost caracterizată de o serie de lucrări atent concepute și de folosirea sticlei pe scară largă. Un bun exemplu este clădirea Fagus Works, de Walter Gropius, sau viziunea lui Mies vand der Rohe pentru un turn de sticlă în Berlin. Tot la începutul secolului 20, inginerul Ludwig Dietz a definit valoarea coeficientului de transfer termic mediu pentru componente formate din mai multe straturi.
Totuși, dorința de a folosi suprafețe vitrate tot mai mari pentru a mări cantitatea de lumină naturală pentru interior a dus la scăderea confortului termic datorită cunoștințelor prea puține la acea vreme a proprietăților fizice ale acestor vitraje. Pierderi de căldură excesive în timpul
iernii și supraîncălzire vara au dus la consumuri de energie ridicate. Elementele exterioare
Figura 1.4 – Prima casă pasivă în Darmstadt, Germania, 1991; arhitecți Bott, Ridder, Westermeyer
opace inadecvat izolate contribuie și ele la consumul de energie. În Germania, consecința la aceste aspecte a fost adoptarea Directivei de Conservare a Energiei (EnEG) în anii 1970, care a fost baza primului Act de Izolare Termica (1977). Pentru prima dată, legislația a impus valori maxime de transfer termic pentru elementele exterioare a clădirilor ce necesită încălzire. Tot atunci, oamenii au început să acorde tot mai multă atenție posibilității de a folosi soarele ca sursă de încălzire pentru clădiri. În anii 1980 s-au experimentat primele case pasive, cu orientare sudică, vitraje mari și masă termică considerabilă. Aceste reguli de bază au format „arhitectura solară”. S-a constatat că adevăratul câștig se poate realiza nu prin captare cât mai mare de energie solară, ci prin micșorarea pierderilor de energie prin anvelopa clădirilor. Acest lucru a fost demonstrat, de exemplu, prin prima casă pasivă în Darmstadt, Germania, în 1990 (figura 1.4)
În anii ’80, împreună cu proiecte de cercetare au început să se creeze și soft-uri care să asiste întreg procesul de proiectare, de la desenat până la simulări complexe. Aceste softuri au ajuns atât de complexe încât persoane special pregătite sunt necesare, însă folosindu-le, se pot determina cu o precizie satisfăcătoare fenomenele care pot influența calitățile bioclimatice ale unei clădiri (figura cu simularea vântului).
Figura 2.1 – Relația dintre densitatea populației și consumul de energie pentru câteva orașe
Figura 2.2 – Dezvoltarea cerințor de încălzire termică potrivit anului de construire si raportului in stocul de clădiri al Germaniei
2. spațiul urban și infrastructura
Clima, topografia, vecinătățile, traficul și infrastructura definesc contextul urban și energia disponibilă. Acest sistem include nu doar nevoile tehnice, ci și pe cele socio-culturale care asigură mobilitatea, comunicarea și celelalte servicii.
Structurile urbane dense sunt de obicei cele mai potrivite pentru a obține o maximă eficiență în asigurarea economă a accesului la servicii, folosirea clădirilor și atingerii eficienței energetice. Densitatea și limitarea extinderii localităților sunt critice pentru o dezvoltare durabilă.
2.1. utilizarea terenului
În termeni de ocupare a spațiului, clădirile și infrastructura concurează cu producerea stocului de hrană și energie, de materie brută, conservarea naturii, a peisajului și a biodiversității, la care se adaugă și alte nenumărate funcții. În cadrul mediului construit, competiția pentru spațiu mai este influențată de diferite întrebuințări, date de sistemul (național) de valori și cerințe tehnice, cât și de interesele economice publice sau individuale.
Scăderea consumului de teren creează densitate, face posibil un oraș compact, unde totul este la îndemână. În România sunt cunoscute extinderile exagerate ale ultimilor ani, care au dus la cartiere fără infrastructură, fără servicii și fără legături cu restul orașului.
energia si spațiul
Un studiu al Programului pentru Mediu al Națiunilor Unite (UNEP) arată legătura dintre densitate și consumul de energie pentru transport. Orașele cu densitate mare înregistrează consum de energie chiar și de opt ori mai mic. S-a ajuns la concluzia că de la 75 de pers. / ha în sus, efectul începe să scadă, iar la densități de peste 150 de pers. / ha, diferențele sunt greu sesizabile (figura 2.1)
În concluzie, o densificare a mediului urban construit ar trebui încurajată, deși odată cu înalțimea cresc cerințele structurale și necesarul de energie. Liftul și instalațiile suplimentare ocupă spațiu și cresc consumul de energie.
Clădirile existente reprezintă o resursă pe termen lung, care atrag aproximativ 80% din investițiile curente. Pare evident că, în cadrul acestor investiții ar trebui incluse și măsuri de eficientizare energetică. Consumul de energie poate fi redus de 10 ori (figura 2.2).
Figura 2.3 – Desenschematic reprezentând moduri posibile de extindere
Renovarea și modernizarea clădirilor au efecte reciproce și pot influența pozitiv standardul de confort. Următoarele abordări sunt posibile:
– modernizarea în termeni energetici se referă la optimizarea anvelopei și instalațiilor clădirii
– conversia face posibilă reutilizarea structurii clădirilor și a energiei înmagazinate în materialele deja folosite; totodată, rezultatul e o mai bună acoperire a nevoilor populației și în acest fel ajută la creșterea densității.
– extinderile au rol similar cu conversiile, însă creează spațiu suplimentar (figura 2.3)
dezvoltarea sustenabilă a spațiului
Spațiul urban funcționează datorită interacțiunii dintre funcțiunile clădirilor, spațiile publice și legăturile între spațiile învecinate. O dezvoltare durabilă se bazează pe a avea la un loc diferite nevoi și interese pentru a asigura această interacțiune între funcțiunile clădirilor și pentru a mări utilitatea/utilizarea spațiilor. Mixajul funcțional are întotdeauna un efect pozitiv asupra consumului, deoarece traficul poate fi evitat: dacă o nevoie nu poate fi satisfacută local, atunci ea va necesita deplasare într-un alt loc, generând trafic. Atractivitatea unei zone, decisă de oamenii care o folosesc, este dată de acest mixaj de funcțiuni și asigură supraviețuirea economică a întregii zone.
Pentru a asigura atractivitatea unei zone, este necesară o atitudine atentă la datele demografice și la nevoile sociale, mereu în schimbare. De aici rezultă câteva obiective:
Accesibilitatea
Accesul liber în clădiri, sau doar în anumite părți ale clădirilor, face posibilă folosirea acestora fară a fi nevoie de asistența altor persoane.
Identitatea
Spațiile urbane cu un caracter aparte creează identitate și asigură diversitate la nivel spațial. Un dozaj potrivit de spații private, semi-publice și publice creează identitate pe mai multe niveluri.
Integrarea functională
Segregarea tot mai mare dintre structurile sociale poate fi micșoarată de funcțiuni diverse, mixate și adaptabile, legate printr-o rețea funcțională la nivel local. Locuri unde se poate realiza comunicarea, în interior sau exterior, încurajează contactul social.
Chiar din definiția dezvoltării durabile date de Gro Halem Brundtland, rezultă că proprietățile nu înseamnă doar o avere pentru generațiile următoare, ci și probleme. Clădirile sunt obiecte ce supraviețuiesc mai multe generații, deci adaptarea la diferite nevoi și funcțiuni trebuie luată în calcul și considerată o valoare suplimentară a clădirii.
Figura 2.4 – Valorile coeficientului albedo (coeficient de reflecție a radiației solare)
Figura 2.5 – Principalii factori care influențează clima urbană
2.2. proiectarea adaptată locului
Arhitectura sustenabilă se raportează foarte mult la climat. Acesta impune regulile majore în funcție de care o clădire trebuie să se adapteze climatului din zona de care aparține. Anvelopa clădirii o protejează de efectele negative ale climei și mediului înconjurător și, dacă este nevoie, obține energia de care are nevoie clădirea. Modurile de adaptare a clădirii la loc și clima ei se poate analiza de la macroclimat, apoi analizând mesoclimatul, clima urbană și, în final, microclimatul:
macroclimat
În funcție de zona climatică (zona polară, temperată, subtropicală și tropicală), macroclimatul conduce la diferite formule de construire în funcție de regiunea climatică. Chiar dacă tipologiile tradiționale nu mai pot satisface nevoile contemporane, datorită faptului că tradiția reprezintă concluzia multor încercări de-a lungul unei perioade de timp, arhitectura tradițională conține principiile de bază pentru a supraviețui și a exploata caracteristicile climei din fiecare regiune (orientare, accesul, suprafețe care captează energia solară, masa termică, diferite modalități de a recupera și refolosi căldura, etc.).
mesoclimat
Radiația solară creează diferite temperaturi la suprafața Pământului și în straturile de aer apropiate de sol care, la rândul lor, dau naștere la diferențe de presiune, datorită cărora aerul se deplasează de la zonele cu presiune scăzută înspre cele cu presiune ridicată, pentru a balansa aceste diferențe.
Cei mai importanți factori sunt absorbția solară și capacitatea termică a suprafeței Pământului, care se evidențiază poate cel mai clar în zonele maritime sau în vecinatatea unui mare lac. Apa are un albedo (coeficient de reflecție a radiației solare – figura 2.4) foarte scăzut (aproximativ 5%), absorbând aproape toată energia incidentă. Datorită masei termice ridicată și evaporării care are un efect de răcorire, apa se încălzește foarte puțin în comparație cu solul, care datorită căldurii face aerul să se ridice (curenți termici) și la suprafața pământului rămâne o presiune scăzută. Aerul rece de la suprafața apei se deplasează spre această zonă.
În timpul nopții, temperatura solului scade semnificativ, însă nu și cea de deasupra apei – curenții își schimbă sensul de deplasare.
Același efect, însă nu la fel de evident, se întâmplă și în cazul zonelor cu caracteristici diferite ale suprafețelor. Topografii diferite pot da naștere la expunere solară sau zone umbrite (briza de vale sau munte). Acești factori sunt componentele centrale ale sistemului local de circulație a aerului.
clima urbană
Mediul urban reduce viteza vântului, iar diferitele tipuri de funcțiuni, trafic și alți factori creează praf, care leagă tot mai multe particule de apă. De aceea mai multe precipitații cad în mediul urban față de cel rural (figura 2.5).
Figura 2.6 – Efectul diferitelor situații topografice asupra capacității de acumulare de energie solară și pierderilor de căldură datorate vântului
Figura 2.7 – Elemente ce influențează microclimatul și efectul lor asupra clădirilor
Suprafețele din mediul urban înmagazinează căldură și datorită sistemului de evacuare a apei, cantiatatea de apă provenită din ploaie e drenată, nefăcând posibilă evaporarea care ar răcori atmosfera orașelor. De aici rezultă și un nivel al pânzei apei freatice mai scăzut în mediul urban.
Aprovizionarea cu aer proaspăt este necesară unui oraș și se poate realiza prin intermediul unui curs de apă, teren jos și plat, căi de trafic sau spații libere. Acestea formează sistemul de ventilare al orașului. Parcuri și grădini mari în cadrul orașelor produc ventilare (Central park din New York), însă trebuie să existe un întreg sistem de parcuri care să ventileze tot orașul. Acești curenți care realizează ventilația sunt, de cele mai multe ori, însoțiți de particule cum ar fi polenul, care dacă se intersectează prea mult cu rutele de trafic auto, aceste particule se atașează de gazele emanate de vehicule (cum ar fi oxizi de nitrogen sau sulfur) și favorizează apariția alergiilor.
În cazul ploilor torențiale, sistemul de canalizare devine insuficient și se produc inundații. Din acest motiv se consideră indispensabile conducte cu secțiuni foarte mari sau sisteme complicate de reținere a apei. O altă soluție la această problemă poate fi folosirea suprafețelor care au potențialul de a reține apa și a o folosi cu sens pozitiv pentru microclimatul orașului (prin evaporare răcorind orașul) sau reținerea apei în bazine/cisterne și folosirea ei ca apă menajeră, reducând astfel consumul de apă potabilă.
microclimat
Un lucru important pentru o clădire este să se protejeze de efectele negative ale climatului local, dar și să profite de oportunitățile pe care acesta le creează. O buna expunere la soare oferă o șansă de a exploata potențialul energetic, dar și riscul de a supra-încălzi clădirea.
Efectele microclimatului depind foarte mult de poziția clădirii față de topografia terenului învecinat (figura 2.6) sau de umbrirea cauzată de alte parți ale clădirii sau de clădirile învecinate. Un studiu de umbrire clarifică aceste aspecte și favorizează determinarea optimă a metodelor de obținere și exploatare a energiei solare active și pasive, modul de a obține lumina naturală pentru camere sau măsurile de umbrire necesare. O altă soluție este folosirea suprafețelor reflectorizante în vecinătatea clădirilor (suprafețe vopsite în culori deschise, apa, etc.) pentru a redirecționa radiația solară și lumina naturală. Cu cât e mai mic unghiul de incidență, cu atât e mai mare componenta reflectată (figura 2.7).
Terenul absoarbe radiația solară și folosind apa stocată îl face un bun element pentru reglarea microclimatului. Cu cât adâncimea e mai mare, cu atât temperatura e mai constantă pe parcursul anului și terenul poate fi folosit pentru pompe termale cu un mare grad de eficiență.
Clădirile expuse la vânt înregistrează pierderi de caldură mai mari. Direcția și viteza vântului se poate determina prin diferite simulări. Copaci sau alte obstacole în cursul acestor direcții sunt folosite pentru a reduce pierderile de caldură datorate vântului. Diferența de temperatură de pe fațade opuse creează mișcarea aerului și poate fi folosită pentru ventilarea clădirii.
Figura 3.1 – Bărcile cu vele – dispoziv climatic (Alinghi și Oracle)
3. elemente de concepție a arhitecturii sustenabile
Încă din 1967, Reyner Bahman ilustra conflictul dintre practicile vremii și problemele climatice crescânde, comparând bărcile cu motor cu cele cu vele: „o barcă cu motor permite oricărui obiect plutitor să fie transformat într-un vas manevrabil. Un dispozitiv mic și concentrat convertește o configurație oarecare într-un obiect cu funcție și scop”. Potrivit lui, arhitecții nu ar mai trebui să privească clădirile ca pe structuri echipate cu aparate, ci să conceapă „dispozitive climatice”, care asemeni unei bărci cu vele, reacționează dinamic la factorii mediului și își captează energia exploatând oportunitățile locale (figura 3.1)
Coaja exterioară a clădirii definește limita dintre interior și exterior. Domină aspectul exterior al clădirii și intră în dialog cu vecinătățile. Istoria anvelopei clădiri este deci dominată de atribute ce descriu aspectul, proporția, materialele alese și aspecte culturale. Funcția principală rămâne totuși să protejeze clădirea de frig, vânt, precipitații și radiații solare. Pentru că cerințele de confort au crescut, anvelopa clădirii a primit un rol mai complex, de reglare a microclimatului.
Funcțiunea clădirii dictează într-o mare măsură conceptul anvelopei, pentru că nevoile diferă considerabil de la o funcțiune la alta. Un concept viabil conține sinteza tuturor parametrilor importanți și pune utilizatorul în centrul atenției.
De-a lungul timpului, clădirile s-au construit în funcție de clima în care se aflau, adaptându-se și protejându-se de diferitele efecte create de climă. Odată cu Stilul Internațional, tehnologia a putut asigura un limbaj comun indiferent de locație, însă în conceptul de arhtiectură sustenabilă, concepția clădirii trebuie să privească mai profund modurile de adaptare la climă a clădirilor și să minimizeze folosirea unor tehnologii care sunt mari consumatoare de energie. O analiză atentă a datelor climatice este deci foarte importantă pentru conceperea anvelopei clădirii într-o anumită locație.
Ca mod de construire, un aspect important este dacă anvelopa are rol portant, sau este doar o fațadă aplicată. În funcție de acest aspect, alegerea materialelor și concepția anvelopei depind foarte mult. Pentru arhitectura rezidentială se preferă varianta în care pereții au rol structural și asigură în același timp și izolarea și masa termică de care are nevoie clădirea, pe când în cazul birourilor se preferă varianta secundară, în care fațada este „aplicată”, rezultând resurse de materiale mai mari și consum mai mare de energie pentru a asigura confortul interior, în numele unor alte calități, de cele mai multe ori vizuale, pe care clădirea le caștigă în acest mod.
Un mod de abordare pentru a obține o clădire sustenabilă poate fi urmărit prin prisma celor 5 teme principale: încălzirea, răcirea, ventilarea, iluminatul și consumul de curent. În figura alăturată este prezentată o schemă a acestor 5 teme, cu targeturile, conceptele și măsurile necesare.
3.2
3.3
,
3.4
3.5
Figura 3.2 – Sistem cu izolare termică exterioară – imobil de locuințe, aleea Alexandru, București, arh. Vladimir Arsene
Figura 3.3 – Fațadă metalică cu inter-spațiu de ventilare – vila Daniel Libeskind, 2009
Figura 3.4 – Fațadă din beton aparent cu izolare termică in cavitatea dintre straturile de beton – clădirea fundației Pulitzer, Saint Lois, arh. Tadao Ando
Figura 3.5 – Restaurări cu termoizolare în interior – restaurare locuință individuală, str. Nanu Muscel, București, arh. Remus Hârșan, arh. Dragoș Perju, arh. Karoly Nemeș
3.1. configurarea spațiului pentru păstrarea și acumularea de căldură
În zonele cu climă temperată sau rece este important de garantat condițiile interioare de confort termic, atunci când afară temperaturile sunt joase. Pentru aceasta, un prim target este păstrarea a cât mai multă căldură în interiorul anvelopei, iar apoi acumularea de o cantitate suplimentară de căldură de la soare, sau alți factori interni.
Pentru a îmbunătăți anvelopa clădirii în special în iarnă, următorii factori trebuie luați în considerare:
optimizarea suprafeței și geometriei anvelopei
Criteriile esențiale pentru optimizarea eficienței energetice sunt stabilite din primele faze ale procesului de proiectare prin forma clădirii și dispunerea suprafețelor folosite.
Forma clădirii are efecte considerabile asupra cerințelor de energie. Volumul unei clădiri e în general determinat de nevoile interne și considerente economice. Pentru un anumit volum, cu cât suprafața anvelopei e mai mică, cu atât va fi nevoie de mai puțină încălzire și viceversa. Din punct de vedere strict geometric, forma optimă pentru cele mai mici pierderi de căldură este sfera, însă în termeni de forme ortogonale, forma optimă ar fi cubul. Deviații de la această formă duc la pierderi proporțional mai mari.
Scările, camerele pentru diferite utilități, depozitele, garajele, etc. nu sunt considerate parte din volumul încălzit, deci trebuie separate termic de volumul încălzit.
Potențialul eficienței energetice poate fi îmbunătățit și mai mult dacă zonele termice sunt analizate. E important să identificăm zonele ce necesită încalzire mai mare și să le dispunem spre sud sau alte zone însorite, sau să identificăm zonele cu necesar scăzut de încălzire și folosite ca zone tampon termic.
izolarea termică a componentelor opace
În timpul procesului de proiectare trebuie să facem diferența între diferitele tipuri de anvelope și cerințele pe care acestea le impun. Același tip de materiale poate avea un coeficient de transfer termic diferit, în funcție de tipul de „spațiu exterior” cu care este în contact (figura 3.6)
Pereții exteriori sunt cea mai mare suprafață a anvelopei și importanța lor pentru eficientizarea termică crește odată cu înălțimea lor. Pentru a-și îmbunătăți calitățile termice, pereții sunt izolați. Cea mai folosită metodă de aplicare a stratului de termoizolare este la exterior, deoarece în acest mod masa peretelui rămâne în partea caldă și primește rolul de masă termică, înmagazinând căldura și eliberând-o când e nevoie de ea (figura 3.2).
Stratul de finisaj poate fi detașat față de cel de izolație, lăsând astfel aerul să circule între cele două straturi. (figura 3.3). Acest sistem permite o gamă largă de finisaje, însă elementele care fixează aceste finisaje străpung stratul de termoizolație și pot produce punți termice.
Dacă se dorește ca tipul de zidărie să rămână aparentă atât pe interior, cât și pe exterior, se poate include un strat de termoizolație între straturile de zidărie interior și exterior (figura 3.4). Pentru a folosi cât mai eficient masa termică, se recomandă ca stratul mai gros să fie spre spațiul încălzit.
Figura 3.6 – Coeficienții de corecție pentru calcule termice a diferitelor componente ale anvelopei clădirii (potrivit Legii de Conservare a Energiei din Germania)
Când afectarea suprafeței exterioare a unui perete nu este acceptabilă (de exemplu în cazul restaurărilor), se poate aplica termoizolație pe partea interioară a peretelui (figura 3.5). Această soluție dă naștere unei alte serii de probleme: nu se folosește în nici un fel masa termică, iar dacă dorim să fixăm anumite elemente de pereții interiori, stratul de termoizolație nu oferă rigiditatea necesară, iar străpungerea lui poate produce punți termice.
Acoperișul este zona care înregistrează cele mai mari pierderi de căldură. Putem distinge trei tipuri de acoperișuri: plăci groase însoțite de alte straturi (ex: acoperiș verde), acoperiș în pantă și acoperiș ușor – tip terasă.
Acoperișul plat este de obicei din elemente grele cum ar fi betonul armat, deci în termeni de optimizare a performanței energetice sunt comparabili cu pereții portanți exteriori. Când se dispun straturi de izolare sau vegetație trebuie luată în calcul greutatea acestor straturi. Soluția cea mai uzuală constă în straturi de spumă rigidă, cu grosimi de minim 20 de cm.
La acoperișurile în pantă, soluția este similară cu cea a pereților din structura de lemn. Izolația este dispusă între căpriori, însă acest sistem este recomandat să se completeze cu o dispunere suplimentară a termoizolației pe suprafață continuă – peste căpriori.
Acoperișurile ușoare, de cele mai multe ori pe structură metalică, sunt izolate pe exterior. O soluție alternativă sunt panourile sandwich, care conțin în componența lor și stratul de izolație și se pot atașa direct pe structura portantă.
Componentele în contact cu solul beneficiază de faptul că în sol temperatura este constantă, însă contrar percepției unora, izolația este necesară, deoarece temperatura solului este între 3- și 5 grade Celsius, iar datorită diferenței între aceasta și temperatura optimă din interiorul clădirii, va exista o permanentă pierdere de căldură. Căldura atrasă de sol este întotdeauna transmisă mai departe, deci solul nu se încălzește defapt, iar urmarea este acea permanentă pierdere de căldură, motiv pentru care termoizolația, deși în straturi mai reduse, este necesară.
Punțile termice sunt întreruperile locale ale închiderii termoizolației și reprezintă zonele prin care transferul de căldură se realizează mult mai puternic decât în zonele imediat învecinate. Sunt puncte critice care pot cauza unele neplăceri cum ar fi apariția condensului și, evident, pierderi de căldură nedorite. Acestea apar de obicei în zona balcoanelor, a plăcii peste sol, în zona sistemului care acționează jaluzelele, sau în locuri unde continuitatea termoizolării nu a fost prevăzută. Cel mai simplu mod de a evita punțile termice este o atentă proiectare. Corecția lor în construcții finalizate pune o serie de probleme mai complexe.
izolarea termică a componentelor transparente
Vitrajele sunt puncte sensibile ale anvelopei clădirii, deoarece au calități termice mai scăzute, și pentru că solicită diferite atribute (transparența, mobilitate, protecția împotriva strălucirii, etc). Cel mai important factor este calitatea sticlei, care poate diferi considerabil. Standardul actual prevede dublu strat de sticlă, tratată cu “low E”. Ferestre cu triplu strat sunt folosite tot mai des și pe piață au apărut chiar și ferestre cu cvadruplu strat de sticlă.
O optimizare mai bună se poate atinge folosind multiple straturi (sistemul de ferestre cu cercevea sau fațade duble). Această soluție creează între cele 2 straturi un spațiu tampon, care contribuie la păstrarea căldurii, iar vara realizează ventilarea.
Figura 3.7 – Fațadă din panouri solare, incubator de afaceri, Hamm, 1998, Hegger Hegger Schleiff
Figura 3.8 – Exemplu de includere a panourilor solare in fațadă a – cu inter-spațiu de ventilare b – fără inter-spațiu de ventilare
folosirea pasivă a radiației solare
Arhitectura solară a constat în orientarea clădirii spre soare, vitraje cât mai mari spre sud, închideri spre nord, aerisire la nivelul acoperișului, etc.
Sticla are un rol important în aceste soluții datorită proprietăților ei fizice care o fac o “capcană pentru căldură”: radiațiile solare de undă lungă (ultraviolete) sunt absorbite de sticlă și convertite în radiații de scurtă lungime de undă (infraroșii). Sticla este permisibilă la ultraviolete, însă nu este permisibilă la infraroșii. Cu alte cuvinte, radiațiile solare pot pătrunde în interiorul unei clădiri, iar apoi sunt reținute acolo. Acesta este numit efectul de seră. Acest efect se poate folosi pentru a optimiza considerabil performanțele termice ale unei clădiri, prin suprafețe transparente și masă termică.
Marea limitare constă în traiectoria soarelui, pe care nu o putem influența.
Mai există conflictul dintre energia disponibilă și energia necesară. Acest conflict se poate regla printr-un sistem de umbrire și masă termică. Dacă dispunem de prea multă radiație solară, care poate produce supra-încălzire, aceasta poate fi limitată de un sistem de umbrire montat în partea exterioară a suprafeței vitrate, iar pentru perioadele când radiația solară lipsește, masa termică care în prealabil a acumulat energie, o va elibera.
Spațiile tampon reprezintă un spațiu dispus între mediul exterior și cel interior, încălzit exclusiv prin radiații solare. Temperatura în acest spațiu este mai mare decât în exterior, deci va scădea pierderile de căldură.
minimizarea pierderilor de căldură datorate ventilării
O atenție crescută trebuie acordată pierderilor datorate ventilării în cazul unei anvelope care trebuie să înregistreze performanțe energetice. Patru aspecte sunt cele mai importante în acest sens: anvelopa clădirii trebuie să asigure etanșeitate la aer cât mai mare, alegerea atentă a așezării și modului de deschidere a ferestrelor, sistemul de ventilare naturală să se folosească de aerul pre-încălzit, folosirea instalațiilor de ventilare cu recuperarea căldurii.
captarea de energie termică solară
În contrast cu captarea pasivă a energiei termice, captarea activă a energiei termice solare nu se bazează pe climatul interior. Cuplate cu posibilități de stocare, aceste sisteme pot funcționa indiferent de unghiul de incidența a radiațiilor solare.
Piesa principală a acestui sistem este colectorul, care convertește radiația solară în energie termică pentru a genera căldura. Colectorul este o componentă ce aparține atât sferei instalațiilor, cât și a anvelopei clădirii și a aspectului exterior al ei.
Rigiditatea acestor sisteme le-au făcut până în prezent greu acceptate. Unele companii produc totuși panouri solare în funcție de comenzi speciale, pentru a le putea include cât mai optim în anvelopa clădirii. Mai mult, colectoarele pot fi construite ca parte a anvelopei (figura 3.7, figura 3.8). Datorită căldurii pe care o înmagazinează și termoizolației necesare, un astfel de sistem ține locul termoizolației și finisajului exterior.
Figura 3.7 – Acumulări de căldură interne și externe la clădirile de birouri
3.2. evitarea supra-încălzirii
Confortul termic este important pentru ocupanții clădirilor atât pe timpul iernii, cât și vara. Dacă iarna trebuie să protejăm ocupanții de temperaturi scăzute, vara există riscul supraâncălzirii. Efectele ei sunt mai reduse decât a temperaturilor scăzute, însă omul a dezvoltat mai multe metode de a se proteja de temperaturile scăzute.
Răcirea clădirilor se poate realiza doar prin înlăturarea căldurii. Atenția cade în acest caz pe ventilarea naturală, anvelopa clădirii și materialele folosite, și mai puțin pe sisteme complexe și scumpe.
Încărcările termice sunt cele care influențează supraîncălzirea încăperilor. Se disting două tipuri de încărcări termice: cele externe (radiații solare, acumulările de căldură rezultate în urma ventilării, și transmisia căldurii prin anvelopă) și cele interne (căldura emanată de oameni, de corpurile de iluminat și de aparatura folosită) (figura 3.7).
reducerea transferului de căldură
Dacă temperatura de afară e mai mare decât cea din interiorul clădirilor, transferul căldurii se produce dinspre exterior către interior. Pentru a împiedica acest transfer, principiul termoizolării rămâne valabil. Pe lângă transferul termic, un alt aspect important este temperatura suprafeței stratului exteior. Un strat cu proprietăți de absorbție reduse sau un interspațiu de ventilare în spatele acestui strat pot îmbunătăți considerabil transmisia căldurii.
Încălziri puternice se realizează acolo unde o mare suprafață a încăperii este în contact cu exteriorul și, în mod special, prin acoperiș. De aceea, acoperișurile înierbate se dovedesc a fi extrem de benefice prin faptul că transmit puțin căldura și evaporarea are un efect de răcorire.
reducerea surplusului de radiație solară
De cele mai multe ori, căldura ce pătrunde prin suprafețele transparente reprezintă principala cauză a încălzirii încăperilor pe timpul verii. De aceea, proiectarea suprafețelor vitrate trebuie să fie însoțită de un atent studiu de însorire. Din aceasta rezultă faptul că suprafețele orizontale preiau cea mai mare cantitate de radiație solară și că datorită unghiului de incidență scăzut al radiațiilor solare de pe fațadele de est și vest, sistemele de umbrire permit puțină lumină naturală și vizibilitate.
Raportul plin-gol joacă un rol important deoarece un perete plin este de câteva ori mai puțin permisibil la caldură, indiferent de cât de calitativă este sticla folosită. Un procent de maxim 50% s-a dovedit admisibil pentru fațadele sudice, iar pentru fațadele de est și vest, cazurile în care procentul de vitraje depășește 30% din suprafața totală a fațadei, s-au dovedit a fi critice. Fațadele nordice nu pun acest gen de probleme, iar vitrajele pe aceste fațade folosesc ca un surplus de lumină. Calitatea acestei lumini constă în faptul că este indirectă și avantajează anumite tipuri de funcțiuni (atelier de pictură/sculptură, etc).
Acumulare de energie termică prin suprafețele transparente se poate realiza optând pentru retrageri ale suprafeței vitrate, un fel de brise-soleil pentru fațadele sudice.
Pentru reducerea acestor acumulări de energie se pot folosi sticle speciale, care prin sistemul lor constructiv reduc transmisia de energie până la 20%, însă dezavantajele constau într-o reflecție mai mare și vizibilitate mai scăzută.
Din punct de vedere energetic, cea mai bună soluție este cea care folosește lamele ajustabile între cele două foi de sticlă. Acest sistem înregistrează rezultate aproape la fel de bune ca în cazul lamelelor exterioare. Totodată sunt protejate de precipitații și vânt.
O a 3-a categorie este reprezentată de jaluzelele exterioare sau interioare. Posibilitațile aici sunt nenumărate (fixe sau mobile, simple sau duble, opace sau transparente, orizontale sau verticale, etc). Cea mai importantă diferențiere rămâne între cele interioare și cele exterioare.
Jaluzelele exterioare au marele beneficiu că filtrează radiația solară înainte ca aceasta să pătrundă în clădire, evitând astfel supraîncălzirea, însă sunt vulnerabile la vânt, deci nerecomandate pentru clădirile înalte.
masa termică și ventilarea
Elementele de construcție cu masă termică au capacitatea de a reține o parte din energia termică pătrunsă în clădire, evitând într-o oarecare măsură supraîncălzirea. Totuși, după un timp, această energie termică va fi eliberată, deci e nevoie de măsuri care să preia această căldură. De cele mai multe ori ventilarea mecanică este necesară, dar este recomandat să fie însoțită și de ventilare naturală.
3.3. ventilarea descentralizată
Calitatea aerului în clădiri solicită un schimb permanent de aer, care depinde de funcțiunea clădirii și numărul de ocupanți. Din punct de vedere al proiectării sustenabile, ventilarea naturală trebuie optimizată la maxim, pentru a reduce cât mai mult nevoia de ventilare mecanică. Aceasta din urmă implică consum de energie, de spațiu și sunet nedorit. Ventilarea naturală se realizează folosindu-ne de curenții de aer cald, sau diferite presiuni cauzate de vânt.
ventilarea naturală
Ventilarea naturală este procesul de aprovizionare și înlăturare a aerului dintr-un spațiu interior prin mijloace naturale. Există două tipuri de ventilare naturală: la nivel de macroclimat (cauzată de vânt) și la nivel de microclimat (cauzată de curenții termici).
a b
c d
Figura 3.8 a – ventilare cu ajutorul ferestrei b – ventilare prin clape inferioare c – lamele orizontale d – lamele verticale
Posibilitatea de a deschide o fereastră îi dă voie utilizatorului să regleze singur schimbul de aer pe care îl dorește și, totodată, activează alți factori cum ar fi mirosul, radiația solară nefiltrată, sunetul, contactul cu exteriorul, sau alți factori cu efect pozitiv asupra calității mediului în care se află.
Dacă diferența dintre mediul interior și cel exterior este considerabilă (de exemplu pe timpul iernii), atunci se creează o diferența de presiune proporțională și schimbul de aer se realizează rapid. Dacă însă temperatura interioară și cea exterioară sunt comparabile, atunci ventilarea se realizează lent sau deloc. În aceste cazuri este nevoie de presiunea vântului pentru a se realiza schimbul de aer. O simplă fereastră deschisă poate realiza acest schimb de aer (figura 3.9 a). Clape de ventilație aparente sau mascate sunt o altă soluție (figura 3.9 b).
Deoarece aerul cald urcă, este recomandată plasarea gurilor de aerisire cât mai sus (pentru evacuarea aerului), respectiv cât mai jos (pentru alimentarea cu aer rece) posibil. Ventilarea optimă depinde de adâncimea și înalțimea încăperii. Directiva pentru Locuri de Muncă din Germania prevede valori limită pentru adâncimea încăperii și suprafața elementelor de ventilare în funcție de înalțimea încăperii și tipul de ventilare pentru care s-a optat.
Ventilarea naturală cu ajutorul forței vântului depinde de condițiile climatice, topografie, vecinătăți, geometria clădirii, altitudine, etc., motiv pentru care un studiu atent de la caz la caz e necesar. Ventilarea se realizează fie prin presiunea pe care forța vântului o acționează direct pe fațadă, sau prin sucțiune. Pentru a compensa fluctuațiile vântului, compensarea cu un alt sistem de ventilare (mecanic sau natural) este recomandată.
Ventilarea naturală cu ajutorul curenților de aer cald depinde de diferența de temperatură dintre interior și exterior și înălțimea disponibilă a încăperilor. În consecință, clădirilor înalte li se pretează acest tip de ventilare naturală.
Clădirile cu fațada dublă pot folosi interspațiul pe post de conductă de ventilare. Datorită faptului că aerul e mai cald, se va crea efect de sucțiune, care va realiza eliminarea aerului cald din interiorul încăperilor.
Pe același principiu funcționează și atrium-urile. Datorită faptului că aerul cald se va acumula în partea de sus, este recomandat ca înălțimea acestui gen de spațiu să o depășească pe cea a corpurilor învecinate.
Hornul solar este o altă aplicație prin care partea superioară a „turnului” absoarbe radiație solară și generează temperaturi mai mari decât în partea inferioară a lui, realizând astfel mișcarea aerului.
Ventilarea naturală poate crea și o serie de probleme:
diferențele foarte mari de temperatură în combinație cu ventilarea naturală duce la pierderi mari de căldură datorită imposibilității de a recupera căldura;
viteze mari ale vântului pot cauza presiuni sau sucțiuni mari în interior făcând, de exemplu, foarte dificilă deschiderea unei uși; pentru a evita aceste probleme se pot dispune „obstacole pentru vânt” acolo unde acest gen de probleme riscă să apară;
aerul din exterior poate fi poluat, caz în care este preferată ventilarea mecanică sau folosirea filtrelor;
poluarea fonică.
Figura 3.9 – Reprezentarea diferitelor sisteme de redirecționare a luminii a – „raft de lumină” b – element optic holografic c, d – lamele pivotante
Figura 3.10 – Factori de iluminat pentru diferite tipuri de vitraje (exprimați in procente)
3.4. folosirea luminii naturale
Lumina naturală este un factor cheie pentru atingerea confortului. Ea stimulează organismul și controlează o serie de funcțiuni ale corpului uman. Este totodată un factor necesar pentru percepția vizuală și sporește eficiența muncii. Ea poate fi transmisă, absorbită, reflectată sau refractată.
În interiorul clădirii, lumina naturală poate pătrunde doar prin suprafețe transparente sau translucide, însă acestea duc la cumulări de căldură. În favoarea prezenței naturale, o reducere a necesarului de iluminat artificial reduce în aceeași proporție consumul de energie electrică, și micșorează și acumulările de energie termică, deoarece este cunoscut faptul că iluminatul artificial emană mai multă căldură față de iluminatul natural pentru aceeași cantitate de lumină.
Astfel, lumina naturală este de dorit în proporții cât mai mari, însă trebuie de fiecare dată analizat care este cantitatea optimă de suprafață vitrată, pentru a nu produce acumulări excesive de căldură sau efecte de orbire.
optimizarea geometrică
Datorită traiectoriei soarelui pe parcursul unei zile și pe parcursul anului, lumina naturală devine o variabilă mereu în schimbare. Un studiu de însorire este necesar de fiecare dată. El ia în considerare această traiectorie și umbra lăsată de clădirile sau vegetația din vecinatatea clădirii analizate.
Principalele variabile care influențează optimizarea luminii naturale din punct de vedere geometric, sunt clădirea, interiorul și vitrajul.
Dacă o mare suprafață din anvelopă este transparentă, vom obține o catitate mare de lumină naturală, însă această situație ar putea crea conflict cu dorința de a păstra căldura pe timpul iernii. Soluție la aceast conflict poate fi includerea unui atrium sau a unei curți interioare. Suprafețele orizontale beneficiind de aproximativ de 3 ori mai multă lumină față de suprafețele verticale, încăperile pot fi luminate din două părți sau chiar doar din atrium. Cu cât lumina va ajunge la nivelele apropiate de parter, cu atât va fi mai difuză.
La interior, se recomandă ca raportul înălțime / adâncime a încăperilor să fie cât mai mare, iar pereții vopsiți în culori deschise pentru a permite reflecția luminii.
Suprafața vitrajului nu are o relație direct proporțională cu cantitatea de lumină naturală pătrunsă în încăpere. S-a demonstrat că atunci când se depașește 50%, efectul autonomiei luminii naturale se diminuează consistent. O creștere a suprafeței vitrate de la 70% la 90% nu are vreun efect sesizabil. Pentru clădiri rezidențiale, optimul este cuprins între 20% si 30%, pentru a garanta nevoia de lumină naturală și contactul vizual cu exteriorul. Fațadele de est și vest pun problema unghiului de incidență scăzut, deci produc strălucire. Măsuri speciale trebuiesc luate în considerare pentru a evita acest fenomen. Vitrajele orientate spre nord oferă lumina difuză.
Poziționarea vitrajelor în partea de sus a peretelui au cel mai mare efect pentru luminarea încăperii, pe când dacă sunt poziționate în partea inferioară a peretelui au un efect minim. Este de dorit ca lumina naturală să pătrundă din mai multe direcții. Percepția încăperii este considerabil mai bună. Un ultim factor important este calitatea sticlei.
Figura 3.11 – Modul de funcționare al heliostatului
Figura 3.12 – Modul de funcționare a vitrajelor ce redirecționează lumina: a – jaluzele venețiene b – lamele cu redirecționarea luminii c – secțiune reflexivă d – profil taiat la laser e, f – sticlă ce dispersează lumina g, h – sticlă electrocromăsisteme de iluminat natural
Sisteme de redirecționare a luminii pot îmbunătăți iluminatul natural în interiorul clădirilor. Multitudinea de sisteme poate fi împărțită în sisteme statice și controlabile. Acestea funcționează în unul din următoarele feluri:
distribuind lumina: lumina difuză e introdusă în încăpere și produce un nivel egal de iluminare
redirectionând lumina: lumina este condusă spre adâncimi ale încăperii prin suprafețe reflectorizante
transportând lumina: lumina este condusă spre încăperi întunecate, care nu beneficiază de contact direct cu lumina naturală, prin fibra optică sau alte elemente.
Sticla difuză are capacitatea de a reda lumina fără efect de lucire. Această sticlă fie are o suprafață specială, fie cavitatea dintre foile de sticlă este umplută cu diferite materiale ce au această proprietate. Termoizolația transparentă, folosită tot pentru a umple interspațiul dintre foile de sticlă, are un efect similar de distribuire uniformă a luminii în interior (fig. 3.12 e, f).
Elemente holografice optice (HOE) pot fi incluse în sticla laminată, sub formă de folie transparentă. Holograme de culoare albă se folosesc pentru a redirecționa lumina difuză, pentru a umbri (prin reflecție totală), sau pentru a capta energie (concentrând și redirecționând lumina spre panouri fotovoltaice) (figura 3.9 b).
Sticla cu redirecționare a luminii are între cele două foi de sticlă elemente ce redirecționează lumina. Acest tip de sticlă e folosit atât pe suprafețe verticale, cât și în acoperișuri. Când e dispusă vertical, redirecționează lumina înspre tavan, permițând astfel iluminarea în adâncimea încăperii. În aplicații orizontale, radiația directă e reflectată și doar lumina difuză pătrunde în încăpere. (figura 3.11 c)
Lamelele ușoare pot reflecta lumina înspre tavan (figura 3.9 a și 3.11 a). Dispunerea acestor lamele e recomandată în partea de sus a unui element transparent.
Jaluzelele sunt cele mai folosite elemente de umbrire. Ele au și rol de redirecționare a luminii, și pot fi împarțite în urmatoarele categorii relevante:
jaluzelele pivotante orizontale poziționate în fața sticlei opresc radiația pe timpul verii și direcționează lumina înspre adâncimea încăperii (figura 3.9 c și d)
jaluzelele venețiene, poziționate în partea superioară, redirecționează lumina înspre tavan, însă dispuse în diferite unghiuri față de foaia de sticlă, pot garanta umbrire eficientă (figura 3.11 a)
jaluzelele speciale pentru redirecționarea luminii au proprietăți aparte: secțiunea lamelelor are o forma de W în partea dinspre exterior, ce stopează pătrunderea radiațiilor solare, pe când forma din partea dinspre interior permite pătrunderea luminii, pe care o direcționează înspre tavan; sunt astfel concepute încât să permită vizibilitatea (figura 3.11 b)
heliostul folosește oglinzi parabolice rotative pentru a direcționa radiația solară spre un punct și cu ajutorul tubului de lumină poate fi direcționată către încăperi neluminate sau diverse structuri subterane (figura 3.10). Acest sistem face posibilă prezența luminii naturale în încăperi fără contact cu exteriorul;
sticla electrocromă este transparentă (cristale lichide aliniate) sau translucidă (cristale lichide nealiniate) în funcție de voltajul electric aplicat, ceea ce permite controlul luminii transmise (figura 3.11 g și h).
4. politici pentru sustenabilitate in arhitectura
Sustenabilitatea în arhitectură este de cele mai multe ori confundată cu clădirile „ecologice”, „eficiente energetic” sau cu „arhitectură bioclimatică”. Acestea sunt doar o parte din conceptul de „arhitectură sustenabilă”, sustenabilitatea punând în discuție întreg procesul de concepere a arhitecturii, din punct de vedere socio-cultural, ecologic și economic. Astfel, efciența energetică este probabil cea mai importantă componentă a sustenabilității, dar cu siguranța este doar o singură componentă dintre multe altele.
4.1. directiva europeană pentru performanța energetică a clădirilor
În cursul elaborării unor standarde comune pentru statele membre UE, s-a adoptat directiva europeană 2002/91/EC „Performanța Energetică a Clădirilor” (Energy Performance Building Directive), cunoscută în forma prescurtată EPDB. Această directivă urmarește câteva obiective:
certificarea holistică a performanței energetice a clădirilor
încurajarea măsurilor de eficientizare energetică a fondului construit
informarea transparentă a „consumatorului” cu privire la eficiența energetică a clădirilor
îmbunătățirea eficienței energetice a instalațiilor
Această directivă trebuia să fie inclusă în legislația țărilor membre UE până în ianuarie 2006, fapt care nu s-a întâmplat.
4.2. certificatele de performanță energetică
Până în trecutul recent, principala uneltă a politicilor de eficientizare energetică a fost legislația și măsurile pe care aceasta la impune. S-a dovedit o rezistență puternică la schimbare datorată și riscului de birocratizare excesivă. Pentru a urmări totuși obligațiile Protocolului de la Kyoto, statele membre UE au dezvoltat măsuri suplimentare pentru a controla consumul de energie. Împreună cu obligațiile pe care legea le impune, populația este răsplătită sau ajutată să își eficientizeze energetic clădirile prin subvenții sau programe extinse de parteneriat public-privat (de exemplu programul de izolare termică a locuințelor colective), respectiv sancționarea consumului excesiv. Un bun exemplu este taxa pe emisii de CO2. Astfel, legislația funcționează împreună cu subvenții și sancțiuni care să încurajeze bunele practici și să le descurajeze pe celelalte.
Mai mult, EPDB adaugă o strategie de marketing prin care introduce obligativitatea existenței certificatului energetic la orice cumpărare, vânzare sau chiar închiriere.
În clădirile publice ce depasesc 1.000 m2, aceste certificate vor trebui expuse în locurile unde ele să fie vizibile. Certificatele energetice sunt menite să informeze consumatorul/utilizatorul despre consumul energetic al clădirilor.
Componentele sustenabilității potrivit „Recomandările SIA 112-1, cladiri sustenabile”4.3. arhitectura sustenabilă
Cu intenția de a pune în practică modelul sustenabilității pentru sectorul clădirilor în Germania, în 1998 Comisia Enquete a schițat modelul celor trei piloni: economic, ecologic și socio-cultural în raportul „Protecția omului și a mediului înconjurător”. Cu ocazia simpozionului „Designing for the Future: the Market and Quality of Life”, organizat de ACE – Architects’ Council of Europe – sub înaltul patronaj al Președintelui Comisiei Europene Jose Manuel Barroso, din 10 aprilie 2008, de la Brussels, s-au definit separat factorii sociali și culturali. Urmarea acestui simpozion a fost Declarația de la Brussels adresată politicienilor.
În 2004, Asociația Inginerilor și Arhitecților Elvețieni – SIA – publica „Recommendation SIA 112/1, sustainable construction buildings”, un document ce abordează subiectul sustenabilității în mod similar modelului celor trei piloni, prin definirea a trei arii – societatea, industria și mediul – subdivizate în câteva capitole cu diferite criterii:
societatea
comunitate (integrare, contact social, solidaritate/justiție, participare)
design (identificare, personalizare/individualizare)
utilizare, accesibilitate (mixaj funcțional, trafic lent / transport public, accesibilitate pentru toți)
buna-stare, sănătate (siguranța, lumina, aer interior, radiații, performanțe termice pe timpul verii, zgomot/vibrații)
industrie
țesutul urban (locație, structura, aspect)
costurile de instalații (costul pe întreaga durată a vieții, finanțare, costuri externe)
costuri de operare și întreținere (operare, întreținere și reparații)
mediu
materiale (material brut, impact asupra mediului, substanțe periculoase, descentralizarea)
energia de operare (încălzirea/răcirea, căldura pentru apa caldă, electricitate, acoperirea necesarului de energie)
pământul, peisajul (aria parcelei, facilități externe)
infrastructura (mobilitate, deșeuri de la operare, apa)
4.4. inițiative non-guvernamentale
Curentul sustenabilității a fost primit cu brațele deschise de diverși „jucători”, care în scurt timp și-au dorit ca sistemele de certificare să cuprindă mai mult decât legislația a reușit să includă în ele până în acel moment, adică să răspundă mai mult definiției sustenabilității, nu doar să se limiteze la eficiența energetică.
BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) este, dacă nu greșesc, primul sistem de certificare a sustenabilității clădirilor de birouri. El a apărut în Marea Britanie în anii 1990 și s-a extins până în prezent și pe alte sectoare (magazine, supermarketuri, școli, clădiri industriale, rezidențiale, spitale, etc.) Un mare avantaj al acestui sistem voluntar de certificare este adaptabilitatea lui la diferite țări, în funcție de nevoile acelei țări și de condițiile lor legislative.
În Statele Unite ale Americii, actorii care își doreau schimbări profunde în ceea ce privește sustenabilitatea în construcții au fondat USGBC (United States Green Building Council), organizație non-guvernamentală care în prezent numară 18.000 de companii membre și 140.000 de persoane specializate. În 1995, această organizație a dezvoltat sistemul voluntar de certificare LEED (Leadership in Energy & Environmental Design). Acest sistem analizează clădirile dupa 6 mari capitole (amplasamente sustenabile, folosirea eficientă a apei, energia și atmosfera, materiale și resurse, calitatea mediului interior, inovația și procesul de proiectare). Apogeul acestui sistem de certificare a fost când administrațiile locale ale marilor orașe din Statele Unite au decis să adopte prin legislație sistemul voluntar de certificare LEED, impunând ca orice clădire publică să fie certificată.
Exceptând aceste două exemple, există multe altele care analizează și etichetează clădiri în funcție de performanțele lor sustenabile. BREEAM și LEED sunt cele mai răspândite dintre ele. Presiunea pe companii de a-și asuma responsabilitatea fața de mediu și societate (factorul economic fiind de la sine înțeles) s-a transformat în mândria de a avea clădiri „responsabile”.
4.5. politici spre o arhitectură sustenabilă în România
Situația arhitecturii în legătură cu conceptul de sustenabilitate poate fi caracterizată în mare prin iresponsabilitate, superficialitate, profit pe termen scurt.
Comparativ cu legislația țărilor “mature”, unde directiva europeană pentru performanța energetică a clădirilor a fost chiar depășită de legislația în viguare și unde există sisteme voluntare de certificare care urmăresc sustenabilitatea în mediul construit (nu doar eficiența energetică), legislația română privește calitatea în construcții la un nivel minim, de bază.
Cerințele de calitate cuprinse în Legea nr. 10 / 1995 a Calității în Construcții, în viguare în România:
Cerința A – rezistența și stabilitate
Cerința B – siguranța și exploatare
Cerința C – securitate și incendiu
Cerința D – refacerea mediului și protecția igienică și sănătatea oamenilor
Cerința E – izolarea termică și economia de energie; izolarea hidrofugă
Cerința F – protecția la zgomot
Obligativitatea întocmirii unui certificat energetic pentru orice vânzare/cumpărare/închiriere ar fi trebuit să intre în viguare la 1 ianuarie 2010, potrivit Ordonanței Guvernamentale nr. 29/2000, însă acest termen a fost amânat.
În speranța că această ordonanță va intra în viguare în viitorul apropiat, ea va solicita pentru anumite tipuri de clădiri chiar audit energetic (diferența fața de certificatul energetic constă în faptul că include și măsurile propuse pentru îmbunătățirea performanțelor energetice și valorile cu care aceste măsuri pot îmbunătăți consumul).
Politica pentru arhitectura în România este preocuparea actuală a Ordinului Arhitecților din România. Această politică țintește spre asigurarea calității în mediul construit conform prevederilor europene, adaptată condițiilor economico-politico-ecologico-socio-culturale ale țării noastre. Ea va seta targeturi pentru diferiții actori și va constitui direcția pe care vor trebui construite legislații, programe școlare, criterii de apreciere a calității în construcții, taxe și subvenții, certificări, etc.
Drumul este foarte lung și direcțiile foarte multe. Intrarea în viguare a obligativității certificatului de performanță energetică în construcții ar rezolva o mare parte din aceste probleme, și politica pentru arhitectura în România ar fi mai ușor aplicabilă, concentrându-se pe criteriile suplimentare eficienței energetice.
O alta direcție de dezvoltare este cea venită din partea sectorului privat, unde oraganizații precum Consiliul Român pentru Construcții Verzi (Romania Green Building Council), prin susținerea companiilor membre, exercită presiuni pentru transformarea pieței spre o dezvoltare durabilă, oferă consultanță în elaborarea legilor și încearcă să ridice nivelul de informare a populației cu privire la sustenabilitate. O inițiativă foarte recentă constă în alcătuirea unui curicullum de 15 cursuri adresate unui public de specialiști din domenii conexe (programul de certificare și training „Romania Green Building Council Professional”). Aceste cursuri facilitează conceptul de abordare interdisciplinară și holistică a proiectării și cel mai important, specializează viitori profesioniști în conceperea energetică a clădirilor.
Din păcate, această serie de cursuri nu se adresează unui public foarte larg, însă este doar începutul și intențiile sunt către perfecționarea acestui curs, spre extinderea lui către un public tot mai larg și spre adoptarea unui sistem voluntar de certificare a clădirilor „verzi” adaptat României.
5. studii de caz
5.1. Genzime Center, Cambridge, USA, 2004 – Behnisch & Partner
Sediul unei companii ce dezvoltă tehnologii bioclimatice, este un model de arhitectură responsabilă față de mediu și față de cei 920 de angajați și vizitatorii care o accesează zilnic. Un atrium complex, inundat de lumină, străpunge clădirea pe întreaga ei înălțime, formând inima ei. Șapte heliostate automatizate direcționează lumina în atrium prin două oglinzi fixe. Lamele pivotante împiedică pătrunderea căldurii excesive în atrium. În interiorul atriumului, piese metalice distribuie lumina în întreg spațiu.
Acest spațiu are și rolul unui gigantic ventilator, care datorită diferenței de presiune dintre nivelul parterului și cel al ultimului etaj, extrage aerul cald prin trapele acoperișului de sticlă, pe când aer proaspăt pătrunde în clădire prin ferestre sau prin sistemul de aer condiționat..
Calitatea locului
Energia disponibila: rețeaua locală de încălzire și energie electrică;
Mixajul funtional: facilități publice la parter (magazine, cafenea, acces la metrou), birouri;
Folosire: Amplasamentul ales promovează dezvoltarea unui nou centru local; Universitatea Harvard și Institutul Tehnologic Massachusetts (MIT) sunt accesibile pietonal;
Mobilitate: 4 mașini hibride ale companiei, punct de încărcare electrică a mașinilor;
Densitate: 6086 persoane / km2;
Distanța față de mijloace de transport local: aprox. 500 metri (stație de metrou),
Calitatea clădirii:
Acces / comunicare
Trafic: parcare subterană, parcare pentru biciclete (cu vestiar și duș);
Contact social: numeroase locuri de întâlnire și comunicare – cantina la etajul 12, grădini, librărie, sală de conferințe, mici cafenele la fiecare etaj;
Accesibilitate și folosință: bună orientare și folosință; zone de circulație spațioase
Amplasament
Aria amplasamentului: reciclarea unui sit fost industrial, CUT mare (12 etaje) – 11,2
Proiectarea
Integrare: Respectă prevederile reglementărilor urbanistice; aspect diferențiat al fațadei; interiorul sub forma unui oraș vertical – atriumul creează vecinătăți pe orizontală și verticală;
Individualizare: birouri diferite și flexibile (separate, combinate și pe plan liber)
Sănătate / Calitatea vieții
Siguranță/Securitate: organizare funcțională clară; de la etajul 1 în sus accesul este controlat;
Sunet: izolare fonică în zona birourilor;
Lumina: fiecare birou cu vedere spre exterior; jaluzele cu redirecționare a luminii; atrium cu luminare naturală excelentă; 7 heliostate cu elemente suplimentare de redirecționare a luminii;
Aerul interior: aer condiționat în zona birourilor; evacuarea aerului prin atrium; ferestrele se pot deschide individual; senzori de dioxid de carbon;
Clima interioară: reducerea concediilor de boală a angajațiilor cu 5% față de vechiul sediu.
Materiale
Materiale de bază: 50% din materiale aduse de pe o rază de maxim 800 km; lemn certificat;
Impact asupra mediului: procent mare de materiale reciclate;
Substanțe periculoase: Materialele de construcție certificate (etichete ecologice).
Energia pentru operare
Încălzirea: acumularea de energie solară și tampon termic prin fațada dublă;
Răcire: acoperișul atriumului cu sistem prismatic de umbrire; jaluzele interioare în birouri; răcire pe timpul nopții; tavan cu rol de răcire;
Managementul aerului: mai puține ventilatoare, datorită curenților termici din atrium;
Iluminat: autonomie ridicată a iluminatului natural; senzori de lumină naturală; luminatoare; lămpi metalice cu halogen în atrium;
Acoperirea necesarului de energie: necesarul de energie electrică asigurat din surse „verzi”
Infrastructura
Deșeuri: reciclarea a 90% din deșeurile produse în interiorul clădirii;
Apa: consumul de apă redus cu 32%; pișoare uscate; folosirea apei de ploaie (irigare, răcire)
Calitatea procesului de proiectare, construire și folosire a clădirii
Sustenabilitatea: certificată cu LEED Platinum (cel mai înalt grad de certificare pe care îl acordă United States Green Building Council)
Concurența: proiect atribuit în urma unui concurs
Analize: luminatul, simulări termo-dinamice, monitorizarea execuției și post-utilizării clădirii
5.2. Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde, Germania, 2008 – GAP
Proiectul a fost demarat cu un puternic angajament pentru sustenabilitate și a fost finanțat de către Ministerul Federal pentru Economie si Tehnologie pentru a se concentra pe eficientizarea energetică a clădirii, dar și a procesului de construire. Mulțumită acumulatorilor de energie termică, a geometriei compacte a clădirii, a folosirii surselor naturale pentru încălzire, răcire și ventilare, cladirea folosește cu 70% mai puțină decât alte clădiri comparabile. Suprafețele vitrate asigură transparență și suficientă lumină naturală.
Legătura cu contextul istoric asigură o bună integrare, iar segmentarea in 4 volume coerente transformă un teren de aproximativ un hectar, rămas vacant în urma bombardamentelor, într-un loc atractiv al orașului, care încheagă comunitatea locală.
Valorificarea locului
Intervenția la nivel urban își propune reconstrucția și onorarea orașului. Noua structură se conectează la vechiul țesut urban, dar dă naștere și unor noi spații și asocieri pentru a răspunde nevoilor curente ale locuitorilor.
Mixajul funțiunilor
Principala funcțiune a ansamblului este cea administrativă, care este împărțită în cele patru clădiri, în funcție de structura departamentelor. Fiecare clădire are propira ei identitate și infrastructură, asigurand că în caz de nevoie, poate fi folosită individual față de celelalte trei. Nivelul parterului găzduiește funcțiuni publice cum ar fi magazine sau mici restaurante. În biroul principal sunt expuse lucrarile faimosului artist Paul Wunderlich, cu acces zilnic al publicului.
Spațiile de birouri dedicate administrării districtului Barnim respectă noile orientări, configurând spații felxibile, bine luminate și izolate fonic între ele. Folosirea materialelor ecologice si o ventialre corectă asigura aerului un înalt standard de calitate.
Iluminat natural și artificial
Umbrirea exterioara constă în jaluzele venețiene bipartite (fig 3.12 a) direcționând lumina adânc în încăpere prin partea superioara a vitrajului. Partea inferioară a jaluzelelor va fi ajustată automat ăn funție de calitatea luminii. Sistemul de umbrire este controlat în funție de radiația solară și temperatura interioară. In plus, controlul stralucirii poate fi ajustat individual, in funcție de nevoia fiecărui utilizator al birourilor.
Lămpile ce asigură lumina artificială au fost create special pentru acest proiect. Lumina este controlată de un senzor care dimează puterea luminii în funcție de lumina naturală pentru a asigura un nivel constant de iluminare de 100 lux. Nivelul luminii poate fi schimbat de utilizator la 300 sau 500 de luxi.
Birourile din mijlocul clădirii au parte de lumină naturală prin partiții și uși vitrate. Aici iluminatul artificial este controlat prin sezori de lumina si de detectare a prezenței.
Conceptul energetic
Sistemul de încălzire folosește solul ca sursă de încalzire în timpul iernii prin stâlpii fundației echipați cu tuburi de apă transformatoare de căldură. Pompe de căldură generează nivelul de temperaturi joase necesar. Vara, solul poate fi folosit ca un absorbant de căldură.
Parcajul P+4 (cea de-a 5-a clădire a ansamblului, imediat învecinată) este acoperit de panouri fotovoltaice. In plsu, fațada sudică urmează sa extindă suprafața de panouri fotovoltaice cu aproximativ 40 kWp.
Cerințele energetice
Clădirile finanțate prin EnOB trebuie să nu depășească anumite limite de consum de energie. Valorile se referă la suprafața utilă a clădirii:
încălzire 40 kWh / m2an
consumul final pentru încălzire, ventilare, aer condiționat și iluminat 70 kWh / m2 an
energie primară pentru încălzire, ventilare, aer condiționat și iluminat 100 kWh / m2an
Valoarea energiei primare folosite de Paul-Wunderlich-Haus pentru încălzire, ventilare, aer condiționat și iluminat a atins valoarea de 93 kWh / m2 an
Calitatea procesului de proiectare, construire și folosire a clădirii
Sustenabilitatea: ansamblul de clădiri a obținut certificare GOLD din partea DGNB (Deutsches Gütesiegel für Nachhaltiges Bauen), cu cel mai mare punctaj acordat până în present, confirmând gradul foarte ridicat de sustenabilitate a ansamblului administrative al districtului Barnim.
Concurența: proiect atribuit în urma concurs deschis la nivel european
6. concluzii și premise pentru proiectul de diplomă
„Forma fără fond nu numai că nu aduce nici un folos, dar este de-a dreptul stricăcioasă, fiindcă nimicește un mijloc puternic de cultură.”
6.1. concluzii
Conform teoriei ierarhizării nevoilor a lui Abraham Maslow, există 5 categorii de nevoi în funcție de importanța lor pentru individ. Până când nevoile de bază nu sunt suficient de bine îndeplinite, individul nu va aspira la cele superioare. Ordinea acestor nevoi este următoarea: nevoi fiziologice, nevoi de securitate și sănătate, nevoi de apartenență și dragoste, nevoia de stimă și nevoia de afirmare.
Astfel, autoafirmarea, este abia ultima nevoie la care un individ aspiră. Totuși există excepții, cazuri când individul dovedește un grad de superficialitate și omite etape. Nu își asigură nevoile de bază, ci țintește direct la cele superioare. Aceste cazuri nu rezistă în timp și nu se dovedesc valoroare pentru restul societății, ci dimpotrivă, sunt considerate situații negative. Dacă acestă ierarhie a nevoilor este respectată, se trece într-un mod firesc la etapa următoare. O persoană care și-a asigurat nevoile de bază, este responsabilă și respectuasă față de societatea în care trăiește, față de mediul în care își desfașoară activitățile și de la care își preia majoritatea resurselor, are cultura necesară, bunele maniere, bunul simț, etc., afirmarea socială este subânțeleasă și firească.
În acest mod văd eu și integrarea clădirilor în mediul înconjurător sau în cel construit. Consider ca arhitectul trebuie să își stabilească o ordine a priorităților, respectând o ierarhizare a nevoilor. O clădire sustenabilă pune accentul pe nevoi proporțional cu importanța lor pentru a satisface omul ce va folosi clădirea și pentru a fi responsabilă față de mediul natural, mediul construit, cultură, tradiție, societate, și va folosi într-un mod economic resursele de care are nevoie. O clădire ce reușește să satisfacă aceste nevoi/ținte, este de la sine frumoasă. Criteriul estetic este, poate, nevoia finală, cea care diferențiază arhitectura de construcții, cea care generează emoția, însă dacă se începe de la aceasta, rezultatul riscă să devină o formă fără fond.
6.2. primăria satu mare
Arhitectura responsabilă are nenumărate modalități de rezolvare. Este defapt o atitudine, o ierarhizare a priorităților. Pentru proiectul de diploma am propus o nouă primărie în municipiul Satu Mare, prin care am încercat un exercițiu coerent de a răspunde la contextul dat de centrul istoric, intervenții din anii 1960-1980 și vecinătatea bisericii Romano-Catolice. Pe de altă parte, proiectul și-a propus să reprezinte conducerea orașului, reprezentativitatea acestei instituții, iar pe de alta parte ideea de democrație și agoră a orașului, prin accesibilitate, permeabilitate și transparență (decizională).
Legătura cu lucrarea teoretică se face prin adoptarea unei atitudini responsabile față de mediul construit, față de oraș, față de clima și mediul înconjurator, dar mai ales față de vizitatorii și ocupanții clădirii, adică cetățenii orașului, pe care această clădire trebuie sa ii reprezinte.
Voi explicita legătura între lucrarea teoretică și proiectul de diplomă urmărind structura lucrării de față:
utilizarea terenului
densificarea zonei centrale
crarea unui parcaj subteran pentru 460 de mașini
marirea suprafeței pietonale
transformarea a doua străzi auto în străzi pietonale și amenajarea unui alt pietonal
crearea unui traseu pentru biciclete
clădirea propusă are loc de parcat bicicletele atât exterior, cât și interior, un serviciu de închiriat biciclete, dușuri și vestiare
accesul în clădire este controlat și protejat, însă deschis publicului oricând
spațiile publice, semi-publice și private asigură identitatea pe mai multe niveluri
proiectarea adaptată locului
partea cea mai joasă a clădirii este pe latura sudică, pemrițănd astfel patrunderea unei cantități de lumină cât mai mare să pătrundă în atriumul central și acumulării de energie termică
parcul din piața Libertății,impreună cu aliniamentele de copaci din imediata vecinatate a clădirii și jocul de apă din fața intrării principale, au rolul de a prelua și direcționa sistemul urban de ventilare naturală (vântul bate dinspre vest sau nord-vest), iar curenții de aer ce intra în clădire să fie filtrați și cu umiditate optimă (figura 2.7)
acoperișul majoritar înierbat ajută la ameliorarea climatului urban, reține 70-80% din cantitatea de apa de ploaie ce cade pe suprafața clădirii, care mai apoi prin evaporare răcorește zona superioară a clădirii; deloc în ultimul rând, acest acoperiș înierbat are rolul de a oferi angajaților și vizitatorilor clădirii un spațiu plăcut, chiar și pe acoperișul terasă al primăriei
configurarea spațiului pentru păstrarea și acumularea de căldură
geometria cladirii este suficient de simplă pentru un raport volum-suprafață bun și a putea fi controlată anvelopa clădirii
partea sudică are o cotă superioară mai mică, permițând astfel căt mai multă lumină și radiație solară să pătrundă în zona atriumului
atriumul este acoperit și închis (izolat) față de mediul exterior, deci acționează ca o grădină de iarnă, ca un imens acumulator pasiv de căldură, care apoi este cedată tuturor încăperilor;
pe unele zone din acoperiș sunt dispuse panouri fotovoltaice, pentru a asigura o parte din necesarul de energie electrică
evitarea supra-încălzirii
atriumul și vitrajele de pe fațadele estică și vestică sunt echipate cu sisteme automatizate de umbrire
ventilarea naturală este dublată de cea mecanizată, pentru a asigura eliminarea surplusului nedorit de căldură
ventilarea descentralizată
direcția vântului este vest – est sau nord-vest – sud-est, deci curenții de aer ajung la clădirea propusă dupa ce străbat parcul si jocul de apa din fața clădirii, aerul ce pătrunde în interiorul clădirii prin această metodă fiind filtrat și umidificat
în plus față de sistemul de ventilare generat în mod natural de curenții de vânt pe direcția vest – est, circulația aerului pe direcția nord – sud se va realiza prin dispunerea golurilor/clapelor in partea inferioară în fațada nordică, respectiv în partea superioara pe partea dinspre atrium a corpului nordic, realizandu-se astfel curenți de aer dinspre exterior spre interior, datorită diferenței de presiune
atriumul va cumula aer cald în partea superioară, și prin eliminarea lui prin învelitoare, va crea efect de sucțiune și va atrage aer proaspăt din exterior
sucțiunea este potențată de turnurile solare dispuse în partea superioară a atriumului, care sunt mobile în funcție de direcția vântului, pentru a beneficia la maxim de efectul de sucțiune pe care acesta îl creează
pentru a nu se crea efecte nedorite datorită ventilării excesive, sistemul de automatizare a clădirii monitorizează ventilarea naturală, iar în caz de exces elimină factorii care generează ventilarea; în cazul unei ventilări insuficiente, tot sistemul de automatizare declanșează ventilarea mecanică
folosirea luminii naturale
toate spațiile de lucru beneficiază de lumina naturală, iar prin compartimentările trsnlucide, pătrunde lumină naturală și dinspre atrium
vitrajele ocupă partea superioară a peretelui, pentru a asigura un efect maxim de pătrundere a luminii naturale
fatada vestică are ferestre cu cercevea, lamelele fiind dispuse intre cele doua foi de sticla, iar foaia exterioară este în sistem termopan cu tratare low-e si strat de argon (lamelele exterioare ar fi fost un element straniu pentru frontul clădirilor pieții Libertății)
pe acoperișul clădirii sunt dispuse 5 oglinzi care urmăresc traiectoria soarelui și direcționeazo lumina înspre un heliostat, care la randul lui o dispersează prin atrium către toate încăperile și spațiile adiacente acestuia din urmă
sticla folosită asigură protecția împotriva strălucirii excesive, reflectând radiațiile solare și permițând lumină difuză și plăcută
Deși instalațiile și serviciile folosite nu sunt subiectul aceste lucrări teoretice, solul beneficiază de prezența apelor termale, deci folosirea unor pompe de căldură duce la un randament extrem de ridicat pentru încălzirea și răcirea clădirii.
bibliografie selectivă
1. cadrul conceptual
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 38-39, 83-84
Uniunea Internațională a Arhitecților, Declarația de interdependență pentru un viitor sustenabil, Congresul Mondial al Arhitecților, Chicago, 18-21 iunie 1992, pag. 1
Consiliul European al Arhitecților, Arhitectură și Sustenabilitate. Declarația și politicile Consiliului European al Arhitecților, Bruxelles, 2009, pag. 6
William McDonough și Michael Braungart, Cradle to Cradle: Remaking the way we make things, North Point Press, New York, 2002.
William Stearns Davis, A Day in Old Athens, Bastian Books, USA, 2003, pag. 36
Usemann, Klaus, Entwicklung von Heizung und Luftung zur Wissenschaft, Editura Oldenbourg, Munchen, 1993
Dicționarul explicativ al limbii române, Academia Română, Institutul de Lingvistică „Iorgu Iordan”, Editura Univers Enciclopedic, București, 1998
Dabija, Ana-Maria, Proiectare arhitecturală sustenabilă și tehnologiile necesare, București, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)
Dobrescu, Florin, Materiale de construcție sustenabile, București, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)
Juliene, Aurore, Principii de proiectare sustenabilă, 2010, Cluj (seminar organizat de Romania Green Building Council și Asociația Studenților Arhitecți Cluj)
http://ro.wikipedia.org/wiki/Dezvoltare_durabilă (Wikipedia, enciclopedia liberă – Dezvoltare durabilă)
http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_house (Wikipedia, enciclopedia liberă – Casa pasivă)
2. spațiul urban și infrastructura
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 62-69
http://maps.grida.no/go/graphic/urban-density-and-transport-related-energy-consumption1 (Studiu al UNEP despre legătura dintre densitate și energia consumată pentru efectuarea transportului)
3. tehnici de proiectare sustenabilă
Oswalt, PHILIPP, Wohlemperierte Architecktur: neueTechniken des energiesparenden Bauens, Heidelberg, 1995, pag. 9
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 82-109
http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_ventilation (Wikipedia, enciclopedia liberă – Ventilarea naturală)
4. politici pentru sustenabilitate în arhitectură
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual (capitolul „Strategii”), Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 176-193
Architecture and Sustainability, Declaration and Policy of the Architect’s Council of Europe, Brussels, mai 2009
Declaration of Interdependence for a Sustainable Future, UIA/AIA World Congress of Architects, Chicago, 18-21 iunie 1993
Sustainable by Design, Declarația de la Copenhaga a Uniunii Internaționale a Arhitecților, Copenhaga, decembrie 2009
COP15 actions, Declarația RIBA, Royal Institute of British Architects, Copenhaga, 2009
Politica pentru arhitectură a României, Ordinul Arhitecților din România, aprilie 2010 (document in stadiu de proiect în lucru)
Vlad, GAIVORONSCHI, Riscuri și promisiuni pentru o grilă de evaluare Europeană a calității construcțiilor, Timișoara, 2009
Klaus, BIRTHLER, Design pentru democrație – Primării contemporane, lucrare de licență Facultatea de Arhitectură și Urbanism Cluj-Napoca, iunie 2006, pag. 31
Adrian, POP, Cum să devii auditor energetic în România?, Cluj-Napoca, 2009
www.cabe.org.uk (Pagina web de prezentare a Comisiei pentru Arhitectura si Mediu Construit a Marii Britanii)
www.usgbc.org (Pagina web de prezentare a United States Green Building Council)
www.rogbc.org (Pagina web de prezentare a Romania Green Building Council)
5. studii de caz
www.behnisch.com (Pagina web de prezentare a biroului Behnisch Architekten & Partner)
www.aiatopten.org (Clasamentul primelor 10 clădiri „verzi” în opinia Institutului American al Arhitecților)
Thomas WINKELBAUER, Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde, conferință în cadrul World Sustainable Building Conference, Melbourne, 2008
www.gap-arch.de (pagina web de prezentare a biroului GAP Gesellschaft für Architektur
& Projektmanagement mbH)
6. concluzii și premise pentru proiectul de diplomă
Abraham, MASLOW, Motivation and Personality, Harper and Row Publishers, New York, 1954
Titu, MAIORESCU, În contra direcției de astăzi în cultura română, în Opere, Bucuresti, 1978, pag 153`
notă: pentru diagramele și graficele folosite mulțumesc lui Ioan-Mihai Baba
bibliografie selectivă
1. cadrul conceptual
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 38-39, 83-84
Uniunea Internațională a Arhitecților, Declarația de interdependență pentru un viitor sustenabil, Congresul Mondial al Arhitecților, Chicago, 18-21 iunie 1992, pag. 1
Consiliul European al Arhitecților, Arhitectură și Sustenabilitate. Declarația și politicile Consiliului European al Arhitecților, Bruxelles, 2009, pag. 6
William McDonough și Michael Braungart, Cradle to Cradle: Remaking the way we make things, North Point Press, New York, 2002.
William Stearns Davis, A Day in Old Athens, Bastian Books, USA, 2003, pag. 36
Usemann, Klaus, Entwicklung von Heizung und Luftung zur Wissenschaft, Editura Oldenbourg, Munchen, 1993
Dicționarul explicativ al limbii române, Academia Română, Institutul de Lingvistică „Iorgu Iordan”, Editura Univers Enciclopedic, București, 1998
Dabija, Ana-Maria, Proiectare arhitecturală sustenabilă și tehnologiile necesare, București, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)
Dobrescu, Florin, Materiale de construcție sustenabile, București, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)
Juliene, Aurore, Principii de proiectare sustenabilă, 2010, Cluj (seminar organizat de Romania Green Building Council și Asociația Studenților Arhitecți Cluj)
http://ro.wikipedia.org/wiki/Dezvoltare_durabilă (Wikipedia, enciclopedia liberă – Dezvoltare durabilă)
http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_house (Wikipedia, enciclopedia liberă – Casa pasivă)
2. spațiul urban și infrastructura
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 62-69
http://maps.grida.no/go/graphic/urban-density-and-transport-related-energy-consumption1 (Studiu al UNEP despre legătura dintre densitate și energia consumată pentru efectuarea transportului)
3. tehnici de proiectare sustenabilă
Oswalt, PHILIPP, Wohlemperierte Architecktur: neueTechniken des energiesparenden Bauens, Heidelberg, 1995, pag. 9
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 82-109
http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_ventilation (Wikipedia, enciclopedia liberă – Ventilarea naturală)
4. politici pentru sustenabilitate în arhitectură
Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual (capitolul „Strategii”), Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 176-193
Architecture and Sustainability, Declaration and Policy of the Architect’s Council of Europe, Brussels, mai 2009
Declaration of Interdependence for a Sustainable Future, UIA/AIA World Congress of Architects, Chicago, 18-21 iunie 1993
Sustainable by Design, Declarația de la Copenhaga a Uniunii Internaționale a Arhitecților, Copenhaga, decembrie 2009
COP15 actions, Declarația RIBA, Royal Institute of British Architects, Copenhaga, 2009
Politica pentru arhitectură a României, Ordinul Arhitecților din România, aprilie 2010 (document in stadiu de proiect în lucru)
Vlad, GAIVORONSCHI, Riscuri și promisiuni pentru o grilă de evaluare Europeană a calității construcțiilor, Timișoara, 2009
Klaus, BIRTHLER, Design pentru democrație – Primării contemporane, lucrare de licență Facultatea de Arhitectură și Urbanism Cluj-Napoca, iunie 2006, pag. 31
Adrian, POP, Cum să devii auditor energetic în România?, Cluj-Napoca, 2009
www.cabe.org.uk (Pagina web de prezentare a Comisiei pentru Arhitectura si Mediu Construit a Marii Britanii)
www.usgbc.org (Pagina web de prezentare a United States Green Building Council)
www.rogbc.org (Pagina web de prezentare a Romania Green Building Council)
5. studii de caz
www.behnisch.com (Pagina web de prezentare a biroului Behnisch Architekten & Partner)
www.aiatopten.org (Clasamentul primelor 10 clădiri „verzi” în opinia Institutului American al Arhitecților)
Thomas WINKELBAUER, Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde, conferință în cadrul World Sustainable Building Conference, Melbourne, 2008
www.gap-arch.de (pagina web de prezentare a biroului GAP Gesellschaft für Architektur
& Projektmanagement mbH)
6. concluzii și premise pentru proiectul de diplomă
Abraham, MASLOW, Motivation and Personality, Harper and Row Publishers, New York, 1954
Titu, MAIORESCU, În contra direcției de astăzi în cultura română, în Opere, Bucuresti, 1978, pag 153`
notă: pentru diagramele și graficele folosite mulțumesc lui Ioan-Mihai Baba
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Arhitectura Responsabila (ID: 110094)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.