Pochi architetti nel Regno Unito possono vantarsi di ascoltare i consulenti ambientali, i designer o gli occupanti dei loro progetti esistenti. E coloro che imparano dai propri errori e utilizzano l'esperienza acquisita nei progetti successivi dovrebbero essere inclusi nel Libro rosso.
Architype, una nuova generazione di architetti entusiasti, ha costruito le prime scuole nel Regno Unito per soddisfare lo standard Passivhaus tedesco. Con il loro lavoro, hanno dimostrato che una scuola può essere non solo un bell'edificio, ma anche un edificio in cui è comodo studiare grazie alla sua premura ed efficienza energetica.
“L'energia è un po 'come i rifiuti: va sempre bene se può essere riciclata, ma è meglio produrre di meno. Anche con l'energia: puoi usare le sue fonti rinnovabili, i pannelli solari, o puoi semplicemente consumarne di meno.
Jonathan Hines, Direttore dell'Architype Bureau
Cos'è lo standard Passivhaus?
Come promemoria, questo standard tedesco per l'efficienza energetica negli edifici, sviluppato dal Passivhaus Institut, è un indicatore di basso consumo energetico, comfort nello spazio interno e qualità architettonica di un oggetto. Molte persone del tutto invano credono che sia applicabile solo all'abitazione: tradotto dal tedesco "Haus" significa non solo una casa, ma qualsiasi struttura, e lo standard è adatto a un edificio di qualsiasi tipologia. La sua progressività è testimoniata dai numeri: il consumo energetico standard di una normale scuola in Inghilterra è di 100 kWh / m2 all'anno, e un edificio costruito secondo lo standard Passivhaus non dovrebbe consumare più di 15 kWh / m2 all'anno. A differenza di altri standard, Passivhaus aiuta a ridurre il consumo di energia ottimizzando le decisioni di progettazione, come trovare la forma più compatta, il miglior orientamento dell'edificio, ecc.
Lo standard Passivhaus è visto raramente in Inghilterra poiché i codici di efficienza energetica locali funzionano in modo completamente opposto. Rispetto alla Passivhaus, il popolare standard verde BREEAM in Inghilterra e sotto la pressione del governo ha numerosi criteri di valutazione che spesso non hanno nulla a che fare con il consumo di energia: ad esempio, i punti possono essere ottenuti se la distanza tra l'edificio progettato e la cassetta delle lettere più vicina è inferiore di 500 metri. Inoltre, BREEAM si concentra non sulla riduzione della quantità di consumo, ma sulla produzione di energia aggiuntiva da fonti rinnovabili.
Come funziona un architetto Passivhaus?
In primo luogo, riduce al minimo la conduttività termica di pareti, tetti, soffitti e porte. In secondo luogo, si occupa della tenuta termica dell'edificio: tutti i "ponti freddi" (zone di dispersione termica, più spesso riscontrate alle giunzioni degli elementi strutturali di un edificio) devono essere ridotte a zero o minimizzate. Inoltre, già nella fase di progettazione iniziale, l'edificio viene modellato utilizzando il software PHDP (Passive House Design Package). Tuttavia, gli architetti britannici di solito prima delineano completamente l'edificio, riflettono sui layout e solo dopo lo danno agli ingegneri per calcolare il consumo energetico. Stanno cercando di ottimizzare qualcosa, ma la probabilità di correggere gli errori nel progetto finito è estremamente ridotta. Pertanto, è molto più efficace pensarci nelle prime fasi del lavoro, quando il progetto può essere modificato in modo significativo se necessario, ad esempio, per stare al caldo.
La cosa più difficile nello standard Passivhaus è controllare la conformità dell'oggetto, dove gli indicatori non sono solo i dati calcolati dei progettisti, ma anche misurazioni reali in una casa già costruita e operativa. E costruire esattamente come è stato progettato è un famoso mal di testa per tutti gli architetti.
Chi sono gli Architype Architects?
Architype è un nuovo tipo di studio di architettura che è stato fondato 29 anni fa e si è guadagnato negli anni una reputazione invidiabile come progettista di edifici ad alta efficienza energetica. Il loro approccio originale è dettato dalla volontà di coinvolgere clienti e futuri residenti nel processo di progettazione. Esperti, hanno sviluppato un bagaglio di soluzioni tecniche che aumentano la qualità del "prodotto fabbricato".
Durante la sua esistenza, il team di Architype è cresciuto da cinque a 53 persone, nonostante ciò sono riusciti a mantenere un nuovo approccio creativo al design, inclusa l'analisi frequente e la discussione dei progetti. Il fatturato annuo dell'azienda è di 3 milioni di sterline all'anno.
Perché Architype ha deciso di applicare lo standard Passivhaus in Inghilterra?
Circa cinque anni fa, Architype, in collaborazione con la Oxford Brooks University, uno dei più grandi istituti di ricerca tecnologica sull'efficienza energetica, ha raccolto e analizzato informazioni sulle "prestazioni" degli edifici scolastici costruiti dall'ufficio. Di conseguenza, si è riscontrato che, nonostante le varie strategie di efficienza energetica, queste scuole consumavano un'enorme quantità di energia quando le finestre venivano aperte durante l'inverno. E in quel momento, l'adeguamento dello standard Passivhaus alle realtà britanniche interessò Architype, perché, grazie alla ventilazione meccanica e alla tenuta termica, gli edifici costruiti secondo questo standard consumavano molta meno energia e generavano meno CO2. Un ulteriore plus è stata la reale opportunità di studiare come “funziona” l'edificio e quali soluzioni progettuali contribuiscono a migliorare maggiormente l'efficienza energetica.
Molti architetti temono che lo standard Passivhaus limiti la loro immaginazione. Ma gli architetti di Architype sostengono che è la struttura rigida che hanno impostato che innesca l'intero processo creativo nelle loro teste.
Attraverso l'uso dei metodi Passivhaus Architype nei loro recenti progetti, hanno ottenuto una radicale semplificazione delle forme e dei dettagli, ottimizzato il processo di progettazione e persino la supervisione architettonica. Riescono a ottenere i risultati desiderati esaminando ogni soluzione passo dopo passo e testandone le prestazioni nella pratica. Secondo il direttore dell'ufficio Jonathan Hines, la lezione più importante per Architype è stata la consapevolezza dell'importanza della semplificazione del progetto in generale e dei dettagli strutturali in particolare.
Poiché la tipologia dell'edificio non era un fattore decisivo, Architype era pronta a testare lo standard Passivhaus su qualsiasi progetto. Ora, avendo maturato esperienza in questo settore, stanno progettando un'università, un edificio archivio, un villaggio con 150 case, una chiesa e diverse case private secondo i principi di questo standard. Tuttavia, cinque anni fa, la loro specializzazione era l'edilizia scolastica, motivo per cui sono diventati il loro primo banco di prova Passivhaus. L'unico requisito significativo del cliente delle cinque scuole, il Wolverhampton County Council, era di mantenere un budget molto modesto.
Ad oggi, Architype ha completamente completato la costruzione di due istituzioni educative - Oakmeadow Elementary School e Bushbury Hill School, e nel novembre 2013 la terza - Swillington Elementary School è stata completata. Tutti hanno sostituito edifici scolastici obsoleti e quindi demoliti, e devono il loro aspetto all'attuale iniziativa del governo. Tuttavia, Jonathan Hines ritiene che l'ulteriore proliferazione di scuole "passive" in Inghilterra sia una grande questione, proprio a causa delle difficoltà con i finanziamenti pubblici. Pertanto, Architype spera che tali progetti saranno molto richiesti, ad esempio, in Galles, dove il sistema di finanziamento del governo è diverso da quello inglese.
Caratteristiche architettoniche delle scuole "passive"
Il processo di progettazione è iniziato con la ricerca della forma ottimale, del numero di piani, della profondità e dell'orientamento dell'edificio utilizzando il già citato programma di modellazione dinamica PHDP. Dalla ricerca iniziale è emerso quanto sia importante un edificio compatto per ridurre il consumo di energia. La riduzione al minimo della superficie dell'edificio rispetto alla metratura ha consentito di ottenere l'ottimizzazione energetica già in fase di concept. Per entrambe le scuole già costruite, è stata infine scelta una composizione di semplici volumi rettangolari a 2 piani con uno spazio centrale che funge da ricreazione.
L'edificio è stato progettato per consentire alla luce solare di entrare in tutti i locali della scuola, in modo che l'illuminazione artificiale sia utilizzata il meno possibile. Per ridurre la possibilità di surriscaldamento durante i mesi estivi, il numero di finestre esposte a ovest ed est è stato ridotto a zero, poiché i raggi del sole da un angolo basso sono sempre più difficili da oscurare, e quindi le finestre sono rivolte a nord e sud.
Tutte le camere sono dotate di ventilazione incrociata, che viene utilizzata principalmente in estate e fuori stagione. Inoltre, durante i mesi più caldi, come misura aggiuntiva, la ricreazione centrale si trasforma in un "camino" dove, grazie al dislivello e all'effetto della gravità, l'aria calda sale ed esce dalle finestre superiori. Per l'inverno è prevista la ventilazione con sistema di recupero del calore. Inutile dire che, rispetto alle scuole in cui le finestre vengono aperte per la ventilazione nella stagione fredda, un tale sistema riduce notevolmente la dispersione di calore. Si differenzia dal sistema di recupero standard in quanto l'aria fresca che entra nella stanza è riscaldata dal calore dell'aria trattata dalla ricreazione centrale. In questo spazio l'aria viene riscaldata passivamente dalla radiazione solare e dal rilascio di calore interno, anche dagli scolari che corrono durante la ricreazione.
Molta attenzione nel progetto delle scuole "passive" è riservata ai temi della tenuta termica dell'edificio e della minimizzazione dei già citati "ponti freddi" - problema spesso dimenticato in Inghilterra. La maggior parte di questi "ponti" si formano nell'area della fondazione, poiché è a diretto contatto con il terreno, e in corrispondenza delle giunzioni degli elementi strutturali. Gli architetti hanno trovato una risposta originale a questa domanda, proponendo ai progettisti di progettare una fondazione che fosse completamente isolata e non toccasse direttamente il suolo. Inizialmente, i progettisti britannici - partner di Architype dichiararono che era impossibile da un punto di vista tecnico, nonostante in Germania e Austria questo metodo fosse ampiamente utilizzato nella costruzione di edifici "passivi", ma in seguito Architype riuscì a convincerli lo stesso. Alla fine, questa soluzione si è rivelata anche più economica di una fondazione a strisce convenzionale, poiché il metodo applicato richiedeva meno scavi. Quando un tale sistema è stato implementato, il numero di "ponti freddi" nell'area della fondazione è stato ridotto a zero.
Per eliminare i "ponti freddi" in corrispondenza delle giunzioni degli elementi strutturali, gli architetti hanno avuto l'idea di dividere la struttura dell'edificio in una parte interna ed una esterna. Tutta la parte interna della struttura è completamente avvolta da uno strato di isolamento termico, chiamato "coperta", e quindi completamente sigillata. Inoltre, l'isolamento termico della fondazione confina con l'isolamento termico delle pareti, creando un circuito chiuso, che ha permesso di risolvere completamente il problema dei "ponti freddi". Tuttavia, a causa di questa soluzione, le tettoie, le tende da sole e gli elementi di facciata simili dovevano essere fissati a strutture esterne aggiuntive che non erano collegate al telaio principale.
Particolare attenzione è stata posta alla semplificazione dei componenti strutturali. Il team del progetto ha dovuto impegnarsi molto per trovare un equilibrio tra la perdita di calore attraverso le finestre e la radiazione solare, che è importante per il riscaldamento passivo, che alla fine ha portato a un controllo rigoroso su tutte le finestre e le porte dell'edificio.
Tutti i materiali utilizzati nella costruzione delle scuole sono ecologici e per la maggior parte sono stati prodotti nella stessa Inghilterra, il che ha ridotto al minimo le emissioni di CO2 dal trasporto dei materiali. Abbiamo anche utilizzato Warmcell, un isolamento termico realizzato con carta da giornale riciclata.
Nel primo mese e mezzo dopo il completamento della costruzione, gli architetti hanno visitato le loro scuole ogni settimana (poi - una volta ogni due settimane e una volta al mese) per monitorare il funzionamento di tutti i sistemi e capire come si sentono i suoi abitanti nell'edificio. Oltre a misurare la quantità di energia consumata, i livelli di CO2, la temperatura e l'umidità, Architype ha chiesto a tutto il personale della scuola di prendere appunti su come “funziona” l'edificio e come si sente al suo interno. Tutte queste informazioni sono state raccolte e discusse in riunioni con gli appaltatori al fine di migliorare i progetti futuri.
Pertanto, in uno dei primi progetti scolastici, è stato scoperto che il livello di energia primaria consumata supera significativamente la norma. Ciò è stato causato dalla presenza di riscaldamento nel locale pompe sprinkler, che non era isolato termicamente. D'altra parte, nel corso del monitoraggio, gli architetti hanno riscontrato che il sistema di ventilazione a recupero di calore rende i bambini più attenti in classe, mentre respirano aria fresca.
Poiché l'edificio è perfettamente isolato ed ermeticamente sigillato, una caldaia domestica è sufficiente per riscaldarlo, poiché gli appartamenti sono solitamente riscaldati in Inghilterra, ma durante la progettazione, il servizio tecnico della scuola ha chiesto di installare una seconda caldaia aggiuntiva - che in seguito, ovviamente, si è rivelato superfluo. La commissione che ha ispezionato l'edificio ha richiamato l'attenzione sul fatto che, nonostante il freddo, entrambe le caldaie sono state spente, poiché anche senza riscaldamento l'interno dell'edificio è rimasto a una temperatura confortevole.
Durante il periodo di monitoraggio, durato un anno, gli architetti hanno spiegato al personale delle loro scuole come utilizzare correttamente l'illuminazione, la ventilazione e altri sistemi in un edificio così insolito e hanno persino pubblicato un "manuale d'uso" illustrato. Architype ha anche dedicato molto tempo a spiegare agli studenti perché l'energia è necessaria, dove trovarla e, soprattutto, come salvarla. Inoltre, gli scolari potevano fare commenti agli insegnanti se, ad esempio, si dimenticavano di spegnere la luce. I bambini erano entusiasti di una simile prospettiva, che non si può dire degli insegnanti.
Secondo i risultati dell'anno di monitoraggio, è emerso che gli edifici scolastici "passivi" di Architype consumano effettivamente non più di 14-15 kWh / m2 all'anno, mentre le scuole precedenti degli stessi architetti consumavano 40-50 kWh / m2 per anno; tuttavia, le scuole ordinarie in Inghilterra consumano 100 kWh / m2 all'anno.
Analizzando l'intero processo di creazione e realizzazione di un progetto, possiamo concludere che il successo è in gran parte dovuto al lavoro ben coordinato di tutto il team: il cliente con cui Architype collabora da molti anni, l'imprenditore, architetti e designer. Numerosi incontri e negoziazioni hanno permesso a tutti i membri del team sin dall'inizio di comprendere chiaramente cosa si sta facendo e perché. Sono stati inoltre effettuati un numero enorme di ispezioni e test, tra cui un test del fumo, che determina la tenuta dell'edificio.
Architype è riuscita a ottenere risultati sorprendenti utilizzando lo standard Passivhaus come strumento di progettazione e senza spendere fondi aggiuntivi per tecnologie ad alta efficienza energetica (anche se di solito gli edifici Passivhaus ripagano abbastanza rapidamente: in media 5-10 anni a seconda dei prezzi dell'energia). Basando il loro flusso di lavoro sull'osservazione di cosa e come "funziona" in un edificio, questi architetti puntano alla qualità semplificando l'edificio stesso ei suoi dettagli, dimostrando che l'efficienza energetica non è in conflitto con la bellezza e l'eleganza. Come ha detto il musicista Charles Mingus, “Complicare la semplicità è un luogo comune. E la semplificazione della complessità è creatività”: questa è la filosofia a cui aderisce il laboratorio Architype.
