Nur wenige Architekten in Großbritannien können sich rühmen, Umweltberatern, Designern oder den Bewohnern ihrer bestehenden Projekte zuzuhören. Und diejenigen, die aus ihren Fehlern lernen und die Erfahrungen aus nachfolgenden Projekten nutzen, sollten in das Rote Buch aufgenommen werden.
Architype, eine neue Generation begeisterter Architekten, hat die ersten Schulen in Großbritannien gebaut, die dem deutschen Passivhaus-Standard entsprechen. Durch ihre Arbeit haben sie bewiesen, dass eine Schule nicht nur ein schönes Gebäude sein kann, sondern auch ein Gebäude, in dem es aufgrund seiner Nachdenklichkeit und Energieeffizienz angenehm zu studieren ist.
„Energie ist ein bisschen wie Abfall: Es ist immer gut, wenn sie recycelt werden kann, aber es ist besser, nur weniger zu produzieren. Auch mit Energie: Sie können erneuerbare Energiequellen und Sonnenkollektoren nutzen oder einfach weniger davon verbrauchen."
Jonathan Hines, Direktor des Architype Bureau
Was ist Passivhaus Standard?
Zur Erinnerung: Dieser vom Passivhaus Institut entwickelte deutsche Standard für Energieeffizienz in Gebäuden ist ein Indikator für geringen Energieverbrauch, Komfort im Innenraum und die architektonische Qualität eines Objekts. Viele Menschen glauben völlig vergeblich, dass es nur für den Wohnungsbau gilt: Aus dem Deutschen übersetzt bedeutet „Haus“nicht nur ein Haus, sondern jede Struktur, und der Standard eignet sich für ein Gebäude jeder Typologie. Seine Fortschrittlichkeit wird durch die Zahlen belegt: Der Standard-Energieverbrauch einer normalen Schule in England beträgt 100 kWh / m2 pro Jahr, und ein nach dem Passivhaus-Standard gebautes Gebäude sollte nicht mehr als 15 kWh / m2 pro Jahr verbrauchen. Im Gegensatz zu anderen Standards trägt Passivhaus dazu bei, den Energieverbrauch zu senken, indem Entwurfsentscheidungen optimiert werden - z. B. die kompakteste Form, die beste Gebäudeausrichtung usw.
Der Passivhaus-Standard wird in England selten gesehen, da die lokalen Energieeffizienzcodes völlig entgegengesetzt funktionieren. Im Vergleich zu Passivhaus hat der beliebte grüne BREEAM-Standard in England, für den sich die Regierung einsetzt, zahlreiche Bewertungskriterien, die oft nichts mit dem Energieverbrauch zu tun haben: Beispielsweise können Punkte erzielt werden, wenn der Abstand zwischen dem geplanten Gebäude und dem nächsten Briefkasten geringer ist als 500 Meter. Darüber hinaus konzentriert sich BREEAM nicht auf die Reduzierung des Verbrauchs, sondern auf die Erzeugung zusätzlicher Energie aus erneuerbaren Quellen.
Wie arbeitet ein Passivhaus-Architekt?
Erstens wird die Wärmeleitfähigkeit von Wänden, Dächern, Decken und Türen minimiert. Zweitens kümmert er sich um die thermische Dichtheit des Gebäudes: Alle "kalten Brücken" (Bereiche mit Wärmeverlust, die am häufigsten an den Verbindungsstellen von Bauelementen eines Gebäudes auftreten) müssen auf Null reduziert oder minimiert werden. Darüber hinaus wird das Gebäude bereits in der ersten Entwurfsphase mit der PHDP-Software (Passive House Design Package) modelliert. Britische Architekten skizzieren das Gebäude jedoch in der Regel zunächst vollständig, überlegen sich die Grundrisse und geben es erst dann an die Ingenieure weiter, um den Energieverbrauch zu berechnen. Sie versuchen, etwas zu optimieren, aber die Wahrscheinlichkeit, Fehler im fertigen Projekt zu korrigieren, ist äußerst gering. Daher ist es viel effektiver, in früheren Arbeitsphasen darüber nachzudenken, wenn das Projekt bei Bedarf erheblich geändert werden kann, um beispielsweise warm zu bleiben.
Das Schwierigste in der Passivhaus-Norm ist die Überprüfung des Objekts auf Konformität, wobei die Indikatoren nicht nur die berechneten Daten der Konstrukteure sind, sondern auch reale Messungen in einem bereits gebauten und in Betrieb befindlichen Haus. Und genau so zu bauen, wie es entworfen wurde, ist ein berühmtes Problem für alle Architekten.
Wer sind Architype Architects?
Architype ist eine neue Art von Architekturbüro, das vor 29 Jahren gegründet wurde und sich im Laufe der Jahre einen beneidenswerten Ruf als Designer hochwertiger energieeffizienter Gebäude erarbeitet hat. Ihr ursprünglicher Ansatz wird durch den Wunsch bestimmt, Kunden und zukünftige Bewohner in den Entwurfsprozess einzubeziehen. Erfahrene haben sie eine Menge technischer Lösungen entwickelt, die die Qualität des "hergestellten Produkts" erhöhen.
Während seines Bestehens ist das Architype-Team von fünf auf 53 Mitarbeiter angewachsen, obwohl es ihnen gelungen ist, einen neuen kreativen Designansatz beizubehalten, einschließlich häufiger Analysen und Diskussionen über Projekte. Der Jahresumsatz des Unternehmens beträgt 3 Millionen Pfund pro Jahr.
Warum hat Architype beschlossen, den Passivhaus-Standard in England anzuwenden?
Vor etwa fünf Jahren sammelte und analysierte Architype in Zusammenarbeit mit der Oxford Brooks University, einem der weltweit größten Forschungsinstitute für energieeffiziente Technologie, Informationen über die "Leistung" der vom Büro errichteten Schulgebäude. Als Ergebnis wurde festgestellt, dass diese Schulen trotz verschiedener Energieeffizienzstrategien eine enorme Menge an Energie verbrauchten, da im Winter Fenster in ihnen geöffnet wurden. In diesem Moment interessierte die Anpassung des Passivhaus-Standards an die britischen Realitäten Architype, da Gebäude, die nach diesem Standard gebaut wurden, dank mechanischer Belüftung und thermischer Dichtheit deutlich weniger Energie verbrauchten und weniger CO2 erzeugten. Ein weiteres Plus war die echte Gelegenheit zu untersuchen, wie das Gebäude „funktioniert“und welche Designlösungen dazu beitragen, die Energieeffizienz am meisten zu verbessern.
Viele Architekten befürchten, dass der Passivhaus-Standard ihre Vorstellungskraft einschränken wird. Die Architekten von Architype argumentieren jedoch, dass es der starre Rahmen ist, den sie festlegen, der den gesamten kreativen Prozess in ihren Köpfen auslöst.
Durch den Einsatz von Passivhaus Architype-Methoden in ihren jüngsten Projekten haben sie eine radikale Vereinfachung von Formen und Details erreicht, den Entwurfsprozess optimiert und sogar die architektonische Überwachung. Sie schaffen es, die gewünschten Ergebnisse zu erzielen, indem sie jede Lösung Schritt für Schritt durchdenken und ihre Leistung in der Praxis testen. Laut dem Direktor des Büros, Jonathan Hines, war die wichtigste Lehre für Architype die Erkenntnis, wie wichtig es ist, das Projekt im Allgemeinen und die strukturellen Details im Besonderen zu vereinfachen.
Da die Typologie des Gebäudes kein entscheidender Faktor war, war Architype bereit, den Passivhaus-Standard für jedes Projekt zu testen. Nachdem sie nun Erfahrungen in diesem Bereich gesammelt haben, entwerfen sie eine Universität, ein Archivgebäude, ein Dorf mit 150 Häusern, eine Kirche und mehrere Privathäuser nach den Grundsätzen dieses Standards. Vor fünf Jahren spezialisierten sie sich jedoch auf Schulgebäude, weshalb sie ihr erstes Passivhaus-Testgelände wurden. Die einzige wesentliche Anforderung des Kunden der fünf Schulen, des Wolverhampton County Council, bestand darin, ein sehr bescheidenes Budget einzuhalten.
Bis heute hat Architype den Bau von zwei Bildungseinrichtungen - der Oakmeadow Elementary School und der Bushbury Hill School - vollständig abgeschlossen. Im November 2013 wird die dritte - die Swillington Elementary School - fertiggestellt. Sie alle ersetzten veraltete und daher abgerissene Schulgebäude und verdanken ihr Aussehen der gegenwärtigen Regierungsinitiative. Jonathan Hines ist jedoch der Ansicht, dass die weitere Verbreitung "passiver" Schulen in England eine große Frage ist, gerade wegen der Schwierigkeiten bei der öffentlichen Finanzierung. Daher hofft Architype, dass solche Projekte beispielsweise in Wales, wo sich das staatliche Finanzierungssystem vom englischen unterscheidet, sehr gefragt sein werden.
Architektonische Merkmale "passiver" Schulen
Der Entwurfsprozess begann mit der Suche nach der optimalen Form, Anzahl der Stockwerke, Tiefe und Ausrichtung des Gebäudes unter Verwendung des bereits erwähnten dynamischen Modellierungsprogramms PHDP. Aus ersten Untersuchungen ging hervor, wie wichtig ein kompaktes Gebäude für die Reduzierung des Energieverbrauchs ist. Durch die Minimierung der Gebäudefläche im Verhältnis zur Grundfläche konnte bereits in der Konzeptphase eine Energieoptimierung erreicht werden. Für beide bereits gebauten Schulen wurde letztendlich eine Komposition aus einfachen rechteckigen 2-stöckigen Bänden mit einem zentralen Raum gewählt, der als Erholung dient.
Das Gebäude wurde so konzipiert, dass Sonnenlicht in alle Schulräume eindringen kann, sodass künstliches Licht so wenig wie möglich verwendet wird. Um die Möglichkeit einer Überhitzung während der Sommermonate zu verringern, wurde die Anzahl der nach Westen und Osten ausgerichteten Fenster auf Null reduziert, da die Sonnenstrahlen aus einem niedrigen Winkel immer schwieriger abzudunkeln sind und die Fenster daher nach Norden und Süden ausgerichtet sind.
Alle Zimmer verfügen über eine Querlüftung, die hauptsächlich im Sommer und außerhalb der Saison genutzt wird. Während der wärmeren Monate verwandelt sich die zentrale Erholung als zusätzliche Maßnahme in einen "Schornstein", in dem dank des Höhenunterschieds und der Wirkung der Schwerkraft warme Luft durch die oberen Fenster aufsteigt und austritt. Für den Winter ist eine Belüftung mit einem Wärmerückgewinnungssystem vorgesehen. Im Vergleich zu Schulen, in denen in der kalten Jahreszeit Fenster zur Belüftung geöffnet werden, reduziert ein solches System natürlich den Wärmeverlust erheblich. Es unterscheidet sich vom Standard-Rekuperationssystem dadurch, dass die in den Raum eintretende Frischluft durch die Wärme der verarbeiteten Luft aus der zentralen Erholung erwärmt wird. In diesem Raum wird die Luft passiv durch Sonneneinstrahlung und interne Wärmeabgabe erwärmt, auch von Schulkindern, die während der Pause laufen.
Bei dem Projekt "passiver" Schulen wird den Fragen der thermischen Dichtheit des Gebäudes und der Minimierung der bereits erwähnten "kalten Brücken" große Aufmerksamkeit gewidmet - ein Problem, das in England häufig vergessen wird. Die meisten dieser "Brücken" werden im Bereich des Fundaments gebildet, da es in direktem Kontakt mit dem Boden und an den Fugen von Strukturelementen steht. Die Architekten fanden eine originelle Antwort auf diese Frage und schlugen den Designern vor, ein Fundament zu entwerfen, das vollständig isoliert ist und den Boden nicht direkt berührt. Zunächst erklärten die britischen Designer - Partner von Architype, dass dies aus technischer Sicht unmöglich sei, obwohl diese Methode in Deutschland und Österreich beim Bau "passiver" Gebäude weit verbreitet ist, aber später gelang es Architype, sie zu überzeugen alles das selbe. Am Ende erwies sich diese Lösung als noch billiger als ein herkömmliches Streifenfundament, da die angewandte Methode weniger Aushub erforderte. Bei der Implementierung eines solchen Systems wurde die Anzahl der "Kaltbrücken" im Bereich des Fundaments auf Null reduziert.
Um "kalte Brücken" an den Fugen von Bauelementen loszuwerden, kamen die Architekten auf die Idee, die Gebäudestruktur in einen inneren und einen äußeren Teil zu unterteilen. Der gesamte innere Teil der Struktur ist vollständig in eine Wärmedämmschicht eingewickelt, die als "Decke" bezeichnet wird, und ist daher vollständig versiegelt. Darüber hinaus grenzt die Wärmedämmung des Fundaments an die Wärmedämmung der Wände an, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht, der es ermöglicht, das Problem der "Kaltbrücken" vollständig zu lösen. Aufgrund dieser Lösung mussten die Vordächer, Markisen und ähnliche Fassadenelemente jedoch an zusätzlichen Außenstrukturen befestigt werden, die nicht mit dem Hauptrahmen verbunden waren.
Besonderes Augenmerk wurde auf die Vereinfachung von Bauteilen gelegt. Das Projektteam musste große Anstrengungen unternehmen, um ein Gleichgewicht zwischen Wärmeverlust durch die Fenster und Sonneneinstrahlung zu finden, was für die passive Heizung wichtig ist, was letztendlich zu einer strengen Kontrolle aller Fenster und Türen im Gebäude führte.
Alle für den Bau von Schulen verwendeten Materialien sind umweltfreundlich und wurden größtenteils in England selbst hergestellt, wodurch die CO2-Emissionen beim Materialtransport minimiert wurden. Wir haben auch Warmcell verwendet - Wärmeisolierung aus recyceltem Zeitungspapier.
In den ersten anderthalb Monaten nach Abschluss der Bauarbeiten besuchten die Architekten jede Woche (dann - alle zwei Wochen und einmal im Monat) ihre Schulen, um die Funktionsweise aller Systeme zu überwachen und zu verstehen, wie sich die Bewohner im Gebäude fühlen. Zusätzlich zur Messung des Energieverbrauchs, des CO2-Gehalts, der Temperatur und der Luftfeuchtigkeit bat Architype alle Schulmitarbeiter, sich Notizen darüber zu machen, wie das Gebäude „funktioniert“und wie sie sich darin fühlen. Alle diese Informationen wurden in Besprechungen mit Auftragnehmern gesammelt und diskutiert, um zukünftige Projekte zu verbessern.
So wurde in einem der ersten Schulprojekte festgestellt, dass der Verbrauch an Primärenergie die Norm deutlich übersteigt. Dies wurde durch das Vorhandensein einer Heizung im Sprinklerpumpenraum verursacht, die nicht wärmeisoliert war. Andererseits stellten die Architekten im Verlauf der Überwachung fest, dass das Lüftungssystem mit Wärmerückgewinnung Kinder im Klassenzimmer aufmerksamer macht, wenn sie frische Luft einatmen.
Da das Gebäude perfekt isoliert und hermetisch abgedichtet ist, reicht ein Haushaltskessel aus, um es zu heizen, da die Wohnungen normalerweise in England beheizt werden. Während des Entwurfs bat der technische Techniker der Schule jedoch um die Installation eines zweiten zusätzlichen Kessels - was später natürlich der Fall sein sollte erwies sich als überflüssig. Die Kommission, die das Gebäude inspizierte, machte darauf aufmerksam, dass trotz des kalten Wetters beide Kessel ausgeschaltet waren - auch ohne Heizung blieb das Innere des Gebäudes auf einer angenehmen Temperatur.
Während des einjährigen Überwachungszeitraums erklärten die Architekten den Mitarbeitern ihrer Schulen, wie sie Beleuchtung, Lüftung und andere Systeme in einem so ungewöhnlichen Gebäude richtig einsetzen, und veröffentlichten sogar ein illustriertes "Benutzerhandbuch". Architype verbrachte auch viel Zeit damit, den Schülern zu erklären, warum Energie benötigt wird, wo sie erhältlich ist und vor allem, wie sie eingespart werden kann. Außerdem durften Schulkinder den Lehrern Kommentare abgeben, wenn sie beispielsweise vergaßen, das Licht auszuschalten. Kinder freuten sich über eine solche Aussicht, die über Lehrer nicht gesagt werden kann.
Nach den Ergebnissen des Überwachungsjahres wurde festgestellt, dass die „passiven“Schulgebäude von Architype tatsächlich nicht mehr als 14-15 kWh / m2 pro Jahr verbrauchen, während frühere Schulen derselben Architekten 40-50 kWh / m2 pro Jahr verbrauchten Jahr; Normale Schulen in England verbrauchen jedoch 100 kWh / m2 pro Jahr.
Wenn wir den gesamten Prozess der Erstellung und Implementierung eines Projekts analysieren, können wir den Schluss ziehen, dass der Erfolg hauptsächlich auf der gut koordinierten Arbeit des gesamten Teams beruht: dem Kunden, mit dem Architype seit vielen Jahren zusammenarbeitet, dem Bauunternehmer, Architekten und Designern. Durch zahlreiche Besprechungen und Verhandlungen konnten alle Teammitglieder von Anfang an klar verstehen, was und warum getan wird. Eine große Anzahl von Inspektionen und Tests wurde ebenfalls durchgeführt, einschließlich eines Rauchtests, der die Dichtheit des Gebäudes bestimmt.
Architype hat es geschafft, mit dem Passivhaus-Standard als Entwurfswerkzeug und ohne zusätzliche Mittel für energieeffiziente Technologien erstaunliche Ergebnisse zu erzielen (obwohl sich Passivhaus-Gebäude normalerweise recht schnell auszahlen: durchschnittlich 5 bis 10 Jahre, abhängig von den Energiepreisen). Indem diese Architekten ihren Workflow auf die Beobachtung stützen, was und wie in einem Gebäude „funktioniert“, streben sie nach Qualität, indem sie das Gebäude selbst und seine Details vereinfachen und gleichzeitig beweisen, dass Energieeffizienz nicht mit Schönheit und Eleganz in Konflikt steht. Der Musiker Charles Mingus sagte: „Komplizierte Einfachheit ist an der Tagesordnung. Und die Vereinfachung der Komplexität ist Kreativität. “Dies ist die Philosophie, an der der Architype-Workshop festhält.
