Poucos arquitetos no Reino Unido podem se gabar de ouvir consultores ambientais, designers ou os ocupantes de seus projetos existentes. E aqueles que aprendem com seus erros e usam a experiência adquirida em projetos subsequentes devem ser incluídos no Livro Vermelho.
Architype, uma nova geração de arquitetos entusiasmados, construiu as primeiras escolas no Reino Unido a atender ao padrão alemão Passivhaus. Com o seu trabalho, provaram que uma escola pode ser não só um belo edifício, mas também um edifício onde seja confortável estudar devido à sua consideração e eficiência energética.
“Energia é um pouco como lixo: é sempre bom se puder ser reciclada, mas é melhor apenas produzir menos. Também com energia: você pode usar suas fontes renováveis, painéis solares, ou pode apenas consumir menos."
Jonathan Hines, Diretor do Architype Bureau
O que é Passivhaus Standard?
Recorde-se que esta norma alemã de eficiência energética em edifícios, desenvolvida pelo Passivhaus Institut, é um indicador do baixo consumo de energia, do conforto do espaço interior e da qualidade arquitectónica de um objecto. Muitas pessoas em vão acreditam que isso é aplicável apenas à habitação: traduzido do alemão “Haus” significa não apenas uma casa, mas qualquer estrutura, e o padrão é adequado para uma construção de qualquer tipologia. Sua progressividade é evidenciada pelos números: o consumo padrão de energia de uma escola comum na Inglaterra é de 100 kWh / m2 por ano, e um edifício construído de acordo com o padrão Passivhaus não deve consumir mais do que 15 kWh / m2 por ano. Ao contrário de outros padrões, Passivhaus ajuda a reduzir o consumo de energia otimizando as decisões de projeto - como encontrar a forma mais compacta, a melhor orientação do edifício, etc.
O padrão Passivhaus raramente é visto na Inglaterra, já que os códigos locais de eficiência energética funcionam de maneira completamente oposta. Em comparação com Passivhaus, o padrão BREEAM verde popular na Inglaterra e pressionado pelo governo tem vários critérios de avaliação que muitas vezes não têm nada a ver com o consumo de energia: por exemplo, os pontos podem ser obtidos se a distância entre o edifício projetado e a caixa de correio mais próxima for menor de 500 metros. Além disso, o BREEAM está focado não na redução da quantidade de consumidos, mas na produção de energia adicional a partir de fontes renováveis.
Como funciona um arquiteto Passivhaus?
Primeiro, ele minimiza a condutividade térmica de paredes, tetos, tetos e portas. Em segundo lugar, ele cuida da estanqueidade térmica do edifício: todas as "pontes frias" (áreas de perda de calor, mais frequentemente encontradas nas juntas de elementos estruturais de um edifício) devem ser reduzidas a zero ou minimizadas. Além disso, já na fase inicial de projeto, o edifício é modelado utilizando o software PHDP (Passive House Design Package). No entanto, os arquitetos britânicos costumam primeiro delinear completamente o edifício, pensar nos layouts e só então entregá-lo aos engenheiros para calcular o consumo de energia. Eles estão tentando otimizar algo, mas a probabilidade de corrigir erros no projeto finalizado é extremamente pequena. Portanto, é muito mais eficaz pensar sobre isso nos estágios iniciais do trabalho, quando o projeto pode ser alterado significativamente se necessário, por exemplo, para se manter aquecido.
A coisa mais difícil no padrão Passivhaus é verificar a conformidade do objeto, onde os indicadores não são apenas os dados calculados dos engenheiros de projeto, mas também as medições reais em uma casa já construída e em operação. E construir exatamente como foi projetado é uma famosa dor de cabeça para todos os arquitetos.
Quem são os arquitetos Architype?
Architype é um novo tipo de estúdio de arquitetura fundado há 29 anos e que ganhou uma reputação invejável ao longo dos anos como projetista de edifícios de alta eficiência energética. Sua abordagem original é ditada pelo desejo de envolver os clientes e futuros residentes no processo de design. Experientes, desenvolveram uma bagagem de soluções técnicas que aumentam a qualidade do “produto fabricado”.
Durante sua existência, a equipe Architype cresceu de cinco para 53 pessoas, apesar disso, eles conseguiram manter uma abordagem criativa nova para o design, incluindo análises e discussões frequentes de projetos. O faturamento anual da empresa é de 3 milhões de libras por ano.
Por que Architype decidiu aplicar o padrão Passivhaus na Inglaterra?
Cerca de cinco anos atrás, Architype, em colaboração com Oxford Brooks University, um dos maiores institutos de pesquisa de tecnologia de eficiência energética do mundo, coletou e analisou informações sobre o "desempenho" dos edifícios escolares construídos pelo escritório. Como resultado, verificou-se que, apesar de várias estratégias de eficiência energética, essas escolas consumiam uma enorme quantidade de energia porque as janelas eram abertas durante o inverno. E naquele momento, a adaptação da norma Passivhaus à realidade britânica interessou à Architype, pois, graças à ventilação mecânica e à estanqueidade, os edifícios construídos de acordo com esta norma consumiam significativamente menos energia e geravam menos CO2. Uma vantagem adicional foi a oportunidade real de estudar como o edifício “funciona” e quais as soluções de design que mais ajudam a melhorar a eficiência energética.
Muitos arquitetos temem que o padrão Passivhaus limite sua imaginação. Mas os arquitetos do Architype argumentam que é a estrutura rígida que eles definiram que aciona todo o processo criativo em suas cabeças.
Através do uso de métodos do Passivhaus Architype em seus projetos recentes, eles conseguiram uma simplificação radical de formas e detalhes, otimizando o processo de design e até mesmo a supervisão arquitetônica. Eles conseguem alcançar os resultados desejados pensando passo a passo em cada solução e testando seu desempenho na prática. De acordo com o diretor do bureau, Jonathan Hines, a lição mais importante para a Architype foi a compreensão da importância de simplificar o projeto em geral e os detalhes estruturais em particular.
Uma vez que a tipologia do edifício não foi um fator decisivo, a Architype estava pronta para testar o padrão Passivhaus em qualquer projeto. Agora, com experiência nesta área, estão a desenhar uma universidade, um edifício de arquivo, uma aldeia com 150 casas, uma igreja e várias casas particulares de acordo com os princípios desta norma. No entanto, há cinco anos, sua especialização eram edifícios escolares, razão pela qual eles se tornaram o primeiro campo de provas de Passivhaus. A única exigência significativa do cliente das cinco escolas, Wolverhampton County Council, era manter um orçamento muito modesto.
Até o momento, a Architype concluiu totalmente a construção de duas instituições de ensino - Oakmeadow Elementary School e Bushbury Hill School, e em novembro de 2013 a terceira - Swillington Elementary School está sendo concluída. Todos eles substituíram edifícios escolares obsoletos e, portanto, demolidos, e devem sua aparência à atual iniciativa do governo. No entanto, Jonathan Hines acredita que a crescente proliferação de escolas "passivas" na Inglaterra é uma grande questão, justamente por causa das dificuldades de financiamento público. Portanto, Architype espera que tais projetos tenham grande demanda, por exemplo, no País de Gales, onde o sistema de financiamento do governo é diferente do inglês.
Características arquitetônicas de escolas "passivas"
O processo de projeto começou com a busca da forma ideal, número de andares, profundidade e orientação do edifício usando o já citado programa de modelagem dinâmica PHDP. A partir da pesquisa inicial, ficou claro o quão importante é um edifício compacto para reduzir o consumo de energia. A minimização da área de superfície do edifício em relação à área do piso tornou possível alcançar a otimização energética já na fase de conceito. Para as duas escolas já construídas, optou-se por uma composição de volumes simples retangulares de 2 andares com um espaço central que serve de recreação.
O edifício foi projetado para permitir que a luz solar entre em todas as instalações da escola, de modo que a iluminação artificial seja usada o menos possível. Para reduzir a possibilidade de superaquecimento durante os meses de verão, o número de janelas voltadas para oeste e leste foi reduzido a zero, uma vez que os raios solares de baixo ângulo são sempre mais difíceis de escurecer e, portanto, as janelas estão voltadas para o norte e para o sul.
Todos os quartos têm ventilação cruzada, que é usada principalmente no verão e fora de temporada. Além disso, durante os meses mais quentes, como medida adicional, a recriação central transforma-se numa “chaminé” onde, graças à diferença de altura e ao efeito da gravidade, o ar quente sobe e sai pelas janelas superiores. Para o inverno, é fornecida ventilação com sistema de recuperação de calor. Nem é preciso dizer que, em comparação com escolas onde as janelas são abertas para ventilação na estação fria, esse sistema reduz significativamente a perda de calor. Ele difere do sistema de recuperação padrão porque o ar fresco que entra na sala é aquecido pelo calor do ar processado da recreação central. Nesse espaço, o ar é aquecido passivamente pela radiação solar e liberação de calor interno, inclusive pela corrida de escolares durante o recreio.
Muita atenção no projeto de escolas "passivas" é dada às questões de estanqueidade do edifício e minimização das já mencionadas "pontes frias" - um problema que muitas vezes é esquecido na Inglaterra. A maior parte dessas "pontes" são formadas na área da fundação, por estarem em contato direto com o solo, e nas juntas dos elementos estruturais. Os arquitetos encontraram uma resposta original para esta pergunta, propondo aos designers que projetassem uma fundação que seria completamente isolada e não tocaria o solo diretamente. Inicialmente, os designers britânicos - sócios da Architype declararam que era impossível do ponto de vista técnico, apesar de na Alemanha e na Áustria este método ser amplamente utilizado na construção de edifícios "passivos", mas posteriormente a Architype conseguiu convencê-los tudo o mesmo. No final, essa solução acabou sendo ainda mais barata do que uma fundação de faixa convencional, já que o método aplicado exigiu menos escavação. Quando esse sistema foi implementado, o número de "pontes frias" na área da fundação foi reduzido a zero.
Para eliminar as "pontes frias" nas juntas dos elementos estruturais, os arquitetos tiveram a ideia de dividir a estrutura do edifício em interna e externa. Toda a parte interna da estrutura é totalmente envolvida por uma camada de isolamento térmico, chamada de “manta”, e por isso é totalmente vedada. Além disso, o isolamento térmico da fundação confunde-se com o isolamento térmico das paredes, criando um circuito fechado que permitiu resolver completamente o problema das "pontes frias". No entanto, devido a esta solução, as copas, toldos e elementos de fachada semelhantes tiveram que ser fixados a estruturas externas adicionais que não estavam conectadas à moldura principal.
Foi dada especial atenção à simplificação dos componentes estruturais. A equipe do projeto teve que se esforçar muito para encontrar um equilíbrio entre a perda de calor pelas janelas e a radiação solar, o que é importante para o aquecimento passivo, que acabou levando a um controle estrito sobre todas as janelas e portas do edifício.
Todos os materiais utilizados na construção das escolas são ecologicamente corretos e, em sua maioria, foram produzidos na própria Inglaterra, o que minimizou as emissões de CO2 no transporte de materiais. Também usamos Warmcell - isolamento térmico feito de papel de jornal reciclado.
No primeiro mês e meio após a conclusão da construção, os arquitetos visitaram suas escolas todas as semanas (então - uma vez a cada duas semanas e uma vez por mês) para monitorar o funcionamento de todos os sistemas e entender como seus habitantes se sentem no edifício. Além de medir a quantidade de energia consumida, níveis de CO2, temperatura e umidade, Architype pediu a todos os funcionários da escola para fazerem anotações sobre como o prédio “funciona” e como se sentem nele. Todas essas informações foram coletadas e discutidas em reuniões com as contratadas a fim de aprimorar os projetos futuros.
Assim, em um dos primeiros projetos escolares, descobriu-se que o nível de energia primária consumida supera significativamente a norma. Isso foi causado pela presença de aquecimento na sala de bombas do sprinkler, que não era isolada termicamente. Por outro lado, no decorrer do monitoramento, os arquitetos constataram que o sistema de ventilação com recuperação de calor torna as crianças mais atentas em sala de aula, pois respiram ar puro.
Como o edifício está perfeitamente isolado e hermeticamente fechado, basta uma caldeira doméstica para aquecê-lo, já que os apartamentos costumam ser aquecidos na Inglaterra, mas durante o projeto, o serviço técnico da escola solicitou a instalação de uma segunda caldeira adicional - que mais tarde, é claro, acabou por ser supérfluo. A comissão que fiscalizou o prédio chamou a atenção para o fato de que, apesar do frio, ambas as caldeiras estavam desligadas - já que mesmo sem aquecimento o interior do prédio permanecia em uma temperatura confortável.
Ao longo do período de monitoramento, que durou um ano, os arquitetos ensinaram aos funcionários de suas escolas como usar corretamente a iluminação, a ventilação e outros sistemas em um edifício tão incomum, e até publicaram um "manual do usuário" ilustrado. Architype também passou muito tempo explicando aos alunos por que a energia é necessária, onde obtê-la e, o mais importante, como economizá-la. Além disso, os alunos podiam fazer comentários aos professores se, por exemplo, se esquecessem de desligar a luz. As crianças ficaram encantadas com tal perspectiva, o que não se pode dizer dos professores.
De acordo com os resultados do ano de monitoramento, verificou-se que os edifícios escolares "passivos" de Architype realmente não consomem mais do que 14-15 kWh / m2 por ano, enquanto as escolas anteriores dos mesmos arquitetos consumiam 40-50 kWh / m2 por ano; no entanto, as escolas normais na Inglaterra consomem 100 kWh / m2 por ano.
Analisando todo o processo de criação e implementação de um projeto, podemos concluir que o sucesso se deve em grande parte ao trabalho bem coordenado de toda a equipe: o cliente com quem a Architype colabora há muitos anos, o empreiteiro, arquitetos e designers. Numerosas reuniões e negociações permitiram que todos os membros da equipe, desde o início, entendessem claramente o que está sendo feito e por quê. Um grande número de inspeções e testes também foram realizados, incluindo um teste de fumaça, que determina a estanqueidade do edifício.
Architype conseguiu alcançar resultados surpreendentes usando o padrão Passivhaus como uma ferramenta de design e sem gastar nenhum dinheiro adicional em tecnologias de eficiência energética (embora normalmente os edifícios Passivhaus paguem rapidamente: em média 5-10 anos dependendo dos preços da energia). Baseando o seu fluxo de trabalho na observação do que e como “funciona” num edifício, estes arquitectos primam pela qualidade simplificando o edifício e os seus detalhes, ao mesmo tempo que provam que a eficiência energética não entra em conflito com beleza e elegância. Como disse o músico Charles Mingus, “A simplicidade complicada é lugar-comum. E a simplificação da complexidade é criatividade”: esta é a filosofia a que adere o workshop Architype.
