Бял покрив, иновативни слънчеви засенчвания и биоклиматичен дизайн в Мадрид

Очаква се в района на Мадрид да се наблюдават доста тежки промени в климатичните условия, особено по отношение на броя и продължителността на високите дневни и нощни температури и намаляването на валежите. Средната стойност на моделните прогнози на съвкупност от основни климатични модели, намалена до общинско равнище при климатичен сценарий RCP8.5, показва значително увеличение на броя на горещите нощи (т.е. нощите с по-висока средна температура от 90 % перцентил от референтния период, 2006 г.): 50, 80, 114 нощувки съответно през 2010 г., 2050 г. и 2100 г. (моделите са налични в AdapteCCa. Моделите предвиждат също така увеличение на горещите дни (по-висока средна дневна температура от 90 % перцентил през референтния период): 31, 54, 75 дни съответно през 2010 г., 2050 г. и 2100 г.; както и по време на горещи вълни: 17, 26, 56 дни съответно през 2010 г., 2050 г. и 2100 г. Те също така посочват намаляване на валежите, като броят на дните с по-малко от 1 мм дъжд се увеличава от 280 през 2010 г. на 283 през 2050 г. на 302 през 2100 г.

Поради това въздействието на изменението на климата като екстремни горещини, недостиг на вода и случайни обилни валежи се очаква да създаде все по-сериозни проблеми за региона на Мадрид през следващите десетилетия, предизвикателството на проекта беше да се разработи сграда, която ще трябва да изпълни комбинация от множество амбициозни цели: тя трябваше да се превърне в голяма, многофункционална, гъвкава, енергийно ефективна и адаптивна към климата сграда, която ще продължи дълго време и която ще бъде адаптирана към тези променящи се обстоятелства.

Тъй като целта на енергийния отдел на института IMDEA е да извършва научноизследователска и развойна дейност по енергийни въпроси (особено по отношение на възобновяемата енергия и решенията за чиста енергия), при проектирането на новата сграда беше разгледана връзка с тези общи цели. В същото време разработчиците имаха за цел да проектират сграда, която ще работи дълго време и която ще функционира при променени климатични условия, с по-високи летни температури и без да консумира допълнителна енергия за охлаждане. Проектирането на сградата трябваше да включва енергийно ефективни системи, възобновяема енергия, намалено потребление на енергия, ефективни водни системи, ефективно използване на ресурсите (като строителни материали) и зелени площи около сградата.

Повечето от решенията, прилагани при изграждането на сградата на IMDEA, са едновременно мерки за адаптиране към изменението на климата и мерки за смекчаване на последиците от него.

Сградата е проектирана по критериите на биоклиматичната архитектура, за да се постигнат ниски вътрешни температури през горещите периоди и да се сведе до минимум потреблението на енергия за охлаждане и осветление. Строителните фасади са обратно вентилирани с 80 мм изолация и различни външни покрития за оптимален резултат. Той е обвит от големи прозрачни повърхности, особено във вътрешните стени, които подобряват външния вид и осветлението на сградата. От външната страна на сградата се използват хоризонтални лопатки („система с фиксирани лопатки за големи жалузи“), като по този начин се предлага ефективно слънчево засенчване, без да се нарушава гледката. Тези сенници предпазват потребителите от прекомерно ниво на топлина поради слънчева радиация или възможност за отблясъци, когато слънчевата надморска височина е най-висока или когато нивата на радиация са много високи. Заедно с правилната ориентация на сградата, сенниците позволяват оптимално използване на входящата светлина във времена на ниска слънчева надморска височина (ранна сутрин, късна вечер и зимни дни). Покривните площи, изложени на пряко слънце, са покрити със специален бял материал, отразяващ радиацията, което намалява количеството енергия, необходима за охлаждане и приноса към ефекта на градския топлинен остров.

Специално внимание е обърнато на ориентацията на сградата: проектирани и сравнени са различни фасадни системи, за да се развие оптималната фасада според функцията и ориентацията. Сградата е проектирана в модули, така че може да бъде разширена или разделена, без да се засяга нейната функционалност или изображение. Сърцевината на сградата формира сърцето си по отношение на използването и е проектирана като естествено място за срещи и взаимодействие. Изследователските пространства са разположени около него. В тези помещения техническото оборудване се поставя отгоре, като по този начин се образува пасивно защитно покритие срещу прекомерна слънчева радиация и топлина.

Разработени са и мерки за адаптиране по отношение на управлението на водите. Внедрени са водоспестяващи системи; например мивките, тоалетните и писоарите консумират много малко вода и спестяването е над 40% в сравнение с конвенционалната сграда. Освен това цялата вода от покрива се събира и използва за напояване на зелени площи или за други неуточнени цели. Вземат се предвид не само екстремните суши, но и екстремните валежи; паркингът има пропусклива повърхност, която източва водата бързо след събитието. Зелената площ около сградата е покрита с местни дървета и растения.

Мерките за смекчаване на последиците от изменението на климата, които бяха взети под внимание, са насочени главно към енергийната ефективност, възобновяемите енергийни източници и намаленото потребление на енергия. Сградата разполага с енергийно ефективни съоръжения и система за наблюдение и контрол, за да се гарантира оптималното използване на тези съоръжения. Благодарение на тази система за мониторинг сградата става все по-енергийно ефективна всяка година. Затворена система за водно охлаждане също поддържа енергийната и водната ефективност на сградата. Като възобновяеми енергийни източници се инсталира инсталация за съхранение на топлинна енергия във водоносния хоризонт, комбинирано производство на енергия и слънчеви панели.

Ефективното използване на ресурсите беше друг важен акцент на проекта. По време на строителството са използвани рециклирани материали, като стомана, алуминий или стъкло; както и местно произведени компоненти, като естествен камък, бетон и керамични материали. Устойчивостта на материалите също беше важен въпрос и затова материалите, получени от дървесина, имат сертификат FSC. Цялата сграда на IMDEA е проектирана и разработена в съответствие със спецификациите за зелено строителство (установени от Съвета за зелено строителство на САЩ) и е получила златен сертификат LEED.

И накрая, мерките за смекчаване на изменението на климата се прилагат и чрез поведенчески мерки; електрическите автомобили и съвместното ползване на автомобили се насърчават от запазването на специални места в зоната за паркиране на IMDEA.

Участието на заинтересованите страни не е било пряко свързано с проектирането и изграждането на новата сграда на енергийния отдел на IMDEA. Участваха следните ключови участници.

Проектът е иницииран от Института IMDEA (Fundación IMDEA Energía). В Испания строителните проекти обикновено се управляват от една страна и в този случай тази надзорна страна е архитектурната компания Arkitools. Строителната компания е SACYR. В проекта участваха няколко различни консултанти: HCA (консултанти по структури), OFINCO (консултанти по инсталации), INITEC (консултанти по инсталации) и EUROCONSULT (управление на проекти). VEGA INGENIERÍA подпомага процеса на сертифициране по LEED. Община Мостолес, градът, в който се намира сградата на IMDEA, подкрепи проекта, като предостави земята безплатно.

Времето и вниманието, отделено на проектирането на сградата, доведоха до цялостно разработен строителен план. Той започна като сравнително прост дизайн, но се разви по време на процеса на проектиране с увеличаване на целите за енергийна ефективност с течение на времето.

Друг фактор за успех беше, че проектът се фокусира върху интегриран дизайн, вместо върху просто добавяне на отделни техники. Например, слънчевите панели са инсталирани директно на покрива, вместо да се добавят на по-късен етап. Друг пример е, че по време на изпитването на почвата за основите са извършени едновременно изпитвания за потенциала за съхранение на топлинна енергия във водоносния хоризонт.

В началото на проекта целите в областта на климата, енергетиката и устойчивостта бяха много ниски, но се развиха в хода на проекта. Непрекъснатото актуализиране на целите и мерките значително удължи времето за разработване на проекта.

Строителните разходи възлизат на около 9,2 милиона евро. Градът или регионът не са предоставили пряка субсидия, но тъй като институтът IMDEA е създаден от община Мадрид, този строителен проект е бил непряко финансиран от автономната област.

IMDEA получи финансиране от покани за представяне на предложения за наука и технологии на Министерството на икономиката и конкурентоспособността, въпреки че не е известно колко финансиране е получено. IMDEA също е получила финансиране от Европейския фонд за регионално развитие (ЕФРР) чрез споразумение, подписано между Министерството на икономиката и иновациите и община Мадрид, но не е ясно каква част от финансирането е била предназначена за сградата и каква за научноизследователската дейност; като цяло финансирането е от порядъка на милиони евро.

Новата сграда не само струва пари, но има за цел да спести пари през периода на използване. Високата енергийна и водна ефективност на сградата може да доведе до по-ниски бъдещи разходи за потребление на енергия и вода в сравнение с конвенционалните сгради.

Строителството на сградата започна през май 2010 г. и приключи през май 2012 г. Мониторингът на енергийните характеристики на сградата продължава.

При условие че сградата е добре поддържана, полезният ѝ живот се оценява на над 50 години. Сградата е проектирана така, че да предвижда бъдеща възможност за включване на технически подобрения.

Jaime García Rodríguez
Arkitools
Calle Anunciación 8, Local 2
Madrid 28009, Spain
E-mail: info@arkitools.com 

Arkitools и IMDEA