Бял покрив, иновативни слънчеви сенки и биоклиматичен дизайн в Мадрид

Очаква се в района на Мадрид да се наблюдават доста сериозни промени в климатичните условия, особено във връзка с броя и продължителността на високите дневни и нощни температури и намаляването на валежите. Средната стойност на моделните прогнози на ансамбъл от основни климатични модели, снижена до общинско равнище при сценарий RCP8.5 за климата, показва значително увеличение на броя на горещите нощи (т.е. тези нощи с по-висока средна температура от 90 % процентил за референтния период 2006 г.): 50, 80, 114 нощувки съответно през 2010, 2050 и 2100 (модели, налични в AdapteCCa. Моделите също така предвиждат увеличение на горещите дни (по-висока средна дневна температура от 90 % процентил през референтния период): 31, 54, 75 дни съответно през 2010 г., 2050 г. и 2100 г.; както и в продължителността на топлинните вълни: 17, 26, 56 дни съответно през 2010 г., 2050 г. и 2100 г. Те също така сочат намаляване на валежите, като броят на дните с по-малко от 1 mm дъжд се е увеличил от 280 през 2010 г. на 283 през 2050 г. до 302 през 2100 г.

Поради това се очаква последиците от изменението на климата като екстремна топлина, недостиг на вода и понякога обилни валежи да създадат все по-сериозни проблеми за региона на Мадрид през следващите десетилетия, като предизвикателството на проекта беше да се разработи сграда, която да отговаря на комбинация от многобройни амбициозни цели: тя трябваше да се превърне в голяма, многофункционална, гъвкава, енергийно ефективна и адаптивна към климата сграда, която ще продължи дълго време и ще бъде адаптирана към променящите се обстоятелства.

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

Повечето от решенията, приложени в строителството на сградата IMDEA, са едновременно мерки за адаптиране към изменението на климата и за смекчаване на последиците от него.

Сградата е проектирана по критериите на биоклиматичната архитектура, за да се постигнат ниски температури в помещенията през горещи периоди и да се сведе до минимум потреблението на енергия за охлаждане и осветление. Фасадите на сградите са вентилирани обратно с 80 мм изолация и различни външни облицовки за оптимален резултат. Той е обвит от големи прозрачни повърхности, особено в вътрешните стени, които подобряват външния вид и осветлението на сградата. От външната страна на сградата се използват хоризонтални остриета („фиксирана система за остриета с големи лопатки“), като по този начин се предлага ефективно слънчево засенчване, без да се нарушава гледката. Тези слънчеви сенки предпазват потребителите от прекомерно ниво на топлина, дължащо се на слънчева радиация или възможността 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 по време на ниска слънчева надморска височина (ранна сутрин, късно 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 отделено 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 тя може да бъде разширена или разделена, без да се засяга нейната функционалност или образ. Ядрото на сградата формира сърцето си по отношение на използването и е проектирано като естествено място за среща и взаимодействие. Изследователските пространства са разположени около него. В тези помещения техническото оборудване се поставя отгоре, като по този начин се образува пасивен защитен капак срещу прекомерна слънчева радиация и топлина.

Разработени са и мерки за адаптиране по отношение на управлението на водите. Внедрени са системи за пестене на вода; 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 е с пропусклива повърхност, която бързо оттича вода след събитието. Зелената площ около сградата е покрита с местни дървета и растения.

Взетите предвид мерки за смекчаване на последиците от изменението на климата са съсредоточени главно върху енергийната ефективност, възобновяемите енергийни източници и намаленото потребление на енергия. Сградата разполага с енергийно ефективни съоръжения и система за мониторинг и контрол, за да се гарантира оптималното им използване. Сградата става все по-енергийно ефективна с всяка изминала година, благодарение на тази система за мониторинг. Затворената система за водно охлаждане също подпомага енергийната и водната ефективност на сградата. Инсталация за съхранение на топлинна енергия във водоносния хоризонт, когенерация и слънчеви панели са инсталирани като възобновяеми енергийни източници.

Ефективното използване на ресурсите е друг важен фокус на проекта. По време на строителството са използвани рециклирани материали, като стомана, алуминий или стъкло; както и локално изработени компоненти, като естествен камък, бетон и керамични материали. Устойчивостта на материалите също е важен въпрос и следователно материалите, получени от дървесина, имат сертификат FSC. Цялата сграда на IMDEA е проектирана и разработена в съответствие със спецификациите на Green Building (създадена от Съвета за екологично строителство на САЩ) и е получила сертификат LEED Gold.

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 резервирането на специални места в зоната за паркиране на IMDEA.

Участието на заинтересованите страни не е пряко свързано с проектирането и изграждането на новата сграда на енергийния отдел на IMDEA. Бяха включени 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 контролна 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 LEED. Община Móstoles, градът, в който се намира сградата на IMDEA, е подкрепила проекта, като е предоставила земята безплатно.

Времето и вниманието, отделени за проектиране на сградата, доведоха до добре разработен план за застрояване. 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 е, че проектът се фокусира върху интегриран дизайн, вместо просто добавяне на индивидуални техники. Например, слънчевите панели са инсталирани директно на покрива, вместо да ги добавят на по-късен етап. Друг пример е, че по време на изпитването на почвата за фундаментите са извършени едновременно изпитвания за потенциала за съхранение на топлинна енергия от водоносния хоризонт.

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

Строителните разходи възлизат на около 9,2 милиона евро. Не е предоставена субсидия пряко от града или региона, но тъй като институтът IMDEA е създаден от Мадридската общност, този строителен проект е непряко финансиран от автономната общност.

IMDEA получи финансиране от покани за представяне на предложения за наука и технологии към Министерството на икономиката и конкурентоспособността, въпреки че не е известно колко финансиране е получено. IMDEA също така получи финансиране от Европейския фонд за регионално развитие (ЕФРР) чрез споразумение, подписано между Министерството на икономиката и иновациите и Общността на Мадрид, но не е ясно колко от финансирането е било предназначено за сградата и колко за научноизследователската работа; като цяло финансирането е в порядъка на милиони евро.

Новата сграда не само струва пари, но е предназначена да спести пари по време на 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, нейният полезен живот се оценява на повече от 50 години. Сградата е проектирана, предвиждайки 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