Fehér tető, innovatív napelemes árnyékolások és bioklimatikus tervezés Madridban

Madrid térségében az éghajlati viszonyok várhatóan meglehetősen súlyos változásokat mutatnak majd, különösen a magas nappali és éjszakai hőmérsékletek száma és időtartama, valamint a csapadék csökkenése tekintetében. A főbb éghajlati modellek együttese modellelőrejelzéseinek átlaga, amelyet az RCP8.5 éghajlati forgatókönyv szerint települési szintre csökkentettek, a forró éjszakák számának jelentős növekedésére utal (azaz azokra az éjszakákra, amelyek átlaghőmérséklete magasabb, mint a referencia-időszak 90%-os percentilise, 2006): 2010-ben 50, 80, 114 éjszaka, 2050-ben pedig 2100 éjszaka (az AdapteCCa. A modellek a meleg napok számának növekedését is prognosztizálják (magasabb átlagos nappali hőmérséklet, mint a referencia-időszak 90%-os percentilise): 2010-ben 31, 54, 75 nap, 2050-ben pedig 2100 nap; valamint a hőhullámok időtartama alatt: 2010-ben 17, 26, 56 nap, 2050-ben pedig 2100 nap. Arra is rámutatnak, hogy csökken a csapadék, mivel az 1 mm-nél kevesebb esővel töltött napok száma a 2010. évi 280-ról 2050-re 283-ra, 2100-ra pedig 302-re nőtt.

Mint ilyen, az éghajlatváltozás hatásai, mint például a szélsőséges hőség, a vízhiány és az alkalmankénti heves esőzések az elkövetkező évtizedekben várhatóan egyre súlyosabb problémákat fognak okozni a madridi régióban, a projekt kihívása egy olyan épület kifejlesztése volt, amelynek számos ambiciózus cél kombinációjának kell megfelelnie: nagy, többfunkciós, rugalmas, energiahatékony és az éghajlatváltozáshoz alkalmazkodó épületté kellett válnia, amely hosszú ideig tart, és amely alkalmazkodik a változó körülményekhez.

Mivel az IMDEA Intézet energetikai osztályának célja az energetikai kérdésekkel kapcsolatos kutatás és fejlesztés (különösen a megújuló energiával és a tiszta energiával kapcsolatos megoldások terén), az új épület tervezésekor figyelembe vették ezen átfogó célokhoz való kapcsolódást. Ugyanakkor a fejlesztők olyan épületet terveztek, amely hosszú ideig működne, és amely megváltozott éghajlati viszonyok között, magasabb nyári hőmérsékleten és további hűtési energia fogyasztása nélkül működne. Az épület tervezésekor figyelembe kellett venni az energiahatékony rendszereket, a megújuló energiát, a csökkentett energiafelhasználást, a hatékony vízrendszereket, a hatékony erőforrás-felhasználást (például az építőanyagokat) és az épület körüli zöldterületeket.

Az IMDEA épület építése során alkalmazott megoldások többsége egyidejűleg az éghajlatváltozáshoz való alkalmazkodást és az éghajlatváltozás mérséklését célzó intézkedések.

Az épületet a bioklimatikus építészet kritériumai szerint tervezték annak érdekében, hogy forró időszakokban alacsony beltéri hőmérsékletet érjenek el, és minimálisra csökkentsék a hűtés és a világítás energiafelhasználását. Az épülethomlokzatok hátsó szellőzésűek, 80 mm-es szigeteléssel és különböző külső felületekkel az optimális eredmény érdekében. Nagy átlátszó felületek borítják, különösen a beltéri falakban, amelyek javítják az épület megjelenését és világítását. Az épület külsején vízszintes lapátokat („rögzített nagyméretű lapátrendszer”) használnak, amelyek hatékony napelemes árnyékolást biztosítanak anélkül, hogy rontanák a kilátást. Ezek a napernyők védik a felhasználókat a túlzott hőtől a napsugárzás vagy a vakítás lehetősége miatt, amikor a nap magassága a legmagasabb, vagy amikor a sugárzás szintje nagyon magas. Az épület megfelelő tájolásával együtt a napernyők lehetővé teszik a bejövő fény optimális felhasználását alacsony napmagasság idején (kora reggel, késő este és téli napokon). A közvetlen napsugárzásnak kitett tetőterületeket speciális fehér anyaggal borították, amely visszatükrözi a sugárzást, ami csökkenti a hűtéshez szükséges energia mennyiségét és a városi hőszigethatáshoz való hozzájárulást.

Különös figyelmet fordítottak az épület tájolására: különböző homlokzati rendszereket terveztek és hasonlítottak össze annak érdekében, hogy az optimális homlokzatot a funkciónak és az orientációnak megfelelően alakítsák ki. Az épületet modulokban tervezték, így funkcionalitásának vagy arculatának befolyásolása nélkül bővíthető vagy osztható. Az épület magja alkotja a szívét a használat szempontjából, és természetes találkozási és interakciós helyként tervezték. A kutatási terek körülötte helyezkednek el. Ezeken a tereken a műszaki berendezések felül helyezkednek el, így passzív védelmet nyújtanak a túlzott napsugárzással és hővel szemben.

A vízgazdálkodás tekintetében is kidolgoztak alkalmazkodási intézkedéseket. Víztakarékos rendszereket valósítanak meg; például a mosogatók, WC-k és vizeldék nagyon kevés vizet fogyasztanak, és a megtakarítás több mint 40% a hagyományos épületekhez képest. Ezenkívül a tetőről származó összes vizet összegyűjtik és felhasználják zöld területek öntözésére vagy más, meg nem határozott célokra. Nemcsak a szélsőséges aszályokat, hanem a szélsőséges esőzéseket is figyelembe veszik; a parkoló áteresztő felülettel rendelkezik, amely az esemény után gyorsan elvezeti a vizet. Az épületet körülvevő zöld területet helyi fák és növények borítják.

A figyelembe vett éghajlatváltozás-mérséklési intézkedések elsősorban az energiahatékonyságra, a megújuló energiaforrásokra és az energiafogyasztás csökkentésére összpontosítanak. Az épület energiahatékony létesítményekkel, valamint felügyeleti és ellenőrzési rendszerrel rendelkezik e létesítmények optimális használatának biztosítása érdekében. Az épület ennek a felügyeleti rendszernek köszönhetően évről évre energiahatékonyabbá válik. A zárt vízhűtési rendszer az épület energia- és vízhatékonyságát is támogatja. A víztartó réteg hőenergia-tároló létesítményét, a kapcsolt energiatermelést és a napelemeket megújuló energiaforrásként telepítik.

A projekt másik fontos fókuszpontja az erőforrás-hatékonyság volt. Az építés során újrahasznosított anyagokat, például acélt, alumíniumot vagy üveget használtak; valamint helyben gyártott alkatrészek, például természetes kő, beton és kerámia anyagok. Az anyagok fenntarthatósága szintén fontos kérdés volt, ezért a fából származó anyagok FSC tanúsítvánnyal rendelkeznek. Az egész IMDEA épületet a Green Building specifikációknak megfelelően tervezték és fejlesztették ki (amelyet az Egyesült Államok Zöld Épület Tanácsa hozott létre), és megszerezte a LEED Gold tanúsítványt.

Végezetül az éghajlatváltozás mérséklését célzó intézkedéseket magatartásbeli intézkedések révén is végrehajtják; az elektromos autókat és a telekocsit az IMDEA parkolójában fenntartott különleges helyek ösztönzik.

Az érdekelt felek részvétele nem volt közvetlenül releváns az IMDEA energiaügyi osztálya új épületének tervezése és építése szempontjából. A következő kulcsszereplőket vonták be.

A projektet az IMDEA Intézet (Fundación IMDEA Energía) kezdeményezte. Spanyolországban az építési projekteket általában egy fél irányítja, és ebben az esetben ez a felügyelő fél az Arkitools építészvállalat volt. Az építőipari cég a SACYR volt. A projektben több tanácsadó is részt vett: HCA (strukturális tanácsadók), OFINCO (installációs tanácsadók), INITEC (installációs tanácsadók) és EUROCONSULT (projektmenedzsment). A VEGA INGENIERÍA részt vett a LEED tanúsítási folyamatban. Móstoles önkormányzata, az a város, ahol az IMDEA épülete található, a földterület ingyenes biztosításával támogatta a projektet.

Az épület tervezésére fordított idő és figyelem alaposan kidolgozott építési tervet eredményezett. Viszonylag egyszerű tervezésként indult, de a tervezési folyamat során az energiahatékonysági célkitűzések idővel növekedtek.

Egy másik sikertényező az volt, hogy a projekt az integrált tervezésre összpontosított, nem pedig az egyes technikák egyszerű hozzáadására. Például a napelemeket közvetlenül a tetőre szerelték fel, ahelyett, hogy egy későbbi szakaszban hozzáadták volna őket. Egy másik példa, hogy az alapok talajvizsgálata során egyidejűleg vizsgálatokat végeztek a víztartó réteg hőenergia-tárolási potenciáljára vonatkozóan.

A projekt kezdetén az éghajlati, energetikai és fenntarthatósági célok nagyon alacsonyak voltak, de a projekt során változtak. A célok és intézkedések folyamatos frissítése jelentősen meghosszabbította a projektfejlesztési időt.

Az építési költségek mintegy 9,2 millió eurót tettek ki. Közvetlenül a város vagy a régió nem nyújtott támogatást, de mivel az IMDEA intézetet a Madridi Közösség hozta létre, ezt az építési projektet közvetetten az autonóm közösség finanszírozta.

Az IMDEA a Gazdasági és Versenyképességi Minisztérium tudományos és technológiai pályázati felhívásaiból részesült finanszírozásban, bár nem ismert, hogy mennyi finanszírozásban részesült. Az IMDEA az Európai Regionális Fejlesztési Alapból (ERFA) is kapott finanszírozást a Gazdasági és Innovációs Minisztérium és a Madridi Közösség között aláírt megállapodás révén, de nem világos, hogy a finanszírozás mekkora részét fordították az épületre és mennyit a kutatási munkára; összesen több millió eurós nagyságrendű finanszírozásról van szó.

Az új épület nem csak pénzbe került, hanem a használat ideje alatt pénzt takarít meg. Az épület magas energia- és vízhatékonysága a hagyományos épületekhez képest alacsonyabb jövőbeli energia- és vízfogyasztási költségeket eredményezhet.

Az épület építése 2010 májusában kezdődött és 2012 májusában fejeződött be. Az épület energiateljesítményének nyomon követése folyamatban van.

Feltéve, hogy az épület jól karbantartott, hasznos élettartama a becslések szerint több mint 50 év. Az épületet úgy tervezték, hogy a műszaki fejlesztések beépítése a jövőben lehetséges legyen.

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

Arkitools és IMDEA