Biały dach, innowacyjne osłony przeciwsłoneczne i bioklimatyczne wzornictwo w Madrycie

Oczekuje się, że na obszarze Madrytu nastąpią dość poważne zmiany warunków klimatycznych, w szczególności w odniesieniu do liczby i czasu trwania wysokich temperatur dziennych i nocnych oraz spadku opadów. Średnia projekcji modelowych zespołu głównych modeli klimatycznych, zmniejszona do poziomu gminnego w ramach scenariusza klimatycznego RCP8.5, wskazuje na wyraźny wzrost liczby gorących nocy (tj. nocy o wyższej średniej temperaturze niż 90% percentyla okresu odniesienia, 2006 r.): odpowiednio 50, 80 i 114 nocy w 2010 r., 2050 r. i 2100 r. (modele dostępne w AdapteCCa). Modele przewidują również wzrost liczby dni upalnych (wyższa średnia temperatura dnia niż 90% percentyl w okresie odniesienia): odpowiednio 31, 54 i 75 dni w 2010 r., 2050 r. i 2100 r.; a także w czasie trwania fal upałów: odpowiednio 17, 26 i 56 dni w 2010 r., 2050 r. i 2100 r. Wskazują one również na spadek opadów, przy czym liczba dni z deszczem poniżej 1 mm wzrosła z 280 w 2010 r. do 283 w 2050 r. do 302 w 2100 r.

W związku z tym oczekuje się, że skutki zmiany klimatu, takie jak ekstremalne upały, niedobór wody i sporadyczne obfite opady deszczu, będą stanowić coraz poważniejsze problemy dla regionu Madrytu w nadchodzących dziesięcioleciach. Wyzwaniem dla projektu było opracowanie budynku, który musiałby spełnić połączenie wielu ambitnych celów: musiało stać się dużym, wielofunkcyjnym, elastycznym, energooszczędnym i przystosowującym się do zmiany klimatu budynkiem, który będzie trwał przez długi czas i będzie dostosowany do tych zmieniających się okoliczności.

Ponieważ celem działu energetycznego instytutu IMDEA jest prowadzenie badań i rozwoju w kwestiach energetycznych (zwłaszcza dotyczących energii odnawialnej i rozwiązań w zakresie czystej energii), w projekcie nowego budynku uwzględniono połączenie z tymi nadrzędnymi celami. Jednocześnie deweloperzy zamierzali zaprojektować budynek, który będzie działał przez długi czas i który będzie funkcjonował w zmienionych warunkach klimatycznych, przy wyższych temperaturach letnich i bez zużywania dodatkowej energii na chłodzenie. Projekt budynku musiał obejmować energooszczędne systemy, energię odnawialną, zmniejszone zużycie energii, wydajne systemy wodne, efektywne wykorzystanie zasobów (takich jak materiały budowlane) i tereny zielone wokół budynku.

Większość rozwiązań wdrożonych przy budowie budynku IMDEA to jednocześnie działania przystosowawcze i łagodzące zmiany klimatu.

Budynek został zaprojektowany zgodnie z kryteriami architektury bioklimatycznej, w celu osiągnięcia niskich temperatur wewnętrznych w okresach upałów i zminimalizowania zużycia energii na chłodzenie i oświetlenie. Fasady budynków są wentylowane z tyłu z izolacją 80 mm i różnymi wykończeniami zewnętrznymi dla optymalnego rezultatu. Jest otoczona dużymi przezroczystymi powierzchniami, szczególnie w ścianach wewnętrznych, które poprawiają wygląd i oświetlenie budynku. Na zewnątrz budynku stosuje się poziome ostrza („stałe duże ostrza żaluzji”), co zapewnia skuteczne zacienienie słoneczne bez uszczerbku dla widoku. Osłony przeciwsłoneczne chronią użytkowników przed nadmiernym poziomem ciepła spowodowanym promieniowaniem słonecznym lub możliwością olśnienia, gdy wysokość słoneczna jest najwyższa lub gdy poziomy promieniowania są bardzo wysokie. Wraz z odpowiednią orientacją budynku, osłony przeciwsłoneczne umożliwiają optymalne wykorzystanie napływającego światła w czasach niskiej wysokości słonecznej (wczesny poranek, późny wieczór i zimowe dni). Obszary dachowe narażone na bezpośrednie działanie słońca zostały pokryte specjalnym białym materiałem odbijającym promieniowanie, co zmniejsza ilość energii potrzebnej do chłodzenia i przyczynia się do efektu miejskiej wyspy ciepła.

Szczególną uwagę poświęcono orientacji budynku: zaprojektowano i porównano różne systemy elewacji w celu opracowania optymalnej elewacji zgodnie z funkcją i orientacją. Budynek został zaprojektowany w modułach, dzięki czemu można go było rozbudować lub podzielić bez wpływu na jego funkcjonalność czy wizerunek. Rdzeń budynku stanowi jego serce pod względem użytkowania i jest zaprojektowany jako naturalne miejsce spotkań i interakcji. Przestrzenie badawcze są umieszczone wokół niego. W tych pomieszczeniach wyposażenie techniczne jest umieszczone na górze, tworząc w ten sposób pasywną osłonę przed nadmiernym promieniowaniem słonecznym i ciepłem.

Opracowano również środki dostosowawcze w odniesieniu do gospodarki wodnej. Wdrożono systemy oszczędzania wody; na przykład zlewozmywaki, toalety i pisuary zużywają bardzo mało wody, a oszczędność wynosi ponad 40% w porównaniu z konwencjonalnym budynkiem. Dodatkowo cała woda z dachu jest zbierana i wykorzystywana do nawadniania terenów zielonych lub do innych nieokreślonych celów. Uwzględnia się nie tylko ekstremalne susze, ale także ekstremalne opady deszczu; parking ma przepuszczalną powierzchnię, która szybko odprowadza wodę po zdarzeniu. Teren zielony otaczający budynek pokryty jest lokalnymi drzewami i roślinami.

Podjęte środki łagodzące skutki zmiany klimatu koncentrują się głównie na efektywności energetycznej, odnawialnych źródłach energii i obniżonym zużyciu energii. Budynek posiada energooszczędne urządzenia oraz system monitoringu i kontroli w celu zapewnienia optymalnego wykorzystania tych urządzeń. Dzięki temu systemowi monitorowania budynek z roku na rok staje się bardziej energooszczędny. Zamknięty system chłodzenia wodnego wspiera również efektywność energetyczną i wodną budynku. Instalacja magazynowania energii cieplnej w warstwie wodonośnej, kogeneracja i panele słoneczne są instalowane jako odnawialne źródła energii.

Efektywne gospodarowanie zasobami było kolejnym ważnym celem projektu. Podczas budowy użyto materiałów pochodzących z recyklingu, takich jak stal, aluminium lub szkło; a także elementy produkowane lokalnie, takie jak kamień naturalny, beton i materiały ceramiczne. Ważną kwestią była również zrównoważoność materiałów, dlatego materiały pochodzące z drewna posiadają certyfikat FSC. Cały budynek IMDEA został zaprojektowany i opracowany zgodnie ze specyfikacjami Green Building (ustanowionymi przez US Green Building Council) i uzyskał certyfikat LEED Gold.

Ponadto środki łagodzące zmianę klimatu są również wdrażane za pomocą środków behawioralnych; samochody elektryczne i carpooling są zachęcane przez rezerwację specjalnych miejsc na parkingu IMDEA.

Udział zainteresowanych stron nie był bezpośrednio związany z projektowaniem i budową nowego budynku departamentu ds. energii IMDEA. Zaangażowano następujące kluczowe podmioty.

Projekt został zainicjowany przez instytut IMDEA (Fundación IMDEA Energía). W Hiszpanii projekty budowlane są zazwyczaj zarządzane przez jedną stronę i w tym przypadku tą stroną nadzorującą była firma architektoniczna Arkitools. Firmą budowlaną był SACYR. W projekcie wzięło udział kilku różnych konsultantów: HCA (konsultanci ds. struktur), OFINCO (konsultanci ds. instalacji), INITEC (konsultanci ds. instalacji) i EUROCONSULT (zarządzanie projektami). VEGA INGENIERÍA uczestniczyła w procesie certyfikacji LEED. Gmina Móstoles, miasto, w którym znajduje się budynek IMDEA, wsparła projekt, udostępniając grunty bezpłatnie.

Czas i uwaga poświęcona projektowaniu budynku doprowadziły do gruntownie opracowanego planu budowy. Zaczęło się od stosunkowo prostej konstrukcji, ale ewoluowało w trakcie procesu projektowania wraz ze wzrostem celów w zakresie efektywności energetycznej w miarę upływu czasu.

Kolejnym czynnikiem sukcesu było to, że projekt skupiał się na zintegrowanym projekcie zamiast prostego dodawania poszczególnych technik. Na przykład panele słoneczne zostały zainstalowane bezpośrednio w dachu, zamiast dodawać je na późniejszym etapie. Innym przykładem jest to, że podczas badania gleby pod fundamenty przeprowadzono jednocześnie badania potencjału magazynowania energii cieplnej w warstwie wodonośnej.

Na początku projektu cele w zakresie klimatu, energii i zrównoważonego rozwoju były bardzo niskie, ale ewoluowały w trakcie realizacji projektu. Ciągłe aktualizowanie celów i środków znacznie wydłużyło czas opracowywania projektu.

Koszt budowy wyniósł około 9,2 mln euro. Miasto ani region nie przyznały dotacji bezpośrednio, ale ponieważ Instytut IMDEA został utworzony przez Wspólnotę Madrytu, ten projekt budowlany był pośrednio finansowany przez wspólnotę autonomiczną.

IMDEA otrzymała finansowanie z zaproszeń do składania wniosków dotyczących nauki i technologii Ministerstwa Gospodarki i Konkurencyjności, chociaż nie wiadomo, ile finansowania otrzymano. IMDEA otrzymała również finansowanie z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego (EFRR) w ramach umowy podpisanej między Ministerstwem Gospodarki i Innowacji a Wspólnotą Madrytu, ale nie jest jasne, ile środków przeznaczono na budynek i ile na prace badawcze; w sumie środki finansowe są rzędu milionów euro.

Nowy budynek nie tylko kosztował, ale ma zaoszczędzić pieniądze w okresie użytkowania. Wysoka efektywność energetyczna i wodna budynku może skutkować niższymi przyszłymi kosztami zużycia energii i wody w porównaniu z budynkami konwencjonalnymi.

Budowę budynku rozpoczęto w maju 2010 r., a zakończono w maju 2012 r. Monitorowanie charakterystyki energetycznej budynku jest w toku.

Pod warunkiem, że budynek jest dobrze utrzymany, jego okres użytkowania szacuje się na ponad 50 lat. Budynek został zaprojektowany z myślą o przyszłej możliwości wprowadzenia ulepszeń technicznych.

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

Arkitools i IMDEA