Arhitectură responsabilăPrincipii şi politici pentru sustenabilitate în arhitectură

LUCRARE DE LICENŢĂ

AUTOR: ADRIAN POPÎNDRUMĂTOR: ŞERBAN ŢIGĂNAŞ

UNIVERSITATEA TEHNICĂ CLUJ-NAPOCAFACULTATEA DE ARHITECTURĂ ŞI URBANISM

IUNIE 2010

1

INTRODUCERE 5

1. CADRUL CONCEPTUAL 7

1.1. DEFINIREA TERMENILOR UTILIZAŢI 71.2. PERSPECTIVA ISTORICĂ 11

2. SPAŢIUL URBAN ŞI INFRASTRUCTURA 17

2.1. UTILIZAREA TERENULUI 17ENERGIA SI SPAŢIUL 17DEZVOLTAREA SUSTENABILĂ A SPAŢIULUI 19

2.2. PROIECTAREA ADAPTATĂ LOCULUI 21MACROCLIMAT 21MESOCLIMAT 21CLIMA URBANĂ 21MICROCLIMAT 23

3. ELEMENTE DE CONCEPŢIE A ARHITECTURII SUSTENABILE 25

3.1. CONFIGURAREA SPAŢIULUI PENTRU PĂSTRAREA ŞI ACUMULAREA DE CĂLDURĂ 27OPTIMIZAREA SUPRAFEŢEI ŞI GEOMETRIEI ANVELOPEI 27IZOLAREA TERMICĂ A COMPONENTELOR OPACE 27IZOLAREA TERMICĂ A COMPONENTELOR TRANSPARENTE 29FOLOSIREA PASIVĂ A RADIAŢIEI SOLARE 31MINIMIZAREA PIERDERILOR DE CĂLDURĂ DATORATE VENTILĂRII 31CAPTAREA DE ENERGIE TERMICĂ SOLARĂ 31

3.2. EVITAREA SUPRA-ÎNCĂLZIRII 33REDUCEREA TRANSFERULUI DE CĂLDURĂ 33REDUCEREA SURPLUSULUI DE RADIAŢIE SOLARĂ 33MASA TERMICĂ ŞI VENTILAREA 35

3.3. VENTILAREA DESCENTRALIZATĂ 35VENTILAREA NATURALĂ 35

3.4. FOLOSIREA LUMINII NATURALE 39OPTIMIZAREA GEOMETRICĂ 39SISTEME DE ILUMINAT NATURAL 41

2

4. POLITICI PENTRU SUSTENABILITATE IN ARHITECTURA 43

4.1. DIRECTIVA EUROPEANĂ PENTRU PERFORMANŢA ENERGETICĂ A CLĂDIRILOR 434.2. CERTIFICATELE DE PERFORMANŢĂ ENERGETICĂ 434.3. ARHITECTURA SUSTENABILĂ 454.4. INIŢIATIVE NON-GUVERNAMENTALE 454.5. POLITICI SPRE O ARHITECTURĂ SUSTENABILĂ ÎN ROMÂNIA 47

5. STUDII DE CAZ 51

5.1. GENZIME CENTER, CAMBRIDGE, USA, 2004 – BEHNISCH & PARTNER 515.2. PAUL-WUNDERLICH-HAUS, EBERSWALDE, GERMANIA, 2008 – GAP 55

6. CONCLUZII ŞI PREMISE PENTRU PROIECTUL DE DIPLOMĂ 59

6.1. CONCLUZII 596.2. PRIMĂRIA SATU MARE 60

bibliografie selectivă 63

3

4

introducere

“Modul în care locurile şi clădirile sunt concepute şi întreţinute contează pentru noi în nenumărate feluri. Mediul construit poate fi zi de zi o sursă de fericire sau de mizerie. Este un factor ce influenţează direct crima, sănătatea, educaţia, coeziunea comunităţii şi calitatea vieţii”

Comisia pentru Arhitectură şi Mediu Construit a Marii Britanii – www.cabe.org.uk

Această lucrare, alături de proiectul de diplomă, reprezintă interesul propriu pentru domeniul sustenabilităţii în arhitectură, cultivat pe parcursul celor şase ani de studiu.

apologiaAprofundând această temă prin diferite colaborări şi activităţi incluse în şcoală sau extra-şcolare, am ajuns la concluzia că principiile care stau la baza sustenabilitaţii ar trebui să fie un „bun simţ” în arhitectură. Orientarea faţă de soare, folosirea luminii naturale, ventilarea naturală, atenţia faţă de mediu, considerentele economice, sociale si culturale sunt responsabilităţi ale arhitectului, ce asigură calitatea vieţii ocupanţilor clădirilor pe care le proiectează.

Consider că arhitectura reprezintă întreg procesul de concepere şi execuţie a unei clădiri, dar şi ceea ce rezultă în final. Sustenabilitatea implică în primul rând o abordare holistică. Volumul şi gradul de detaliere al expunerii fiind totuşi limitat, aria de abordare a subiectului a fost concentrată pe factorii de climat şi infrastructură urbană şi la trecerea în revistă a tehnicilor de proiectare sustenabilă, considerând că acestea sunt direct legate de configurarea unei clădiri, deci cu rolul direct al arhitectului (spre deosebire de tipul de instalaţii şi tehnologii care pot aduce multe calităţi importante unei cladiri).

Am optat pentru a încheia cu politici pentru sustenabilitate în arhitectură deoarece este o necesitate şi o preocupare actuală la nivel local, naţional, european şi mondial. Totodată, aceste politici şi strategii sunt unealtă administraţiilor locale, iar sediile acestora au şansa de a da un exemplu societaţii, prin care să susţină politicile pe care le promovează.

compozitia textuluiCapitolul 1 defineşte cadrul conceptual (termenii şi perspectiva istorică asupra subiectului)

Capitolul 2 detaliază factorii de climat şi infrastructura urbană

Capitolul 3 descrie elementele de concepţie arhitecturală sustenabile

Capitolul 4 abordează politicile pentru arhitectura sustenabilă

Capitolul 5 prezintă studii de caz

Capitolul 6 relaţionează proiectul cu studiul teoretic

citarea si bibliografiaS-a folosit sistemul de citare cu note de subsol, iar bibliografia a fost grupată pe capitole.

partea grafică şi suportul lucrării

Pentru un aspect unitar, graficele si diagramele folosite au fost special redactate pentru lucrarea de faţă, iar lucrarea de licenţă este tipărită pe hârtie reciclată.

5

6

1. cadrul conceptual

aproximativ 40% din gazele ce provoacă efectul de seră provin din construcţii; în ţările industrializate, aproximativ 50% din consumul de energie se foloseşte pentru

construirea şi folosirea clădirilor; 50% din materiale extrase de pe suprafaţa Pământului sunt folosite în construcţii; clădirile şi lucrările de inginerie civilă produc 60% din deşeuri; spaţiul mediu necesar unei persoane, pentru locuire, a crescut de la 19 m2 în 1960, la

42 m2 în 2005 (în Germania); în UE, 50% din energia primară este importată; în ultimii 10 ani, costul cu încălzirea a

crescut cu 90%; aproximativ 80% din populaţia Europei trăieşte în mediul urban şi îşi petrec

majoritatea timpului în interiorul clădirilor; „sindromul clădirii bolnave” (sick building syndrome – o combinaţie de efecte

negative pentru sănătatea ocupanţilor clădirilor, cauzate de rezolvarea defectuoasă a ventilării, încălzirii sau a aerului condiţionat) este întâlnit la peste o treime din clădirile noi.1

Clădirile şi structurile sunt concepute pentru a rezista zeci sau chiar sute de ani, deci decizii şi măsuri individuale sau izolate au efecte pe termen lung. Arhitecţii trebuie să se ridice la nivelul acestor provocări şi să atingă maximul de economie, confort şi calitate în arhitectură, folosind cât mai puţine resurse sau energie.

1.1. definirea termenilor utilizaţi

Folosirea excesiva şi uneori eronată a termenilor „ecologie”, „dezvoltare durabilă”, „sustenabilitate”, „clădiri verzi” etc. produce confuzie, şi pentru că sunt utilizaţi în scopuri comerciale şi lipsite de profunzime, aceştia îşi pierd valoarea şi adevăratul înţeles şi de multe ori produc un sentiment de respingere. În consecinţă, consider necesară definirea acestor noţiuni:

Ecologia este ştiinţa care se ocupă cu studiul interacţiunii dintre organisme şi mediul lor de viaţă. Se poate spune despre ceva că este „ecologic” atunci când se referă la ecologie.

1 Manfred Hegger, Matthias Fuchs, Thomas Stark, Martin Zeumer, The Energz Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 38-39

7

Figura 1.1 – Componentele sustenabilităţii potrivit „Recomandările SIA 112-1, cladiri sustenabile”

8

Arhitectura este „interdependentă cu întreg mediul natural; întreaga umanitate este interdependentă social, cultural şi economic; în acest context, sustenabilitatea are nevoie de parteneriat, echitate şi echilibru între toate părţile”.2

În consecinţă, arhitectura ecologică reprezintă tipul de abordare care nu afectează negativ relaţiile dintre ecosisteme, sau care chiar îmbunătăţeşte aceste relaţii.

Cuvântul durabil înseamnă rezistent, trainic, viabil, deci se referă la ceva care rezistă pe parcursul unui termen îndelungat.

Conceptul de dezvoltare durabilă desemnează totalitatea formelor şi metodelor de dezvoltare socio-economică, al căror fundament îl reprezintă în primul rând asigurarea unui echilibru între aceste sisteme socio-economice şi elementele capitalului natural.

Cea mai cunoscută definiţie a dezvoltării durabile este cu siguranţă cea dată de Organizaţia Naţiunilor Unite în 1987, în Raportul Comisiei Brundtland: "dezvoltarea durabilă este dezvoltarea care urmăreşte satisfacerea nevoilor prezentului, fără a compromite posibilitatea generaţiilor viitoare de a-şi satisface propriile nevoi"3

Sustenabilitatea este definită în Dicţionarul explicativ al limbii romane (DEX) astfel: „Calitate a unei activităţi antropice de a se desfăşura fără a epuiza resursele disponibile şi fără a distruge mediul, deci fără a compromite posibilităţile de satisfacere a nevoilor generaţiilor următoare. Conferinţa mondială asupra mediului de la Rio de Janeiro din 1992 a acordat o atenţie deosebită acestui concept, care implică stabilirea unui echilibru între creşterea economică şi protecţia mediului şi găsirea de resurse alternative. Când se referă la dezvoltarea economică de ansamblu a unei ţări sau regiuni, este de obicei preferat termenul sinonim dezvoltare durabilă.”4

Aşadar, diferenţa dintre sustenabilitate şi dezvoltare durabilă nu este una foarte clară, însă se poate defini prin faptul că dezvoltarea durabilă se referă în special la dezvoltarea responsabilă din punct de vedere economic şi a ocupării terenului, cu un accent pe durata de viaţă a respectivei „dezvoltări”, pe când sustenabilitatea defineşte o legatură mai sensibilă între om, nevoile lui şi resursele naturale, presupune conştientizarea acestei legături şi folosirea acelor resurse în aşa fel încât să nu ducă la dispariţia lor. Sustenabilitatea are un domeniu de aplicare mult mai larg şi defineşte un mod de gândire, un mod de viaţă.

Consiliul European al Arhitecţilor declară că „arhitectura sustenabilă ia în calcul conservarea resurselor şi eficienţa energetică, folosirea ecologică şi sensibilă a terenului, protejarea şi intensificarea biodiversităţii şi o sensibilitate estetică ce inspiră, afirmă şi înnobilează” .5

2 Uniunea Internaţională a Arhitecţilor, Declaraţia de interdependenţă pentru un viitor sustenabil, Congresul Mondial al Arhitecţilor, Chicago, 18-21 iunie 1992, pag. 13 http://ro.wikipedia.org/wiki/Dezvoltare_durabilă (Wikipedia, enciclopedia liberă - Dezvoltare durabilă)4 Dicţionarul explicativ al limbii române, Academia Română, Institutul de Lingvistică „Iorgu Iordan”, Editura Univers Enciclopedic, Bucureşti, 19985 Consiliul European al Arhitecţilor, Arhitectură şi Sustenabilitate. Declaraţia şi politicile Consiliului European al Arhitecţilor, Bruxelles, 2009, pag. 6

9

Figura 1.2 – Propunerea biroului Llewelyn Davies Yeang pentru concursul Turkey Zulu’s Ecocity

10

Arhitectura sustenabilă reduce semnificativ impacturile adverse ale omului asupra mediului înconjurător şi, în acelaşi timp îmbunătăţeşte calitatea vieţii şi bunăstarea economică.

Arhitectura bioclimatică este rezultatul unui ”mod de a proiecta clădiri şi de a manipula mediul înconjurător lucrând împreună cu forţele naturale din jurul clădirii şi nu împotriva lor”6, „este arhitectura care se proiectează profitând de condiţiile climatice şi mediul înconjurător”7

Proiectarea regenerativă, inspirată din conceptul „cradle to cradle” (C2C) este o abordare biometică în designul sistemelor. Acest mod de abordare „modelează industria după procesele naturale, în care materialele sunt privite ca nutrienţi, circulând în cadrul unor metabolisme sănătoase şi sigure (metabolism industrial)”.8

Proiectarea regenerativă este un cadru holistic economic, industrial şi social care încearcă să creeze sisteme care nu sunt doar eficiente, ci şi lipsite de deşeuri. Modelul nu se limitează doar la designul şi producţia industrială, ci se extinde şi în arhitectură, urbanism, economie, sisteme sociale, etc. 9

Conceptul „cradle to cradle” susţine că toate deşeurile ar putea fi refolosite ca sursă de energie regenerabilă, eliminând astfel ideea de deşeu.

Denumirea acceptată de comun acord la nivelul organizaţiilor ce reprezintă profesia de arhitect pe plan european sau internaţional este cea de „sustenabilitate”, însă toate aceste denumiri se referă la moduri de abordare caracterizate prin responsabilitate; responsabilitate faţă de mediu, faţă de societate, economie, dar mai ales responsabiă faţă de locuitorii sau utilizatorii acestor clădiri.

1.2. perspectiva istorică

Sustenabilitatea a fost o preocupare a umanităţii încă din cele mai vechi timpuri, chiar dacă nu într-o formă declarată, ci ca o necesitate pentru supravieţuire, o adaptare la mediul înconjurător, sau o metodă de dezvoltare.

În Antichitate, mai exact in secolul al 5-lea i.H., grecii au adoptat un concept urban prin care fiecare casă avea orientare sudică pentru a beneficia de încălzire solară pe timp de iarnă. Aristotel a făcut observaţia că faţadele nordice sunt opace, pentru a proteja împotriva vântului pe timp de iarnă. Se cunoaşte că Socrate a locuit într-o „casă solară”. El afirma că „o casă bună trebuie să fie răcoroasă pe timp de vară şi caldă iarna [...] să se deschidă către sud, însă

6 Dabija, Ana-Maria, Proiectare arhitecturală sustenabilă şi tehnologiile necesare, Bucureşti, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)7 idem8 Dobrescu, Florin, Materiale de construcţie sustenabile, Bucureşti, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)9 William McDonough şi Michael Braungart, Cradle to Cradle: Remaking the way we make things, North Point Press, New York, 2002.

11

Figura 1.3 – Locuinţă tradiţională din zona Măgura, Braşov (curte interioară, panta mare a acoperişului, spaţii cu rol de tampon termic, orientare sudica, ventilare naturală)

12

pentru protecţie pe timp de vară ar trebui să fie bine umbrită, iar încăperile de pe partea nordică ar trebui să fie mai mici”.10

Romanii au continuat principiile grecilor, inventând „Heliocaminusul” (în traducere: „furnalul solar”, dar defapt avea sensul de „încăpere orientată spre soare”) – încălzea în mod natural apa pentru băile romane.11

Exemplele pot continua prin nenumaratele moduri în care omul a înţeles forţele naturii şi s-a adaptat, încât să le folosească în avantajul propriu. Aceste obiceiuri ţineau de felul „normal” de a construi.

În zonele cu climă caldă, clădirile au avut întotdeauna o structură portantă şi elemente de închidere, însă în zonele cu climă temperată sau rece s-a optat pentru ziduri solide care au avut şi rol portant în acelaşi timp (de exemplu, zidăria). Acest tip de construire a permis deschideri mici, însă foloseau o mare masă termică şi aceşti factori au avut un rol important pentru climatul interior.

Oamenii de ştiinţă ai secolului 19 au fost cei care au contribuit semnificativ la dezvoltarea funcţiilor anvelopei. În jurul anului 1820, fizicianul Jean Fourier a enunţat o teorie despre conducţia căldurii în corpurile solide şi a introdus termenii de „flux de caldură”, „gradientul termic” sau „conductivitate termică”, termeni ce domină limbajul şi în zilele noastre. In 1828, un alt fizician francez, Jean Claude Eugene Peclet, introduce termenul de „coeficient de transfer termic”, măsurat în W/m2K, ca un coeficient ce măsoară capacitatea materialului de transmitere a căldurii.

În termeni de energie, anvelopa clădirii are 6 suprafeţe. Acestea trebuie luate în considerare separat în funcţie de cerinţele lor interne şi externe. Dacă acoperişul şi placa de peste sol au fost aproape întotdeauna gândite doar din punct de vedere funcţional, faţada, ca şi „sistem de comunicare”, a fost întotdeauna concepută în funcţie de aspecte arhitecturale.

În acest context, cele mai importante schimbări în arhitectura europeană au fost date de dezvoltarea tehnologiei de producere a sticlei şi metalului. Izolarea termică a pereţilor exteriori a devenit un subiect important în secolul al 19-lea. 12

Dezvoltarea arhitecturii la începutul secolului 20 a fost caracterizată de o serie de lucrări atent concepute şi de folosirea sticlei pe scară largă. Un bun exemplu este clădirea Fagus Works, de Walter Gropius, sau viziunea lui Mies vand der Rohe pentru un turn de sticlă în Berlin. Tot la începutul secolului 20, inginerul Ludwig Dietz a definit valoarea coeficientului de transfer termic mediu pentru componente formate din mai multe straturi.13

Totuşi, dorinţa de a folosi suprafeţe vitrate tot mai mari pentru a mări cantitatea de lumină naturală pentru interior a dus la scăderea confortului termic datorită cunoştinţelor prea puţine la acea vreme a proprietăţilor fizice ale acestor vitraje. Pierderi de căldură excesive în timpul

iernii şi supraîncălzire vara au dus la consumuri de energie ridicate. Elementele exterioare

10 William Stearns Davis, A Day in Old Athens, Bastian Books, USA, 2003, pag. 3611 Dabija, Ana-Maria, Proiectare arhitecturală sustenabilă şi tehnologiile necesare, Bucureşti, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)12 Manfred Hegger, Matthias Fuchs, Thomas Stark, Martin Zeumer, The Energz Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 83-8413 Usemann, Klaus, Entwicklung von Heizung und Luftung zur Wissenschaft, Editura Oldenbourg, Munchen, 1993

13

Figura 1.4 – Prima casă pasivă în Darmstadt, Germania, 1991; arhitecţi Bott, Ridder, Westermeyer

14

opace inadecvat izolate contribuie şi ele la consumul de energie. În Germania, consecinţa la aceste aspecte a fost adoptarea Directivei de Conservare a Energiei (EnEG) în anii 1970, care a fost baza primului Act de Izolare Termica (1977). Pentru prima dată, legislaţia a impus valori maxime de transfer termic pentru elementele exterioare a clădirilor ce necesită încălzire. Tot atunci, oamenii au început să acorde tot mai multă atenţie posibilităţii de a folosi soarele ca sursă de încălzire pentru clădiri. În anii 1980 s-au experimentat primele case pasive, cu orientare sudică, vitraje mari şi masă termică considerabilă. Aceste reguli de bază au format „arhitectura solară”. S-a constatat că adevăratul câştig se poate realiza nu prin captare cât mai mare de energie solară, ci prin micşorarea pierderilor de energie prin anvelopa clădirilor. Acest lucru a fost demonstrat, de exemplu, prin prima casă pasivă în Darmstadt, Germania, în 1990 (figura 1.4)14

În anii ’80, împreună cu proiecte de cercetare au început să se creeze şi soft-uri care să asiste întreg procesul de proiectare, de la desenat până la simulări complexe. Aceste softuri au ajuns atât de complexe încât persoane special pregătite sunt necesare, însă folosindu-le, se pot determina cu o precizie satisfăcătoare fenomenele care pot influenţa calităţile bioclimatice ale unei clădiri (figura cu simularea vântului).15

14 http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_house (Wikipedia, enciclopedia liberă - Casa pasivă)15 Juliene, Aurore, Principii de proiectare sustenabila, 2010, Cluj (seminar organizat de Romania Green Building Council si Asociaţia Studenţilor Arhitecţi Cluj)

15

Figura 2.1 – Relaţia dintre densitatea populaţiei şi consumul de energie pentru câteva oraşe

Figura 2.2 – Dezvoltarea cerinţor de încălzire termică potrivit anului de construire si raportului in stocul de clădiri al Germaniei

16

2. spaţiul urban şi infrastructura

Clima, topografia, vecinătăţile, traficul şi infrastructura definesc contextul urban şi energia disponibilă. Acest sistem include nu doar nevoile tehnice, ci şi pe cele socio-culturale care asigură mobilitatea, comunicarea şi celelalte servicii.

Structurile urbane dense sunt de obicei cele mai potrivite pentru a obţine o maximă eficienţă în asigurarea economă a accesului la servicii, folosirea clădirilor şi atingerii eficienţei energetice. Densitatea şi limitarea extinderii localităţilor sunt critice pentru o dezvoltare durabilă.

2.1. utilizarea terenului

În termeni de ocupare a spaţiului, clădirile şi infrastructura concurează cu producerea stocului de hrană şi energie, de materie brută, conservarea naturii, a peisajului şi a biodiversităţii, la care se adaugă şi alte nenumărate funcţii. În cadrul mediului construit, competiţia pentru spaţiu mai este influenţată de diferite întrebuinţări, date de sistemul (naţional) de valori şi cerinţe tehnice, cât şi de interesele economice publice sau individuale.

Scăderea consumului de teren creează densitate, face posibil un oraş compact, unde totul este la îndemână. În România sunt cunoscute extinderile exagerate ale ultimilor ani, care au dus la cartiere fără infrastructură, fără servicii şi fără legături cu restul oraşului.

energia si spaţiulUn studiu al Programului pentru Mediu al Naţiunilor Unite (UNEP) arată legătura dintre densitate şi consumul de energie pentru transport. Oraşele cu densitate mare înregistrează consum de energie chiar şi de opt ori mai mic. S-a ajuns la concluzia că de la 75 de pers. / ha în sus, efectul începe să scadă, iar la densităţi de peste 150 de pers. / ha, diferenţele sunt greu sesizabile (figura 2.1)

În concluzie, o densificare a mediului urban construit ar trebui încurajată, deşi odată cu înalţimea cresc cerinţele structurale şi necesarul de energie. Liftul şi instalaţiile suplimentare ocupă spaţiu şi cresc consumul de energie.

Clădirile existente reprezintă o resursă pe termen lung, care atrag aproximativ 80% din investiţiile curente. Pare evident că, în cadrul acestor investiţii ar trebui incluse şi măsuri de eficientizare energetică. Consumul de energie poate fi redus de 10 ori (figura 2.2).

17

Figura 2.3 – Desenschematic reprezentând moduri posibile de extindere

18

Renovarea şi modernizarea clădirilor au efecte reciproce şi pot influenţa pozitiv standardul de confort. Următoarele abordări sunt posibile:

- modernizarea în termeni energetici se referă la optimizarea anvelopei şi instalaţiilor clădirii

- conversia face posibilă reutilizarea structurii clădirilor şi a energiei înmagazinate în materialele deja folosite; totodată, rezultatul e o mai bună acoperire a nevoilor populaţiei şi în acest fel ajută la creşterea densităţii.

- extinderile au rol similar cu conversiile, însă creează spaţiu suplimentar (figura 2.3)

dezvoltarea sustenabilă a spaţiuluiSpaţiul urban funcţionează datorită interacţiunii dintre funcţiunile clădirilor, spaţiile publice şi legăturile între spaţiile învecinate. O dezvoltare durabilă se bazează pe a avea la un loc diferite nevoi şi interese pentru a asigura această interacţiune între funcţiunile clădirilor şi pentru a mări utilitatea/utilizarea spaţiilor. Mixajul funcţional are întotdeauna un efect pozitiv asupra consumului, deoarece traficul poate fi evitat: dacă o nevoie nu poate fi satisfacută local, atunci ea va necesita deplasare într-un alt loc, generând trafic. Atractivitatea unei zone, decisă de oamenii care o folosesc, este dată de acest mixaj de funcţiuni şi asigură supravieţuirea economică a întregii zone.

Pentru a asigura atractivitatea unei zone, este necesară o atitudine atentă la datele demografice şi la nevoile sociale, mereu în schimbare. De aici rezultă câteva obiective:

AccesibilitateaAccesul liber în clădiri, sau doar în anumite părţi ale clădirilor, face posibilă folosirea acestora fară a fi nevoie de asistenţa altor persoane.

IdentitateaSpaţiile urbane cu un caracter aparte creează identitate şi asigură diversitate la nivel spaţial. Un dozaj potrivit de spaţii private, semi-publice şi publice creează identitate pe mai multe niveluri.

Integrarea functionalăSegregarea tot mai mare dintre structurile sociale poate fi micşoarată de funcţiuni diverse, mixate şi adaptabile, legate printr-o reţea funcţională la nivel local. Locuri unde se poate realiza comunicarea, în interior sau exterior, încurajează contactul social.

Chiar din definiţia dezvoltării durabile date de Gro Halem Brundtland, rezultă că proprietăţile nu înseamnă doar o avere pentru generaţiile următoare, ci şi probleme. Clădirile sunt obiecte ce supravieţuiesc mai multe generaţii, deci adaptarea la diferite nevoi şi funcţiuni trebuie luată în calcul şi considerată o valoare suplimentară a clădirii.

19

Figura 2.4 – Valorile coeficientului albedo (coeficient de reflecţie a radiaţiei solare)

Figura 2.5 – Principalii factori care influenţează clima urbană

20

2.2. proiectarea adaptată locului

Arhitectura sustenabilă se raportează foarte mult la climat. Acesta impune regulile majore în funcţie de care o clădire trebuie să se adapteze climatului din zona de care aparţine. Anvelopa clădirii o protejează de efectele negative ale climei şi mediului înconjurător şi, dacă este nevoie, obţine energia de care are nevoie clădirea. Modurile de adaptare a clădirii la loc şi clima ei se poate analiza de la macroclimat, apoi analizând mesoclimatul, clima urbană şi, în final, microclimatul:

macroclimatÎn funcţie de zona climatică (zona polară, temperată, subtropicală şi tropicală), macroclimatul conduce la diferite formule de construire în funcţie de regiunea climatică. Chiar dacă tipologiile tradiţionale nu mai pot satisface nevoile contemporane, datorită faptului că tradiţia reprezintă concluzia multor încercări de-a lungul unei perioade de timp, arhitectura tradiţională conţine principiile de bază pentru a supravieţui şi a exploata caracteristicile climei din fiecare regiune (orientare, accesul, suprafeţe care captează energia solară, masa termică, diferite modalităţi de a recupera şi refolosi căldura, etc.).

mesoclimatRadiaţia solară creează diferite temperaturi la suprafaţa Pământului şi în straturile de aer apropiate de sol care, la rândul lor, dau naştere la diferenţe de presiune, datorită cărora aerul se deplasează de la zonele cu presiune scăzută înspre cele cu presiune ridicată, pentru a balansa aceste diferenţe.

Cei mai importanţi factori sunt absorbţia solară şi capacitatea termică a suprafeţei Pământului, care se evidenţiază poate cel mai clar în zonele maritime sau în vecinatatea unui mare lac. Apa are un albedo (coeficient de reflecţie a radiaţiei solare – figura 2.4) foarte scăzut (aproximativ 5%), absorbând aproape toată energia incidentă. Datorită masei termice ridicată şi evaporării care are un efect de răcorire, apa se încălzeşte foarte puţin în comparaţie cu solul, care datorită căldurii face aerul să se ridice (curenţi termici) şi la suprafaţa pământului rămâne o presiune scăzută. Aerul rece de la suprafaţa apei se deplasează spre această zonă.

În timpul nopţii, temperatura solului scade semnificativ, însă nu şi cea de deasupra apei – curenţii îşi schimbă sensul de deplasare.

Acelaşi efect, însă nu la fel de evident, se întâmplă şi în cazul zonelor cu caracteristici diferite ale suprafeţelor. Topografii diferite pot da naştere la expunere solară sau zone umbrite (briza de vale sau munte). Aceşti factori sunt componentele centrale ale sistemului local de circulaţie a aerului.

clima urbanăMediul urban reduce viteza vântului, iar diferitele tipuri de funcţiuni, trafic şi alţi factori creează praf, care leagă tot mai multe particule de apă. De aceea mai multe precipitaţii cad în mediul urban faţă de cel rural (figura 2.5).

21

Figura 2.6 – Efectul diferitelor situaţii topografice asupra capacităţii de acumulare de energie solară şi pierderilor de căldură datorate vântului

Figura 2.7 – Elemente ce influenţează microclimatul şi efectul lor asupra clădirilor

Suprafeţele din mediul urban înmagazinează căldură şi datorită sistemului de evacuare a apei, cantiatatea de apă provenită din ploaie e drenată, nefăcând posibilă evaporarea care ar răcori atmosfera oraşelor. De aici rezultă şi un nivel al pânzei apei freatice mai scăzut în mediul urban.

22

Aprovizionarea cu aer proaspăt este necesară unui oraş şi se poate realiza prin intermediul unui curs de apă, teren jos şi plat, căi de trafic sau spaţii libere. Acestea formează sistemul de ventilare al oraşului. Parcuri şi grădini mari în cadrul oraşelor produc ventilare (Central park din New York), însă trebuie să existe un întreg sistem de parcuri care să ventileze tot oraşul. Aceşti curenţi care realizează ventilaţia sunt, de cele mai multe ori, însoţiţi de particule cum ar fi polenul, care dacă se intersectează prea mult cu rutele de trafic auto, aceste particule se ataşează de gazele emanate de vehicule (cum ar fi oxizi de nitrogen sau sulfur) şi favorizează apariţia alergiilor.

În cazul ploilor torenţiale, sistemul de canalizare devine insuficient şi se produc inundaţii. Din acest motiv se consideră indispensabile conducte cu secţiuni foarte mari sau sisteme complicate de reţinere a apei. O altă soluţie la această problemă poate fi folosirea suprafeţelor care au potenţialul de a reţine apa şi a o folosi cu sens pozitiv pentru microclimatul oraşului (prin evaporare răcorind oraşul) sau reţinerea apei în bazine/cisterne şi folosirea ei ca apă menajeră, reducând astfel consumul de apă potabilă.

microclimatUn lucru important pentru o clădire este să se protejeze de efectele negative ale climatului local, dar şi să profite de oportunităţile pe care acesta le creează. O buna expunere la soare oferă o şansă de a exploata potenţialul energetic, dar şi riscul de a supra-încălzi clădirea.

Efectele microclimatului depind foarte mult de poziţia clădirii faţă de topografia terenului învecinat (figura 2.6) sau de umbrirea cauzată de alte parţi ale clădirii sau de clădirile învecinate. Un studiu de umbrire clarifică aceste aspecte şi favorizează determinarea optimă a metodelor de obţinere şi exploatare a energiei solare active şi pasive, modul de a obţine lumina naturală pentru camere sau măsurile de umbrire necesare. O altă soluţie este folosirea suprafeţelor reflectorizante în vecinătatea clădirilor (suprafeţe vopsite în culori deschise, apa, etc.) pentru a redirecţiona radiaţia solară şi lumina naturală. Cu cât e mai mic unghiul de incidenţă, cu atât e mai mare componenta reflectată (figura 2.7).

Terenul absoarbe radiaţia solară şi folosind apa stocată îl face un bun element pentru reglarea microclimatului. Cu cât adâncimea e mai mare, cu atât temperatura e mai constantă pe parcursul anului şi terenul poate fi folosit pentru pompe termale cu un mare grad de eficienţă.

Clădirile expuse la vânt înregistrează pierderi de caldură mai mari. Direcţia şi viteza vântului se poate determina prin diferite simulări. Copaci sau alte obstacole în cursul acestor direcţii sunt folosite pentru a reduce pierderile de caldură datorate vântului. Diferenţa de temperatură de pe faţade opuse creează mişcarea aerului şi poate fi folosită pentru ventilarea clădirii.

23

Figura 3.1 – Bărcile cu vele – dispoziv climatic (Alinghi şi Oracle)

24

3. elemente de concepţie a arhitecturii sustenabile

Încă din 1967, Reyner Bahman ilustra conflictul dintre practicile vremii şi problemele climatice crescânde, comparând bărcile cu motor cu cele cu vele: „o barcă cu motor permite oricărui obiect plutitor să fie transformat într-un vas manevrabil. Un dispozitiv mic şi concentrat converteşte o configuraţie oarecare într-un obiect cu funcţie şi scop”. Potrivit lui, arhitecţii nu ar mai trebui să privească clădirile ca pe structuri echipate cu aparate, ci să conceapă „dispozitive climatice”, care asemeni unei bărci cu vele, reacţionează dinamic la factorii mediului şi îşi captează energia exploatând oportunităţile locale (figura 3.1)16

Coaja exterioară a clădirii defineşte limita dintre interior şi exterior. Domină aspectul exterior al clădirii şi intră în dialog cu vecinătăţile. Istoria anvelopei clădiri este deci dominată de atribute ce descriu aspectul, proporţia, materialele alese şi aspecte culturale. Funcţia principală rămâne totuşi să protejeze clădirea de frig, vânt, precipitaţii şi radiaţii solare. Pentru că cerinţele de confort au crescut, anvelopa clădirii a primit un rol mai complex, de reglare a microclimatului.

Funcţiunea clădirii dictează într-o mare măsură conceptul anvelopei, pentru că nevoile diferă considerabil de la o funcţiune la alta. Un concept viabil conţine sinteza tuturor parametrilor importanţi şi pune utilizatorul în centrul atenţiei.

De-a lungul timpului, clădirile s-au construit în funcţie de clima în care se aflau, adaptându-se şi protejându-se de diferitele efecte create de climă. Odată cu Stilul Internaţional, tehnologia a putut asigura un limbaj comun indiferent de locaţie, însă în conceptul de arhtiectură sustenabilă, concepţia clădirii trebuie să privească mai profund modurile de adaptare la climă a clădirilor şi să minimizeze folosirea unor tehnologii care sunt mari consumatoare de energie. O analiză atentă a datelor climatice este deci foarte importantă pentru conceperea anvelopei clădirii într-o anumită locaţie.

Ca mod de construire, un aspect important este dacă anvelopa are rol portant, sau este doar o faţadă aplicată. În funcţie de acest aspect, alegerea materialelor şi concepţia anvelopei depind foarte mult. Pentru arhitectura rezidentială se preferă varianta în care pereţii au rol structural şi asigură în acelaşi timp şi izolarea şi masa termică de care are nevoie clădirea, pe când în cazul birourilor se preferă varianta secundară, în care faţada este „aplicată”, rezultând resurse de materiale mai mari şi consum mai mare de energie pentru a asigura confortul interior, în numele unor alte calităţi, de cele mai multe ori vizuale, pe care clădirea le caştigă în acest mod.

Un mod de abordare pentru a obţine o clădire sustenabilă poate fi urmărit prin prisma celor 5 teme principale: încălzirea, răcirea, ventilarea, iluminatul şi consumul de curent. În figura alăturată este prezentată o schemă a acestor 5 teme, cu targeturile, conceptele şi măsurile necesare.

16 Oswalt, Philipp, Wohlemperierte Architecktur: neueTechniken des energiesparenden Bauens, Heidelberg, 1995, pag. 9

25

3.2

3.3

,

3.4

3.5

Figura 3.2 – Sistem cu izolare termică exterioară – imobil de locuinţe, aleea Alexandru, Bucureşti, arh. Vladimir Arsene

Figura 3.3 – Faţadă metalică cu inter-spaţiu de ventilare – vila Daniel Libeskind, 2009

Figura 3.4 – Faţadă din beton aparent cu izolare termică in cavitatea dintre straturile de beton – clădirea fundaţiei Pulitzer, Saint Lois, arh. Tadao Ando

Figura 3.5 – Restaurări cu termoizolare în interior – restaurare locuinţă individuală, str. Nanu Muscel, Bucureşti, arh. Remus Hârşan, arh. Dragoş Perju, arh. Karoly Nemeş

26

3.1. configurarea spaţiului pentru păstrarea şi acumularea de căldură

În zonele cu climă temperată sau rece este important de garantat condiţiile interioare de confort termic, atunci când afară temperaturile sunt joase. Pentru aceasta, un prim target este păstrarea a cât mai multă căldură în interiorul anvelopei, iar apoi acumularea de o cantitate suplimentară de căldură de la soare, sau alţi factori interni.

Pentru a îmbunătăţi anvelopa clădirii în special în iarnă, următorii factori trebuie luaţi în considerare:

optimizarea suprafeţei şi geometriei anvelopeiCriteriile esenţiale pentru optimizarea eficienţei energetice sunt stabilite din primele faze ale procesului de proiectare prin forma clădirii şi dispunerea suprafeţelor folosite.

Forma clădirii are efecte considerabile asupra cerinţelor de energie. Volumul unei clădiri e în general determinat de nevoile interne şi considerente economice. Pentru un anumit volum, cu cât suprafaţa anvelopei e mai mică, cu atât va fi nevoie de mai puţină încălzire şi viceversa. Din punct de vedere strict geometric, forma optimă pentru cele mai mici pierderi de căldură este sfera, însă în termeni de forme ortogonale, forma optimă ar fi cubul. Deviaţii de la această formă duc la pierderi proporţional mai mari.

Scările, camerele pentru diferite utilităţi, depozitele, garajele, etc. nu sunt considerate parte din volumul încălzit, deci trebuie separate termic de volumul încălzit.

Potenţialul eficienţei energetice poate fi îmbunătăţit şi mai mult dacă zonele termice sunt analizate. E important să identificăm zonele ce necesită încalzire mai mare şi să le dispunem spre sud sau alte zone însorite, sau să identificăm zonele cu necesar scăzut de încălzire şi folosite ca zone tampon termic.

izolarea termică a componentelor opaceÎn timpul procesului de proiectare trebuie să facem diferenţa între diferitele tipuri de anvelope şi cerinţele pe care acestea le impun. Acelaşi tip de materiale poate avea un coeficient de transfer termic diferit, în funcţie de tipul de „spaţiu exterior” cu care este în contact (figura 3.6)

Pereţii exteriori sunt cea mai mare suprafaţă a anvelopei şi importanţa lor pentru eficientizarea termică creşte odată cu înălţimea lor. Pentru a-şi îmbunătăţi calităţile termice, pereţii sunt izolaţi. Cea mai folosită metodă de aplicare a stratului de termoizolare este la exterior, deoarece în acest mod masa peretelui rămâne în partea caldă şi primeşte rolul de masă termică, înmagazinând căldura şi eliberând-o când e nevoie de ea (figura 3.2).

Stratul de finisaj poate fi detaşat faţă de cel de izolaţie, lăsând astfel aerul să circule între cele două straturi. (figura 3.3). Acest sistem permite o gamă largă de finisaje, însă elementele care fixează aceste finisaje străpung stratul de termoizolaţie şi pot produce punţi termice.

Dacă se doreşte ca tipul de zidărie să rămână aparentă atât pe interior, cât şi pe exterior, se poate include un strat de termoizolaţie între straturile de zidărie interior şi exterior (figura 3.4). Pentru a folosi cât mai eficient masa termică, se recomandă ca stratul mai gros să fie spre spaţiul încălzit.

27

Figura 3.6 – Coeficienţii de corecţie pentru calcule termice a diferitelor componente ale anvelopei clădirii (potrivit Legii de Conservare a Energiei din Germania)

28

Când afectarea suprafeţei exterioare a unui perete nu este acceptabilă (de exemplu în cazul restaurărilor), se poate aplica termoizolaţie pe partea interioară a peretelui (figura 3.5). Această soluţie dă naştere unei alte serii de probleme: nu se foloseşte în nici un fel masa termică, iar dacă dorim să fixăm anumite elemente de pereţii interiori, stratul de termoizolaţie nu oferă rigiditatea necesară, iar străpungerea lui poate produce punţi termice.

Acoperişul este zona care înregistrează cele mai mari pierderi de căldură. Putem distinge trei tipuri de acoperişuri: plăci groase însoţite de alte straturi (ex: acoperiş verde), acoperiş în pantă şi acoperiş uşor – tip terasă.

Acoperişul plat este de obicei din elemente grele cum ar fi betonul armat, deci în termeni de optimizare a performanţei energetice sunt comparabili cu pereţii portanţi exteriori. Când se dispun straturi de izolare sau vegetaţie trebuie luată în calcul greutatea acestor straturi. Soluţia cea mai uzuală constă în straturi de spumă rigidă, cu grosimi de minim 20 de cm.

La acoperişurile în pantă, soluţia este similară cu cea a pereţilor din structura de lemn. Izolaţia este dispusă între căpriori, însă acest sistem este recomandat să se completeze cu o dispunere suplimentară a termoizolaţiei pe suprafaţă continuă – peste căpriori.

Acoperişurile uşoare, de cele mai multe ori pe structură metalică, sunt izolate pe exterior. O soluţie alternativă sunt panourile sandwich, care conţin în componenţa lor şi stratul de izolaţie şi se pot ataşa direct pe structura portantă.

Componentele în contact cu solul beneficiază de faptul că în sol temperatura este constantă, însă contrar percepţiei unora, izolaţia este necesară, deoarece temperatura solului este între 3- şi 5 grade Celsius, iar datorită diferenţei între aceasta şi temperatura optimă din interiorul clădirii, va exista o permanentă pierdere de căldură. Căldura atrasă de sol este întotdeauna transmisă mai departe, deci solul nu se încălzeşte defapt, iar urmarea este acea permanentă pierdere de căldură, motiv pentru care termoizolaţia, deşi în straturi mai reduse, este necesară.

Punţile termice sunt întreruperile locale ale închiderii termoizolaţiei şi reprezintă zonele prin care transferul de căldură se realizează mult mai puternic decât în zonele imediat învecinate. Sunt puncte critice care pot cauza unele neplăceri cum ar fi apariţia condensului şi, evident, pierderi de căldură nedorite. Acestea apar de obicei în zona balcoanelor, a plăcii peste sol, în zona sistemului care acţionează jaluzelele, sau în locuri unde continuitatea termoizolării nu a fost prevăzută. Cel mai simplu mod de a evita punţile termice este o atentă proiectare. Corecţia lor în construcţii finalizate pune o serie de probleme mai complexe.

izolarea termică a componentelor transparenteVitrajele sunt puncte sensibile ale anvelopei clădirii, deoarece au calităţi termice mai scăzute, şi pentru că solicită diferite atribute (transparenţa, mobilitate, protecţia împotriva strălucirii, etc). Cel mai important factor este calitatea sticlei, care poate diferi considerabil. Standardul actual prevede dublu strat de sticlă, tratată cu “low E”. Ferestre cu triplu strat sunt folosite tot mai des şi pe piaţă au apărut chiar şi ferestre cu cvadruplu strat de sticlă.

O optimizare mai bună se poate atinge folosind multiple straturi (sistemul de ferestre cu cercevea sau faţade duble). Această soluţie creează între cele 2 straturi un spaţiu tampon, care contribuie la păstrarea căldurii, iar vara realizează ventilarea.

29

Figura 3.7 – Faţadă din panouri solare, incubator de afaceri, Hamm, 1998, Hegger Hegger Schleiff

Figura 3.8 – Exemplu de includere a panourilor solare in faţadă a - cu inter-spaţiu de ventilare b – fără inter-spaţiu de ventilare

30

folosirea pasivă a radiaţiei solareArhitectura solară a constat în orientarea clădirii spre soare, vitraje cât mai mari spre sud, închideri spre nord, aerisire la nivelul acoperişului, etc.

Sticla are un rol important în aceste soluţii datorită proprietăţilor ei fizice care o fac o “capcană pentru căldură”: radiaţiile solare de undă lungă (ultraviolete) sunt absorbite de sticlă şi convertite în radiaţii de scurtă lungime de undă (infraroşii). Sticla este permisibilă la ultraviolete, însă nu este permisibilă la infraroşii. Cu alte cuvinte, radiaţiile solare pot pătrunde în interiorul unei clădiri, iar apoi sunt reţinute acolo. Acesta este numit efectul de seră. Acest efect se poate folosi pentru a optimiza considerabil performanţele termice ale unei clădiri, prin suprafeţe transparente şi masă termică.

Marea limitare constă în traiectoria soarelui, pe care nu o putem influenţa.

Mai există conflictul dintre energia disponibilă şi energia necesară. Acest conflict se poate regla printr-un sistem de umbrire şi masă termică. Dacă dispunem de prea multă radiaţie solară, care poate produce supra-încălzire, aceasta poate fi limitată de un sistem de umbrire montat în partea exterioară a suprafeţei vitrate, iar pentru perioadele când radiaţia solară lipseşte, masa termică care în prealabil a acumulat energie, o va elibera.

Spaţiile tampon reprezintă un spaţiu dispus între mediul exterior şi cel interior, încălzit exclusiv prin radiaţii solare. Temperatura în acest spaţiu este mai mare decât în exterior, deci va scădea pierderile de căldură.

minimizarea pierderilor de căldură datorate ventilăriiO atenţie crescută trebuie acordată pierderilor datorate ventilării în cazul unei anvelope care trebuie să înregistreze performanţe energetice. Patru aspecte sunt cele mai importante în acest sens: anvelopa clădirii trebuie să asigure etanşeitate la aer cât mai mare, alegerea atentă a aşezării şi modului de deschidere a ferestrelor, sistemul de ventilare naturală să se folosească de aerul pre-încălzit, folosirea instalaţiilor de ventilare cu recuperarea căldurii.

captarea de energie termică solarăÎn contrast cu captarea pasivă a energiei termice, captarea activă a energiei termice solare nu se bazează pe climatul interior. Cuplate cu posibilităţi de stocare, aceste sisteme pot funcţiona indiferent de unghiul de incidenţa a radiaţiilor solare.

Piesa principală a acestui sistem este colectorul, care converteşte radiaţia solară în energie termică pentru a genera căldura. Colectorul este o componentă ce aparţine atât sferei instalaţiilor, cât şi a anvelopei clădirii şi a aspectului exterior al ei.

Rigiditatea acestor sisteme le-au făcut până în prezent greu acceptate. Unele companii produc totuşi panouri solare în funcţie de comenzi speciale, pentru a le putea include cât mai optim în anvelopa clădirii. Mai mult, colectoarele pot fi construite ca parte a anvelopei (figura 3.7, figura 3.8). Datorită căldurii pe care o înmagazinează şi termoizolaţiei necesare, un astfel de sistem ţine locul termoizolaţiei şi finisajului exterior.

31

32

Figura 3.7 – Acumulări de căldură interne şi externe la clădirile de birouri

3.2. evitarea supra-încălzirii

Confortul termic este important pentru ocupanţii clădirilor atât pe timpul iernii, cât şi vara. Dacă iarna trebuie să protejăm ocupanţii de temperaturi scăzute, vara există riscul supraâncălzirii. Efectele ei sunt mai reduse decât a temperaturilor scăzute, însă omul a dezvoltat mai multe metode de a se proteja de temperaturile scăzute.

Răcirea clădirilor se poate realiza doar prin înlăturarea căldurii. Atenţia cade în acest caz pe ventilarea naturală, anvelopa clădirii şi materialele folosite, şi mai puţin pe sisteme complexe şi scumpe.

Încărcările termice sunt cele care influenţează supraîncălzirea încăperilor. Se disting două tipuri de încărcări termice: cele externe (radiaţii solare, acumulările de căldură rezultate în urma ventilării, şi transmisia căldurii prin anvelopă) şi cele interne (căldura emanată de oameni, de corpurile de iluminat şi de aparatura folosită) (figura 3.7).

reducerea transferului de căldurăDacă temperatura de afară e mai mare decât cea din interiorul clădirilor, transferul căldurii se produce dinspre exterior către interior. Pentru a împiedica acest transfer, principiul termoizolării rămâne valabil. Pe lângă transferul termic, un alt aspect important este temperatura suprafeţei stratului exteior. Un strat cu proprietăţi de absorbţie reduse sau un interspaţiu de ventilare în spatele acestui strat pot îmbunătăţi considerabil transmisia căldurii.

Încălziri puternice se realizează acolo unde o mare suprafaţă a încăperii este în contact cu exteriorul şi, în mod special, prin acoperiş. De aceea, acoperişurile înierbate se dovedesc a fi extrem de benefice prin faptul că transmit puţin căldura şi evaporarea are un efect de răcorire.

reducerea surplusului de radiaţie solarăDe cele mai multe ori, căldura ce pătrunde prin suprafeţele transparente reprezintă principala cauză a încălzirii încăperilor pe timpul verii. De aceea, proiectarea suprafeţelor vitrate trebuie să fie însoţită de un atent studiu de însorire. Din aceasta rezultă faptul că suprafeţele orizontale preiau cea mai mare cantitate de radiaţie solară şi că datorită unghiului de incidenţă scăzut al radiaţiilor solare de pe faţadele de est şi vest, sistemele de umbrire permit puţină lumină naturală şi vizibilitate.

Raportul plin-gol joacă un rol important deoarece un perete plin este de câteva ori mai puţin permisibil la caldură, indiferent de cât de calitativă este sticla folosită. Un procent de maxim 50% s-a dovedit admisibil pentru faţadele sudice, iar pentru faţadele de est şi vest, cazurile în care procentul de vitraje depăşeşte 30% din suprafaţa totală a faţadei, s-au dovedit a fi critice. Faţadele nordice nu pun acest gen de probleme, iar vitrajele pe aceste faţade folosesc ca un surplus de lumină. Calitatea acestei lumini constă în faptul că este indirectă şi avantajează anumite tipuri de funcţiuni (atelier de pictură/sculptură, etc).

Acumulare de energie termică prin suprafeţele transparente se poate realiza optând pentru retrageri ale suprafeţei vitrate, un fel de brise-soleil pentru faţadele sudice.

33

Pentru reducerea acestor acumulări de energie se pot folosi sticle speciale, care prin sistemul lor constructiv reduc transmisia de energie până la 20%, însă dezavantajele constau într-o reflecţie mai mare şi vizibilitate mai scăzută.

34

Din punct de vedere energetic, cea mai bună soluţie este cea care foloseşte lamele ajustabile între cele două foi de sticlă. Acest sistem înregistrează rezultate aproape la fel de bune ca în cazul lamelelor exterioare. Totodată sunt protejate de precipitaţii şi vânt.

O a 3-a categorie este reprezentată de jaluzelele exterioare sau interioare. Posibilitaţile aici sunt nenumărate (fixe sau mobile, simple sau duble, opace sau transparente, orizontale sau verticale, etc). Cea mai importantă diferenţiere rămâne între cele interioare şi cele exterioare.

Jaluzelele exterioare au marele beneficiu că filtrează radiaţia solară înainte ca aceasta să pătrundă în clădire, evitând astfel supraîncălzirea, însă sunt vulnerabile la vânt, deci nerecomandate pentru clădirile înalte.

masa termică şi ventilareaElementele de construcţie cu masă termică au capacitatea de a reţine o parte din energia termică pătrunsă în clădire, evitând într-o oarecare măsură supraîncălzirea. Totuşi, după un timp, această energie termică va fi eliberată, deci e nevoie de măsuri care să preia această căldură. De cele mai multe ori ventilarea mecanică este necesară, dar este recomandat să fie însoţită şi de ventilare naturală.

3.3. ventilarea descentralizată

Calitatea aerului în clădiri solicită un schimb permanent de aer, care depinde de funcţiunea clădirii şi numărul de ocupanţi. Din punct de vedere al proiectării sustenabile, ventilarea naturală trebuie optimizată la maxim, pentru a reduce cât mai mult nevoia de ventilare mecanică. Aceasta din urmă implică consum de energie, de spaţiu şi sunet nedorit. Ventilarea naturală se realizează folosindu-ne de curenţii de aer cald, sau diferite presiuni cauzate de vânt.

ventilarea naturalăVentilarea naturală este procesul de aprovizionare şi înlăturare a aerului dintr-un spaţiu interior prin mijloace naturale17. Există două tipuri de ventilare naturală: la nivel de macroclimat (cauzată de vânt) şi la nivel de microclimat (cauzată de curenţii termici).

17 http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_ventilation (Wikipedia, enciclopedia liberă - Ventilarea naturală)

35

a b

c d

Figura 3.8 a – ventilare cu ajutorul ferestrei b – ventilare prin clape inferioare c – lamele orizontale d – lamele verticale

Posibilitatea de a deschide o fereastră îi dă voie utilizatorului să regleze singur schimbul de aer pe care îl doreşte şi, totodată, activează alţi factori cum ar fi mirosul, radiaţia solară

36

nefiltrată, sunetul, contactul cu exteriorul, sau alţi factori cu efect pozitiv asupra calităţii mediului în care se află.

Dacă diferenţa dintre mediul interior şi cel exterior este considerabilă (de exemplu pe timpul iernii), atunci se creează o diferenţa de presiune proporţională şi schimbul de aer se realizează rapid. Dacă însă temperatura interioară şi cea exterioară sunt comparabile, atunci ventilarea se realizează lent sau deloc. În aceste cazuri este nevoie de presiunea vântului pentru a se realiza schimbul de aer. O simplă fereastră deschisă poate realiza acest schimb de aer (figura 3.9 a). Clape de ventilaţie aparente sau mascate sunt o altă soluţie (figura 3.9 b).

Deoarece aerul cald urcă, este recomandată plasarea gurilor de aerisire cât mai sus (pentru evacuarea aerului), respectiv cât mai jos (pentru alimentarea cu aer rece) posibil. Ventilarea optimă depinde de adâncimea şi înalţimea încăperii. Directiva pentru Locuri de Muncă din Germania prevede valori limită pentru adâncimea încăperii şi suprafaţa elementelor de ventilare în funcţie de înalţimea încăperii şi tipul de ventilare pentru care s-a optat.

Ventilarea naturală cu ajutorul forţei vântului depinde de condiţiile climatice, topografie, vecinătăţi, geometria clădirii, altitudine, etc., motiv pentru care un studiu atent de la caz la caz e necesar. Ventilarea se realizează fie prin presiunea pe care forţa vântului o acţionează direct pe faţadă, sau prin sucţiune. Pentru a compensa fluctuaţiile vântului, compensarea cu un alt sistem de ventilare (mecanic sau natural) este recomandată.

Ventilarea naturală cu ajutorul curenţilor de aer cald depinde de diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior şi înălţimea disponibilă a încăperilor. În consecinţă, clădirilor înalte li se pretează acest tip de ventilare naturală. Clădirile cu faţada dublă pot folosi interspaţiul pe post de conductă de ventilare. Datorită faptului că aerul e mai cald, se va crea efect de sucţiune, care va realiza eliminarea aerului cald din interiorul încăperilor.Pe acelaşi principiu funcţionează şi atrium-urile. Datorită faptului că aerul cald se va acumula în partea de sus, este recomandat ca înălţimea acestui gen de spaţiu să o depăşească pe cea a corpurilor învecinate.Hornul solar este o altă aplicaţie prin care partea superioară a „turnului” absoarbe radiaţie solară şi generează temperaturi mai mari decât în partea inferioară a lui, realizând astfel mişcarea aerului.

Ventilarea naturală poate crea şi o serie de probleme:

diferenţele foarte mari de temperatură în combinaţie cu ventilarea naturală duce la pierderi mari de căldură datorită imposibilităţii de a recupera căldura;

viteze mari ale vântului pot cauza presiuni sau sucţiuni mari în interior făcând, de exemplu, foarte dificilă deschiderea unei uşi; pentru a evita aceste probleme se pot dispune „obstacole pentru vânt” acolo unde acest gen de probleme riscă să apară;

aerul din exterior poate fi poluat, caz în care este preferată ventilarea mecanică sau folosirea filtrelor;

poluarea fonică.

37

Figura 3.9 – Reprezentarea diferitelor sisteme de redirecţionare a luminii a – „raft de lumină” b – element optic holografic c, d – lamele pivotante

Figura 3.10 – Factori de iluminat pentru diferite tipuri de vitraje (exprimaţi in procente)

3.4. folosirea luminii naturale

38

Lumina naturală este un factor cheie pentru atingerea confortului. Ea stimulează organismul şi controlează o serie de funcţiuni ale corpului uman. Este totodată un factor necesar pentru percepţia vizuală şi sporeşte eficienţa muncii. Ea poate fi transmisă, absorbită, reflectată sau refractată.

În interiorul clădirii, lumina naturală poate pătrunde doar prin suprafeţe transparente sau translucide, însă acestea duc la cumulări de căldură. În favoarea prezenţei naturale, o reducere a necesarului de iluminat artificial reduce în aceeaşi proporţie consumul de energie electrică, şi micşorează şi acumulările de energie termică, deoarece este cunoscut faptul că iluminatul artificial emană mai multă căldură faţă de iluminatul natural pentru aceeaşi cantitate de lumină.

Astfel, lumina naturală este de dorit în proporţii cât mai mari, însă trebuie de fiecare dată analizat care este cantitatea optimă de suprafaţă vitrată, pentru a nu produce acumulări excesive de căldură sau efecte de orbire.

optimizarea geometricăDatorită traiectoriei soarelui pe parcursul unei zile şi pe parcursul anului, lumina naturală devine o variabilă mereu în schimbare. Un studiu de însorire este necesar de fiecare dată. El ia în considerare această traiectorie şi umbra lăsată de clădirile sau vegetaţia din vecinatatea clădirii analizate.

Principalele variabile care influenţează optimizarea luminii naturale din punct de vedere geometric, sunt clădirea, interiorul şi vitrajul.

Dacă o mare suprafaţă din anvelopă este transparentă, vom obţine o catitate mare de lumină naturală, însă această situaţie ar putea crea conflict cu dorinţa de a păstra căldura pe timpul iernii. Soluţie la aceast conflict poate fi includerea unui atrium sau a unei curţi interioare. Suprafeţele orizontale beneficiind de aproximativ de 3 ori mai multă lumină faţă de suprafeţele verticale, încăperile pot fi luminate din două părţi sau chiar doar din atrium. Cu cât lumina va ajunge la nivelele apropiate de parter, cu atât va fi mai difuză.

La interior, se recomandă ca raportul înălţime / adâncime a încăperilor să fie cât mai mare, iar pereţii vopsiţi în culori deschise pentru a permite reflecţia luminii.

Suprafaţa vitrajului nu are o relaţie direct proporţională cu cantitatea de lumină naturală pătrunsă în încăpere. S-a demonstrat că atunci când se depaşeşte 50%, efectul autonomiei luminii naturale se diminuează consistent. O creştere a suprafeţei vitrate de la 70% la 90% nu are vreun efect sesizabil. Pentru clădiri rezidenţiale, optimul este cuprins între 20% si 30%, pentru a garanta nevoia de lumină naturală şi contactul vizual cu exteriorul. Faţadele de est şi vest pun problema unghiului de incidenţă scăzut, deci produc strălucire. Măsuri speciale trebuiesc luate în considerare pentru a evita acest fenomen. Vitrajele orientate spre nord oferă lumina difuză.

Poziţionarea vitrajelor în partea de sus a peretelui au cel mai mare efect pentru luminarea încăperii, pe când dacă sunt poziţionate în partea inferioară a peretelui au un efect minim. Este de dorit ca lumina naturală să pătrundă din mai multe direcţii. Percepţia încăperii este considerabil mai bună. Un ultim factor important este calitatea sticlei.

39

Figura 3.11 – Modul de funcţionare al heliostatului

Figura 3.12 – Modul de funcţionare a vitrajelor ce redirecţionează lumina: a – jaluzele veneţiene b – lamele cu redirecţionarea luminii c – secţiune reflexivă d – profil taiat la laser e, f – sticlă ce dispersează lumina g, h – sticlă electrocromă

40

sisteme de iluminat natural

Sisteme de redirecţionare a luminii pot îmbunătăţi iluminatul natural în interiorul clădirilor. Multitudinea de sisteme poate fi împărţită în sisteme statice şi controlabile. Acestea funcţionează în unul din următoarele feluri:

distribuind lumina: lumina difuză e introdusă în încăpere şi produce un nivel egal de iluminare

redirectionând lumina: lumina este condusă spre adâncimi ale încăperii prin suprafeţe reflectorizante

transportând lumina: lumina este condusă spre încăperi întunecate, care nu beneficiază de contact direct cu lumina naturală, prin fibra optică sau alte elemente.

Sticla difuză are capacitatea de a reda lumina fără efect de lucire. Această sticlă fie are o suprafaţă specială, fie cavitatea dintre foile de sticlă este umplută cu diferite materiale ce au această proprietate. Termoizolaţia transparentă, folosită tot pentru a umple interspaţiul dintre foile de sticlă, are un efect similar de distribuire uniformă a luminii în interior (fig. 3.12 e, f).Elemente holografice optice (HOE) pot fi incluse în sticla laminată, sub formă de folie transparentă. Holograme de culoare albă se folosesc pentru a redirecţiona lumina difuză, pentru a umbri (prin reflecţie totală), sau pentru a capta energie (concentrând şi redirecţionând lumina spre panouri fotovoltaice) (figura 3.9 b).Sticla cu redirecţionare a luminii are între cele două foi de sticlă elemente ce redirecţionează lumina. Acest tip de sticlă e folosit atât pe suprafeţe verticale, cât şi în acoperişuri. Când e dispusă vertical, redirecţionează lumina înspre tavan, permiţând astfel iluminarea în adâncimea încăperii. În aplicaţii orizontale, radiaţia directă e reflectată şi doar lumina difuză pătrunde în încăpere. (figura 3.11 c)Lamelele uşoare pot reflecta lumina înspre tavan (figura 3.9 a şi 3.11 a). Dispunerea acestor lamele e recomandată în partea de sus a unui element transparent.Jaluzelele sunt cele mai folosite elemente de umbrire. Ele au şi rol de redirecţionare a luminii, şi pot fi împarţite în urmatoarele categorii relevante:

jaluzelele pivotante orizontale poziţionate în faţa sticlei opresc radiaţia pe timpul verii şi direcţionează lumina înspre adâncimea încăperii (figura 3.9 c şi d)

jaluzelele veneţiene, poziţionate în partea superioară, redirecţionează lumina înspre tavan, însă dispuse în diferite unghiuri faţă de foaia de sticlă, pot garanta umbrire eficientă (figura 3.11 a)

jaluzelele speciale pentru redirecţionarea luminii au proprietăţi aparte: secţiunea lamelelor are o forma de W în partea dinspre exterior, ce stopează pătrunderea radiaţiilor solare, pe când forma din partea dinspre interior permite pătrunderea luminii, pe care o direcţionează înspre tavan; sunt astfel concepute încât să permită vizibilitatea (figura 3.11 b)

heliostul foloseşte oglinzi parabolice rotative pentru a direcţiona radiaţia solară spre un punct şi cu ajutorul tubului de lumină poate fi direcţionată către încăperi neluminate sau diverse structuri subterane (figura 3.10). Acest sistem face posibilă prezenţa luminii naturale în încăperi fără contact cu exteriorul;

sticla electrocromă este transparentă (cristale lichide aliniate) sau translucidă (cristale lichide nealiniate) în funcţie de voltajul electric aplicat, ceea ce permite controlul luminii transmise (figura 3.11 g şi h).

41

42

4. politici pentru sustenabilitate in arhitectura

Sustenabilitatea în arhitectură este de cele mai multe ori confundată cu clădirile „ecologice”, „eficiente energetic” sau cu „arhitectură bioclimatică”. Acestea sunt doar o parte din conceptul de „arhitectură sustenabilă”, sustenabilitatea punând în discuţie întreg procesul de concepere a arhitecturii, din punct de vedere socio-cultural, ecologic şi economic. Astfel, efcienţa energetică este probabil cea mai importantă componentă a sustenabilităţii, dar cu siguranţa este doar o singură componentă dintre multe altele.

4.1. directiva europeană pentru performanţa energetică a clădirilorÎn cursul elaborării unor standarde comune pentru statele membre UE, s-a adoptat directiva europeană 2002/91/EC „Performanţa Energetică a Clădirilor” (Energy Performance Building Directive), cunoscută în forma prescurtată EPDB. Această directivă urmareşte câteva obiective:

certificarea holistică a performanţei energetice a clădirilor încurajarea măsurilor de eficientizare energetică a fondului construit informarea transparentă a „consumatorului” cu privire la eficienţa energetică a

clădirilor îmbunătăţirea eficienţei energetice a instalaţiilor

Această directivă trebuia să fie inclusă în legislaţia ţărilor membre UE până în ianuarie 2006, fapt care nu s-a întâmplat.

4.2. certificatele de performanţă energeticăPână în trecutul recent, principala uneltă a politicilor de eficientizare energetică a fost legislaţia şi măsurile pe care aceasta la impune. S-a dovedit o rezistenţă puternică la schimbare datorată şi riscului de birocratizare excesivă. Pentru a urmări totuşi obligaţiile Protocolului de la Kyoto, statele membre UE au dezvoltat măsuri suplimentare pentru a controla consumul de energie. Împreună cu obligaţiile pe care legea le impune, populaţia este răsplătită sau ajutată să îşi eficientizeze energetic clădirile prin subvenţii sau programe extinse de parteneriat public-privat (de exemplu programul de izolare termică a locuinţelor colective), respectiv sancţionarea consumului excesiv. Un bun exemplu este taxa pe emisii de CO2. Astfel, legislaţia funcţionează împreună cu subvenţii şi sancţiuni care să încurajeze bunele practici şi să le descurajeze pe celelalte.

Mai mult, EPDB adaugă o strategie de marketing prin care introduce obligativitatea existenţei certificatului energetic la orice cumpărare, vânzare sau chiar închiriere.

În clădirile publice ce depasesc 1.000 m2, aceste certificate vor trebui expuse în locurile unde ele să fie vizibile. Certificatele energetice sunt menite să informeze consumatorul/utilizatorul despre consumul energetic al clădirilor.

43

Componentele sustenabilităţii potrivit „Recomandările SIA 112-1, cladiri sustenabile”

44

4.3. arhitectura sustenabilă

Cu intenţia de a pune în practică modelul sustenabilităţii pentru sectorul clădirilor în Germania, în 1998 Comisia Enquete a schiţat modelul celor trei piloni: economic, ecologic şi socio-cultural în raportul „Protecţia omului şi a mediului înconjurător”. Cu ocazia simpozionului „Designing for the Future: the Market and Quality of Life”, organizat de ACE – Architects’ Council of Europe – sub înaltul patronaj al Preşedintelui Comisiei Europene Jose Manuel Barroso, din 10 aprilie 2008, de la Brussels, s-au definit separat factorii sociali şi culturali. Urmarea acestui simpozion a fost Declaraţia de la Brussels adresată politicienilor.

În 2004, Asociaţia Inginerilor şi Arhitecţilor Elveţieni – SIA – publica „Recommendation SIA 112/1, sustainable construction buildings”, un document ce abordează subiectul sustenabilităţii în mod similar modelului celor trei piloni, prin definirea a trei arii – societatea, industria şi mediul – subdivizate în câteva capitole cu diferite criterii:

societateacomunitate (integrare, contact social, solidaritate/justiţie, participare)design (identificare, personalizare/individualizare)utilizare, accesibilitate (mixaj funcţional, trafic lent / transport public, accesibilitate pentru toţi)buna-stare, sănătate (siguranţa, lumina, aer interior, radiaţii, performanţe termice pe timpul verii, zgomot/vibraţii)

industrieţesutul urban (locaţie, structura, aspect)costurile de instalaţii (costul pe întreaga durată a vieţii, finanţare, costuri externe)costuri de operare şi întreţinere (operare, întreţinere şi reparaţii)

mediumateriale (material brut, impact asupra mediului, substanţe periculoase, descentralizarea)energia de operare (încălzirea/răcirea, căldura pentru apa caldă, electricitate, acoperirea necesarului de energie)pământul, peisajul (aria parcelei, facilităţi externe)infrastructura (mobilitate, deşeuri de la operare, apa)

4.4. iniţiative non-guvernamentaleCurentul sustenabilităţii a fost primit cu braţele deschise de diverşi „jucători”, care în scurt timp şi-au dorit ca sistemele de certificare să cuprindă mai mult decât legislaţia a reuşit să includă în ele până în acel moment, adică să răspundă mai mult definiţiei sustenabilităţii, nu doar să se limiteze la eficienţa energetică.

BREEAM (Building Research Establishment Environmental Assessment Method) este, dacă nu greşesc, primul sistem de certificare a sustenabilităţii clădirilor de birouri. El a apărut în Marea Britanie în anii 1990 şi s-a extins până în prezent şi pe alte sectoare (magazine, supermarketuri, şcoli, clădiri industriale, rezidenţiale, spitale, etc.) Un mare avantaj al acestui sistem voluntar de certificare este adaptabilitatea lui la diferite ţări, în funcţie de nevoile acelei ţări şi de condiţiile lor legislative.

45

În Statele Unite ale Americii, actorii care îşi doreau schimbări profunde în ceea ce priveşte sustenabilitatea în construcţii au fondat USGBC (United States Green Building Council), organizaţie non-guvernamentală care în prezent numară 18.000 de companii membre şi 140.000 de persoane specializate. În 1995, această organizaţie a dezvoltat sistemul voluntar de certificare LEED (Leadership in Energy & Environmental Design). Acest sistem analizează clădirile dupa 6 mari capitole (amplasamente sustenabile, folosirea eficientă a apei, energia şi atmosfera, materiale şi resurse, calitatea mediului interior, inovaţia şi procesul de proiectare). Apogeul acestui sistem de certificare a fost când administraţiile locale ale marilor oraşe din Statele Unite au decis să adopte prin legislaţie sistemul voluntar de certificare LEED, impunând ca orice clădire publică să fie certificată.

Exceptând aceste două exemple, există multe altele care analizează şi etichetează clădiri în funcţie de performanţele lor sustenabile. BREEAM şi LEED sunt cele mai răspândite dintre ele. Presiunea pe companii de a-şi asuma responsabilitatea faţa de mediu şi societate (factorul economic fiind de la sine înţeles) s-a transformat în mândria de a avea clădiri „responsabile”.

4.5. politici spre o arhitectură sustenabilă în RomâniaSituaţia arhitecturii în legătură cu conceptul de sustenabilitate poate fi caracterizată în mare prin iresponsabilitate, superficialitate, profit pe termen scurt.

Comparativ cu legislaţia ţărilor “mature”, unde directiva europeană pentru performanţa energetică a clădirilor a fost chiar depăşită de legislaţia în viguare şi unde există sisteme voluntare de certificare care urmăresc sustenabilitatea în mediul construit (nu doar eficienţa energetică), legislaţia română priveşte calitatea în construcţii la un nivel minim, de bază.

Cerinţele de calitate cuprinse în Legea nr. 10 / 1995 a Calităţii în Construcţii, în viguare în România:

Cerinţa A – rezistenţa şi stabilitate

Cerinţa B – siguranţa şi exploatare

Cerinţa C – securitate şi incendiu

Cerinţa D – refacerea mediului şi protecţia igienică şi sănătatea oamenilor

Cerinţa E – izolarea termică şi economia de energie; izolarea hidrofugă

Cerinţa F – protecţia la zgomot

Obligativitatea întocmirii unui certificat energetic pentru orice vânzare/cumpărare/închiriere ar fi trebuit să intre în viguare la 1 ianuarie 2010, potrivit Ordonanţei Guvernamentale nr. 29/2000, însă acest termen a fost amânat.

În speranţa că această ordonanţă va intra în viguare în viitorul apropiat, ea va solicita pentru anumite tipuri de clădiri chiar audit energetic (diferenţa faţa de certificatul energetic constă în faptul că include şi măsurile propuse pentru îmbunătăţirea performanţelor energetice şi valorile cu care aceste măsuri pot îmbunătăţi consumul).

46

47

Politica pentru arhitectura în România este preocuparea actuală a Ordinului Arhitecţilor din România. Această politică ţinteşte spre asigurarea calităţii în mediul construit conform prevederilor europene, adaptată condiţiilor economico-politico-ecologico-socio-culturale ale ţării noastre. Ea va seta targeturi pentru diferiţii actori şi va constitui direcţia pe care vor trebui construite legislaţii, programe şcolare, criterii de apreciere a calităţii în construcţii, taxe şi subvenţii, certificări, etc.

Drumul este foarte lung şi direcţiile foarte multe. Intrarea în viguare a obligativităţii certificatului de performanţă energetică în construcţii ar rezolva o mare parte din aceste probleme, şi politica pentru arhitectura în România ar fi mai uşor aplicabilă, concentrându-se pe criteriile suplimentare eficienţei energetice.

O alta direcţie de dezvoltare este cea venită din partea sectorului privat, unde oraganizaţii precum Consiliul Român pentru Construcţii Verzi (Romania Green Building Council), prin susţinerea companiilor membre, exercită presiuni pentru transformarea pieţei spre o dezvoltare durabilă, oferă consultanţă în elaborarea legilor şi încearcă să ridice nivelul de informare a populaţiei cu privire la sustenabilitate. O iniţiativă foarte recentă constă în alcătuirea unui curicullum de 15 cursuri adresate unui public de specialişti din domenii conexe (programul de certificare şi training „Romania Green Building Council Professional”). Aceste cursuri facilitează conceptul de abordare interdisciplinară şi holistică a proiectării şi cel mai important, specializează viitori profesionişti în conceperea energetică a clădirilor.

Din păcate, această serie de cursuri nu se adresează unui public foarte larg, însă este doar începutul şi intenţiile sunt către perfecţionarea acestui curs, spre extinderea lui către un public tot mai larg şi spre adoptarea unui sistem voluntar de certificare a clădirilor „verzi” adaptat României.

48

49

5. studii de caz

5.1. Genzime Center, Cambridge, USA, 2004 – Behnisch & Partner

Sediul unei companii ce dezvoltă tehnologii bioclimatice, este un model de arhitectură responsabilă faţă de mediu şi faţă de cei 920 de angajaţi şi vizitatorii care o accesează zilnic. Un atrium complex, inundat de lumină, străpunge clădirea pe întreaga ei înălţime, formând inima ei. Şapte heliostate automatizate direcţionează lumina în atrium prin două oglinzi fixe. Lamele pivotante împiedică pătrunderea căldurii excesive în atrium. În interiorul atriumului, piese metalice distribuie lumina în întreg spaţiu.

Acest spaţiu are şi rolul unui gigantic ventilator, care datorită diferenţei de presiune dintre nivelul parterului şi cel al ultimului etaj, extrage aerul cald prin trapele acoperişului de sticlă, pe când aer proaspăt pătrunde în clădire prin ferestre sau prin sistemul de aer condiţionat..

Calitatea locului

Energia disponibila: reţeaua locală de încălzire şi energie electrică;

Mixajul funtional: facilităţi publice la parter (magazine, cafenea, acces la metrou), birouri;

Folosire: Amplasamentul ales promovează dezvoltarea unui nou centru local; Universitatea Harvard şi Institutul Tehnologic Massachusetts (MIT) sunt accesibile pietonal;

Mobilitate: 4 maşini hibride ale companiei, punct de încărcare electrică a maşinilor;

Densitate: 6086 persoane / km2;

Distanţa faţă de mijloace de transport local: aprox. 500 metri (staţie de metrou),

Calitatea clădirii:

Acces / comunicare

Trafic: parcare subterană, parcare pentru biciclete (cu vestiar şi duş);

Contact social: numeroase locuri de întâlnire şi comunicare – cantina la etajul 12, grădini, librărie, sală de conferinţe, mici cafenele la fiecare etaj;

Accesibilitate şi folosinţă: bună orientare şi folosinţă; zone de circulaţie spaţioase

Amplasament

Aria amplasamentului: reciclarea unui sit fost industrial, CUT mare (12 etaje) – 11,2

50

51

Proiectarea

Integrare: Respectă prevederile reglementărilor urbanistice; aspect diferenţiat al faţadei; interiorul sub forma unui oraş vertical – atriumul creează vecinătăţi pe orizontală şi verticală;

Individualizare: birouri diferite şi flexibile (separate, combinate şi pe plan liber)

Sănătate / Calitatea vieţii

Siguranţă/Securitate: organizare funcţională clară; de la etajul 1 în sus accesul este controlat;

Sunet: izolare fonică în zona birourilor;

Lumina: fiecare birou cu vedere spre exterior; jaluzele cu redirecţionare a luminii; atrium cu luminare naturală excelentă; 7 heliostate cu elemente suplimentare de redirecţionare a luminii;

Aerul interior: aer condiţionat în zona birourilor; evacuarea aerului prin atrium; ferestrele se pot deschide individual; senzori de dioxid de carbon;

Clima interioară: reducerea concediilor de boală a angajaţiilor cu 5% faţă de vechiul sediu.

Materiale

Materiale de bază: 50% din materiale aduse de pe o rază de maxim 800 km; lemn certificat;

Impact asupra mediului: procent mare de materiale reciclate;

Substanţe periculoase: Materialele de construcţie certificate (etichete ecologice).

Energia pentru operare

Încălzirea: acumularea de energie solară şi tampon termic prin faţada dublă;

Răcire: acoperişul atriumului cu sistem prismatic de umbrire; jaluzele interioare în birouri; răcire pe timpul nopţii; tavan cu rol de răcire;

Managementul aerului: mai puţine ventilatoare, datorită curenţilor termici din atrium;

Iluminat: autonomie ridicată a iluminatului natural; senzori de lumină naturală; luminatoare; lămpi metalice cu halogen în atrium;

Acoperirea necesarului de energie: necesarul de energie electrică asigurat din surse „verzi”

Infrastructura

Deşeuri: reciclarea a 90% din deşeurile produse în interiorul clădirii;

Apa: consumul de apă redus cu 32%; pişoare uscate; folosirea apei de ploaie (irigare, răcire)

Calitatea procesului de proiectare, construire şi folosire a clădirii

Sustenabilitatea: certificată cu LEED Platinum (cel mai înalt grad de certificare pe care îl acordă United States Green Building Council)

Concurenţa: proiect atribuit în urma unui concurs

Analize: luminatul, simulări termo-dinamice, monitorizarea execuţiei şi post-utilizării clădirii

52

53

5.2. Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde, Germania, 2008 – GAP

Proiectul a fost demarat cu un puternic angajament pentru sustenabilitate şi a fost finanţat de către Ministerul Federal pentru Economie si Tehnologie pentru a se concentra pe eficientizarea energetică a clădirii, dar şi a procesului de construire. Mulţumită acumulatorilor de energie termică, a geometriei compacte a clădirii, a folosirii surselor naturale pentru încălzire, răcire şi ventilare, cladirea foloseşte cu 70% mai puţină decât alte clădiri comparabile. Suprafeţele vitrate asigură transparenţă şi suficientă lumină naturală.

Legătura cu contextul istoric asigură o bună integrare, iar segmentarea in 4 volume coerente transformă un teren de aproximativ un hectar, rămas vacant în urma bombardamentelor, într-un loc atractiv al oraşului, care încheagă comunitatea locală.

Valorificarea locului

Intervenţia la nivel urban îşi propune reconstrucţia şi onorarea oraşului. Noua structură se conectează la vechiul ţesut urban, dar dă naştere şi unor noi spaţii şi asocieri pentru a răspunde nevoilor curente ale locuitorilor.

Mixajul funţiunilor

Principala funcţiune a ansamblului este cea administrativă, care este împărţită în cele patru clădiri, în funcţie de structura departamentelor. Fiecare clădire are propira ei identitate şi infrastructură, asigurand că în caz de nevoie, poate fi folosită individual faţă de celelalte trei. Nivelul parterului găzduieşte funcţiuni publice cum ar fi magazine sau mici restaurante. În biroul principal sunt expuse lucrarile faimosului artist Paul Wunderlich, cu acces zilnic al publicului.

Spaţiile de birouri dedicate administrării districtului Barnim respectă noile orientări, configurând spaţii felxibile, bine luminate şi izolate fonic între ele. Folosirea materialelor ecologice si o ventialre corectă asigura aerului un înalt standard de calitate.

Iluminat natural şi artificial

Umbrirea exterioara constă în jaluzele veneţiene bipartite (fig 3.12 a) direcţionând lumina adânc în încăpere prin partea superioara a vitrajului. Partea inferioară a jaluzelelor va fi ajustată automat ăn funţie de calitatea luminii. Sistemul de umbrire este controlat în funţie de radiaţia solară şi temperatura interioară. In plus, controlul stralucirii poate fi ajustat individual, in funcţie de nevoia fiecărui utilizator al birourilor.

Lămpile ce asigură lumina artificială au fost create special pentru acest proiect. Lumina este controlată de un senzor care dimează puterea luminii în funcţie de lumina naturală pentru a asigura un nivel constant de iluminare de 100 lux. Nivelul luminii poate fi schimbat de utilizator la 300 sau 500 de luxi.

54

55

Birourile din mijlocul clădirii au parte de lumină naturală prin partiţii şi uşi vitrate. Aici iluminatul artificial este controlat prin sezori de lumina si de detectare a prezenţei.

Conceptul energetic

Sistemul de încălzire foloseşte solul ca sursă de încalzire în timpul iernii prin stâlpii fundaţiei echipaţi cu tuburi de apă transformatoare de căldură. Pompe de căldură generează nivelul de temperaturi joase necesar. Vara, solul poate fi folosit ca un absorbant de căldură.

Parcajul P+4 (cea de-a 5-a clădire a ansamblului, imediat învecinată) este acoperit de panouri fotovoltaice. In plsu, faţada sudică urmează sa extindă suprafaţa de panouri fotovoltaice cu aproximativ 40 kWp.

Cerinţele energetice

Clădirile finanţate prin EnOB trebuie să nu depăşească anumite limite de consum de energie. Valorile se referă la suprafaţa utilă a clădirii:

încălzire 40 kWh / m2an

consumul final pentru încălzire, ventilare, aer condiţionat şi iluminat 70 kWh / m2 an

energie primară pentru încălzire, ventilare, aer condiţionat şi iluminat 100 kWh / m2an

Valoarea energiei primare folosite de Paul-Wunderlich-Haus pentru încălzire, ventilare, aer condiţionat şi iluminat a atins valoarea de 93 kWh / m2 an

Calitatea procesului de proiectare, construire şi folosire a clădirii

Sustenabilitatea: ansamblul de clădiri a obţinut certificare GOLD din partea DGNB (Deutsches Gütesiegel für Nachhaltiges Bauen), cu cel mai mare punctaj acordat până în present, confirmând gradul foarte ridicat de sustenabilitate a ansamblului administrative al districtului Barnim.

Concurenţa: proiect atribuit în urma concurs deschis la nivel european

56

57

6. concluzii şi premise pentru proiectul de diplomă

„Forma fără fond nu numai că nu aduce nici un folos, dar este de-a dreptul stricăcioasă, fiindcă nimiceşte un mijloc puternic de cultură.”18

6.1. concluzii

Conform teoriei ierarhizării nevoilor a lui Abraham Maslow, există 5 categorii de nevoi în funcţie de importanţa lor pentru individ. Până când nevoile de bază nu sunt suficient de bine îndeplinite, individul nu va aspira la cele superioare. Ordinea acestor nevoi este următoarea: nevoi fiziologice, nevoi de securitate şi sănătate, nevoi de apartenenţă şi dragoste, nevoia de stimă şi nevoia de afirmare.19

Astfel, autoafirmarea, este abia ultima nevoie la care un individ aspiră. Totuşi există excepţii, cazuri când individul dovedeşte un grad de superficialitate şi omite etape. Nu îşi asigură nevoile de bază, ci ţinteşte direct la cele superioare. Aceste cazuri nu rezistă în timp şi nu se dovedesc valoroare pentru restul societăţii, ci dimpotrivă, sunt considerate situaţii negative. Dacă acestă ierarhie a nevoilor este respectată, se trece într-un mod firesc la etapa următoare. O persoană care şi-a asigurat nevoile de bază, este responsabilă şi respectuasă faţă de societatea în care trăieşte, faţă de mediul în care îşi desfaşoară activităţile şi de la care îşi preia majoritatea resurselor, are cultura necesară, bunele maniere, bunul simţ, etc., afirmarea socială este subânţeleasă şi firească.

În acest mod văd eu şi integrarea clădirilor în mediul înconjurător sau în cel construit. Consider ca arhitectul trebuie să îşi stabilească o ordine a priorităţilor, respectând o ierarhizare a nevoilor. O clădire sustenabilă pune accentul pe nevoi proporţional cu importanţa lor pentru a satisface omul ce va folosi clădirea şi pentru a fi responsabilă faţă de mediul natural, mediul construit, cultură, tradiţie, societate, şi va folosi într-un mod economic resursele de care are nevoie. O clădire ce reuşeşte să satisfacă aceste nevoi/ţinte, este de la sine frumoasă. Criteriul estetic este, poate, nevoia finală, cea care diferenţiază arhitectura de construcţii, cea care generează emoţia, însă dacă se începe de la aceasta, rezultatul riscă să devină o formă fără fond.

6.2. primăria satu mare

18 Titu, MAIORESCU, În contra direcţiei de astăzi în cultura română, în Opere, Bucuresti, 1978, pag 15319 Abraham, MASLOW, Motivation and Personality, Harper and Row Publishers, New York, 1954

58

Arhitectura responsabilă are nenumărate modalităţi de rezolvare. Este defapt o atitudine, o ierarhizare a priorităţilor. Pentru proiectul de diploma am propus o nouă primărie în municipiul Satu Mare, prin care am încercat un exerciţiu coerent de a răspunde la contextul dat de centrul istoric, intervenţii din anii 1960-1980 şi vecinătatea bisericii Romano-Catolice. Pe de altă parte, proiectul şi-a propus să reprezinte conducerea oraşului, reprezentativitatea acestei instituţii, iar pe de alta parte ideea de democraţie şi agoră a oraşului, prin accesibilitate, permeabilitate şi transparenţă (decizională).

Legătura cu lucrarea teoretică se face prin adoptarea unei atitudini responsabile faţă de mediul construit, faţă de oraş, faţă de clima şi mediul înconjurator, dar mai ales faţă de vizitatorii şi ocupanţii clădirii, adică cetăţenii oraşului, pe care această clădire trebuie sa ii reprezinte.

Voi explicita legătura între lucrarea teoretică şi proiectul de diplomă urmărind structura lucrării de faţă:

utilizarea terenului

densificarea zonei centrale

crarea unui parcaj subteran pentru 460 de maşini

marirea suprafeţei pietonale

transformarea a doua străzi auto în străzi pietonale şi amenajarea unui alt pietonal

crearea unui traseu pentru biciclete

clădirea propusă are loc de parcat bicicletele atât exterior, cât şi interior, un serviciu de închiriat biciclete, duşuri şi vestiare

accesul în clădire este controlat şi protejat, însă deschis publicului oricând

spaţiile publice, semi-publice şi private asigură identitatea pe mai multe niveluri

proiectarea adaptată locului

partea cea mai joasă a clădirii este pe latura sudică, pemriţănd astfel patrunderea unei cantităţi de lumină cât mai mare să pătrundă în atriumul central şi acumulării de energie termică

parcul din piaţa Libertăţii,impreună cu aliniamentele de copaci din imediata vecinatate a clădirii şi jocul de apă din faţa intrării principale, au rolul de a prelua şi direcţiona sistemul urban de ventilare naturală (vântul bate dinspre vest sau nord-vest), iar curenţii de aer ce intra în clădire să fie filtraţi şi cu umiditate optimă (figura 2.7)

acoperişul majoritar înierbat ajută la ameliorarea climatului urban, reţine 70-80% din cantitatea de apa de ploaie ce cade pe suprafaţa clădirii, care mai apoi prin evaporare răcoreşte zona superioară a clădirii; deloc în ultimul rând, acest acoperiş înierbat are rolul de a oferi angajaţilor şi vizitatorilor clădirii un spaţiu plăcut, chiar şi pe acoperişul terasă al primăriei

59

configurarea spaţiului pentru păstrarea şi acumularea de căldură

geometria cladirii este suficient de simplă pentru un raport volum-suprafaţă bun şi a putea fi controlată anvelopa clădirii

partea sudică are o cotă superioară mai mică, permiţând astfel căt mai multă lumină şi radiaţie solară să pătrundă în zona atriumului

atriumul este acoperit şi închis (izolat) faţă de mediul exterior, deci acţionează ca o grădină de iarnă, ca un imens acumulator pasiv de căldură, care apoi este cedată tuturor încăperilor;

pe unele zone din acoperiş sunt dispuse panouri fotovoltaice, pentru a asigura o parte din necesarul de energie electrică

evitarea supra-încălzirii

atriumul şi vitrajele de pe faţadele estică şi vestică sunt echipate cu sisteme automatizate de umbrire

ventilarea naturală este dublată de cea mecanizată, pentru a asigura eliminarea surplusului nedorit de căldură

ventilarea descentralizată

direcţia vântului este vest – est sau nord-vest – sud-est, deci curenţii de aer ajung la clădirea propusă dupa ce străbat parcul si jocul de apa din faţa clădirii, aerul ce pătrunde în interiorul clădirii prin această metodă fiind filtrat şi umidificat

în plus faţă de sistemul de ventilare generat în mod natural de curenţii de vânt pe direcţia vest – est, circulaţia aerului pe direcţia nord – sud se va realiza prin dispunerea golurilor/clapelor in partea inferioară în faţada nordică, respectiv în partea superioara pe partea dinspre atrium a corpului nordic, realizandu-se astfel curenţi de aer dinspre exterior spre interior, datorită diferenţei de presiune

atriumul va cumula aer cald în partea superioară, şi prin eliminarea lui prin învelitoare, va crea efect de sucţiune şi va atrage aer proaspăt din exterior

sucţiunea este potenţată de turnurile solare dispuse în partea superioară a atriumului, care sunt mobile în funcţie de direcţia vântului, pentru a beneficia la maxim de efectul de sucţiune pe care acesta îl creează

pentru a nu se crea efecte nedorite datorită ventilării excesive, sistemul de automatizare a clădirii monitorizează ventilarea naturală, iar în caz de exces elimină factorii care generează ventilarea; în cazul unei ventilări insuficiente, tot sistemul de automatizare declanşează ventilarea mecanică

folosirea luminii naturale

60

toate spaţiile de lucru beneficiază de lumina naturală, iar prin compartimentările trsnlucide, pătrunde lumină naturală şi dinspre atrium

vitrajele ocupă partea superioară a peretelui, pentru a asigura un efect maxim de pătrundere a luminii naturale

fatada vestică are ferestre cu cercevea, lamelele fiind dispuse intre cele doua foi de sticla, iar foaia exterioară este în sistem termopan cu tratare low-e si strat de argon (lamelele exterioare ar fi fost un element straniu pentru frontul clădirilor pieţii Libertăţii)

pe acoperişul clădirii sunt dispuse 5 oglinzi care urmăresc traiectoria soarelui şi direcţioneazo lumina înspre un heliostat, care la randul lui o dispersează prin atrium către toate încăperile şi spaţiile adiacente acestuia din urmă

sticla folosită asigură protecţia împotriva strălucirii excesive, reflectând radiaţiile solare şi permiţând lumină difuză şi plăcută

Deşi instalaţiile şi serviciile folosite nu sunt subiectul aceste lucrări teoretice, solul beneficiază de prezenţa apelor termale, deci folosirea unor pompe de căldură duce la un randament extrem de ridicat pentru încălzirea şi răcirea clădirii.

61

bibliografie selectivă

1. cadrul conceptual

Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 38-39, 83-84

Uniunea Internaţională a Arhitecţilor, Declaraţia de interdependenţă pentru un viitor sustenabil, Congresul Mondial al Arhitecţilor, Chicago, 18-21 iunie 1992, pag. 1

Consiliul European al Arhitecţilor, Arhitectură şi Sustenabilitate. Declaraţia şi politicile Consiliului European al Arhitecţilor, Bruxelles, 2009, pag. 6

William McDonough şi Michael Braungart, Cradle to Cradle: Remaking the way we make things, North Point Press, New York, 2002.

William Stearns Davis, A Day in Old Athens, Bastian Books, USA, 2003, pag. 36

Usemann, Klaus, Entwicklung von Heizung und Luftung zur Wissenschaft, Editura Oldenbourg, Munchen, 1993

Dicţionarul explicativ al limbii române, Academia Română, Institutul de Lingvistică „Iorgu Iordan”, Editura Univers Enciclopedic, Bucureşti, 1998

Dabija, Ana-Maria, Proiectare arhitecturală sustenabilă şi tehnologiile necesare, Bucureşti, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)

Dobrescu, Florin, Materiale de construcţie sustenabile, Bucureşti, 2009 (training organizat de Romania Green Building Council)

Juliene, Aurore, Principii de proiectare sustenabilă, 2010, Cluj (seminar organizat de Romania Green Building Council şi Asociaţia Studenţilor Arhitecţi Cluj)

http://ro.wikipedia.org/wiki/Dezvoltare_durabilă (Wikipedia, enciclopedia liberă - Dezvoltare durabilă)

http://en.wikipedia.org/wiki/Passive_house (Wikipedia, enciclopedia liberă - Casa pasivă)

2. spaţiul urban şi infrastructura

Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 62-69

http://maps.grida.no/go/graphic/urban-density-and-transport-related-energy-consumption1 (Studiu al UNEP despre legătura dintre densitate şi energia consumată pentru efectuarea transportului)

62

3. tehnici de proiectare sustenabilă

Oswalt, PHILIPP, Wohlemperierte Architecktur: neueTechniken des energiesparenden Bauens, Heidelberg, 1995, pag. 9

Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual, Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 82-109

http://en.wikipedia.org/wiki/Natural_ventilation (Wikipedia, enciclopedia liberă - Ventilarea naturală)

4. politici pentru sustenabilitate în arhitectură

Manfred HEGGER, Matthias FUCHS, Thomas STARK, Martin ZEUMER, The Energy Manual (capitolul „Strategii”), Editura Birkhauser, Basel, 2008, pag. 176-193

Architecture and Sustainability, Declaration and Policy of the Architect’s Council of Europe, Brussels, mai 2009

Declaration of Interdependence for a Sustainable Future, UIA/AIA World Congress of Architects, Chicago, 18-21 iunie 1993

Sustainable by Design, Declaraţia de la Copenhaga a Uniunii Internaţionale a Arhitecţilor, Copenhaga, decembrie 2009

COP15 actions, Declaraţia RIBA, Royal Institute of British Architects, Copenhaga, 2009

Politica pentru arhitectură a României, Ordinul Arhitecţilor din România, aprilie 2010 (document in stadiu de proiect în lucru)

Vlad, GAIVORONSCHI, Riscuri şi promisiuni pentru o grilă de evaluare Europeană a calităţii construcţiilor, Timişoara, 2009

Klaus, BIRTHLER, Design pentru democraţie – Primării contemporane, lucrare de licenţă Facultatea de Arhitectură şi Urbanism Cluj-Napoca, iunie 2006, pag. 31

Adrian, POP, Cum să devii auditor energetic în România?, Cluj-Napoca, 2009

www.cabe.org.uk (Pagina web de prezentare a Comisiei pentru Arhitectura si Mediu Construit a Marii Britanii)

www.usgbc.org (Pagina web de prezentare a United States Green Building Council)

www.rogbc.org (Pagina web de prezentare a Romania Green Building Council)

63

5. studii de caz

www.behnisch.com (Pagina web de prezentare a biroului Behnisch Architekten & Partner)

www.aiatopten.org (Clasamentul primelor 10 clădiri „verzi” în opinia Institutului American al Arhitecţilor)

Thomas WINKELBAUER, Paul-Wunderlich-Haus, Eberswalde, conferinţă în cadrul World Sustainable Building Conference, Melbourne, 2008

www.gap-arch.de (pagina web de prezentare a biroului GAP Gesellschaft für Architektur& Projektmanagement mbH)

6. concluzii şi premise pentru proiectul de diplomă

Abraham, MASLOW, Motivation and Personality, Harper and Row Publishers, New York, 1954

Titu, MAIORESCU, În contra direcţiei de astăzi în cultura română, în Opere, Bucuresti, 1978, pag 153`

notă: pentru diagramele şi graficele folosite mulţumesc lui Ioan-Mihai Baba

64