Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Principii si cladiri sustenabile I) Ecologie 1 Criterii generale de ecologie 1.1 Arhitectura ecologica 1.2 Caracteristicile arhitecturii ecologice 1.3 Avantajele arhitecturii ecologice II)Energie 2.Soare 2.1. Energie solara 2.2 Utilizarea energiei solare 3. Vant 3.1 Energia eoliana 3.2 Ventilatia naturala III) Analiza cladiri si sisteme I)
1.CRITERII GENERALE DE ECOLOGIE IN ARHITECTURA
Teoria dezvoltarii durabile, manifestata prin arhitectura ecologica, sustenabila, ne invata ca trebuie sa ne satisfacem propriile nevoi in masura in care dam posibilitea viitoarelor generatii sa si le satisfaca pe ale lor. 1.1. O arhitectura ecologica armonizeaza interesele omului si mediului inconjurator, recunoaste si activeaza reteaua de forte si relatii care exista intre arhitectura, om si mediu si minimizeaza poluarea si efectele negative asupra mediului inconjurator. Pe langa preocuparea arhitectilor trebuie sa existe si o preocupare pentru calitatea relatiei intre om si natura, avand ca scop crearea unui microclimat in care sa existe aceste relatii armonioase cu mediul. O buna parte din cei implicati in procesul de proiectare, considera ca raspunsul problemelor noastre, de supravietuire este legat de cladiri, dar acestea sunt doar o piesa, dintrun sistem mult mai mare, infrastructura. 1Norman Foster propune ipoteza in care daca ai putea realiza echivalentul miscarii perpetuee, atunci ai putea construi cladiri cu emisii 0 de carbon, dar aceasta nu ar fi rezolvarea problemei, ar fi doar inceputul acesteia, cladirile fiind legate de mobilitatea si tranzitul orasului. Consumul de energie poate fi impartit intre cladiri -44%, transport -34% si restul industrie, cu alte cuvinte, daca ai aduna cladirile cu transportul de persoane care se situeaza la 26% din consum, restul de 8% fiind transportul de marfuri, rezulta un consum de 70% de energie, care e influentat de modul in care orasele si infrastructura acestora lucreaza impreuna. „Problema de durabilitate, nu poate fi separata de natura oraselor, din care cladirile fac parte�2
1 2
Norman Foster, Norman Foster: My green agenda for architecture, TED speak, Ianuarie 2007
Idem
1
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Pentru prima oara a fost adusa in discutie, necesitatea unei arhitecturi ecologice, durabile, in 20 iulie, 1969, de catre Buckminster Fuller, care ridica problema constientizarii planetei si fragilitatii ei.3 Priectarea durabila si inteligenta inseamna a realiza proiecte de arhitectura cu calitati de protejare a mediului inconjurator care sa dea solutii in privinta consumurilor minime de energie si sa asigure suplimentarea acestora din surse permanente si eficiente.Trebuie sa utilizam elementele pe care natura le pune la dispozitie : aerul, lumina- temperatura si mediul inconjurator. O cladire ecologica este o constructie care a fost proiectata in scopul de a fi eficienta din punct de vedere energetic si pentru a avea un impact redus asupra poluarii mediului. Pentru realizarea acestui lucru sunt sunt necesare noile tehnologii precum: izolarea termica imbunatatita, folosirea in mai mare masura a sticlei, folosirea unor surse de lumina eficiente energetic, incalzirea solara a apei, un management mai bun al consumului de apa si utilizarea responsabila a lemnului forestier si a materialelor reciclate.In construirea de cladiri este foarte important sa se tina cont si de tehnicile mai vechi, in principal despre pozitionarea cladirilor si despre folosirea ferestrelor astfel incat in timpul iernii sa se profite din ce in ce mai mult de caldura furnizata de soare, iar pe timp de vara constructia sa beneficieze de surse de umbra. 1.2 Caracteristicile arhitecturii ecologice: a. Utilizarea, la intregul lor potential, a resurselor si energiilor naturale regenerabile disponibile. b. Utilizarea elementelor de clima si a vegetatiei pentru optimizarea relatiei constructiilor cu mediul înconjurator. c. Reducerea energiei înglobate in materiale si tehnici de constructie precum si a energiei necesare în exploatare. d. Folosirea structurilor constructive sensibile la mediu - structuri ce reactioneaza la modificarile de mediu. e. Elemente interdisciplinare. Aceste elemente / caracteristici ale proiectarii constructiilor ecologice sunt rezultanta aplicarii, in tehnica si design, a celor doua principii ale ecologiei mediului construit: integrarea naturii în arhitectura si integrarea arhitecturii în natura, menite ca împreuna sa realizeze, simbioza dintre mediul natural si cel construit. 1.3Avantajele arhitecturii ecologice. Partea buna in ceea ce priveste cladirile verzi este ca ele nu implica aproape nici un aspect negativ. Avantajele construirii unei cladiri conform principiilor din arhitectura ecologica ar trebui sa poata determina pe oricine sa se gandeasca bine inainte sa achizitioneze o cladire si sa ia in considerare cumpararea uneia ecologica. Beneficiile constructiilor ecologice sunt vizibile si se observa, in primul rand, in cazul facturilor la curent, care se reduc considerabil. Perioadele de recuperare a banilor investiti in folosirea diferitelor materiale si tehnici ecologice pot fluctua, insa. De exemplu, suma investita pentru izolarea termica si iluminarea eficienta poate fi recuperata in aproximativ un an sau doi. Singura problema ar putea fi costurile ridicate ale unui sistem de generare a electricitatii cu ajutorul panourilor solare fotovoltaice, insa chiar si aceste sisteme se vor ieftini in viitor. Potrivit specialistilor, daca o cladire este construita ecologic de la bun inceput, costul ei il poate depasi cu maximum cinci procente pe cel al unei constructii realizate traditional.
3
Idem
2
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Notiunea de confort. Notiunea de Confort – senzatie fizico-psihologica subiectiva, fondata pe un ansamblu de stimuli.
Criterii de confort – Satisfactia ocupantilor Obiectiv- ambianta adaptata la necesitatile ocupantilor Majoritatea oamenilor îsi petrec 80-90% din viata în cladiri, de aceea este foarte importanta asigurarea confortului fiziologic în încaperi. Dintre calitatile pe care le poate avea sau ar trebui sa le aiba o constructie, vom considera in primul rand calitatea de adapost. Aceasta propune, in primul rand, capacitatea de a asigura confort fiziologic. Aceasta notiune cuprinde pe langa confortul higrotermic conditii legate de acustica, lumina, poluare de orice fel, precum si alte elemente particulare. În cadrul procesului de proiectare al cladirilor, dorinta realizarii unor structuri foarte eficiente din punct de vedere energetic, ne face de multe ori sa uitam de efectele negative ale unor solutii tehnice, care pot duce la reducerea nivelului calitativ al climatului si confortului din încaperi, ducand implicit la reducerea randamentului uman si la degradarea confortului din încaperi. II) 2.Soarele. Aceasta stea afalta in centrul sistemul nostru soloar, este de departe cea mai mare stea din sistem. Aceasta contine 99.86% din totalul sistemului pe care in guverneaza, restul de 0.14% fiind planete, meteoriti, comete si praf interplanetar.4 2.1 Energia soloara Pentru a genera energia solara, în fiecare secunda fuzioneaza aproximativ 600 de milioane de tone de hidrogen. Aproximativ 4 milioane de tone de materie este transformata în energie pura în fiecare secunda si doar 10% din Soare atinge temperatura necesara pentru a se produce fuziunea. Soarele este cea mai importanta sursa de energie pe care o cunoastem, dar pe care o valorificam prea putin. Întreaga cantitate de energie de care avem nevoie atata timp cat Pamantul va fi locuibil ar putea proveni de la Soare, înlocuind cu succes resursele epuizabile si procesele poluante. Motivele pentru care nu se întampla înca acest lucru nu sunt nici de natura stiintifica, nici tehnica. Energia solara se poate folosi la nivelul marilor companii prin folosirea unor echipamente speciale de captare si prelucrare a razelor solare, montate pe suprafete extinse, sau la nivel individual, montate pe acoperisul fiecarei locuinte. Avantaje? Scaderea poluarii si deci cresterea calitatii vietii, asigurarea unei dezvoltari durabile si deci a prelungirii vietii pe Pamant.5
4
http://nineplanets.org/sol.html
5
Paola Sassi, Strategies for sustainable architecture, Simultaneously published in the USA and Canada
by Taylor & Francis Inc, 2006, P. 204
3
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
2.2.1 Utilizarea pasiva a energiei solare
Prin conformarea arhitecturala, fara tehnologii avansate si costisitoare, se pot aplica notiuni empirice folosite în constructia de locuinte din cele mai vechi timpuri. Utilizarea pasiva a energiei solare presupune: -
-
conformarea volumetrica a cladirii – volum compact pozitionarea cladirii fata de punctele cardinale – orientare nord-sud conformarea functionala – spatiile de locuit orientate spre sud, anexele spre nord amplasarea, dimensiunea si tipul de geam folosit pentru suprafetele vitrate – orientate spre sud, geam dublu sau triplu izolant metode de umbrire – control solar pe perioada de vara suprafete acumulante interioare / exterioare - masa suprafetelor luminate de soare direct sau indirect functioneaza ca un depozit pentru a înmagazina caldura a incalzi spatiul interior în timpul iernii (elementele de acumulare de culoare închisa absorb mai multa energie luminoasa) constructiile cu structura masiva favorizeaza schimbul de radiatie (elementele de structura fiind elemente de înmagazinare constructiile etajate sunt mai putin favorabile acumularii atentie la zona de umbra a cladirilor învecinate6 2.2.2 Utilizarea activa a energiei solare
Energia solara poate fi folosita si cu scopul de a produce alt tip de energie: termica, electrica, luminoasa. -
panouri solare panouri fotovoltaice tuburi pentru captarea luminii solare captarea luminii solare si transmiterea prin fibra optica captarea si transmiterea luminii solare prin intermediul materialelor fluorescente o posibila utilizare a energiei solare, în stadiu de cercetare / conceptual: sateliti-oglinda pentru iluminarea nocturna a planetei (proiect NASA)7 3.Energia eoliana Energia eoliana este o energie curata si regenerabila dar este intermitenta, avand variatii în timpul zilei si al anotimpului, si chiar de la un an la altul. Turbinele eoliene functioneaza cam 60% din an în regiunile cu vant. Prin comparatie, uzinele de carbune functioneaza la circa 7585% din întreaga capacitate.8
6
Idem PP. 203-215 Idem 8 http://environment.nationalgeographic.com/environment/global-warming/wind-power-profile/ 7
4
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Energia eoliana sau forta vantului( din engleza wind power), este o forma de energie solara, iar aceasta este folosita pentru generarea energiei electrice.9 3.1 Ventilatia naturala incrusiata se aciveaza atunci cand este posibila deplasarea aerului prin casa din partea de jos catre partea de sus, eventual in alta incapere, decat cea in care a intrat. Acest process este unul natural si are la baza principiul usurarii aerului pe masura ce se incalzeste, aerul rece ramanand jos iar cel cald ridicandu-se si iesind prin partea de sus a camerei.
Sursa: google.com III) 4.Analiza cladiri si sisteme 4.1.Scheme comentate
9
http://en.openei.org/wiki/Wind_energy
5
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
In schema mai sus mentionata se poate observa o protective solara asigurata pe partea de sud prin pergola de la parter cat si o mica pergola sezoniera la etaj cu rol de umbrire, permitand soarelui sa intre doar iarna, cand este la 34* . Pe partea de nord exista plantatie cu vegetatie medie sau inalta impotriva crivatului si vanturilor si zapezilor puternice. Anvelopanta acoperisului inclinata este izolata si ar putea avea panouri fotovoltaice pentru producerea energiei electrice cat si termice. Ventilatina natural incrucisata este activate de la sud la nord si invers pe toata suprafata casei.
Principiile de mai sus sunt valabile si aici diferenta fiind realizata de lobbyul interior avand o curte de lumina verde.
6
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Cladire analizata: Beneficiar: Oregon University System and Oregon Health & Science University Locatie: 2730 SW Moody Ave. Portland Oregon 97201 United States Arhitect: SERA Architects Arhitecti asociati: CO Architects Proiect finalizat: Iulie 2014 Categorie: Cladire noua Proiect tip: Educatie – Colegiu/Universitate (campus universitar), Restaurant/Cafeterie, Sanatate – laborator clinic Suprafata desfasurata: 650,000 mp Functionare: 24 ore/zi, 7 zile/saptamana Cost: $232,000,000.0010
10
http://www.aiatopten.org/node/446
7
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Plan amplasament
Plan de situatie
Plan parter
8
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Fatade
Perspective
Imagini interioare
9
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
In imaginea de sus se pot observa sistemele tehnologice folosite pentru eficientizarea, recuperarea si producerea independenta a resurselor. Privind imagine de la stanga in dreapta, putem observa prevederea pe fatada, in zona salilor de clasa a unor rulouri cu rol de umbrire, fiind foarte utile pentru protectia solara de pe sud. Tot in zona corpului acesta, putem observa tratarea anvelopantei acoperisului terasa, cu metode sustenabile, cum este acoperisul verde, care are rol in filtrarea aerului, reducerea nivelului prafului, de la nivelul cladirii, pastrea unor temperature constante atat iarna cat si vara, datorita stratului protector verde.Tot in zona aceasta observam situate cilarele si boilerele cladirii( pe acoperis).
10
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
In zona centrala se gaseste atriumul care se ventileaza natural. In zona corpului inalt, mai precis in zona nodului principal de circulatie este rezolvata problema iluminarii prin corpuri de iluminat pe senzori, astfel raducandu-se la minim consumul de energie electrica si eficientizandu-se procesul de consum. Alte principia sustenabile sunt aplicate la nivelul parterului prin stalpi de iluminat pe baza de energie solara cat si plantarea de spatii verzi de joasa dimensiune cu nise care au capacitatea de a stoca apa pluviala si volosirea ei ca apa menajera( apa gri).
11
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Cladirea beneficiaza de eficeintizarea procesolor tehnologice, prin folosirea de cilare care transmit apa fierbinte, la 60* Celsius de la plante si din incalzirea amvelopantei acoperisului catre tot corpul, aceasta intorcandu-se in ciler la o temperature de 26* Celsius. Stocarea si utilizarea apei pluviale plus procesul de recuperare de caldura de pe parcusul traseului duc la salvarea a 45% DIN ENERGIILE CONSUMATE. Se mai poate obseserva o eficentizare a protectiei impotriva razelor solare pe timpul verii, cand soarele este situat la 60* si permitera patrunderii acestuia pe anotimpul racoros cand este la 30* fata de pamant.
In sectiunea axonometrica de mai sus se vad razele solare pe timpul iernii si al verii.
12
Student: Bitoleanu Alin Claudiu 43B (2015-2016)
Eco-tehnologie arhitecturala Principii si cladiri sustenabile Indurmator: conf.dr.arh. Mihai Opreanu
Sursa imagini: www.google.com/images
Bibliografie: My green agenda for architecture, TED speak, Ianuarie 2007 http://nineplanets.org/sol.html http://www.aiatopten.org/node/446 http://environment.nationalgeographic.com/environment/global-warming/wind-powerprofile/ http://environment.nationalgeographic.com/environment/global-warming/wind-powerprofile/ http://en.openei.org/wiki/Wind_energy http://nineplanets.org/sol.html Paola Sassi, Strategies for sustainable architecture, Simultaneously published in the USA and Canada
by Taylor & Francis Inc, 2006
13