Naturhus - bostad med mellanrum by Henrik Ålund

HENRIK ÅLUND AAHM01 Examensarbete i Arkitektur Lunds Tekniska Högskola 2015 Examinator: Tomas Tägil Handledare: John Ross

NATURHUS – bostad med mellanrum

Abstract The Nature House â&#x20AC;&#x201C; a concept developed during the 1970â&#x20AC;&#x2122;s and actualized in a few versions in Sweden â&#x20AC;&#x201C; consists of an insulated building core with an encompassing climate shell functionally resembling that of a greenhouse. Technical aspects such as passive solar heating and natural ventilation, and also light, air, vegetation and well-being, are typical of the Nature House concept. Fundamental is the connection between human, house, garden greenery and surrounding nature. By placing a house inside a greenhouse, a new temperate climate zone is created between the core and shell, an intermediate space with an elevated air temperature relative the outside by means of passive solar heating. Additionally, the new space enables increased exposure to fresh air, sunlight and vegetation, whilst protecting from wind and rain. A gradual transition from indoors to intermediate space to outdoors also increases the flexibility of the house as the functionality of the spaces can vary with season, outdoor temperature and climate conditions. Detached single family homes or semi-detached dwellings may provide qualities such as increased potential for calmness and privacy, as well as close proximity

to nature. Sparsely planned single-family home suburban areas, though, requires large land areas per dwelling, which in turn increases the distances between dwellings and service functions. In order to sustainably expand the city and create high quality residential environments, I believe that a certain density and mix of buildings is needed, along with high quality architecture and human focus. This project explores the possibilities of using the ideas and principles behind the Nature House from the 1970s to create a new type of building structure for dwellings. It has been investigated how an exterior protective glass shell can be designed to create dwellings which introduce new qualities to offer an attractive compact alternative to conventional single family houses. How can spaces and junctions between building components be designed in detail and combined in order to create a home that, through the interaction between space, material and light, can offer increased well-being? The work has resulted in a flexible, modular building structure made of wood, in which dwellings are connected in chains or clusters, which in turn is enclosed whithin a shell of glass.

Sammanfattning Naturhuset – ett koncept utvecklat under 70-talet och realiserat i ett fåtal variationer på olika platser i Sverige – består av en isolerad bostadskärna med ett utvändigt skal i form av ett växthus. Konceptet innehåller idéer om passiv soluppvärmning och naturlig ventilation, men också ljus, luft, grönska och välbefinnande. I centrum står kopplingen mellan människa, hus, växtlighet och omgivande natur. Genom att placera ett hus inuti ett växthus skapas en ny tempererad zon mellan kärna och skal, ett mellanrum som med solens hjälp håller högre temperatur än luften utanför. Mellanrummet ger möjligheter att vistas med ökad tillgång till frisk luft, solljus och grönska samtidigt som det är skyddat från vind och nederbörd. En gradvis övergång från inomhus till mellanrum till utomhus ökar också husets flexibilitet då rummen kan användas på olika sätt beroende på årstid, utomhustemperatur och väderförhållanden. Enskilda bostäder som villor och radhus kan ge kvaliteter såsom möjligheter till lugn och avskildhet samt närhet till natur. Glest planerade områden bestående av enfamiljsbostäder upptar dock mycket yta per skapad bostad, vilket i sin tur ökar avstånden mellan bostäder och samhållsfunktioner. För att bygga ut

staden på ett hållbart sätt och skapa kvalitativa bostadsmiljöer tror jag på att en viss täthet och variation i bebyggelsen är nödvändig, tillsammans med kvalitativ arkitektur och fokus på människan. Detta projekt utforskar möjligheten att med grund i idéerna och principerna bakom Naturhuset skapa en ny typ av kompakt byggnadsstruktur för bostäder. Det undersöker hur ett skyddande skal av glas kan utformas för att ge bostäder som med nya kvaliteter kan erbjuda ett attraktivt kompakt alternativ till villa- eller radhusboende. Hur kan rum och möten mellan de olika byggnadsdelarna i detalj gestaltas för att skapa en bostad som genom samspelet mellan rum, material och ljus kan erbjuda ökat välbefinnande? Arbetet har mynnat ut i en flexibel, modulärt uppbyggd byggnadsstruktur i trä där flera bostäder kopplas samman i kedjor eller kluster, som i sin tur kläs i ett skal av glas.

NATURHUS – bostad med mellanrum HENRIK ÅLUND / AAHM01 Examensarbete i Arkitektur / Lunds Tekniska Högskola 2015 / Tomas Tägil / John Ross

Bakgrund

PROJEKT – Inledande idéer

HUS I KONTEXT

RUM I HUS

DETALJ I RUM

Process och skisser

Avslutning och diskussion

Referenser

BAKGRUND Introduktion De första tankarna kring vad som resulterade i detta arbete uppkom i och med att jag läste en artikel om familjen Solvarm och deras egenhändigt byggda s.k. naturhus, lite förenklat en konventionell stuga inuti ett större växthus. Vidare sökning på denna typ av hus ledde fram till arkitekten Bengt Warne (1929-2006) och den villa han ritade i mitten på 70-talet – Naturhuset – som också den bestod av en isolerad kärna och ett yttre klimatskal i glas. Tanken på att skapa nya rum genom att bilda en ny slags zon mellan den isolerade kärnan och det yttre skalet av glas var lockande, både vad gäller rumsliga möjligheter och fördelaktiga energieffekter. Det förvånade mig något att inte idéerna utvecklats sedan 70-talet och inte hållits vid liv i större omfattning; endast några enstaka varianter av Naturhuset har byggts sedan Warnes första. De första frågeställningarna som utvecklades till detta examensarbete handlade just om detta, varför idéerna aldrig riktigt fick fotfäste och på vilket sätt de hade kunnat återupplivas och uppdateras. Kan Naturhuset som bostadstyp göras relevant

i nutida bostadsbyggande, och framförallt, hur skulle ett Naturhus i detalj kunna utformas för att uttnyttja de rumsliga möjligheter och för att förstärka de kvaliteter som det skyddande klimatskalet av glas kan innebära. Från denna utgångspunkt utvecklades arbetet till ett utforskande av en ny bostadstyp i tre skalor. Den största skalan hus i kontext handlar om hur hus kan sättas samman och placeras i ett landskap. Mellanskalan rum i hus handlar om hur rum kan sättas samman och bilda hus samt detalj i rum om detaljens inverkan på rummet. Sammanfattningsvis har potentialen för naturhus som bostadstyp undersökts, med relationen mellan helheten och detaljen som röd tråd genom arbetet.

Kärna

Skal

Mellanrum

Definition av begrepp Tre viktiga begrepp som jag använder genom hela projektet är kärnan, skalet och mellanrummet. Dessa definierar jag enligt följande: Kärna – Byggnadens inre del. Isolerad och uppvärmd likt ett konventionellt hus, men utan samma krav på motståndskraft mot nederbörd och vind. Skal – Det yttre klimatskalet, separerat från och sittandes utanför kärnan, som tillgodoser avskärmning mot nederbörd och vind utan att vara fullt isolerat. Mellanrum – Det icke klimatreglerade utrymmet mellan kärnan och skalet, uppvärmt endast av solen.

Bengt Warne â&#x20AC;&#x201C; Naturhuset, SaltsjĂśbaden 1976

Naturhuset – vad är det? Projektet började med orientering kring Bengt Warnes Naturhus och dess bakgrund, vilka idéer som låg bakom och om vad konceptet handlade om. Warne själv definierade termen naturhus som ”varje byggnad som berikar utan att förstöra, plundra och förgifta” (På akacians villkor, 1993). Han formulerade fyra grundregler som han byggde sitt arbete på: 1. Se till de egentliga behoven och inte till de konstlade. Tekniken skall underordnas biologins grundlagar. I livsstil, byggande och boende måste vi lära av naturen. 2. Låt våra bostäder samarbeta med naturen. Organismer lever på ursprungliga flöden som sol, vind, regn, jord och växter. Vi kan forma våra hus enligt samma principer. 3. Ge husens invånare möjligheter att själva styra flöden och kretslopp. Låt oss få elda, vädra, vattna, odla och förändra efter våra egna behov och tycken. 4. Använd sofistikerad men miljövänlig teknik när naturens egna energier inte räcker till. Med dessa tankar i bakhuvudet ritade Warne i början på 70-talet sitt första naturhus – helt enkelt kallat Naturhuset – i Saltsjöbaden utanför Stockholm som ett slags förkroppsligande av sina visioner kring ett boende i samklang med naturen.

äxtlighet

ENERGIEFFEKTIVITET • Naturlig ventilation • Passiv uppvärmning • Värmebuffring – passiv nedkylning

Först och främst innebär huset en uppdelning i termiska zoner. En ny typ av mikroklimat bildas i zonen mellan växthusets skal luftrörelser och den inre kärnan. Denna giftfria byggnadsmaterial • Naturliga ggprocess • Naturligt uppdelning innebär attdynamiskt naturligainomhusklimat luftrörelser uppkommer p.g.a. olikheterna i temperaturer och lufttryck, vilket ger upphov till naturlig ventilation. De olika zonerna tillåter och uppmuntrar också till ett mer dynamiskt användande av byggnaden i samklang med säsongen och de yttre klimatförhållandena.

LIGHET

TERMISKA ZONER

ONISK FRIHET I och med attVÄLBEFINNANDE de naturliga luftrörelserna kan utnyttjas ån växthuset ger i •samtidigt Ljus – rymd PP ENERGIEFFEKTIVITET förfrihet ventilation som ett tillvaratagande av soen inre kärnan • Ljud

• Naturlig linstrålningen som träffarventilation byggnaderna kan utnyttjas enkel och relativt billig • Dofter växtlighet • Passiv uppvärmning för uppvärmning är energihushållning en viktig aspekt. kan utformas fritt • Odling • Värmebuffring – passiv nedkylning

RHUSET10– ANALYS AV KONCEPT

Naturhuset införlivar flera typer av kretslopp, bland annat återvinning av regnvatten och s.k. grått vatten Vatten återanvänds mänskligt avfall via från hushållet.••Likaså Vatten • Luft – renas av växtlighet en mulltoalett •som näring till växtlighet i växthuset. Luft ger – renas av växtlighet • Kompost • Kompost genomgår ett visst kretslopp, Även luften i byggnaden • Mänskligt avfall Mänskligt avfall genom att den• generösa växtligheten bidrar till att rena och syresätta luften.

KRETSLOPP KRETSLOPP

ENERGIEF ENERGIEF • Naturlig ventilat

MILJÖVÄNLIGHET MILJÖVÄNLIGHET

TERMISKA TERMISKA • Naturliga luftrör

En stark grundsten i konceptet är dess miljövänlighet i • Närproducerade, giftfria byggnadsmaterial alla led. Byggnadsmaterial som används ska vara gift• Närproducerade, giftfria byggnadsmaterial • Resurseffektiv byggprocess fria, ha låg miljöpåverkan vid tillverkningen och • Resurseffektivbåde byggprocess återvinningen samt gärna vara lokalt producerade. För att ytterligare minska miljöpåverkan bör byggprocessen vara okomplicerad och resurseffektiv.

• Naturlig ventila • Passiv uppvärm • Passiv uppvärm • Värmebuffring – • Värmebuffring

• Naturliga luftrö • Naturligt dynam • Naturligt dynam

LOPP

as av växtlighet

MILJÖVÄNLIGHET •ENERGIEFFEKTIVITET Närproducerade, giftfria byggnadsmaterial Naturlig ventilation •• Resurseffektiv byggprocess • Passiv uppvärmning • Värmebuffring – passiv nedkylning

TERMISKA ZONER

• Naturliga luftrörelser • Naturligt dynamiskt inomhusklimat

avfall

Vidare ger idén om att dela upp klimatskalet i växthus och inre kärna en ny typ av arkitektonisk frihet. • Klimatskyddet växthuset ger frihet i Skyddet mot väder och vindfrån som växthuset erbjudutformningen av den inre kärnan cerade, giftfria byggnadsmaterial • Naturliga luftrörelser er ger möjligheter att utforma kärnan utan att behöva •• Växthuset är en enkel och relativt billig ektiv byggprocess tänka på exempelvis Naturligt dynamiskt inomhusklimat vattenavrinning samt vind- och konstruktion som kan utformas fritt vattentäthet. Det yttre skalet kan också – då det inte behöver sörja för isolering mot värme och kyla – vara konstruktivt enkelt och utformas med stor frihet till ett relativt lågt pris.

VÄNLIGHET

ARKITEKTONISK FRIHET TERMISKA ZONER

VÄLBEFINNANDE • Ljus – rymd • Ljud • Dofter • Odling

NATURHUSET – ANALYS AV KONCEPT

Sist men inte minst är det ökade välbefinnandet hos EKTONISK FRIHET VÄLBEFINNANDE naturhusets inneboende ett starkt argument – för att

ddet från växthuset ger frihet i • Ljus – rymd inte säga det starkaste – för dess relevans. Faktorer n av den inre kärnan • Ljud sombillig visat sig påverka är en enkel och relativt • Dofter den fysiska och mentala hälför solljus (From Fertility n som kan utformassan fritt positivt är exponeringen • Odling

To Mood, Sunlight Found To Affect Human Biology, 1981) och kontakten med grönska (Växthus och växter under glas i byggd miljö, 2013). Dessutom gör användandet av giftfria material att halten av giftiga partiklar i inomhusluften minskar.

TURHUSET – ANALYS AV KONCEPT

Sammanfattningsvis bygger naturhus-konceptet enligt min analys på fyra grundpelare: Den mänskliga: Ökat välbefinnande genom ökad exponering för solljus, närhet till och kontakt med grönska, en enkel och lättförståelig byggnadsstruktur med naturliga material. Den tekniska: Mekanisk ventilation med avancerad teknik ersätts av naturlig ventilation. Behov av uppvärmning och nedkylning minskar, därigenom behovet av kostsamma tekniska lösningar. Den rumsliga: Nya typer av rum, dynamiskt boende i samklang med natur och klimat. Görs möjligt genom uppdelningen i skal och kärna. Den ekologiska: Genom att bygga med miljövänliga material och en energisnål byggprocess samt genom att utnyttja möjligheter till lokala kretslopp minskar påverkan på naturen. Mer tas ej från naturen än vad som ges tillbaka. Dessa fyra grundpelare ska alla vara närvarande och tagna hänsyn till för att en välfungerande helhet ska uppnås.

Bengt Warne – Naturhuset, Saltsjöbaden 1976 – konceptteckning

Andra förebilder Under arbetets gång har inspiration hämtats från ett stort antal intressanta arkitekter och byggnader. Här sammanfattas ett fåtal som stuckit ut lite extra. Thomas Herzog Thomas Herzog (1941-) är en tysk arkitekt, samtida med Bengt Warne och kan på flera sätt ses som hans tyske motsvarighet. Med fokus på klimatoch energifrågor har han genom det egna arkitektkontoret Thomas Herzog Architekten genomfört en rad intressanta projekt. Ett av hans tidiga projekt från slutet på 70-talet – House in Regensburg – har många likheter med Warnes Naturhus som började byggas något år tidigare. Huset är kilformat och har likt Naturhuset ett skal av glas, med isolerade rum innanför och en oklimatiserad zon däremellan. House in Buzen Det japanska arkitektkontoret Suppose Design Office har i sitt House in Buzen arbetat på ett intressant sätt med känslan av ute och inne. De interiöra rummen utgör avskilda enheter som alla binds samman av ett glastak, vilket resultaterar i en spännande urban rumslighet inuti bostaden.

House N

Akademie Mont-Cenis

I House N har Sou Fujimoto tagit idén om att dela upp en bostad i lager till en ny nivå. Med tre olika lager – både i plan och sektion – övergår bostaden gradvis från intimt och skyddat till öppet och publikt, både vad gäller klimatavskärmning, rumsliga funktioner och material. Det är inte självklart vad som upplevs som inomhus respektive utomhus, då detta inte avgörs av ytterväggens placering utan snarare av årstid, väderförhållanden och vilka aktiviteter som pågår i huset. Det viktiga i detta projekt är tanken på hur rum kan förändras efter förutsättningarna: expandera, öppnas, stängas eller kombineras.

Flera av Naturhusets principer och idéer har Jourda & Perraudin Architectes applicerat i större skala på Akademie Mont-Cenis, en stor anläggning innehållande bl.a. hotell, utbildningsverksamhet, konferens och restaurang. Byggnadskomplexet består av ett flertal byggnadskroppar inuti en hangarliknande skalkonstruktion där den bärande stommen av träpelare, -balkar och -fackverk är klädd i glas. Solinstrålningen genom glasskalet ger upphov till naturlig ventilation och skapar också en värmebuffer som minskar energianvändningen för uppvärmning av de inre byggnaderna. Detta projekt har givit inspiration vad gäller materialitet och byggnadsstruktur, men också de klimatprinciper som verkar i byggnaden.

Forestry Tasmania EcoCenter En mycket intressant förebild finns i Tasmanien, Australien – Forestry Tasmania’s Forest EcoCenter, ritat av Morris-Nunn & Associates och innehållandes kontor och turistcenter. Tasmanien har ett klimat liknande det i södra Sverige, med sommartemperaturer mellan 20 och 30 grader samt frostgrader på vintrarna. Byggnaden är formad som en lutad, avskuren kon, och är invändigt uppdelad i två lager med olika klimat. Det yttre skalet består av genomskinlig polykarbonatplast med en bärande stomme av trä, och innanför finns en tre våningar hög träklädd kärna där kontor inrymms. Byggnadens utförande och form har till stor del påverkats av de simuleringar av luft- och värmeflöden som gjordes i designfasen, vilket har resulterat i en välfungerande naturlig ventilation och ett lågt uppvärmningsbehov. Ännu mer intressant är återvinningen av värme som görs vintertid, där den uppvärmda luften som stiger mot taket i mellanrummet blåses tillbaka ner i kärnan med hjälp av en fläkt. Under varmare årstider när fläkten ej används skapar den stigande varma luften i mellanrummet ett sug som ventilerar kärnan och drar med sig frisk luft från marknivån. KasCo I Holland har arkitektkontoret CC-Studio har utvecklat ett koncept de kallar för KasCo, en hybrid mellan Warnes naturhus och radhus i tre eller fyra våningar. Husen, i Holland kallade växthusbostäder, är klädda i glas och har takterrasser under glastak. Husen är sammanlänkade sida vid sida och skiljs åt av höga solida väggar. Projektet är spännande, inte minst för att någon annan också inspirerats av Naturhuset och utvecklat en modern tolkning av det.

SOMMAR

DAG

VINTER

NATT

Naturlig ventilation

Termisk lagring

Naturlig ventilation och termisk lagring är två viktiga klimatmässiga principer som verkar i naturhuset. På sommaren fungerar den naturliga ventilationen på så sätt att solen värmer upp luften i mellanrummet, som stiger och drar med sig använd luft inifrån husets kärna. På vintern däremot kan den uppvärmda luften i mellanrummet återanvändas för att värma upp kärnan.

Genom att använda tunga material med hög värmelagringsförmåga i kärnans väggar och golv kan värme lagras under dagtid då lufttemperaturen är högre och solen skiner, varpå den lagrade värmen avges tillbaka till rummet under natten.

Klimatprestanda – tidigare studier I början av arbetet var en hypotes att de energimässiga fördelarna med naturhuset var ett av dess starka argument, att växthuseffekten innanför glasskalet kraftigt skulle kunna minska behovet av uppvärmning och därigenom energianvändningen. Detta visade sig i princip stämma, men inte i den väntade utsträckningen. Idén om att digitala klimatanalyser och -simuleringar skulle spela en viktig roll som verktyg i designprocessen lades senare åt sidan. Tidigt påbörjades en närmare undersökning av klimatoch energiaspekterna av användningen av glas som klimatskal, om vilka flera relevanta studier gjorts. De följande två undersökte just de energimässiga effekterna av att placera ett hus i ett växthus. House Inside a Glass House – The Greenhouse Effect – Lena Wallin, chalmers 2009 I sitt examensarbete jämför Wallin energianvändningen i olika typer av byggnader och hur de påverkas av att inneslutas i ett växthus. Detta gör hon genom att göra utförliga mätningar i ett befintligt hus i ett växthus utanför Varberg, och med mätvärdena som grund skapar hon sedan en datormodell där hon digitalt kan simulera och jämföra olika byggnadsscenarier. Parametrar hon varierar i sina simuleringar är bl.a. det inre husets vägg- och takkonstruktion, växthusskalets storlek, husets rotation i förhållande till väderstrecken och graden av ventilation. Wallin visar att många av variationerna påverkar temperaturer och energiförbrukning i både kärnan och

mellanrummet, men samtidigt konstaterar hon att skalet inte utan vidare ger någon direkt sänkning av husets energibehov. Då mellanrummet innanför glaset är mycket känsligt för och reagerar snabbt på solens värmande strålar ökar temperaturen som allra mest under sommaren då ökningen ej är önskvärd vilket istället orsakar ett kylbehov. Med temperaturstyrda vädringsluckor kan den effekten till stor del minskas; med stora luftutsläpp i glastaket stiger värmen snabbt ut genom vädringsluckorna. Under höst, vinter och vår gör den ökade temperaturen att temperaturdifferensen mellan kärna och mellanrum minskar, vilket i sin tur gör att mindre värme lämnar kärnan. Därmed minskar också behovet av energi till uppvärmning. Wallin sammanfattar själv ödmjukt sitt arbete: ”den enda egentliga slutsatsen är att klimatet i byggnaden inte blir odrägligt”. Ett mikroklimats påverkan på en byggnads energianvändning – Térèse Kuldkepp, kth 2012 Kuldkepp jämför inneklimatet och ergianvändningen hos ett hus utan respektive med ett omslutande växthus, även hon genom att bygga upp en digital klimatmodell i vilken olika variationer kan göras för att simulera effekterna. Kuldkepp kommer likt Wallin fram till slutsatsen att under rätt förutsättningar är det möjligt att spara energi, men utan att kunna förvänta sig ett kraftigt sänkt energibehov. I sitt referenshus med omslutande växthus – jämfört med samma hus utan växthus – minskar byggnadens totala behov av drift-

senergi med strax över 10%. Värmebehovet minskar i och för sig kraftigt, men i sin tur ökar kylbehovet. Störst potential för energianvändningen ser Kuldkepp hos hus med sämre isolerförmåga – exempelvis äldre bebyggelse – som omsluts av växthus. Besparingen i driftenergi uppgår i det simulerade fallet till drygt 30%. Med dagens höga standarder för isolerförmåga i nybyggda hus är ett yttre skal av glas dock inte något som är värt att satsa på för energibesparingens skull. Sammanfattningsvis resonerar Kuldkepp kring andra fördelar kring byggnadstypen – också hon inspirerad av Warnes naturhus – och menar att hälso- och miljöskäl kanske kan vara starkare argument. Om behovet av isolering minskar är det kanske möjligt att välja bort onaturliga isolermaterial som avger kemikalier och skadliga ämnen. Även eventuella möjligheter till kostnadsbesparande förenklingar av den inre byggnadskonstruktionen ser hon som möjliga anledningar till att bygga ett hus i växthus. Slutsats Efter att ha studerat de två rapporterna – som är relativt samstämmiga i sina resultat – kunde bara en slutsats dras. De energiförbrukningsmässiga fördelarna med naturhuset är inte något som kan användas som enskilt argument för naturhuset som byggnadstyp. Samtidigt växte en ny optimism, de verkliga vinsterna hos naturhuset verkade snarare ha med de rumsliga möjligheterna och livskvaliteten i bostadsmiljön att göra.

AL °C

I MELLANRUM

UTOMHUS

25 20 15 10 5 0 -5

DEC

NOV

OKT

SEP

AUG

JUL

JUN

MAJ

APR

MAR

FEB

JAN

-10

DYGNSMEDELTEMPERATUR Lufttemperaturen i mellanrummet följer nära temperaturen utomhus, DYGNSMEDELTEMPERATUR

dock uppstår större temperaturvariationer i mellanrummet över dygnet beroende på tillgång sol. Lufttemperatur somtilldygnsgenomsnitt över året utomhus och i mellanrummet. Här syns att högst temperaturökning sker under årets varma månader, medan Källa: Ett mikroklimats påverkan på en byggnads energianvändning temperaturen i mellanrummet de månader då uppvärmningsbehovet är som Térèse Kuldkepp, KTH 2012 störst endast är strax över temperaturen utomhus. Viktigt att notera är att temperaturen över dygnet har betydligt större variationer.

ds energianvändning Kuldkepp, KTH 2012

Egen grafik, baserad på Kuldkepp, s.43, byggnad belägen i Stockholm.

kWh/m2

MED SKAL AV GLAS UTAN SKAL

-5

-10 DEC

NOV

OKT

SEP

AUG

JUL

JUN

MAJ

APR

MAR

FEB

°C

JAN

ENERGIANVÄNDNING UPPVÄRMNING + NEDKYLNING Skalet ökar nedkylningsbehovet under sommaren (lila yta), ENERGIANVÄNDNING UPPVÄRMNING+NEDKYLNING men minskar uppvärmningsbehovet under resten av året (grön yta).

Sammanlagt energibehov till uppvärmning och nedkylning för att hålla inomhustemperaturen inom ett givet komfortintervall. De gröna fyllningarna visar Källa: Ett mikroklimats påverkan på en byggnads energianvändning energibesparingar med omslutande växthus, och den lila visar ett ökat behov Térèse Kuldkepp, KTH 2012 av energi jämfört med samma hus utan omslutande växthus. Egen grafik, baserad på Kuldkepp, s.42, byggnad belägen i Stockholm.

PROJEKT – Inledande idéer Här sammanfattas först projektet och dess grundläggande grepp och idéer, varpå de olika delarna gås igenom och processen bakom dem beskrivs. Projektet är uppdelat i de tre skalorna hus i kontext, rum i hus och detalj i rum, vilka gås igenom nedan i samma ordning. Arbetsprocessen har dock inte varit linjär på så sätt att en skala i taget har utarbetats för att sedan övergå till nästa, utan arbete i alla skalor har hela tiden pågått parallellt. Projektet utvecklades under arbetets gång till ett ritande av ett modulbaserat byggnadssystem som grundar sig i de unika rumsliga möjligheter som följer av naturhusets uppdelning av ytterväggen i skal och kärna. Byggnadssystemet innebär kortfattat att rum modulärt kombineras till bostadshus, vilka i sin tur kombineras till kedjor eller kluster av hus. Vid projektets början var siktet inställt på att undersöka möjligheten att använda naturhusets principer för att rita en större byggnad såsom ett flerbostadshus, bibliotek eller motsvarande. Dock ändrades inriktningen senare till att hålla fast vid Naturhusets skala – enfamiljshuset – och istället fokusera på att i detalj utforska intressanta byggnadstekniska lösningar och relationen dessa har med rummet och i nästa led med omgivningen. Av samma anledning togs också beslutet att inte basera mitt projekt på en vald plats med specifika kontextuella förutsättnigar. Istället är tanken att de idéer som utvecklats och de lösningar som utformats är möjliga att applicera på varierande platser med olika förutsättningar.

Framförallt är arbetet tänkt som ett utforskande av en ny byggnadstyp, något för andra att ta avstamp ifrån och utveckla vidare. Avsikten är ej att presentera en definitiv och slutgiltig lösning. Den detaljnivå som till stor del arbetats på lyfter många byggnadstekniska frågor, vilka inom ramen för detta arbete inte varit möjliga att besvara. Istället har vissa detaljer valts ut som framträtt som betydelsefulla – eller till och med avgörande – för den övergripande arkitektoniska idén, vilka sedan utvecklats och formgivits.

Modularitet – flexibilitet Något som genomsyrar projektet i alla skalor är den modulära grundtanken, att enskilt utformade delar på olika sätt kan sättas ihop och kombineras till en helhet anpassad efter rådande förutsättningar. Ambitionen är att med noggrant utformade komponenter skapa förutsättningar för sammansättningar både med möjligheter till stor variation och av hög arkitektonisk kvalitet. Att arbeta modulärt från stor till liten skala går också i linje med ambitionen att göra idéerna bakom naturhuset mer tillgängliga, lättförståeliga och praktiskt applicerbara. En viktig del av naturhuskonceptet handlar om just kopplingen mellan människa och hus; hur huset ska vara lätt för den boende att förstå sig på och interagera med.

Begreppet flexibilitet har här inte tolkats som att användaren med egen handkraft kan modifiera byggnaden genom att exempelvis flytta, lägga till eller ta bort väggar. Delvis för att behovet av denna typ av modifikationer i realiteten inte är självklar – när ett hem väl är inrett och inbott är det svårt att göra större rumsliga förändringar – och delvis för att jag inte kommit fram till ett sätt att i praktiken göra detta på som är både meningsfullt och användarvänligt. Dock är det fullt möjligt att vid behov av större förändringar demontera naturhusen till dess beståndsdelar, planera om och sätta samman dem på ett annorlunda sätt.

mått som fungerade väl som minimal rumsbredd, framförallt för att en rutas bredd skulle generera ett användbart utrymme mellan kärna och glas. Efter skissande och testande i full skala framkom 1400 mm som precis lagom – med väggtjocklekar borträknade finns fortfarande tillräckligt med plats för att både uppehålla sig i utrymmet mellan kärna och skal samtidigt som det är möjligt för en annan person att passera.

Det som framförallt ger naturhusen rumslig flexibilitet är hur mellanrummet genom dess öppningsmöjligheter både utåt och in till kärnan möjliggör många olika sätt att använda rummen beroende på aktivitet, väder och årstid.

170

270

1 115

300

Rutnät Hela byggnadssystemet följer samma grundläggande rutnät. Glasets och pelarstommens indelning samt de invändiga rummens storlekar och placering baseras på samma grundmått, 1400 mm. Husens inbördes placering, takkonstruktionens indelning och våningshöjden följer samma rutnät men med ett dubblerat grundmått, 2800 mm. Grundmåttet uppkom genom ett sökande efter ett

Skal

Kärnvägg

1 400

Skalets och kärnans roller

Kärnvägg – isolerar mot värme och kyla

En byggnads yttre skal ska vid konventionellt byggande tillgodose många olika behov. Utöver dess grundläggande funktion som klimatskydd erbjuder skalet viktiga funktioner som insynsskydd för personlig integritet, en gräns mellan det privata och det publika, skydd mot ljus och ljud när så önskas och inte minst en karaktär till byggnaden. Genom uppdelningen av naturhusets klimatskal i två lager delas också dess funktioner mellan lagren. Glasskalet skyddar i princip endast mot nederbörd och vind medan den inre kärnan isolerar mot värme och kyla samt ger insynsskydd, tystnad och mörker. Som en vidareutveckling av denna grundidé föreslås dock i projektet att även skalet genom att använda isolerglaselement ges en viss isolerande förmåga för att stabilisera temperaturen i mellanrummet och göra detta användbart under större tid. Skalet kan även delvis ges insynsskyddande egenskaper genom användningen av olika typer av glaspaneler med lämplig placering. Även skalet är i sin tur uppdelat i två delar – det yttre skalet av glas och pelare/balk-stommen som bär upp glaset. Mer om detta under rubriken detalj i rum.

INNE

Pelare/balk-stomme – bär glaset UTE Glas – skyddar mot nederbörd och vind

TÄTNING FUKTABSORBENT SPACER

GLAS

IGU – Insulated Glazing Unit

Profilerat glas

Materialpalett Glas Först och främst är glas ett givet val i materialpaletten, detta är det material som har störst betydelse både för Naturhusets visuella karaktär och dess klimategenskaper. Med glasmaterialets enorma variation när det gäller funktioner och utföranden har behov av att ersätta skalets material med något annat ej funnits.

två glasskivor med ett mellanliggnade lager av ädelgas. Den yttre skivan är ett klart energisparglas med självrengörande beläggning, medan det inre glaset varierar i typ beroende på behovet av insynsskydd. Det kan bestå av allt från ett klart glas till ett tonat eller profilerat glas där behovet av insynsskydd är högre.

Till skalet i husen i detta projekt används uteslutande s.k. IGU-paneler (insulated glazing unit), bestående av

Trä För att hålla fast vid naturhusets grundidéer om det naturliga huset med miljövänliga material var även trä ett självklart material att arbeta med. Trä är förnyelsebart och energieffektivt att omforma till byggnadsdelar, det är lätt till vikten och att transportera men samtidigt mycket starkt i förhållande till sin vikt. Vad som också är mycket intressant är hur byggnadselement av trä med mycket hög precision kan prefabriceras baserat på digitala modeller och ritningar. Det lämpar sig därför utmärkt som grund i ett modulbaserad byggnadssystem där komponenter förtillverkas på fabriken och snabbt sätts samman på plats.

vändning i naturhuset (Massivträ som väggmaterial, 2005). Om det vid vidare vämeberäkningar visar sig att ytterligare isolering krävs löses detta enkelt genom att väggen levereras från fabrik som ett sandwich-element bestående av massivträ-isolering-massivträ, vilket ökar isolerförmågan utan att påverka design eller sammansättning av elementen. Detsamma gäller kärnans takbjälklag. Limträ används till pelare och balkar i skalets bärande stomme samt i takkonstruktionen. Betong

Husens konstruktion utgörs av två typer av träelement, massivträ och limträ. Massivträ – också kallat KL-trä (krysslaminerat trä) eller CLT (cross laminated timber) är stora skivelement som tillverkas måttbeställda genom att trä växelvis limmas i olika riktningar – otftast mellan tre och nio lager beroende på elementets tjocklek. Ett element är ofta en våningshöjd högt och kan tillverkas i upp till ca. 16 meters längd. Hål för dörrar, fönster och installationer fräses ut vid tillverkningen, och till byggplatsen levereras alltså ett färdigt vägg- eller bjälklagselement redo att sättat på plats. Denna typ av element används i kärnans samtliga väggar och bjälklag. Tack vare skalets något isolerande förmåga och mellanrummets värmebuffrande funktion är tanken att kärnans ytterväggar endast kan bestå av ett tjockt massivträelement – 300 mm massivträ ger ett u-värde på 0,4. Med kombinationen av dess relativt goda isolerförmåga och dess goda värmelagringsförmåga framstår massivträ som ett optimalt material för an-

Betong används dels i en gjuten grundplatta på vilken pelarstomme och kärnväggar vilar, och dels som golvoch markbeläggning på bottenplan. På bottenplan var ambitionen att golvmaterialet skulle fungera väl både ute som inne, för att kunna vara genomgående från kärnan ut i mellanrummet och vidare ut utanför skalet. Valet föll på finslipade golvplattor av betong, som ger en bra finish inomhus och som samtidigt är motståndskraftiga nog att ha som markbeläggning utomhus. Plattorna följer husens och rummens rutnät men i halv storlek, och är vanligtvis 700x700 mm. Undantag görs i sovrum och badrum där golvplattorna är mindre, 350x350 resp. 175x175 mm, för att signalera skillnad på de mer privata rummen.

MASSIVTRÄELEMENT

LIMTRÄBALK

GOLVPLATTOR I BETONG

HUS I KONTEXT Med den största skalan hus i kontext har målet varit att med flera olika möjligheter till variationer i byggnadsstrukturen tillåta anpassningar till olika typer av platser och landskap. I denna skala har Jørn Utzons atriumhus varit en stor förebild, med enkla grundhus som kan roteras och sättas samman i varierande kedjor fungerar de väl både längs gator i en konventionell villakvartersstruktur (Planetstaden, Lund, överst t.h.) och mer fritt placerade i ett landskap (Kingohusen, Helsingör, underst t.h.). Den byggnadsstruktur som presenteras i detta arbete kan användas på samma sätt, dels som direkt ersättning till radhus och villor i ett villakvarter, men företrädesvis på en plats där natur och växtlighet fortfarande finns kvar och ett ortagonalt vägnät ännu ej är planerat. På så sätt kan naturen utgöra grunden för placering av hus på platsen, och i nästa led anpassas gator och kommunikation efter husens placering. Detta innebär inte bara ett mer respektfullt sätt att hantera platsen och naturen på, utan också att varje plats där husen byggs blir unik.

Husstruktur – möjliga variationer

is n tio ia 0 0

r Va

Till skillnad från Kingohusen som med sina tegelväggar tillåter att husen förskjuts steglöst både i plan och i höjdled, har det här tydligare definierats vilka variationer och förskjutningar som är möjliga husen emellan. Detta då framförallt möten i det yttre skalet av glas samt dess bärande pelarstomme ska ske naturligt. Genom att förskjuta husen i jämna steg enligt mitt grundrutnät, både i plan och vertikalt i sluttande terräng eller vid olika våningsantal, linjerar pelare, balkar och glas för en ren, enkel och snygg konstruktion.

rle

to h oc l

n vå

rs fö al tik 0 0

r Ve g

n ut

kj is

280

e nd

tta lu

2800

ap sk

nd la

280

n ut

kj rs fö an Pl 500 1: in g – pe la to rs e

m h oc as

Skalets pelarstomme placeras i rutnätets skärningspunkter, glaset klär sedan den de sammansatta husen med en distans från den bärande stommen.

280

Begränsningar i variationer För husen är två fysiska begränsningar satta, dels av storleken i plan och dels av antalet våningar. Efter samtal med byggnadskonstruktör ang. takkonstruktionen och dimensioneringen av densamma, togs beslut om att begränsa husens storlek till 5 x 5 modulenheter, alltså 14 x 14 meter. Målet är att taket ska bära sig själv över hela husets bredd, och då spännvidden ökar över 15 meter ökar också takbalkarnas dimension så kraftigt att det snabbt påverkar dess rumsliga uttryck negativt.

När det gäller antalet våningar har begränsningen satts till fyra våningar med tanke den temperaturgradient som uppstår i mellanrummet – alltså att lufttemperaturen genom att den varma luften stiger uppåt är märkbart högre på översta planet jämfört med markplanet – så att alltför dramatiska skillnader i inneklimatet undviks. Detta är grundat på mätningar och resonemang av Kuldkepp (Ett mikroklimats påverkan på en byggnads energianvändning, 2012), men för att avgöra precis hur temperaturgradienten i naturhusen ser ut hade utförligare beräkningar varit nödvändiga.

Tester – applicering av byggnadsstruktur på olika platser För att testa strukturen i den större skalan har husen här applicaerats diagrammatiskt på olika typer av platser. De platser som testats är ett villakvarter, en naturmiljö och en sluttande terräng.

Naturhus lĂ¤ngs gator i ett villastadskvarter. Baserat pĂĽ ett befintligt kvarter i MalmĂś.

Naturhus anpassade till natur, organiskt placerade l채ngs vattendrag och runt befintlig vegetation.

Naturhus i sluttande landskap. Husens skal linjerar och följer med även vid vid förskjutning av våningsplan. Det interiöra golvet följer med ut genom skalet och bildar terrasser.

Densitet och publik utemiljö För att ur ett stadsbyggnadsperspektiv kunna jämföra naturhusstrukturen med villa- och radhusbebyggelse, har olika aspekter av densitet hos bebyggelsetyperna undersökts. Detta har gjorts genom att rita upp samma bit mark bebyggd med tre olika hustyper: ett med radhus, ett med villor och ett med naturhus. Bebyggd yta: Siffran anger hur stor del av den totala markytan som är bebyggd.

Gemengsam area utomhus: Anger hur stor del av den totala markytan som är publik och obebyggd. Denna yta inkluderar hårdgjord yta såsom gator och parkeringsplatser, samt gemensamma grönytor. Privat area utomhus: Anger hur mycket privat obebyggd mark som finns i relation till den totala markytan. Ytan utgörs av avgränsade trädgårdar samt privata parkeringsplatser. Av diagrammen och analyserna kan ett par slutsatser dras. Först och främst framgår det att ett naturhusområde kan nå samma grad av täthet (samma antal bostäder) som ett radhusområde på samma markyta. Tack vare naturhusens modulära uppbyggnad och flexibla planlösning tillåter de att kopplas samman på flera olika sätt vilket därigenom möjliggör olika grader av täthet i bebyggelsen. Den stora skillnaden hos naturhusen ligger i den stora andelen publik – eller snarare gemensam – yta. Nybildade villa- och radhustomter VILLOR blir ofta mindre och Bebyggd yta: 20% mindre för att fler tomter på samma mängd mark ska Gemensam area utomhus: 24% kunna styckas av och säljas,Privat och följden area utomhus: 56%av detta är

RADHUS Bebyggd yta: 32% Gemensam area utomhus: 30% Privat area utomhus: 38% Antal bostäder: 28

RADHUS Bebyggd yta: 32% Gemensam area utomhus: 30% Privat area utomhus: 38%

att den privata tomten inte blir lika meningsfull då dess användbarhet minskar. Naturhuset har ej givits en avgränsad privat tomt då dess öppningsbara mellanrum istället till stor del uppfyller samma behov. Den enda yta utomhus som tillhör naturhuset är dess golv som sträcker sig ut strax utanför husens skal, här illustrerat med en ljusgrå yta längs husets yttre konturer. NATURHUS Detta Bebyggdoch yta: 47%kan skapar stora ytor mellan husen som delas Gemensam area utomhus: 41% användas dynamiskt av de boende. Privat area utomhus: 12% FÖRORTSKVARTER – ALTERNATIV BEBYGGELSE

RADHUS RADHUS Bebyggd Bebyggd yta: 32% yta: 32% Gemensam Gemensam area utomhus: area utomhus: 30% 30% Privat area Privatutomhus: area utomhus: 38% 38%

VILLOR Bebyggd yta: 20% Gemensam area utomhus: 24% Privat area utomhus: 56% Antal bostäder: 12

VILLORVILLOR Bebyggd Bebyggd yta: 20% yta: 20% Gemensam Gemensam area utomhus: area utomhus: 24% 24% Privat area Privatutomhus: area utomhus: 56% 56%

NATURHUS Bebyggd yta: 47% Gemensam area utomhus: 41% Privat area utomhus: 12% Antal bostäder: 28

NATURHUS NATURHUS Bebyggd Bebyggd yta: 47% yta: 47% Gemensam Gemensam area utomhus: area utomhus: 41% 41% Privat area Privatutomhus: area utomhus: 12% 12%

FÖRORTSKVARTER FÖRORTSKVARTER – ALTERNATIV – ALTERNATIV BEBYGGELSE BEBYGGELS

En annan fördel med naturhusen är de rumsliga kvaliteterna som skapas i utemiljön i och med den oregelbundet placerade bebyggelsen, kvaliteter som är svårare att uppnå i en strikt uppdelning av mark i villatomter eller vid upprepning av radhus längs en gata. Platser med varierande karaktär skapas i utemiljön bland naturhusen beroende på växtlighet, väderstreck och solförhållanden.

Rum i hus Skalan rum i hus handlar om hur rummen innanför skalet utformas och organiseras. Med rum i detta sammanhang åsyftas både de invändiga bostadsrummen i kärnan, samt de rum som skapas i mellanrummet. Denna skala handlar också om sammansättningen av husets beståndsdelar: pelare, balkar, väggar och bjälklag.

Modulrum

Expanderbarhet En möjlighet som mellanrummet ger är att använda det som en zon som invändiga rum kan öppnas upp till och expandera ut i. Då även skalet går att öppna kan rum varieras mellan att vara inneslutna i kärnan, sträcka sig mellan kärna och mellanrum, eller från kärna till utanför skalet. Detta återknyter till tankarna kring flexibilitet – då naturhusets rum kan kombineras och förändras av de boende skapas anpassningsbarhet till pågående aktiviteter.

För att kunna hantera den stora mängd olika rumsliga situationer som kan uppstå när hus kombineras i en kontext är målet att sammansättningen av rum ska vara lika flexibel och modulär som sammansättningen av hus. Detta också för att på ett bra sätt kunna utnyttja de unika förutsättningarna hos varje hus vad gäller relation till väderstreck och omgivande natur. Tidigare i processen var tanken att rita ett fåtal typhus med vissa bestämda koppIingspunkter, som sedan skulle kunna sättas ihop på vissa förutbestämda sätt. För att testa hur långt det var möjligt – eller snarare meningsfullt – att tänka modulärt, togs ett steg längre och ett antal typrum i varierande modulstorlekar ritades, som sedan kunde kombineras för att snabbt och enkelt testa olika planlösningar och rumsliga idéer. Rummen som ritats – se nästa sida – ska dock inte ses som definitiva, utan illustrerar snarare ett sätt att tänka och arbeta med husens planlösningar.

B B

A: Inomhus B: Inomhus/utomhus C: Utomhus

ALMÄNNA RUM • kan öppnas upp ut i mellanrum • olika storlekar för olika antal boende

KÖK/MAT • med eller utan matplats • kan öppnas upp ut i mellanrum

PRIVATA RUM • varierande storlekar – varierande användning • mindre väggöppningar och insyn

ARBETE/STUDIER • visuell/audiell koppling ut och till andra rum

BADRUM • olika storlek efter behov

Exempel modulrum, skala 1:400. Rum följer rutnät 1400x1400mm och kombineras till planlösningar.

Kök i modulstorlek 4x4, skala 1:100

Plats under tak i mellanrummet, skyddat för sol

Då kärnväggen är tätt intill skalet kan låg solinstrålning utnyttjas för att värma upp luften i mellanrummet och med ventiler i kärnväggen skapa en naturlig uppvärmning, en s.k. trombe wall.

Smal passage – rumslig spänning

Stort uterum – ljus, rymd och luft

Skiljevägg mellan grannhus I mötet mellan två sammankopplade hus skiljs de invändiga rummen åt med en avskärmande panel bestående av trälameller, fäst i skalets pelarstomme. Denna släpper igenom ljus och ljud men begränsar

den visuella kontakten mellan grannhus. Då väggen ej är helt sluten kan boende genom den audiella kopplingen husen emellan få en känsla av samhörighet och gemenskap.

Byggsekvens och -metod

2. KÄRNANS VÄGGAR Pelare och väggelement lyfts på plats

I linje med den modulära grundtanken prefabriceras naturhusets beståndsdelar vilka sedan sätts samman till hus på plats. Efter att en bottenplatta för den kommande bebyggelsen gjutits byggs husen upp genom att vägg- och bjälklagselement lyfts på plats varpå skalet reses och kläs med glas. Metoden innebär att både byggtid och -kostnad minimeras.

1. RUTNÄT OCH MARKPLATTA Rutnät ritas ut över platsen där husen ska byggas – markplatta gjuts

3. BJÄLKLAG Bjälklagselement lyfts på plats – läggs ovanpå de bärande väggarna

4. YTTERLIGARE VÅNINGAR Steg 2 och 3 upprepas för ytterligare våningar

6. TAKKONSTRUKTION Monteras och lyfts på plats

5. PELARSTOMME Monteras och reses mot kärnan

7. GLAS Skalets pelarstomme och tak kläs med glaselement

Passage med avsk채rmning mellan grannhus

Kรถk รถppnat mot mellanrum

Det ritade exemplet För att testa hur husen kan sättas samman och vad som händer rumsligt då hus möts har här en kombination av tre hus ritats i närmare detalj. Dessa har två olika storlekar och planlösningar som anpassats till deras specifika förutsättningar.

0. BOTTENVÅNING Skala 1:150

B 50

1. OVANVÅNING Skala 1:150

B B

2. TAKVÅNING Skala 1:150

LÄNGDSEKTION A-A Skala 1:150

TVÄRSEKTION B-B Skala 1:150

Detalj i rum För att principerna och idéerna om modularitet i husoch rumsskala på ett tillfredställande sätt ska fungera i praktiken krävs detaljerade lösningar för hur husets byggnadsdelar sammanfogas, möts och uttrycks. Med detalj i rum har några byggnadstekniska delar valts ut som bedöms har stor arkitektonisk betydelse för naturhusen, och utformats i detalj.

Skalet – stomme och glas En viktig detalj som tidigt började skissas på är hur skalets bärande stomme konstrueras samt hur relationen till glaset ser ut. Stommens material är trä, precis som i kärnans väggar och bjälklag, för att skapa en ombonad och enhetlig materialitet i mellanrummet.

plan var det viktigt att göra det möjligt att helt lyfta upp dessa glaspartier bakom de överliggande. Detta är vanligtvis inte möjligt då den bärande stommen bakom glaset är i vägen. För att tillåta denna öppningsbarhet har en anpassad upphängning av glaset ritats, där spindeln sitter sidomonterad på en stålplatta som i sin tur sitter samman med den bärande pelaren. Det lyftbara glaspartiet är – istället för att vara fast monterat i spindlar – hängande i vajrar som används för att hissa upp och sänka ner partiet. Armar med kullagerförsedda hjul sitter monterade i glaselementet, och dessa glider fritt längs nedfrästa spår i pelarens sida. Se nästa uppslag.

Glaset sitter monterad med en distans från den bärande stommen, i en point support-konstruktion. Det innebär att varje glaselement hänger med en bult i varje hörn i en s.k. spindel som i sin tur sitter fäst i den bärande stommen. Genom distansen mellan glas och bärande stomme som bildas med denna typ av lösning uppnås en visuell och rumslig lätthet. Stommens pelare och balkar är i monterat tillstånd i liv med varandra, de är av samma dimensioner och är sammansatta genom spårfogning – se illustration på nästa sida. Detta för att överallt ha en jämn distans mellan trä och glas. För att uppnå fullständig öppenhet i skalet på mark-

Öppningsbara glaspartier på markplan

LIMTRÄBALK

BRICKA OCH LÅSMUTTER

GÄNGAD STÅNG

STÅLPLATTA

BÄRANDE LIMTRÄPELARE

SPINDEL

GLASBULT TÄCKLOCK

SAMMANSÄTTNING AV SKAL – SPRÄNGSKISS

SAMMANSÄTTNING AV SKAL – SPRÄNGSKISS 57

Sektion 1:50 genom skal med lyftbart glasparti

Ă&#x2013;ppningssekvens lyftparti 1:50

LIMTRÄBALK

STÅLKRYSS I KNUTPUNKTER

Takkonstruktion Vad gäller utformningen av takets bärande konstruktion fanns flera mål. Först och främst skulle den bära sin egen och glastakets vikt över hela husets bredd för att skapa en fri takvåning utan bärande element. Den skulle också vara tilltalande och ren både konstruktivt och estetiskt, samt ge takvåningen en stark rumslig karaktär.

TAKKONSTRUKTION – SPRÄNGSKISS

Den typ av konstruktion som nådde upp till alla mål var ett s.k. balkrost, där segment av balkar sitter ihop i ett rutnät, med kryssbeslag i knutpunkterna. Lösningen är modulär i sin uppbyggnad och följer samma rutnät – 2800 mm – som den övergripande husstrukturen.

Väggsystem kärna Det har känts viktigt att husens modulära uppbyggnad känns och upplevs i de invändiga rummen vid sammansättningen av väggar på samma sätt som i skalets uppdelning och husens förskjutningar. Genom att rita ett system för hur väggar kopplas samman och detaljstudera hur mötena dessa emellan ser ut, har det funnits en vilja att göra det modulära systemet till en fin detalj i rummet. Härigenom görs det också tydligt hur huset sitter ihop och fungerar. Tre olika hörnelement – beroende på antalet anslutande väggelement – kopplar samman väggarna genom att en stålprofil placeras i frästa spår, varpå profilen fästs med två försänkta bultar genom väggen. Hörnelementen är mindre vid anslutningen av innerväggar, och större när de tjockare yttre väggarna sätts samman – se illustration på nästa sida. Det som varit målet att åstadkomma med hörn- och väggelementens anslutningsprofiler är att i innerhörnen skapa en diskret skuggbildning. På utsidan av hörnelementen – om vägg ej är ansluten – uppkommer också diskreta vertikala linjer som vittnar om elementens sammansättning.

VÄGGANSLUTNINGAR STÅLPROFILER FÖR SAMMANKOPPLING

HÖRNPELARE YTTERVÄGG

SKUGGPROFIL I INNERHÖRN

HÖRNPELARE INNERVÄGG

YTTERVÄGGSELEMENT

INNERVÄGGSELEMENT

SAMMANSÄTTNING AV KÄRNVÄGGAR

Skuggprofil innerhörn

Möte kärnvägg – skal Mötet mellan husets kärna och skalets stomme är intressant både rumsligt och konstruktivt. Kärnan och skalet har hållits visuellt separerade för att markera en skillnad i byggnadsdelarnas roll och funktion. Samtidigt är en fysisk anslutning bra, då skalets pelarstomme därigenom sabiliseras av kärnan. Utformningen av anslutningen mellan de två delarna – ett stålbleck fräses in och bultas i väggelementet varpå det fästs i en stålprofil monterad på skalets pelare – uppnår dessa mål, den håller kärnvägg och skalpelare fysiskt fixerade men med en visuell distans. Samma typ av anslutning används för att koppla samman hörnpelare och skalpelare i de fall då en kärnvägg är placerad längs med skalet.

Process och skisser Arbetets process har fortskridit parallellt i de tre olika skalorna som presenterats, och i detta kapitel presenteras skisser och bilder blandat från de olika skalorna i någorlunda kronologisk ordning. Skissprocessen har bestått av handskissande, fyskisk skissmodellering i olika skalor och skissande i dator, både i 2D och 3D. Skisserna är kommenterade för att ge en bra vägledning genom processen och en bild av hur tankarna utvecklats med tiden. Arbetsprocessen har varit iterativ där idéer har testats, variationer gjorts, idéer omprövats, utvecklats eller förkastats. Ofta har en skiss som tidigare lagts åt sidan plockats upp igen och utvecklats vidare i ett senare skede.

”Referensskissmodell” och -skiss, som visar ett kärnhus innanför ett helt frikopplat skal. Denna princip (en stuga inuti ett växthus) har använts i alla de naturhus som byggts i Sverige efter Bengt Warnes originalhus, och var en princip jag ville hitta ett bättre alternativ till.

Tidig skiss på expanderbara rum, här med väggar som kan öppnas och rum som smälter samman.

Skiss på hur rum kan organiseras innanför ett skal, och hur dessa kan ansluta till varandra. Olika varianter på anslutningar av glas till bärande stomme.

Relationer mellan glas och vägg.

Tidigt diagram över anslutningspunkter vid sammankoppling av hus, vilka genererade en form på husen innanför skalet.

Skiss som visar ambitionen att skapa en enhetlig materialitet mellan kärna och skal genom att avända trä i båda strukturer, men på olika sätt.

Diagram över hus med omslutande pelarstruktur som jag lade åt sidan för att senare återkomma till.

Sektion genom mellanrum där växtlighet bidrar till känslan av exteriör.

Idé om rumlig organisation i plan och sektion.

Skisser på hur exteriöra rum kan smälta samman. Blå streckade linjer symboliserar glas, bruna symboliserar en eventuell extern struktur i trä, och de gröna rutorna visar rum som både befinner sig ute och inne.

Här går kärnan hela vägen ut tll skalet, som består av en pelarstomme med glas mellan pelarna. De två bostäderna skiljs åt av en massiv vägg. Början på en tanke om att göra rum modulära för att på ett enkelt sätt tillåta olika rumskonfigurationer.

Skal med större distans runt om kärnan. Den vänstra visar hus med delad innervägg som skiljevägg, den högra hur en separat massiv vägg hade kunnat skilja husen åt. Senare ersattes den massiva skiljeväggen med en lättare avskärmning.

Här agerar träväggen både innervägg, avskiljande vägg och klimatskal (delvis). Glaset är reducerat till stora inglasade rum diagonalt placerade i huset. Det som testades var om det var nödvändigt att hela skalet skulle bestå av glas eller ej.

3D-skiss på skal i en kombination av både trä och glas. Denna skiss visar även visionen om att ha lyftbara glaspartier på markplan för att helt kunna upp öppna mellanrummet och få det att smälta ihop med rummet utanför.

Sektionsskiss som börjar likna den slutgiltiga strukturen. Kärnan är frikopplad från skalet – delarna närmar sig varandra men utan att mötas fysiskt. Idéer om friare placeringar av rum börjar utvecklas. De tidigare upprepade hurformerna ersätts nu med rumskombinationer och -placeringar unika för varje hus.

Princip för hur skillnad i markhöjd och våningsantal tas upp husen emellan

Skissmodell i 1:100 där träklossarna motsvarar rum i olika storlekar för att volymmässigt undersöka relationerna mellan kärna och skal samt sammansättningen av hus.

Skissmodell 1:100 – stomme, kärna och mellanrum

Skissmodell 1:20 – utsnitt av pelarstomme och kärnvägg/ bjälklag. Rumslig relation mellan kärna och skal.

Handskissade modulrum

Pusslande av planlรถsningar med modulrum.

Blandade skisser p책 spindel, lyftmekanism och anslutning mellan glas och skalpelare.

Rum som öppnas upp ut i mellanrummet – kök med öppen och stängd vikvägg

Sektion kök – mellanrum genom bardisk

Överst: Öppning mellan kök och mellanrum – bardisk/arbetsbänk Nederst: Mellanrum under tak – skjutpartier med sittyta

Skiss i skala 1:1 – skalets träpelare i dess korrekta dimensioner uppställda med ritningsenligt avstånd.

Anslutning med krysstål som kopplar samman takbalkselement – balkrost.

Idé om olika indelning och glastyp i skalet beroende innanförliggande rum och funktion.

Tidig skiss på bärande stomme av träpelare och -balkar, som jag senare kom tillbaka till.

Modell i skala 1:1 av mĂśte mellan pelare och balk i skalet samt stĂĽlplatta fĂśr montering av spindel.

Skiss i skala 1:1 – möte mellan innerväggar och golv, samt ihopfästning med bultar.

Skiss i skala 1:1 – skuggprofil i hörn där två väggelement möts.

AVSLUTNING OCH DISKUSSION Arbetet kring naturhuset och dess utvecklingspotential har varit inspirerande och givande. Med utgångspunkt i tankar kring att bygga i samklang med naturen har klassiska arkitektoniska relationer utforskats – mellan människa, rum, material, ljud, ljus och natur. En grundläggande fråga som är intressant att diskutera är min inställning till begreppet modularitet och hur det genomsyrat mitt projekt. Vilka möjligheter har det gett, och vilka begränsningar har det satt? Då jag tidigt bestämde mig för att inte arbeta med en specifik plats att rita husen på gav det modulära tankesättet och systemet en plattform att bygga vidare från. Det gav också vissa ramar och begränsningar som jag kunde rätta mig efter, vilket jag kände var nyttigt och nödvändigt för att komma framåt i processen. Under den inledande delen av projektet tänkte jag på husen som typhus i ett antal varianter som skulle kunna kombineras efter platsens förutsättningar. Detta kändes begränsande vid anpassning till olika platser, då förutsättningarna för varje hus i en naturhuskedja på varje given plats är unika. Efterhand började jag tänkta modulärt på rumsnivå istället för på husnivå. På detta sätt uppstod modulrummen, som på ett enkelt sätt kan kombineras till unika hus där alla rådande förutsättningar kan vägas in. I ett tekniskt avseende gjordes den unika anpassningen enkel genom att skapa ett system med modulelement som bygger upp både kärna och skal. Resultatet är att husen går att variera på många olika sätt vad gäller yta, våningsantal, och placering, samtidigt som planlösningen kan anpassas fullständigt till de boendes behov.

Jag har arbetat och ritat utan en specifik plats i åtanke, men har ändå haft en obebyggd naturmiljö som utgångspunkt för mina tankar och resonemang. Vad innebär detta vid applicering i andra typer av miljöer? Hade det t.ex. varit möjligt att hitta potential för naturhuset – rumsligt och tekniskt – i en stadsmiljö? Idén om en flytande gräns mellan ute och inne fungerar bäst i en kontext där de boende vill och har möjlighet att ta för sig av omgivningen. Jag tror inte att naturhuset, som jag ritat det, utan modifikationer hade fungerat lika bra längs en gata i en stadskärna där det finns ett tydligare behov av att markera gränsen för var det publika slutar och det privata börjar. För att undersöka denna möjlighet närmare hade ett antal olika fallstudier på specifika platser varit intressanta att genomföra. En närliggande fråga handlar om hur naturhusen upplevs utifrån. Glas är ett material som kan tillåta transparens och genomsikt, men som under vissa ljusförhållanden kan uppträda som en hård och sluten yta. För att inte naturhusen ska upplevas alltför slutna och exkluderande kan flera faktorer bidra positivt. Inuti husen tror jag att det är viktigt att både byggnadselement, växtlighet och inredning kommer nära glaset för att på så sätt göra dem synliga utifrån trots glasets reflektioner. I den exteriöra miljön är det lika viktigt med element som får reflektionerna i glaset att variera – husens inbördes placering i kombination med växtlighet kastar skuggor på fasaderna som rör sig under dagen vilket i sin tur varierar reflektioner och insyn. Glasets reflekterande natur gör samtidigt att husen antar en karaktär av omgivningen de befinner sig i, vilket då omgivningen utgörs av generös växtlighet – tillsam-

mans med den bakomliggande interiören av trä – förstärker husens naturliga uttryck. En kärnfråga i mitt projekt är hur man kan hantera gränser i en bostad, mer specifikt gränsen mellan ute och inne samt gränsen mellan privat och gemensamt. Var går egentligen dessa gränser? Mitt mål har varit att göra gränserna dynamiska genom hur huset används. Jag har velat att mellanrummet ska hantera att användas avskilt och öppet, som både inomhus och utomhus. I denna mening tror jag framförallt att öppningsbarheten av skalets glaselement är viktig, och tror på att det då huset öppnats maximalt kan infinna sig en känsla av att övergången mellan inne och ute är flytande. Samtidigt tror jag att mellanrummet kan fungera bra som en del av interiören då skalet är stängt men kärnan öppen, och på motsvarande sätt som utemiljö då skalet är öppet men kärnan stängd. Många aktiviteter som vanligtvis sker i en trädgård‚ exempelvis lek, spel, odling, och vistelse i solen kan istället utföras i mellanrummet eller på takterrassen. Även detta bidrar till att få mellanrummet att kännas som utomhusmiljö och därigenom göra gränsen mellan ute och inne svagare. Även glastaket bör vara helt eller delvis öppningsbart, både för den rumsliga känslan av kontakt med himlen men också för inneklimatets skull. Att lösa de tekniska aspekterna av ett öppningsbart glastak är dock inte något som jag hade möjlighet och tid för inom ramen för exjobbet. Gränsen mellan det gemensamma och privata går i mitt slutgiltiga förslag strax utanför skalet genom att husens interiöra golvbeläggning sträcker sig ut genom

skalet och bildar en liten privat zon utomhus. Detta gjorde jag för att minska effekten av skalet som barriär, både när det gäller att avgränsa det privata och att skilja inne från ute. Utanför den privata gränsen, där marken är gemensam och delas av områdets boende, tror jag att det är naturligt att ytan närmast husen används mest av de boende i respektive bostad. Hur nära inpå ett grannhus man tar gemensam mark i anspråk avgörs av sociala koder snarare än fysiska gränser. En annan väg som hade varit intressant att utforska hade varit att låta skalets glas utgöra en knivskarp gräns mellan privat och publikt. Detta hade kunnat göras genom att avsluta det interiöra golvet vid skalet, och ta vid med en yta i ett annat material. Även vatten längs skalets utsida hade varit ett intressant element att arbeta med som avgränsare. I mitt förslag har jag dock prioriterat möjligheterna till ett sömlöst rörelseflöde genom skalet. Att bygga hus tätt intill varandra utan omgivande privata trädgårdar förstärker vikten av trygghet i gemenskapen med sina grannar. Det är viktigt att transparensen i naturhusets skal inte skapar en känsla av utsatthet för de boende, att insynen i mellanrummet inte upplevs som ett problem. Här tror jag det viktigt med relationen mellan kärnan och skalet, och de varierande rum som bildas däremellan. I och med möjligheterna till planlösningar unikt anpassade för varje hus tror jag att trygga rum kan skapas genom att noggrant studera relationerna till anslutande och kringliggande hus. Inuti husen har jag utformat mötet mellan bostäderna som en lätt visuell barriär, som släpper igenom ljus och ljud men som hindrar den direkta visuella kopplingen.

Här är min tanke att den audiella kopplingen mellan grannar ökar medvetenheten om varandras närvaro, och därigenom känslan av gemenskap. Samtidigt är kärnans slutenhet viktig för att erbjuda avskildhet och integritet. Något som har legat till grund för min process samt för förhållningssättet till de hus jag utvecklat är hur detaljen har relaterat till och verkat i symbios med helheten. De tre skalorna som jag av strukturella skäl valt att dela upp mitt arbete i har under hela processen givit information till varandra. Idéer i den större skalan om hur hus kan sättas samman har en direkt koppling till hur detaljer och materialmöten utformas, och vice versa. Detta vill jag ska upplevas av naturhusets boende, med synliga tekniska anslutningar och en tydlig uppdelning av husets beståndsdelar. Exempelvis tror jag att mötet mellan kärna och skal – där jag på vissa ställen låter kärnan nå ut till skalet, men alltid med en viss distans – ökar förståelsen för husets sammansättning där kärnan tydligt utgör den privata bostaden men att skalet är en frikopplad struktur som även innesluter anslutande bostäder. Även takstrukturens synligt modulära uppbyggnad vittnar om att flera bostäder konstruktivt är intäckta under samma tak. Härigenom kan även känslan av gemenskap förstärkas ytterligare.

Genom mitt arbete har jag undersökt hur ett naturhus skulle kunna utvecklas till en arkitektoniskt intressant ny hustyp, och hur denna hustyp kan passa in i en relevant diskussion kring hur vi bor, lever och umgås. Under arbetets gång har jag hittat många kvaliteter och möjligheter att erbjuda ett attraktivt alternativ till konventionella enfamiljsbostäder. De energimässiga fördelarna är inte så stora som jag initialt trodde, men jag insåg snart att den stora vinsten med naturhuset är dess rumsliga kvaliteter och möjligheter att skapa fantastiska rum som suddar ut gränsen mellan inomhus och utomhus. Det finns tekniska frågor kvar att lösa, närmare studier av inneklimatet att göra och rumsliga situationer att utreda, men det viktigaste som mitt arbete har givit mig är en motivation att fortsätta bygga vidare på de grundläggande idéer som formulerades kring Naturhuset, samt en övertygelse om vikten av en stark koppling mellan natur, rum och människa.

Referenser Warne, B. och Fredriksson, M. (1993). På Akacians Villkor. Partille: Warne Förlag. Andersson, U.E. (2013). Växthus och växter under glas i byggd miljö – 35 goda exempel. Stockholm: Centrum för hälsa och byggande, KTH. Gollvik, L. (2005). Massivträ som väggmaterial – en jämförande studie av energiförbrukning och termisk komfort. Göteborg: Avdelningen för byggnadsteknologi, CTH. Wallin, L. (2009). House Inside a Glass House – The Greenhouse Effect, Part II. Göteborg: Avdelningen för byggnadsteknologi, CTH. Kuldkepp, T. (2012). Ett mikroklimats påverkan på en byggnads energianvändning. Stockholm: Institutionen för Energiteknik, KTH. Brody, J. E. (1981). http://www.nytimes.com/1981/ 06/23/science/from-fertility-to-mood-sunlight-found -to-affect-human-biology.html (hämtad 150220)