Matalaenergiarakentaminen Sveitsissä Matkan antia
Tekstit: Anna-Maija Tarvainen Valokuvat: Maria Pesonen Taitto: Laura Eerikäinen 2
Esipuhe Auringon esitellessä säteilyvoimaansa keväällä 2008, saimme ihailla upeita maisemia ja innovatiivista arkkitehtuuria Puuinfon järjestämällä opintomatkalla Sveitsiin ja Itävaltaan. Matkan keskeisenä aiheena oli sikäläinen puu- ja matalaenergiarakentaminen. Vierailukohteet vaihtelivat puhtaasti puurakenteisesta asuinpientaloryhmästä erilaisiin puun ja muiden runkomateriaalien yhdistelminä toteutettuihin suuriin julkisiin matala- ja nollaenergiarakennuksiin. Olipa joukossa energiaa ympäristöönsä tuottava asuinkerrostalokin. Tässä raportissa esitellään matkan keskeistä antia. Toivottavasti se palvelee kaikkia matkalla mukana olleita ja muita rakentamisesta, ekologiasta ja ympäristön tilasta kiinnostuneita yhteisessä kamppailussamme ilmastonmuutoksen hidastamisen puolesta etsiessämme uusia, parempia ratkaisuja Suomeen. Kiitos kaikille mukana olleille mielenkiintoisista keskusteluista ja mukavasta matkaseurasta. Kesäkuussa 2008 Raportin kirjoittaja Anna-Maija Tarvainen Matkanjohtaja Petri Heino 3
Yhteenveto Sveitsissä, niin kuin Suomessakin, ilmastonmuutos on noussut päivän puheenaiheeksi. Siellä muutos jo näkyy, paitsi ikilumen sulamisena vuorien huipuilta, myös lumenpuutteena aiemmin runsaslumisilla seuduilla. Tästä on seurauksena jo nyt ollut mm. matkailuelinkeinon vaikeutumista ja pienten hiihtokeskusten kuolemista tämä jo yksin koskettaa suurta osaa sveitsiläisiä. On herätty siihen tosiasiaan että tarvitaan toimenpiteitä hidastamaan maapallon tulevaisuutta uhkaavaa muutosta. Suomalaisessa rakentamisen kentässä toimenpiteitä ovat mm. uudet energiamääräykset joilla uudistuotannossa vaaditaan jo kahden vuoden päästä, v. 2010, ns. matalaenergiaratkaisuja. Vuonna 2012 rakennusten energiatehokkuutta koskevat määräykset vielä entisestäänkin kovenevat. Tämä on sekä haaste että mahdollisuus. Tarvitaan uudenlaista ajattelua, uusia tekniikoita, yhteistyötä eri toimijoiden välillä, kokonaisuuksien hallintaa ja tiukkaa ammattitaitoa luomaan ratkaisuja joissa energiatehokkuus, taloudellisuus ja ympäristöarvot yhdistyvät viihtyisään ja toimivaan, korkealaatuiseen arkkitehtuuriin. Sveitsissä valtio on yhdessä rakentamisen eri osapuolien kanssa ollut kehittämässä kansallista ja kansainvälistä Minergie-standardia, jolla pyritään ympäristövastuulliseen ja energiatehokkaaseen uudisrakentamiseen. Standardia oli käytetty myös monessa tämän opintomatkan kohderakennuksessa. Vuoteen 2007 mennessä sertifioituja rakennuksia oli rakennettu 8200, bruttoalaltaan yhteensä 8,3 milj. m 2. Meneillään on myös kansainvälinen tutkimus- ja kehitysprojekti, Annex 50, jonka tavoitteena on luoda menetelmiä ja standardeja vanhojen asuinrakennusten energiatehokkuuden korjaukseen. Palomääräykset ovat puurakentamisessa pitkään olleet kehittämistä hidastava ja ohjaava tekijä myös Sveitsissä. Siellä palomääräykset muuttuivat vuonna 2005 niin, että oli mahdollista rakentaa kuusikerroksisia puurakenteisia asuin-, toimisto-, koulu-, teollisuus- ja liikerakennuksia, joiden palokuorma ei ylitä 1000 MJ/m 2. Viime vuosina on Sveitsiin rakennettu monia mielenkiintoisia, arkkitehtuuriltaan, energiatehokkuudeltaan ja ympäristövastuullisuudeltaan korkealuokkaisia rakennuksia pieniä ja suuria. Puurakentamista on kehitetty yhdessä matalaenergia- ja ekologisten ratkaisujen kanssa. Myös uusia innovatiivisia aurinkoenergiaa hyödyntäviä tuotteita ja menetelmiä on otettu käyttöön. 4
Yhteistä vierailumme kohteina olleille projekteille oli eri osapuolten rakentamisen eri suunnittelijoiden ja ammattilaisten, materiaalituotannon ja teollisuuden sekä tilaajien yhteistyö asetettujen korkeiden ympäristötavoitteiden ja laadukkaan ja kestävän tuloksen saavuttamiseksi. Merkillepantavaa on myös että tavoitteet on saavutettu vain normaalirakentamiseen verrattuna vähän (vierailukohteissa max. 12 %) tai ei ollenkaan korkeammilla kustannuksilla. Kaikissa matala- tai nollaenergiarakennuksissa ratkaisut perustuivat rakennuksen tarvitseman käyttöenergiamäärän (ja usein myös rakentamisen aikaisen energian) minimoimiseen, hyvin lämpöeristettyyn ja ilmatiiviiseen vaippaan sekä aurinkoenergian aktiiviseen ja/tai passiiviseen hyödyntämiseen arkkitehtuurin keinoin ja teknisissä ratkaisuissa. Kokonaisuudessaan kohteet olivat toiminnallisilta ja teknisiltä ratkaisuiltaan samankaltaisia; erot olivat lähinnä arkkitehtonisia (eri materiaalien, muotojen, värin, tilaratkaisut ym. käyttö) ja tavoitteellisia (energiatehokkuus- / käytetty Minergie-standarditaso). Aurinkosähköratkaisujen käyttö oli yleistä näissä rakennuksissa. Sähkö tuotetaan talokohtaisissa paneeleissa, syötetään paikalliseen verkkoon ja otetaan sieltä takaisin rakennuksen käyttöön. Takaisinsyöttöratkaisu mahdollistaa sen, että rakennus voi toimia jopa pienenä energialaitoksena tuottaen omaa kulutustaan enemmän energiaa. Takaisinsyöttötariffi voisi Suomessakin lisätä yksityisten ja yhteisöjen kiinnostusta investoida tekniikkaan ja ratkaisuihin, joilla pienennetään energiantarvetta, varsinkin uusiutumattomista lähteistä tuotetun, ja tuotetaan päästöttömästi sähköä omaan tarpeeseen ja yli. Aurinkokeräimiä käytettiin myös sekä kuuman veden tuottoon suoraan rakennuksen käyttövedeksi että tilojen lämmitykseen. Ilmanvaihto oli olennainen osa kokonaisenergiakonseptia, lämmitystä ja jäähdytystä. Tuloilmaa esilämmitettiin maaperässä ja erilaisilla lämmönvaihtimilla sekä rakennuksen sisäisiä (hukka)lämmönlähteitä käyttäen. Yleensä ilmaa vaihdettiin vain hygieenisyyssyistä tarvittava minimimäärä, millä saatiin energiantarve vähenemään. Tällöin on kiinnitettävä huomiota erityisesti rakennusmateriaalien terveellisyyteen, jotta haitallisia emissioita ei huoneilmaan synny. Useissa kohteissa järjestelmä oli paikallisesti/huoneistokohtaisesti säädettävä tai automaattisesti tietokoneen ympäristöstä keräämän informaation mukaan (lämpötila, ilmanvaihdon tarve ym.) säätyvä. Valaistussuunnittelu oli myös osa kokonaiskonseptia. Rakennukset oli suunniteltu niin, että päivänvaloa pystyttiin hyödyntämään silloin kun sitä on ikkunat olivat suuria myös tästä syystä. Keinovalon lähteiden väheneminen ja lyhyempi käyttöaika pienentävät suoraan käyttöenergian tarvetta. Lisäksi oli kiinnitetty huomiota valaisintyyppeihin, jotta hukkalämpöä ja sitä kautta jäähdytystarvetta syntyisi mahdollisimman vähän. Kaikkiaankin suunnittelussa oli ymmärretty eri suunnittelualojen ja ratkaisuiden synergiavaikutus toisiinsa ja kokonaisuuteen. Parhaimmillaan tavoitteena kohteissa oli löytää paras mahdollinen teknologioiden kombinaatio optimoimaan yksittäisten rakennusosien yhteistoiminta arkkitehtonisesti ja viihtyisyydeltään erinomaiseksi rakennukseksi, taloudellisesti ja koko rakennuksen elinkaari huomioiden siinäpä haastetta kerrakseen myös Suomeen! 5
Marché International Support Office Kemptthal, Sveitsi Beat Kämpfen, 2007 Eteläjulkisivussa parvekkeet suojaavat ikkunoita ja GlassX-paneeleja liialta auringon säteilyltä. Minergie-P-Eco, puurakenteinen, 3-kerroksinen, Sveitsin ensimmäinen nollaenergia-toimistorakennus. Marché Internationalin uusi toimistorakennus on rakennettu Kemptthalissa jo aiemmin sijainneen automatkailijoiden levähdys- ja virkistyspaikka-ravintolan läheisyyteen. Pääkonttorina toimivan rakennuksen haluttiin heijastavan yrityksen ekologisia arvoja ja terveyttä korostavaa toimintafilosofiaa. Ratkaisuna oli rakentaa Minergie-P-Eco-standardoitu nollaenergia-rakennus. Materiaalivalintoja ohjasivat rakennuksen koko elinkaaren aikaiset ympäristö- ja terveysvaikutukset. Puu on pääosassa sekä rakenteissa että pinnoissa, sisällä ja ulkona. Rakennus on yksinkertainen ja kompakti massaltaan ja sisätilaratkaisultaan. Avotoimistot voidaan jakaa tarpeen mukaan. Ratkaisut perustuvat passiivista aurinkoenergiaa hyödyntävään rakennuskonseptiin, jossa energiantarve on puristettu mahdollisimman pieneksi. Rakennuksen pitkänomainen muoto ja etelän lasijulkisivu hyödyntävät auringon säteilyenergian sekä maksimoivat päivänvalon määrää sisällä. Parvekkeet ja kangasrullakaihtimet lasijulkisivun edessä suojaavat julkisivua ja sisätiloja auringon liikalämmöltä kesällä. Eteläjulkisivun lasituksista puolet on suolatäytteisiä GlassX-lasielementtejä, jotka varastoivat auringon lämpöä ja luovuttavat sitä huonetiloihin hitaasti. Rakennuksen lämpöhukat on minimoitu julkisivujen ja katon vahvalla lämpöeristyksellä ja kylmäsillattomilla rakenteilla. 6
Viherseinä sisältä ja päältä. Viihtyisyyden lisäksi sillä on toiminnallinen tehtävä ilmankostuttajana ja puhdistajana. Esivalmistettujen elementtien käyttö mahdollisti lyhyen suunnittelu- ja rakennusaikataulun (yhteensä 12 kk). Puurakenne koostuu maksimissaan 4x12 m kokoisista elementeistä, jotka on paikalla yhdistetty toisiinsa. Ulkoseinäelementeissä on 35 mm:n monikerrosliimapuulevy kahden puolen runkorakennetta ja 320 mm:n mineraalivillaeristyskerrosta. Sisäpuolella liimapuulevy toimii sellaisenaan valmiina seinäpintana. Ulkopuoli on suurimmalta osaltaan verhottu käsittelemättömällä lehtikuusipaneloinnilla. Hyvän lämmöneristyksen lisäksi hyvin lämpöeristetty, tiivis puurakenne varmistaa hyvät akustiset ominaisuudet sisällä ja torjuu ulkoa tulevaa melua. Sisällä seinäelementtien liimapuulevytys yksinkertaisesti jätettiin verhoilematta. Jokaisessa kerroksessa on viherseinä, joka koostuu seinässä risteilevien vesiputkien kosteana pitämästä turvekerroksesta ja siinä kasvavista kasveista. Viherseinä kostuttaa ja puhdistaa huoneilmaa ja toimii myös viihtyisyyttä lisäävänä elementtinä. Eteläjulkisivun GlassX-elementit päästävät valon lävitseen. Huonelämpötilan tasapainottamisen lisäksi ne vähentävät auringonvalon häikäisevää vaikutusta ja varjonmuodostusta. Yksinkertaiset toimistokalusteet on tätä rakennusta varten teetetty pyökkilevystä. Paloturvallisuussyistä sijoitettiin rakennuksen päätyihin kierrätysbetoniset porrashuoneet, jotka on verhottu mustalla puuraaka-aineisella levyllä. Rapputornit ovat itsekantavia ja erillään puurakenteesta. Rakennuksen tekninen tila sijaitsee kattokerroksessa porrastornin päällä. Tornin alapuolella on kellarikerros. Rakennuksen lämmityksen, ilmanvaihdon ja kuuman veden vaatiman energian tarve on noin kymmenesosa vastaavan perinteisen toimistorakennuksen tarpeesta. Koko 12 asteen kulmassa etelään viettävä katto on katettu aurinkosähköpaneeleilla, joiden vuosituotto on 40000 kwh/v. Tämä riittää koko rakennukselle sekä tekniikkaan että käyttövirraksi. Koko tuotto syötetään kantonin sähköverkkoon, josta rakennuksen tarvitsema määrä otetaan takaisin, mikä tasoittaa kesän ylituotannon ja talven alituotannon. 7
Lämmityksen energiantarve Ilmanvaihto Lämmin vesi Yhteensä Valaistuksen energiantarve Toimiston laitteet Muut Yhteensä 12 000 kwh/a 4 000 kwh/a 2 000 kwh/a 18 000 kwh/a 8 000 kwh/a 12 000 kwh/a 2 000 kwh/a 22 000 kwh/a Rakentaminen vaati vain noin kolmanneksen konventionaalisen rakennuksen harmaasta energiasta (rakentamiseen käytetty energia). Ecoindicator 99 elinkaarianalyysissä rakennuksen todettiin toimivan kolmanneksella samankokoisen konventionaalisen rakennuksen käyttöenergiasta. Rakennuksen pystytys ja toiminta vähentävät ympäristöön kohdistuvaa negatiivista vaikutusta ja CO2-emissioita noin 60 %. Rakentamisen kustannukset olivat samaa luokkaa kuin vastaavassa normaalissa toimistorakennuksessa. http://www.moevenpick-group.com/nr/rdonlyres/1c76018c-9f25-41a4-b0e1- D25DA643C7D0/0/FactSheet_Support_Office_de.pdf http://www.kaempfen.com/images/stories/kaempfen/pdf/pdf_kemptthal_engl.pdf Puu luo sisätiloihin valoisan ja lämpimän tunnelman. Kaksoispilarien välien tummiin teräskoteloihin on piilotettu rakennuksen ilmastoinnin putkiviennit ja sähköjohdotukset. 8
Geschäftshaus Sanjo Finanz AG Altendorf Grab Architekten AG 2002 Julkisivu on verhoiltu takaa tuulettuvalla, vaakaan asennetulla Douglas-kuusirimoituksella, jota kerroksen korkuiset, elementteihin jo tehtaalla asennetut alumiini-ikkunat ja alumiiniset palokatkot jäsentävät. Ikkunoissa on ulkopuoliset kaihtimet suojaamassa kesän auringolta. Portaikko on rajattu kolmannen kerroksen katosta aina ensimmäisen kerroksen lattiaan asti pingotetuilla teräsvaijereilla. 9
Neue Kantonsschule Wil Astrid Staufer, Thomas Hasler, 2004 Monikerroksinen, puurakenteinen koulurakennus Neue Kantonsschule Wil on ensimmäinen suuri, monikerroksinen, puurakenteinen peruskoulurakennus Sveitsissä. Siitä muodostui esikuva ekologisesti kestävästä (koulu)rakentamisesta. Näin suuressa puurakennusprojektissa on monia erityisiä haasteita; kokonaisuus täytyy hallita aina suurista linjoista pienimpiin yksityiskohtiin asti. Esimerkiksi rakennuksen toiminnan kannalta olennaisen tekniikan integroiminen puurakenteisiin vaikuttaa rakennuksen tilalliseen ilmeeseen ja rakenteellisen vaikutelman kokemiseen. Kompakti, kaksi-neljäkerroksinen rakennus koostuu neljästä sisäpihaa ympäröivästä siivestä. Taitteinen, sisätilan 5,4 x 3,9 metrin ruudukkoa seuraava, kuparipeltikatto muodostaa oman lisänsä ja siluettinsa julkisivuun. Eri siipien tiloihin pääsee sisäkautta kiertämällä rakennus käytäviä pitkin. Tulevaisuuden muutokset ja lisärakentamisen mahdollistava puurunko on pystytetty betonirakenteisen kellarikerroksen päälle. Siipien yhtymäkohdissa, rakennuksen nurkissa, on betoniset porraskäytävät jotka sekä jäykistävät että toimivat palokatkoina puisten yksiköiden välillä. Primääripalkisto on liimapuuta, joka samoin kuin sekundaaripalkisto ja pilarit jätettiin pintakäsittelemättä. Aulan värikkäät seinäverhoukset, poltetuin savilaatoin päällystetyt lattiat ja metalliset tekniset elementit elävöittävät joka puolella näkyvissä olevia puurakenteita. Sisäkatot ovat kuitusementtilevyä joka myös jätettiin näkyviin. Luokkahuoneiden seinät ovat valkeaksi maalattua mdf-levyä. Käytävien seinät ovat vaalean- tai tummanharmaata kuitusementtilevyä. Rakennuksen eri tiloissa on muitakin mielenkiintoisia materiaaleja; puu- ja kivilattioita, bambua seinäverhouksessa. 10
Pihan yksilöllistä detaljointia. Puurakenteet ovat sellaisinaan nähtävissä kaikkialla sisätiloissa. Näennäisesti on monia eri tapoja rakentaa julkisivu puusta. Julkisivussa puu joutuu ilmaston armoille, mikä on otettava suunnittelussa huomioon. Puun pintakäsittely ja sen kestävyys muodostuu tämän kokoluokan rakennuksessa ekologisesti ja taloudellisesti tärkeäksi tekijäksi. Julkisivuun valittiin massiivista hartsipitoista tammea, jota ei pintakäsitelty. Julkisivun pysty- ja vaakajakokohtien vahvat ja paksut profiilit muodostavat visuaalisen vastakohdan herkemmille ja ohuemmille seinäpintojen paneloinneille toiminnallisesti pitävät veden poissa kriittisistä paikoista ja toisaalta luovat halutun arkkitehtonisen vaikutelman. Sisätiloissa ulkoseinien pintamateriaalina on monikerrosliimalevy. Rakentamiseen kului 7500 m3 puutavaraa, josta noin 5000 m3 koostuu puunrungoista. Julkisivuun käytettiin 300 m3 tammilautaa. Rakennus on hyvin lämpöeristetty ja siinä on säädettävä ilmanvaihto lämmön talteenotolla. Energiantarve on tuntuvasti pienempi kuin tavallisessa koulurakennuksessa. Tämä yhdessä puunkäytön kanssa vähentää rakennuksen aiheuttamaa ympäristökuormitusta merkittävästi. Tarvittava lämmitysenergia tuotetaan puu-/kaasupolttimella. Julkaistu: Kantonsschule Wil:Archithese 2 1998; Andres Janser: Mit Holz zu bauen; S. 70-72 Bauwelt 34 2004; Axel Simon: Holztektonik; S. 26-30 Facts 39 2004; Köbi Gantenbein: 5000 Bäume; S. 97 SonntagsZeitung; 19.12.2004; Anna Schindler; 5000 Baumstämme für die Schule; S.77 Buchpublikation, div. Autoren: Kantonsschule Wil - ein Holzbauwerk; Verlag Niggli, Zürich 2004 Auszeichnung Gutes Bauen Ostschweiz 2001-2005; Architekturforum Ostschweiz; Verlag Hochparterre; S. 40-43 http://www.hochbau.sg.ch/home/bauten/kantonsschule_wil.html http://www.hochbau.sg.ch/home/bauten/kantonsschule_wil.par.0006.downloadlist- Par.0006.File.tmp/KantonschuleWil.pdf http://www.staufer-hasler.ch/?id=projekte&sub=11 11
Valoisa sisäpiha houkuttaa istuskelemaan. Perällä näkyy osittain maan alle sijoitettu urheilu-/juhlasali. 12
MFH Holzhausen Steinhausen Scheitlin und Syfrig Architekten, 2006 Minergie, 6-kerroksinen puurakenteinen asuintalo Sveitsin ensimmäinen 6-kerroksinen puukerrostalo asetti rakennustekniikan ja suunnittelijat uusien haasteiden eteen. Tarvittiin johdonmukaista suunnittelua ja yhteistyötä. Suuri osa rakennustyöstä siirrettiin rakennustyömaan sijasta sisätiloihin, missä on paremmat edellytykset täyttää suunnittelijoiden asettamat laatu- ja muut tavoitteet. Tässä vaiheessa käytännössä ratkaistaan onko vaippa riittävän tiivis, kestääkö rakennus fyysisen kuormituksen ja toimiiko palosuojaus hätätilanteessa. Virheille altis työmaavaihe lyhenee. Tässä tapauksessa pystytys kesti 10 kuukautta. Epäsymmetrinen rakennuksen muoto aiheuttaa yksittäisille rakennusosille valtavat kuormat ensimmäisissä kerroksissa. Kantavien seinien rakenne jäykistettiin jopa 200 mm paksuilla monikerrosliimalevyillä ja niihin kiinnitetyillä teräsosilla jotka hitsattiin kiinni betonilattian teräslaattoihin. Puurakenne kiinnitettiin porraskuilujen betonirakenteeseen teräskiinnikkeillä, mikä mahdollistaa eri materiaalien laajenemisen ja kutistumisen toisistaan irrallaan. Julkisivuissa ikkunat sijaitsevat toistensa yläpuolella, mahdollistavat kuormien vertikaalisen siirron alas ja kertovat selkeästi jäsennellystä rakenteesta. Julkisivuverhoilu on pääosin pintakäsittelemätöntä seetriä, jonka ilmeisesti tässäkin kohteessa odotetaan harmaantuvan ajan myötä kauniisti. Parvekkeet ja sisäänkäynti on levytetty eterniittilevyillä jotka toistavat alumiini-ikkunoiden antrasiitinväriä. Teräksiset palokatkot eivät sijaitse välipohjien korkeudella vaan kerrosten puolivälissä. 13
Minergie-tunnusmerkit: - hyvä lämpöeristys - kontrolloitu ilmanvaihto ja lämmöntalteenotto - aurinkoenergian hyväksikäyttö - lämpöpumput - maalämpökeräimet - päivänvalon hyväksikäyttö - energiatehokkaat kodinkoneet ja valaistus Julkisivu itään Julkisivu etelään Julkisivu länteen Julkisivu pohjoiseen 14
Parvekkeet suojaavat suuria ikkunoita liialta auringonpaisteelta ja muodostavat yksityisen ulko-oleskelutilan kerrostaloon. Ikkunoissa on tässäkin kohteessa ulkopuoliset kaihtimet. Energiakonseptiin kuuluu maalämmön käyttö, 220 mm:n lämmöneristys ja 3-lasiset ikkunat. Asunnoissa on huoneistokohtaisesti säädettävä ilmanvaihto ja lämminvesiboilerit. Ikkunoissa on sähköiset kaihtimet jotka reagoivat auringon paisteeseen. Auringonsuojauksen lisäksi voidaan asuntoja viilentää kuumina kuukausina myös lämmönvaihtimen ja lattialämmitysputkien avulla. Rakennuksen lämmitysenergiantarve on 29 kwh/m2. Se alittaa Minergie-vaatimuksen 40 %:lla. Tavalliseen vastaavaan, öljylämmitteiseen rakennukseen verrattuna vastaa vuotuinen energiansäästö noin 7700 litraa lämmitysöljyä. http://www.holzhausen.ch/index.html http://www.renggli-haus.ch/renggli.html http://www.energie-cluster.ch/history/bilder/nl_38/nl_2006_38_38_renggli_mfh.pdf http://scheitlin-syfrig.ch/flash/main.htm 15
Wohnhaus Maienzugstrasse Aarau Zimmerman Architekten 2001-2003 Uusi arkkitehtikilpailun voittanut vuokratalo tulkitsee uudestaan 1950-luvun kerrostaloympäristöään. 16
Eulachhof Winterthur Glassx 2007 Suuri nollaenergia-asuinkerrostalokokonaisuus koostuu kahdesta etelään avautuvasta kuusikerroksisesta asuinrakennuksesta ja näiden päissä poikittain sijaitsevista kaksikerroksisista liikesiivistä. Rakennusten keskelle muodostuu suojaisa sisäpiha asukkaiden oleskelua ja leikkiä varten. Rakennuksissa on yhteensä 132 vuokra-asuntoa ja kahdeksan liikehuoneistoa. 17
Aurinkoa hyödynnetään sekä passiivisesti että aktiivisesti: aurinkosähköpaneelit rakennusten katoilla (2000 m 2 ) tuottavat sähköä ja etelänpuolen julkisivut ovat melkein kokonaan lasitetut. Ikkunat ovat suuret ja niiden rinnalla toimivat läpinäkymättömät GlassX-lasielementit; talvella aurinkokeräiminä, kesällä jäähdyttäjinä. Nämä riittävät rakennuksen lämmitykseen sekä lämpimän veden ja sähkövirran tuotantoon kun rakennuksen vaippa on hyvin lämpöeristetty, huoneistokohtainen ilmanvaihto on automatisoitu ja poistoilman ja veden hukkalämpö käytetään hyväksi. 18
Forum Chriesbach Dübendorf Bob Gysin & Partner BGP Architekten 2006 Forum Chriesbach on tutkimuslaitos ja matalan energian passiivirakennus. Synergisesti toisiinsa integroidut arkkitehtoniset ja tekniset järjestelmät mahdollistavat mukavan sisäilmaston mahdollisimman vähällä energiankulutuksella. Rakennuksen massa on kompakti, katto ja ulkoseinät ovat erittäin hyvin eristetyt ja ilmatiiviit. Isot lasitetut alueet tuovat auringon lämmön ja valon sisään, luukkujärjestelmällä optimoidaan sisäilmastoa. Ilmanvaihto ja lämmitys on integroitu toisiinsa ja kokonaisuuteen innovatiivisesti. Rakennuksessa ei ole perinteisiä ilmastointi-, jäähdytys- ja lämmityslaitteita. Tutkimuskeskus, nollaenergia Eawag (Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz) on sveitsiläinen kansainvälisesti liittoutunut tutkimuslaitos jonka tehtävä on tutkia ja myötävaikuttaa vesien ekologiseen, ekonomiseen ja sosiaalisesti vastuulliseen käyttöön ja hallintaan osana kaikkia luonnon resursseja ja globaalia ekosysteemiä. Eawagin vedentutkimuslaitoksena Forum Chriesbach on suunniteltu mahdollisimman hyvään vedenhallintaan. Forum Chriesbach on päätepiste Empan (materiaalitieteiden ja teknologisen kehityksen tutkimus- ja palvelulaitos, osa sveitsiläistä korkeakoululaitosta) kampusalueen vanhojen punatiilisten teollisuusrakennusten rivistölle, josta suunnasta sitä myös lähestytään. Pääsisäänkäynnin punainen vaakasuuntainen betonikehys on muistuma naapurirakennuksista ja huomiota herättävä kontrasti rakennuksen julkisivun sinisiin pystyviivoihin. Vanhempien arkipäiväisten rakennusten päätteenä Forum Chriesbach toimii kokoavana elementtinä kampuksella, lisää hierarkiaa ja luo visuaalisen polttopisteen. Suunnittelun tavoitteita Tilaaja asetti huonetilaohjelman lisäksi erityisiä vaatimuksia suunnitelmalle. Kaikkia resursseja piti käyttää säästeliäästi energiaa, materiaaleja, maata ja rahoitusta. Rakennusprosessin energia piti minimoida. Uusiutuvia energiamuotoja piti käyttää. Sisälämpötilat piti säätää 19 26 C:een. Sadevedet piti kerätä ja käyttää. Urea piti kerätä erikseen jätevesistä. Ja ympäristö piti maisemoida mahdollisimman luonnollisesti ja ottaa Chriesbach-joki huomioon. Rakennuksen arkkitehtuurin piti olla innovatiivista ja edistyksellistä, testata mahdollisen rajoja. Arkkitehtien piti löytää paras mahdollinen teknologioiden kombinaatio optimoimaan yksittäisten rakennusosien yhteistoiminta. Tilaaja etsi parasta kaikista mahdollisista maailmoista kohtuulliseen hintaan. 19
Myös rakennuksen katto on monitoiminen. Se ei ainoastaan sulje ja eristä, vaan myös tuulettaa, päästää valon sisään, varjostaa, kerää sadevettä ja aurinkoenergiaa, tuottaa sähköä ja toimii kasvualustana. Katolla on 50 m2 tyhjiöputkikeräimet aurinkolämmölle ja 459 m2 aurinkosähköpaneelit, jotka tuottavat kolmanneksen rakennuksen sähköntarpeesta. Ratkaisun perusteet Rakennus koostuu synergisesti toisiinsa integroiduista järjestelmistä joilla jokaisella on monta funktiota. Kolme tärkeintä järjestelmän osaa ovat: rakennuksen vaippa, erittäin tehokas lvi-järjestelmä ja sisätila koko rakennuksen korkuisine atriumeineen. Julkisivu toimii hätäpoistumistienä, mikä tekee palo-osastoinnin rakennuksen sisällä tarpeettomaksi. Läpikuultava atrium on sekä arkkitehtonisesti että energiaratkaisun kannalta olennainen osa kokonaisuutta. Se tarjoaa suunnan, passiivisen jäähdytyksen, päivänvalon, avoimuuden ja yhteisyyden tunnun. Läpikuultava julkisivu yhdessä atriumin kanssa hyödyntää tärkeintä energialähdettä aurinkoa sekä päästää päivänvalon sisään, mikä edistää helppoa viestintää ja hyvää työympäristöä. Julkisivu toimii lisäksi hätäpoistumistienä. Tämä puolestaan tekee palo-osastoinnin rakennuksen sisällä tarpeettomaksi, mikä taas mahdollistaa rakennuksen läpinäkyvän sisätilan ylipäänsä. Kaikkia näitä järjestelmiä johtaa automaattinen kontrollijärjestelmä joka säätää luukkuja ja varjostimia, ikkunoita ja valoja, ilmavirtoja ja viileää ilmaa ympäristön olosuhteiden mukaan. Ilmastollinen kontrolli Forum Chriesbachin sisätilat on jaettu kahteen ilmastolliseen vyöhykkeeseen: mukavuus- ja puskurivyöhyke. Puskurivyöhykkeellä, joka koostuu atriumista ja siihen avoimesti liittyvistä käytävistä joka kerroksessa, ei ole jatkuvaa ilmanvaihtoa ja suoraa lämpötilan säätömahdollisuutta. Lämpötila saa siellä vaihdella enemmän. Talvella energiaa käytetään toimistojen ja muiden jatkuvasti käytettävien tilojen lämmittämiseen, ei kulkutilojen. Atrium ei kuitenkaan ole kylmä talvella aurinko lämmittää sitä ja sitä kolmelta sivulta ympäröivä mukavuusvyöhyke eristää sen hyvin. Mukavuusvyöhykkeellä, jolla sijaitsevat toimistot, neuvotteluhuoneet jne., ilma vaihdetaan mekaanisesti ja lämpötila pidetään aktiivisesti sopivana työskentelylle. Ilma vaihtuu jatkuvasti, hitaasti, hiljaa ja huomaamattomasti. Raitis ilma (talvella lämmin, kesällä viileä) tuodaan huoneisiin kanavassa. Kesällä ilma poistetaan suoraan ulos, talvella se kierrätetään lämmöntalteenottokojeeseen kellarissa lämmittämään sisään tulevaa ilmaa. 20
Kesäöinä kaksivyöhykejärjestelmä viilentää rakennusta yksinkertaisesti ja tehokkaasti. Kun ulkoilman lämpötila laskee, ikkunat atriumin yläosassa avautuvat automaattisesti ja päästävät lämpimän, ylös kohonneen ilman ulos. Samaan aikaan mukavuusvyöhykkeen tiloissa moottoroidut tuuletusikkunat avautuvat ulos ja atriumiin/käytävään. Atriumin yläosasta poistuva lämmin ilma vetää, hormin tavoin, raikasta viileää ilmaa ulkoa toimistoihin koko yön. Tämä poistaa lämpimän ilman kummaltakin vyöhykkeeltä ja viilentää myös rakennuksen massaa niin että jäähdytysteho jatkuu koko päivän. Tämä järjestelmä kuluttaa energiaa vain kontrollointi- ja säätölaitteisiin sekä ikkunoiden moottoreihin. Energiatehokkuus Forum Chriesbach on matalan energian passiivirakennus. Siinä ei ole perinteistä lämmitys- eikä jäähdytyslaitteistoa. Lämmönlähteet ovat maaperä, aurinko, ihmiset ja rakennuksen laitteet, kuten valaisimet, tietokoneet ja keittiökoneet. Näiden lämpö riittää koska se varastoituu rakennukseen ja koska rakennus on hyvin eristetty. Tiiviissä rakennuksissa, kuten tämä, on erityisen tärkeää että ilma vaihtuu riittävästi ja kylmänä aikana saadaan poistoilmasta lämpöä, siksi ne yleensä varustetaan ilmanvaihto- ja lämmöntalteenottokoneella. Käytännössä jokainen rakennuksen osa on valjastettu palvelemaan mukavan sisäilmaston aikaansaamista mahdollisimman vähällä energiankulutuksella. Rakennuksen massa on kompakti jotta lämpöä hävittävää pintaa on mahdollisimman vähän. Katto ja ulkoseinät ovat erittäin hyvin eristetyt ja ilmatiiviit. Kylmäsillat on minimoitu. Rakennuksen terminen massa tasaa lämpötilavaihteluita. Isot lasitetut alueet mahdollistavat merkittävän auringon lämpökertymän. Mukavuusvyöhykettä lämmitetään, puskurivyöhykettä ei. Kesällä käytetään passiivista jäähdytystä. Atriumin yläosa varjostetaan ja tuuletetaan tarpeen mukaan julkisivun kautta otetulla raittiilla ilmalla. Luukkujärjestelmä seuraa aurinkoa automaattisesti ja päästää valon talvella sisään ja kesällä torjuu sen. Päivänvalo vähentää sähkövalon tarvetta. Keskitetty järjestelmä valvoo ja säätää jatkuvasti kaikkia järjestelmän osia optimaalisen energiatehokkuuden saavuttamiseksi. Satunnaisten lähteiden tuottama lämpö otetaan talteen ja hyödynnetään. Vuotuisella 64,9 kwh/m 2 energiankulutuksellaan Forum Chriesbach on neljä kertaa Sveitsin energiansäästölain vaatimuksia tehokkaampi. Se kuluttaa energiaa määrän joka on esitetty sveitsiläisessä 2000-watt societyn visiossa vuodelle 2050 2000 wattia/v/hlö (n. 17500 kwh/v/hlö) ilman että elämänlaatu heikkenee. Neljäkymmentä kertaa tavallista omakotitaloa suurempana se kuluttaa energiaa saman määrän. Älykäs tapa toteuttaa energiavaatimukset ei ole tuottaa enemmän energiaa vaan kuluttaa vähemmän. Sateella osa sadevedestä imeytyy katolla viherjärjestelmään ja ylimäärä johdetaan pihalla kolmiosaiseen lampeen, jossa se hitaasti kirkastuu ja johdetaan sitten takaisin rakennukseen huuhtelemaan wc-istuimia. 21
Rakennuksen vaippa Kolmas kokonaiskonseptin pääjärjestelmistä on rakennuksen vaippa katto ja ulkoseinät. Ulkoseinät koostuvat kolmesta osasta: sisimpänä varsinainen ulkoseinä, uloimpana luukkujärjestelmä ja niiden välissä uloskäytävä. Ulkoseinä on 45 cm paksu, tehty esivalmistetuista puurankaelementeistä joissa on 30 cm:n mineraalivillaeristys. Elementtien ulkopinta on verhoiltu sinisillä, kesäkuumaa varten tuulettuvilla, kuitubetonilevyillä. Puuikkunayksiköt ovat kolmelasisia ja käsin avattavia. Tämä ei kuitenkaan juuri näy ulkoa, koska ne jäävät uloimman kerroksen lasiluukkujen alle piiloon. Luukut verhoavat rakennuksen vedensiniseksi. 1232 lasiluukkua, jokainen 2,8 m korkea ja metrin leveä, 24 mm paksu. Lasipaneelit on laminoitu kahdesta lasilevystä joista toisen sisäpuolelle on painettu sininen negatiivirasterikuvio. Printti on läpikuultava ja päästää päivänvalon lävitseen sekä varjostaa kesäkuumalla vähentäen ylilämpenemistä. Luukut säätyvät automaattisesti optimoiden sisälämpötilaa ja valaistusta ja minimoiden energiankulutusta. Aurinkoisina talvipäivinä luukut tyypillisesti ovat auringon säteiden suuntaisina, päästäen mahdollisimman paljon valoa sisään. Aurinkoisina kesäpäivinä luukut jatkuvasti torjuvat suoran auringon säteilyn, silti päästävät valon sisään. Aurinkoisina kevät- ja syyspäivinä luukut säätyvät ympäröivän säteilyn mukaan. Joka julkisivu reagoi erikseen vaihtuviin valo-oloihin. Luukkujärjestelmän ja rakennuksen varsinaisen ulkoseinän väliin jää vaipan kolmas osa. Galvanisoidut terästelineet, portaikot kulmissa, kiertävät koko rakennusta sen joka kerroksessa, tukevat ja tarjoavat huoltosillan ja mekaniikan luukkujärjestelmälle sekä hätäpoistumistien. Telineet eivät kuuluneet alkuperäiseen suunnitelmaan, vaan ne lisättiin paloturvallisuusvaatimusten vuoksi. Niiden huono puoli on että ne varjostavat julkisivua ja vähentävät auringon lämpökertymää. Toinen rakennuksen vaipan osa on katto, joka myös on monitoiminen. Se ei ainoastaan sulje ja eristä, vaan myös tuulettaa, päästää valon sisään, varjostaa, kerää sadevettä ja aurinkoenergiaa, tuottaa sähköä ja toimii kasvualustana. Peruskatto koostuu teräsbetonilaatasta, 30 cm:n kovasta eristeestä, polymeerikermistä ja viherkattojärjestelmästä joka käsittää suodatus- ja salaojakerroksen, humuskerroksen, kasvuston ja sorastuksen. Tasakaton keskeltä puskeutuu atriumin kattolyhty; kaksi eristelasikerrosta ja niiden väliin jäävä ilmatila. Kattolyhty päästää päivän- ja auringonvalon sisään rakennuksen sydämeen. Kesäpäivinä kangaskaihtimet ulommaisen lasituksen alla sulkeutuvat rajoittaen auringon lämpökertymää, ja lasitusten välinen ilmatila tuuletetaan ikkunoilla jotka avautuvat automaattisesti päästäen kuuman kasvihuoneilman ulos. Katolla on 50 m 2 tyhjiöputkikeräimet aurinkolämmölle ja 459 m 2 aurinkosähköpaneelit. Paneelit tuottavat kolmanneksen rakennuksen sähköntarpeesta. Loppuosa katosta on viheralustaa jolla kasvaa monenlaisia kasveja. Humuskerros pidättää sadevettä, kun taas perinteinen katto kanavoi sadeveden viemäreihin mahdollisimman suoraan, mikä lisää tulvavaaraa sateen jälkeen. Täällä humuskerrokseen imeytymätön ylimääräinen sadevesi ohjataan tontilla olevaan lampeen ja edelleen käyttöön rakennuksessa. 22