Ενεργειακά αυτόνομο δημαρχείο στη Γερμανία

Το 2013 το αρχιτεκτονικό γραφείο ingenhoven architects κέρδισε το διεθνή αρχιτεκτονικό διαγωνισμό για το σχεδιασμό του δημαρχείου της γερμανικής πόλης Freiburg. Η πρότασή τους βασίστηκε στην ιδέα ενός "πράσινου", ενεργειακά αυτόνομου κτιριακού συγκροτή ματος, που αποτελείται από 3 κτίρια γραφείων, σχήματος οβάλ και ένα κυκλικό κτίριο που θα λειτουργεί ως παιδικός σταθμός.
Καθώς το Freiburg φημίζεται για τις περιβαλλοντικές του δράσεις και τις πρακτικές βιωσιμότητας που εφαρμόζει ήδη από τη δεκαετία του ’70, η δημοτική αρχή έδωσε ιδιαίτερη βαρύτητα στην ενεργειακή απόδοση και στο ενεργειακό αποτύπωμα του νέου δημαρχείου, επιτυγχάνοντας την κατασκευή του πρώτου δημόσιου κτιρίου παγκοσμίως που παράγει περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνει.

Πολεοδομικός και αρχιτεκτονικός σχεδιασμός
Το κτίριο γραφείων έχει κάτοψη οβάλ σχήματος και αποτελείται από 6 υπέργεια επίπεδα. Στο ισόγειο αναπτύσσονται περιμετρικά οι χώροι συνεδριάσεων και το εστιατόριο του προσωπικού και κεντρικά ο χώρος εξυπηρέτησης των πολιτών. Ο χώρος εξυπηρέτησης του κοινού, στον οποίο εργάζονται 100 υπάλληλοι, είναι ενιαίος και οργανώνεται γύρω από 4 κυκλικές συνθέσεις στις οποίες συγκεντρώνονται τα γραφεία. Ακουστικά πετάσματα λειτουργούν ως διαχωριστικά ανάμεσα στις θέσεις εργασίας και διαχωριστικά ύψους 160 cm είναι εγκατεστημένα παράλληλα με τα γραφεία, παρέχοντας ιδιωτικότητα. Ο φυσικός φωτισμός του χώρου εξασφαλίζεται από δύο γυάλινους θόλους στην οροφή.
Τα υπόλοιπα πέντε επίπεδα διατάσσονται σε δακτυλίους, βάθους από 14 έως 19 m, και φιλοξενούν τους χώρους γραφείων. Οι όροφοι περιλαμβάνουν ιδιωτικά γραφεία ενός ή δύο ατόμων, μεγαλύτερες ενότητες για έξι έως οκτώ θέσεις εργασίας, καθώς και γραφεία ανοικτής διάταξης. Ο σχεδιασμός των εσωτερικών χώρων βασίζεται σε ένα μεταβαλλόμενο σύστημα γυάλινων διαχωριστικών για τη διαμόρφωση ευέλικτων γραφείων. Παράλληλα με τους χώρους εργασίας διαμορφώνονται και περιοχές συνάντησης των υπαλλήλων για την ενίσχυση της μεταξύ τους επικοινωνίας. Οι διάδρομοι χαρακτηρίζονται από διαφάνεια και οπτική επαφή με τους επί μέρους χώρους για ευκολότερο προσανατολισμό κατά την κίνηση μέσα στο κτίριο.

Διαμόρφωση κελύφους
Η υψηλή ενεργειακή απόδοση του κτιρίου οφείλεται σε σημαντικό βαθμό στη διαμόρφωση του κελύφους, τόσο σε επίπεδο παθητικού σχεδιασμού, όσο και στα ενεργητικά ενεργειακά συστήματα που εφαρμόστηκαν. Οι όψεις των δύο κτιρίων σχεδιάστηκαν με κριτήριο την υψηλή αισθητική και τη διαφάνεια για την άμεση επαφή των χρηστών με τον περιβάλλοντα χώρο, ενσωματώνοντας χειρισμούς και συστήματα για την αξιοποίηση της ηλιακής ακτινοβολίας, αποφεύγοντας παράλληλα τη θάμβωση και τα ανεπιθύμητα ηλιακά θερμικά φορτία.
Το καμπύλο κέλυφος του κτιρίου γραφείων πληροί τις προδιαγραφές παθητικού κτιρίου ως προς τη θερμομόνωση και την αεροστεγανότητα. Διαμορφώνεται από σταθερά, μη ανοιγόμενα γυάλινα πετάσματα με τριπλό υαλοπίνακα, συντελεστή θερμοπερατότητας κουφώματος Uw=0,90 W/(m2·K) και συντελεστή ηλιακού θερμικού κέρδους gw=0,48, για τη μέγιστη δυνατή αξιοποίηση του φυσικού φωτός. Εξωτερικά έχει εφαρμοστεί ένα σύστημα κατακόρυφων περσίδων από τοπική ξυλεία αγριόπευκου, οι οποίες πακτώνονται με αγκύρια αλουμινίου στις πλάκες των δαπέδων και είναι τοποθετημένες σε κλίση 36° από το επίπεδο της όψης. Στις συμπαγείς επιφάνειες του κελύφους, πίσω από τις περσίδες, διαμορφώθηκαν κατακόρυφα θερμομονωμένα "πτερύγια", ύψους ίσου με το ύψος των ορόφων, τα οποία ανοίγουν χειροκίνητα για το φυσικό αερισμό των εσωτερικών χώρων.
Η πρωτοτυπία στο σχεδιασμό του συστήματος σκίασης του κτιρίου είναι ότι όλες
οι περσίδες, στο εξωτερικό των δακτυλίων, με προσανατολισμό από βορειοανατολικό έως βορειοδυτικό, μέσω του νότου, φέρουν φωτοβολταϊκά πετάσματα. Πρόκειται για 880 ηλιακά πετάσματα, που κατασκευάστηκαν ειδικά για το εν λόγω έργο από διπλό γυαλί με ενσωματωμένες ενδιάμεσα τις φωτοβολταϊκές κυψέλες, ύψους 3,50 m, πλάτους 60 cm και βάρους 100 kg το καθένα. Τα φωτοβολταϊκά πετάσματα καταλαμβάνουν περίπου 13.000 m2 από τις όψεις του κτιρίου και αποδίδουν 220 kWp ηλεκτρικής ενέργειας. Καθώς μεσολαβεί ένα κενό 7 mm μεταξύ των φωτοβολταϊκών κυψελών και της περσίδας, εντείνεται η αίσθηση της διαφάνειας του πετάσματος και γίνεται περισσότερο ορατή η ξύλινη επιφάνεια, μια σχεδιαστική λεπτομέρεια των αρχιτεκτόνων για να υπογραμμίσει τη συνύπαρξη της εξελιγμένης τεχνολογίας με τα φυσικά υλικά.
Στο κτίριο του παιδικού σταθμού η διαμόρφωση του κελύφους διαφοροποιείται, καθώς, αν και εξασφαλίζονται τα κριτήρια του παθητικού κτιρίου, δεν υπήρχε η προϋπόθεση το κτίριο να παράγει την ενέργεια που απαιτείται για τη λειτουργία του.

Ενεργητικά ενεργειακά συστήματα
Ζητούμενο κατά το σχεδιασμό του δημαρχείου, όπως και κάθε κτιρίου μηδενικής ενεργειακής κατανάλωσης, ήταν ο περιορισμός των ενεργειακών απαιτήσεων του κτιρίου, μέσω του παθητικού σχεδιασμού του κελύφους και ταυτόχρονα η εφαρμογή συστημάτων για την παραγωγή της απαιτούμενης ενέργειας από ανανεώσιμες φυσικές πηγές ενέργειας. Εφαρμόζοντας τα αυστηρά κριτήρια που θέτει το πρότυπο "passivhaus", η ενέργεια που χρειάζεται το νέο κτίριο του δημαρχείου για θέρμανση, κλιματισμό, αερισμό και παροχή ζεστού νερού χρήσης είναι ετησίως μόνο 45 kWh/m2, μέγεθος που αντιστοιχεί στο 40% των ενεργειακών απαιτήσεων ενός αντίστοιχου κτιρίου γραφείων. Επιπλέον το κτίριο σχεδιάστηκε έτσι, ώστε να παράγει από ανανεώσιμες πηγές ενέργειας περισσότερη ενέργεια από αυτήν που καταναλώνει, αξιοποιώντας την ηλιακή ενέργεια ως πηγή ηλεκτρικής ενέργειας και τα υπόγεια ύδατα για θέρμανση και ψύξη. Η πλεονάζουσα ενέργεια αποδίδεται στο σύστημα ηλεκτροδότησης της πόλης.
Η θέρμανση και η ψύξη του κτιρίου επιτυγχάνεται μέσω γεωθερμικής εγκατάστασης, η οποία εκμεταλλεύεται την ύπαρξη υπόγειων υδάτων. Για τις ανάγκες σε θέρμανση τα υπόγεια ύδατα θερμαίνονται μέσω δύο αντλιών θερμότητας, απόδοσης 200 kW η καθεμιά, και κατόπιν διοχετεύονται στους εσωτερικούς χώρους του κτιρίου μέσω σωληνώσεων, ενσωματωμένων στην οροφή, αξιοποιώντας τη θερμική μάζα των πλακών σκυροδέματος. Αντίστοιχα κατά τους θερμούς μήνες τα υπόγεια ύδατα διοχετεύονται στο σύστημα σωληνώσεων οροφής για το δροσισμό των χώρων. Συμπληρωματικά, στους χώρους των γραφείων έχουν εγκατασταθεί πετάσματα εκπομπής για θέρμανση και ψύξη κάτω από την οροφή και σε μια ζώνη κοντά στα ανοίγματα, τα οποία λειτουργούν αυτόνομα, ανάλογα με τις ανάγκες των χρηστών και επιπλέον παρέχουν και ηχομόνωση. Στους χώρους με αυξημένες απαιτήσεις σε κλιματισμό, όπως είναι ο χώρος εξυπηρέτησης κοινού, το εστιατόριο και οι αίθουσες συνεδριάσεων, συμπληρωματικά με το σύστημα οροφής έχει εγκατασταθεί σύστημα κλιματισμού με ανάκτηση θερμότητας υψηλής ενεργειακής απόδοσης.
Η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας γίνεται μέσω των φωτοβολταϊκών πετασμάτων, που είναι ενσωματωμένα στις περσίδες των όψεων, καθώς και στην οροφή του κτιρίου. Συγκεκριμένα 4.000 m2 φωτοβολταϊκών πετασμάτων είναι εγκατεστημένα συνολικά στο κτίριο, το 60% των οποίων βρίσκονται στην οροφή. Κάποια από αυτά διαθέτουν υβριδικά φωτοβολταϊκά / θερμικά στοιχεία, τα οποία εκτός από ηλεκτρισμό παράγουν και θερμική ενέργεια για την παραγωγή ζεστού νερού χρήσης, που χρησιμοποιείται στην κουζίνα και στα μπάνια.
Το κτίριο του νέου δημαρχείου του Freiburg έχει βραβευτεί με το βραβείο "Balthasar Neumann 2018" και το "German Sustainability Award 2019".