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08 abril 2020

DISEÑO SOSTENIBLE DEL CENTRO DE APRENDIZAJE DE LA REAL SOCIEDAD DE HORTICULTURA - ECO ARC ARQUITECTOS



El diseño sostenible del nuevo  Centro de Aprendizaje Bramall de la Real Sociedad de Horticultura (RHS), realizado po rla firma Eco Arc Arquitectos, ha considerado desde la forma en que el edificio se asienta en el paisaje hasta la elección de los materiales de construcción y la estrategia de servicio, proporcionando un recurso educativo inspirador para generaciones de jardineros actuales y futuros. 

Desde el inicio hasta la construcción, se superaron muchos desafíos y el edificio terminado ha logrado la calificación de edificio público BREEAM con la más alta calificación registrada de 86.95%, gracias a lo cual este edificio aparece  en el sitio web de Carbon Trust como un ejemplo de diseño de edificios sostenibles. Se construyó en unos 10 meses a un costo de mas dedos millones de libras esterlinas.

Se espera que este Centro sea visitado por unos 10,000 niños por año para tener un aprendizaje directo de educación ambiental y horticultura,  recurso educativo ambiental y hortícola a alrededor de 10,000 niños en edad escolar por año. 

Diseño sostenible

Muchas personas en la industria de la construcción consideran que la premisa de que un edificio puede ser carbono negativo es inalcanzable en términos prácticos. Sin embargo, este Centro de Aprendizaje tienen el potencial para demostrar que esta premisa pueda ser alcanzable. Un aspecto importante del diseño sostenible del edificio radica en su respuesta a e integración al lugar donde ha sido diseñado  y a su paisaje, lo que también encaja con su desempeño ambiental . 

El lugar elegido está situado dentro de los hermosos jardines de la Real Sociedad de Horticultura en Harlow Carr, el terreno tiene una pendiente diagonal de 4 metros en toda la extensión del terreno,  el Centro de Aprendizaje responde a este entorno siendo parcialmente cubierto de tierra; Esto no solo reduce el impacto visual de la estructura de dos pisos en el sitio e, sino que también ofrece la oportunidad de mejorar la estrategia térmica.

El edificio tiene forma de la letra  S, la cual se repite en el perfil del techo de la sección del edificio, que está revestido con un techo verde vivo que permite que el edificio se integre al marco ecológico del jardín circundante. Otros beneficios del sistema de techo verde cálido incluyen la provisión de un hábitat natural para la vida silvestre, la disminución de la escorrentía del agua de lluvia y el rendimiento térmico mejorado que proporciona enfriamiento durante el verano a través de la evaporación.







El edificio está ventilado de forma natural, la losa de hormigón armado expuesta y las densas paredes de bloques de arcilla proporcionan masa térmica y una elevación frontal de triple acristalamiento aumenta el ingreso de la luz natural y la ganancia solar beneficiosa, mientras que un techo extendido protege en verano el sobrecalentamiento. En principio, cuando es necesario, la elevación frontal acristalada atrae el calor, que luego es retenido por la masa térmica en las losas del piso y las paredes traseras.

La sostenibilidad también está integrada en la estructura del edificio a través de la especificación de materiales de construcción reciclados y de origen responsable. Las particiones internas sin carga se construyen utilizando ladrillos de arcilla sin cocer o bloques de hormigón densos fabricados con agregado 100% reciclado. Estos elementos están enlucidos , lo que ayuda a regular tanto la temperatura como la humedad. 

Los ladrillos de arcilla se incluyen para absorber pasivamente la humedad durante los meses de invierno, mientras que hidratan el aire durante el verano. Se utilizó una regla ecológica para empotrar la calefacción por suelo radiante, incorporando el 100% de reemplazo de arenas naturales con vidrio amorfo reciclado, usando 1.2 toneladas de vidrio reciclado por metro cúbico de regla aplicada. 





La pérdida de calor a través de la envoltura externa se minimizó mediante el uso de un gran aislamiento para garantizar que los valores de  transmitancia térmica (U) de la tela en cada elemento en todo el edificio no superen los 0,13 W / m²K, minimizando los puentes fríos y los estrictos detalles herméticos. Las paredes de mampostería con cavidades de 250 mm de ancho se rellenaron completamente con aislamiento de lana de vidrio reciclado con un valor lambda de conductividad térmica de 32W / mK.

Las abrazaderas de pared utilizadas estaban hechas de polímeros reforzados con fibra de basalto, que parecían no tener un impacto de puente frío en el modelado de edificios. (Además, al usar basalto en lugar de acero inoxidable o suave, tiene sentido, ya que el basalto, a diferencia del acero, es un recurso natural abundante).

El enfoque pasivo es fundamental para reducir las cargas base utilizando la masa térmica de la estructura y la tierra para suavizar los cambios diarios de temperatura (rango diurno). Esto funciona bien tanto en invierno como en verano, reduciendo la dependencia de los sistemas mecánicos. La ventilación es principalmente pasiva con ventanas accionadas controladas por una central que ayuda al enfriamiento de la purga nocturna en verano. 






Sin embargo, para aquellos momentos en que el centro de aprendizaje tiene una carga significativa de ocupantes y antes de que los niveles internos de CO 2 suban a niveles altos, el diseño permite traer unidades de suministro de aire fresco y simple, pero rara vez funcionan, excepto por períodos cortos en el año, por lo que sus demandas de energía son insignificantes.

Para reducir el consumo de carbono del edificio durante su vida útil, se han incluido fuentes de energía renovables. La clave para hacer que este sistema sea negativo para el carbono fue emplear una turbina eólica de 20 metros de altura y 15 kW en los terrenos de Harlow Carr, proporcionando de manera efectiva la mayor parte del suministro de electricidad durante los períodos ventosos y ocupados, con un exceso de energía exportada a la red durante los períodos de baja demanda. A lo largo del año, se prevé que la turbina eólica generará 18MWh, aunque esto aún no se ha demostrado a partir de las lecturas del medidor en el sitio.

La fuente principal de calefacción de espacios es una bomba de calor de fuente de tierra conectada a una serie de perforaciones verticales de circuito cerrado de 100 metros de profundidad. Esto alimenta los circuitos de calefacción por suelo radiante como la fuente principal de calefacción de espacios: una unidad de 22kWth proporciona la calefacción para el edificio con un entrada de solo 4.8 kWe.






Además, para reducir la demanda del edificio de energía convencional obtenida para calentar agua, se han fijado 4 m² de paneles solares térmicos en el techo, que se prevé que proporcionará 1.5MWh / año para las demandas de agua caliente sanitaria del edificio. La energía solar fotovoltaica también se consideró, pero la orientación del área restante del techo no era ideal. La recolección de agua de lluvia se ha utilizado para reducir la demanda de agua del edificio con un exceso de flujo a un sistema de riego / almacenamiento de agua en todo el sitio.

La iluminación consiste en unidades generalmente fluorescentes. La mayor parte de la iluminación está controlada por la luz del día . El plano estrecho y la orientación cuidadosa de la forma construida permiten que la luz natural penetre profundamente en la mayoría de los espacios durante el día, con el cambio de luz natural asegurando que el uso de luz artificial se mantenga al mínimo.

Los controles son proporcionados por un sistema, que proporciona todas las rutinas de control requeridas para abrir las ventanas en las condiciones internas y externas correctas para aprovechar al máximo la masa térmica. El sistema también incorpora un amplio monitoreo de energía que permite al administrador de las instalaciones del edificio producir registros de tendencias para realizar un seguimiento de hacia dónde se dirige la energía y ayudar a detectar cambios inusuales en el consumo. Este sistema de monitoreo cubre los circuitos generales de energía, iluminación y servicios, incluidas las energías renovables.





Se realizó un extenso modelado durante la fase de diseño. Las predicciones de diseño actuales como construidas han llevado a una clasificación  de A + con una emisión de menos - 6, lo que significa que el edificio es carbono negativo en papel. Esto se ha logrado mediante una adhesión a los principios de Lean, Clean y Green: Lean: para reducir al mínimo las cargas base: Clean: para usar tecnologías de bajas emisiones para entregar cargas y Green: para usar las energías renovables para conducir el rendimiento en carbono negativo.

El resultado de este estricto diseño y especificación energética significa que logramos 15 de los 15 créditos disponibles en la sección Energía de los principales elementos de construcción en nuestra calificación BREEAM (BREEAM Bespoke 2006).




Diseño arquitectónico y estructural

El muro de contención subterráneo curvado y escalonado que corre a lo largo de la parte trasera del edificio está apoyado en el primer piso por la losa del primer piso separada térmicamente, que a su vez se estabiliza lateralmente por la rigidez en el plano del muro de contención. 

Para formar una conexión estructural mientras se minimiza cualquier efecto de puente frío entre el muro de contención frío y la losa cálida del primer piso, se fundió un conector de corte aislante patentado. El muro de contención se rellena con un material granular de drenaje libre reciclado de origen local. Una fachada de triple acristalamiento corre a lo largo de la elevación sur / oeste del edificio; El sistema de acristalamiento utiliza marcos de madera apilados intercalados entre parteluces de madera, con una 'lengüeta suelta' de madera para crear una conexión de corte entre los dos elementos.

La estructura del techo de madera FSC está hecha de correas de madera aserrada y vigas de doble laminación especialmente fabricadas, en forma de S en elevación y revestidas con un diafragma de madera contrachapada. Como el techo está expuesto principalmente a la vista desde las aulas del primer piso, los detalles de la conexión se han detallado y fabricado de manera especial, utilizando conectores de acero tipo clavija en lugar de pernos convencionales siempre que sea posible. 





Las vigas primarias fijadas a las conexiones de columna emplean conectores 'fijados' especialmente fabricados. Dada la complejidad de la geometría del techo, se construyó un modelo de computadora en 3D para ayudar al proceso de fabricación.

El diseño del diafragma del techo era necesario para lograr la estabilidad global del edificio, el plan curvo y la geometría del edificio en sección determinaban  que se requería un grado de doble curvatura, y el plafón interno debía exponerse a la vista. En consecuencia, el contrachapado de abedul FSC era el material preferido. Para lograr las curvaturas requeridas, el grosor máximo del panel debía ser de 9 mm, lo que significaba que se necesitaban tres capas de madera contrachapada. 

Dada la dificultad potencial de persuadir a un panel de madera contrachapada en doble curvatura, las juntas a tope entre las láminas de capas se colocaron sobre las vigas principales de la madera laminada, reduciendo la tensión residual en la madera contrachapada. Para predecir con precisión las tensiones del techo y los requisitos de fijación, se generó un modelo de elementos finitos en 3D para determinar con precisión los efectos de las fuerzas en el plano debido a las cargas de viento horizontales.



El fabricante, Dalton Joinery, construyó un modelo a escala real de una bahía típica en su taller antes de comenzar en el sitio, lo que permitió al equipo proceder con la confianza de que la curvatura podría lograrse en el sitio. Esto también nos permitió acordar un arreglo de lapeado de láminas de madera contrachapada, que luego se retroalimentó en el diseño de las fijaciones. Las juntas en la capa inferior se expresan con una ranura enrutada de 10 mm de ancho x 5 mm de profundidad para reducir el impacto visual del borde cortado de madera contrachapada en el plafón interno del techo expuesto. 

El equipo sintió que era importante para un proyecto galardonado demostrar su verdadero desempeño a la industria en general, para aprender cómo se logra en la práctica. Por lo tanto, el proyecto ha obtenido fondos de la Junta de Estrategia Tecnológica para llevar a cabo una Evaluación del rendimiento del edificio que cubre dos años de operación. Seguirá un programa de difusión para revelar los hallazgos lo más ampliamente posible. El edificio ya ha sido parte de un programa de monitoreo de etapa temprana por Carbon Trust.




Conclusión

El nuevo Centro de Aprendizaje Bramall es altamente sostenible y geométricamente complejo con muchos detalles a medida, sin embargo, se completó en el programa y dentro del presupuesto. 

Esto se facilitó, al menos en parte, a través de una estrecha colaboración del equipo y la asociación entre consultores y contratistas, por ejemplo, el diseño y el trabajo detallado que se realizó en la estructura del techo significaba que el diafragma doblemente curvado era relativamente sencillo de reparar en el sitio. 

Las demandas del informe requerían una especificación estricta para ejecutarse con precisión en el sitio, y se mantuvo un alto nivel de trabajo artesanal cuidadoso en todo momento, incluido el trabajo en uno de los inviernos más difíciles en las últimas décadas. La respuesta local ha sido muy positiva, el edificio ha recibido seis premios de diseño y se espera que el edificio inspire y eduque en igual medida.



Texto de Eco Arc y Peter Corbett 
(Corbett-Tasker formalmente de Gifford) 
Fotos Rachael Meyer
Cliente: Royal Horticultural Society
Arquitecto: Práctica de Arquitectura Ecológica Eco Arc
Gerente de proyecto y topógrafo de cantidades: 
Turner y Holman
Ingeniero Estructural: Gifford LLP
Ingeniero de M&E: Gifford LLP
Contratista principal: William Birch and Sons
Fabricante de madera: David Dalton Joinery
Fotografía Rachael Meyer SIRA Studio Ltd

Fuentes de Información


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