ktirio.gr

Πρότυπο βιοκλιματικό σχολικό συγκρότημα δημοτικού – νηπιαγωγείου στην Κοζάνη

Η μελέτη του 22ου Νηπιαγωγείου και του 19ου Δημοτικού Σχολείου Κοζάνης υλοποιήθηκε στο πλαίσιο προγραμματικής σύμβασης μεταξύ της πρώην Νομαρχιακής Αυτοδιοίκησης Κοζάνης, του Δήμου Κοζάνης, της Δημοτικής Επιχείρησης Ενεργού Πολεοδομίας Κοζάνης, η οποία ανέλαβε τη χρηματοδότηση των απαιτούμενων μελετών και τη δωρεάν διάθεση οικοπέδου εντός της ζώνης ενεργού πολεοδομίας Κοζάνης, και της πρώην Δημοτικής Επιχείρησης Μελετών Κοζάνης (νυν ΑΝ.ΔΗ.ΚΟ.), η οποία ανέλαβε την εκπόνηση των κτιριακών μελετών. Το Πανεπιστήμιο Δυτικής Μακεδονίας ανέλαβε την εκπόνηση των ενεργειακών μελετών.

Χαρακτηριστικά σχολικού συγκροτήματος

Βασικός στόχος της μελέτης ήταν η ανέγερση ενός σχολείου ανοικτού στην κοινωνία, με δυνατότητα εφαρμογής νέων σύγχρονων ψηφιακών μεθόδων διδασκαλίας. Επιπλέον, η κατεύθυνση που δόθηκε στους μελετητές ήταν ο σχεδιασμός του κτιρίου με βιοκλιματικές αρχές και η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας, με στόχο την ελαχιστοποίηση της ενεργειακής κατανάλωσης και της εξάρτησης από συμβατικά καύσιμα, όπως και την αξιοποίηση των υποδομών και υπηρεσιών του ευρυζωνικού δικτύου οπτικών ινών που λειτουργεί στη ζώνης ενεργού πολεοδομίας Κοζάνης.
Σύμφωνα με τα ανωτέρω, αλλά και με τα ιδιαίτερα μορφολογικά και κλιματικά στοιχεία της περιοχής, ο αρχιτεκτονικός και ενεργειακός σχεδιασμός περιλαμβάνει τα παρακάτω χαρακτηριστικά:
• Πρόβλεψη χώρων εντός του σχολικού συγκροτήματος για χρήση και από τους κατοίκους της περιοχής σε ώρες εκτός λειτουργίας, όπως βιβλιοθήκη και ειδικές αίθουσες.
• Πρότυπο βιοκλιματικό χαρακτήρα, ως προς τον αρχιτεκτονικό του σχεδιασμό και την ενσωμάτωση συστημάτων Α.Π.Ε., όπως ηλιακή ενέργεια και γεωθερμία.
• Αυξημένους εσωτερικούς χώρους διαλειμμάτων, δεδομένων των δυσμενών καιρικών συνθηκών στην περιοχή.
• Δυνατότητα ενοποίησης των αιθουσών διδασκαλίας μεταξύ τους και με τους χώρους των διαλειμμάτων, ώστε να μπορούν να αξιοποιηθούν ποικιλοτρόπως (αίθουσες πολλαπλών χρήσεων).
Ο ιδιαίτερος σχεδιασμός του συγκροτήματος, αν και οδηγεί σε σχετικά αυξημένο κόστος κατασκευής, επιτυγχάνει εντυπωσιακή μείωση των λειτουργικών δαπανών και δη των ενεργειακών απαιτήσεων.
 

Αρχιτεκτονικός σχεδιασμός
Το σχολικό συγκρότημα χωροθετείται σε οικόπεδο με βραχώδες έδαφος, επικλινές προς την ανατολή, με σημαντική υψομετρική διαφορά μεταξύ του ανατολικού και του δυτικού μετώπου, με σχήμα σχεδόν τραπέζιο και συνολικό εμβαδόν 4.199,70 m2. Το συγκρότημα διατάσσεται κατά μήκος του άξονα ανατολής - δύσης, προκειμένου να προσανατολιστούν οι περισσότεροι χώροι διδασκαλίας προς νότο και οι σχολικές αυλές να έχουν το βέλτιστο ηλιασμό.
Για την αντιμετώπιση της μεγάλης κλίσης και την αξιοποίηση επίπεδων επιφανειών για τα προαύλια διαμορφώνονται στο οικόπεδο τέσσερα επίπεδα - πλατώματα και επιτυγχάνεται η ισόγεια σχέση με τον περιβάλλοντα χώρο όλων των βασικών λειτουργικών ενοτήτων:
• Νηπιαγωγείο στη στάθμη Α’.
• Κεντρική είσοδος δημοτικού σχολείου στη στάθμη Β’, όπου και η αίθουσα πολλαπλών χρήσεων, τα έξι τμήματα των τριών πρώτων τάξεων του δημοτικού, οι χώροι διοίκησης και δασκάλων, η τραπεζαρία, το κυλικείο και οι κύριοι υγροί χώροι, καθώς και η κάτω αυλή του δημοτικού.
• Τα έξι τμήματα των τριών τελευταίων τάξεων του δημοτικού στη στάθμη Γ’, όπου και δύο από τα εργαστήρια, η άνω αυλή του δημοτικού, το γήπεδο μπάσκετ και το υπόστεγο γυμναστικής.
• Η βιβλιοθήκη με το χώρο πληροφορικής και το εργαστήριο φυσικών επιστημών, ως χώροι με αμεσότερη σχέση με την κοινότητα στη Δ’ στάθμη, με σχετική αυτονομία και πρόσβαση και από δευτερεύουσα είσοδο.
Παρά την ύπαρξη τεσσάρων επιπέδων, το σχολικό συγκρότημα είναι διώροφο και μόνον τοπικά τριώροφο.

Βιοκλιματικός σχεδιασμός

Στο πλαίσιο των παραμέτρων βιοκλιματικού σχεδιασμού μελετήθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν οι παρακάτω παράμετροι:
• Ο προσανατολισμός. Το σχολείο, σε διάταξη κατά μήκος του άξονα ανατολής - δύσης, είναι κυρίως στραμμένο προς τα νότια προαύλια του. Αυτή η τοποθέτηση του κτιριακού όγκου προστατεύει τις σχολικές αυλές από τους βόρειους ανέμους και επιτρέπει τον καλύτερο εφελκυσμό του εσωτερικού αέρα, που εκτονώνεται από τις καμινάδες φυσικού αερισμού του διώροφου εσωτερικού κοινόχρηστου χώρου του σχολείου. Το εξωτερικό κέλυφος διαφοροποιείται αναλόγως του προσανατολισμού, έχοντας σχετικά λιγότερα και μικρότερα σε ύψος ανοίγματα προς το βορρά. Ο συνολικός σχεδιασμός βελτιστοποιεί το χειμερινό ηλιασμό.
• Η εσωτερική δομή του σχολικού συγκροτήματος. Οι σχολικές αίθουσες διδασκαλίας είναι διατεταγμένες εκατέρωθεν ενός εσωτερικού χώρου κυκλοφορίας και πολλαπλών χρήσεων, πλάτους 5 m. Αυτό το πλάτος επιτρέπει τόσο τη λειτουργική αξιοποίηση του διαδρόμου για λοιπές ομαδικές δραστηριότητες, εκτός της κυκλοφορίας, όσο και τη βιοκλιματική αξιοποίηση της τομής του σχολείου. Στην οροφή του η μεγάλη, επιμήκης, υαλωτή, διαφώτιστη ζώνη κατεβάζει το φυσικό φως στην καρδιά του σχολείου. Η εσωτερική δομή γύρω από αυτό το διώροφο διαφώτιστο εσωτερικό χώρο μεταμορφώνει το σχολείο ως προς τις δυνατότητες ηλιασμού και φυσικού αερισμού του.
• Ο ηλιασμός και η ηλιοπροστασία. Με δεδομένη την πρωινή λειτουργία του σχολικού συγκροτήματος, αξιοποιείται στο έπακρο ο μεσημβρινός προσανατολισμός. Από τις 14 σχολικές τάξεις και των δύο βαθμίδων, οι 10 έχουν άμεσα ηλιακά κέρδη από το νότο (από νότια προσανατολισμένη ζώνη υαλοστασίων ή εναλλακτικά από νότια προσανατολισμένη ζώνη φεγγιτών), 3 από την ανατολή και μόνο μία, η κεντρική ισόγεια προς βορρά, δεν θα απολαμβάνει (μέσω των μεγάλων φεγγιτών της προς το διάδρομο) παρά μόνο την αντανάκλαση του έμμεσου θερμού ηλιακού φωτός, όπως αυτό κατεβαίνει στο διώροφο εσωτερικό χώρο, που προαναφέρθηκε. Η τραπεζαρία του δημοτικού σχολείου έχει ανατολικό προσανατολισμό, αλλά επιπλέον απολαμβάνει την ελεύθερη θέα προς την ηλιόλουστη νότια προσανατολισμένη αυλή.

Τα εργαστήρια πληροφορικής και αισθητικής αγωγής, των οποίων η λειτουργία μάλλον εμποδίζεται παρά υποστηρίζεται από τα άμεσα ηλιακά κέρδη βρίσκονται σε κατάλληλες θέσεις στην κάτοψη, με δυτικό και βόρειο προσανατολισμό αντίστοιχα. Το εργαστήριο φυσικών επιστημών αντιμετωπίσθηκε ως αίθουσα διδασκαλίας και έχει άμεσο ηλιασμό από το νότο. Τέλος, η αίθουσα ξένων γλωσσών έχει ανατολικό προσανατολισμό και θα έχει άμεσα ηλιακά κέρδη μόνον τις πρώτες διδακτικές ώρες.

Στην ηλιοπροστασία συμμετέχουν αφενός οι κατάλληλα ανά όψη επιλεγμένοι υαλοπίνακες και αφετέρου οι κατασκευές εξωτερικής ηλιοπροστασίας. Συγκεκριμένα, προς το νότο διαμορφώθηκε διώροφο και κατά περίπτωση μονώροφο σκίαστρο πλάτους 1 m μπροστά από την όψη, το οποίο επιτρέπει το χειμερινό ηλιασμό και προστατεύει από το θερινό ήλιο. Προς την ανατολή και τη δύση προτείνεται σύστημα ηλεκτροκίνητων ανασυρόμενων σε αμφίπλευρο οδηγό, περιστρεφόμενων περσίδων ηλιοπροστασίας. Τη διαφώτιστη υαλωτή οροφή προστατεύουν από τον ήλιο εξωτερικές οριζόντιες περιστρεφόμενες περσίδες στο επίπεδο της απόληξης των στεγών, στηριζόμενες σε εγκάρσιες δοκούς, οι οποίες γεφυρώνουν τον υπαίθριο χώρο του δώματος μεταξύ των στεγών. Η όψη της τραπεζαρίας προς την ανατολή σκιάζεται από επιμήκη πέργκολα.
• Ο φυσικός φωτισμός εσωτερικών περιοχών της κάτοψης. Οι πλευρές των αιθουσών διδασκαλίας και των εργαστηρίων προς τον εσωτερικό διάδρομο, φέρουν ζώνη μεγάλων υαλοστασίων από το ύψος 1,70 m μέχρι την οροφή, με ζώνη ανακλινόμενων φεγγιτών, η οποία εξασφαλίζει επιπλέον φυσικό φως για τον εσωτερικό διάδρομο, πέραν του γεγονότος ότι διευρύνει αντιληπτικά το χώρο μέσω της συνέχειας της οροφής, που εξασφαλίζει.
• Ο διαμπερής φυσικός αερισμός. Η προαναφερθείσα εσωτερική δομή του σχολείου, αναπτυγμένη γύρω από τον εσωτερικό, διώροφο χώρο κυκλοφορίας και πολλαπλών χρήσεων, τα κενά δαπέδου στην οροφή του ισόγειου διαδρόμου, η ανακλινόμενη λειτουργία εξωτερικών υαλοστασίων και εσωτερικών φεγγιτών προς το διάδρομο και, τέλος, οι κατάλληλα τοποθετημένες περσίδες εισαγωγής νωπού αέρα στο κέλυφος των κοινοχρήστων χώρων εξασφαλίζουν το διαμπερή αερισμό προς τις καμινάδες φυσικού αερισμού, που βρίσκονται στην οροφή της κεντρικής ζώνης του σχολείου. Συγκεκριμένα τόσο οι ισόγειες αίθουσες, όσο και οι αίθουσες στον α’ όροφο του δημοτικού (στάθμη Γ’) έχουν δυνατότητα διαμπερούς εγκάρσιου φυσικού αερισμού από τα εξωτερικά κουφώματα προς τους ανοιγόμενους φεγγίτες του εσωτερικού τοίχου προς το διάδρομο και από εκεί προς τις 6 καμινάδες ελεγχόμενης λειτουργίας του φυσικού αερισμού στο δώμα.

Οι χώροι κυκλοφορίας του ορόφου έχουν διαμπερή, διαμήκη (κάθετο προς τον προηγούμενο) φυσικό αερισμό μέσω περσίδων φυσικού αερισμού στο εξωτερικό κέλυφος των απολήξεών τους και των καμινάδων του δώματος, που προαναφέρθηκαν. Στους χώρους κυκλοφορίας του ισογείου ο διαμπερής, διαμήκης φυσικός αερισμός υποβοηθείται επιπλέον από εξωτερικό επίτοιχο ανεμιστήρα. Οι χώροι διδασκαλίας της Δ’ στάθμης διαθέτουν, ομοίως, εκτός των εξωτερικών ανοιγοανακλινόμενων κουφωμάτων, εσωτερική ανοιγόμενη ζώνη φεγγιτών και ο φυσικός διαμπερής αερισμός τους εξασφαλίζεται προς το ανατολικό κούφωμα του χώρου κυκλοφορίας.
• Οι μονώσεις του κελύφους με υπερδιαστασιολόγηση. Το κέλυφος θερμομονώνεται εξωτερικά. Η εξωτερική θερμομόνωση καλύπτει όλες ανεξαιρέτως τις επιφάνειες κελύφους και υπερδιαστασιολογείται (τοίχοι με 10 cm πολυστερίνη, δώματα με 10 cm πολυστερίνη, δάπεδα σε επαφή με το έδαφος με 4 cm εξηλασμένη πολυστερίνη, τοιχία σε επαφή με το έδαφος με 5 cm εξηλασμένη πολυστερίνη), προκειμένου να επιτευχθεί μεγαλύτερη προστασία από υψηλές ή χαμηλές θερμοκρασίες και από την προβλεπόμενη από τον Κ.Εν.Α.Κ. Κατά τη μελέτη δόθηκε έμφαση στην αποφυγή θερμογεφυρών. Η εξωτερική θερμομόνωση των κατακόρυφων επιφανειών προστατεύεται από ειδικά, κατάλληλα επιχρίσματα. Οι ισόγειες όψεις προς τις αυλές προστατεύονται με ειδικό επίχρισμα υψηλής αντοχής για την προστασία από τις μπάλες και άλλες κρούσεις.
• Ο τύπος εξωτερικών κουφωμάτων και υαλοπινάκων. Κατά τη μελέτη εκτιμήθηκε η ανάγκη αναβάθμισης ανά διαφορετικό προσανατολισμό των υαλοπινάκων από απλούς θερμομονωτικούς σε ειδικούς θερμομονωτικούς. Τα κουφώματα οροφής έχουν επιπλέον ενσωματωμένη αντίσταση για την αποφυγή δημιουργίας πάγου ή συσσώρευσης χιονιού. Τα εξωτερικά κουφώματα είναι όλα θερμοδιακοπτόμενα για την αποφυγή υγροποιήσεων και την επίτευξη ανάλογου συντελεστή θερμοπερατότητας με τους ενεργειακούς υαλοπίνακες με ενδιάμεσο διάκενο συμπληρωμένο με αργό. Έτσι, ο διπλός υαλοπίνακας έχει συντελεστή θερμοπερατότητας 1,3 W/(m2·K), ενώ ο συντελεστής θερμοπερατότητας πλαισίου (ποσοστό πλαισίου ως προς το άνοιγμα 20%) 3,0 W/(m2·K) και το αποτέλεσμα είναι ο συνολικός συντελεστής θερμικής διαπερατότητας Uw να ανέρχεται στην τιμή 1,8 W/(m2·K).
• Το μικρόκλιμα των προαυλίων. Η εξασφάλιση της νότιας χωροθέτησης των προαυλίων επιτρέπει τόσο τον άπλετο νότιο ηλιασμό τους, όσο και την προστασία τους από τους βόρειους ανέμους. Επιπλέον, επιτρέπει τη χωρική συνένωση του ελεύθερου χώρου των προαυλίων με τον ελεύθερο κοινόχρηστο χώρο της ζώνης ενεργού πολεοδομίας στα νότια. Η κάτω αυλή του δημοτικού έχει εκτεταμένη επιφάνεια, επιστρωμένη με διαβαθμισμένο έδαφος με λεπτόκκοκα αδρανή, που την καθιστά απορροφητική για τα όμβρια νερά και δεν αντανακλά θερμότητα, όπως οι σκληρές επιφάνειες. Μεγάλα φυλλοβόλα δέντρα στο νότιο όριο του χώρου σκιάζουν μέρος της αυλής το καλοκαίρι. Μικρότερες ζώνες χαμηλής βλάστησης πλαισιώνουν το μέτωπο του σχολείου προς την αυλή. Στην άνω αυλή, η οποία καταλαμβάνεται κατά τη μεγαλύτερη επιφάνειά της από το γήπεδο της καλαθοσφαίρισης, το πράσινο οριοθετείται στο μεγάλο επίμηκες παρτέρι στη πλάτη των κερκίδων. Η χωροθέτηση του πρασίνου και κυρίως των φυλλοβόλων δένδρων γίνεται με βιοκλιματικά κριτήρια.
• Η αξιοποίηση ομβρίων υδάτων για την άρδευση των προαυλίων.
• Η ορθή σχέση παθητικού βιοκλιματικού σχεδιασμού και μηχανολογικών μελετών για τις Α.Π.Ε. και την εξοικονόμηση ενέργειας.

Μορφολογία του κτιρίου και επιλογή υλικών

Τον κεντρικό κορμό του συγκροτήματος στεγάζουν δύο μεγάλες επιμήκεις μονόριχτες στέγες με μεταλλική επικάλυψη (φύλλα ψευδάργυρου), οι οποίες πλαισιώνουν την κεντρική υαλωτή σχισμή, που οδηγεί το φυσικό φως στη καρδιά του σχολείου. Μικρότερες μονόριχτες στέγες και μικρά δώματα ολοκληρώνουν τη σύνθεση.
Οι όψεις έχουν λευκά και σε επιλεγμένους κτιριακούς όγκους έγχρωμα επιχρίσματα. Οριζόντιες ζώνες βιομηχανικών πετασμάτων βακελίτη με εμφάνιση ξύλου και τοπικές λιθοδομές στους αναλημματικούς τοίχους στον περιβάλλοντα χώρο ποικίλλουν τη συνολική εικόνα του συγκροτήματος, η οποία συνδιαμορφώνεται από έγχρωμα: κουφώματα, στοιχεία ηλιοπροστασίας, μεταλλικά στέγαστρα, κιγκλιδώματα και υδρορρόες και από την επικάλυψη των στεγών με πετάσματα ψευδαργύρου.
Στο εσωτερικό του κτιρίου στη συνολική εντύπωση των χώρων συμμετέχουν το φυσικό ξύλο (εσωτερικές πόρτες, κουπαστές, πάγκοι, ιματιοθήκες αιθουσών) και πλακίδια γήινης απόχρωσης στους κοινόχρηστους χώρους. Οι σκάλες είναι μαρμάρινες για μεγαλύτερη αντοχή. Στις αίθουσες τα δάπεδα λινοτάπητα έχουν θερμές αποχρώσεις. Στην αίθουσα ποικίλων χρήσεων τη μορφή καθορίζουν κυρίως το ξύλινο δάπεδο και οι περιμετρικές ανθεκτικές ηχοαπορροφητικές επιφάνειες με ζώνες ζωηρών αποχρώσεων. Η οροφή είναι επίπεδη, ηχοαπορροφητική.

Ο φέρων οργανισμός

Το συγκρότημα μελετήθηκε επάνω σε κάνναβο 7,20 m × 7,20 m για την περιοχή αιθουσών διδασκαλίας. Ο φέρων οργανισμός είναι από οπλισμένο σκυρόδεμα με στύλους Φ60 και τοιχία 1,50 m × 0,40 m. Οι πλάκες έχουν περιμετρικές ενισχυμένες ζώνες 35 cm. Η αποφυγή δοκών επιτρέπει την ελεύθερη διαμόρφωση όψεων, τις ενοποιήσεις εσωτερικών χώρων με ενιαία οροφή και την ελεύθερη διέλευση εγκαταστάσεων.
Το συγκρότημα χωρίζεται με αρμούς διαστολής σε τρία τμήματα. Ο χωρισμός επιτρέπει την ύπαρξη υπόγειων χώρων σε περιορισμένη έκταση σε σχέση με το περίγραμμα του συγκροτήματος στην κύρια στάθμη. Αυτός ο χειρισμός μειώνει αισθητά τις εκσκαφές και τη δαπάνη του έργου, δεδομένου του βραχώδους του εδάφους.

Στοιχεία του έργου

ΜΕΛΕΤΗΤΕΣ: ΑΝ.ΔΗ.ΚΟ (Δ.Ε.Μ.ΚΟ)
ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ: ΠΛΕΙΑΣ Ε.Π.Ε. - Δημήτρης Διαμαντόπουλος, Ορέστης Βιγγόπουλος, Κατερίνα Γκιουλέκα
ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ ΑΡΧΙΤΕΚΤΟΝΕΣ: Φαίη Μίχου, Βάνια Παπαδάκου
ΣΤΑΤΙΚΗ ΜΕΛΕΤΗ: Χρήστος Μεταξάς
Η/Μ ΜΕΛΕΤΗ: "BONAIR" - Μιχάλης Καράγιωργας
ΑΝΑΔΟΧΟΣ: Κ/Ξ "Α. ΜΠΕΤΟΣ Α.Τ.Ε.Ε. - ΘΕΟΔΩΡΙΔΗΣ Α.Τ.Ε.Β.Ε.
ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΟΥΜΕΝΗ ΔΟΜΗΣΗ: 3.349,40 m²
ΠΡΑΓΜΑΤΟΠΟΙΟΥΜΕΝΗ ΚΑΛΥΨΗ: 1.660,85 m²
ΤΟΠΟΘΕΣΙΑ: Κοζάνη
ΧΡΟΝΟΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΗΣ: 2013 - 2016