Συγκρότημα επιστημών και μηχανικής του Πανεπιστημίου Harvard με 3 πιστοποιήσεις ενεργειακής απόδοσης και πρωτοποριακό σύστημα σκίασης

Θέτοντας ένα νέο πρότυπο για την εκπαίδευση στον 21ο αιώνα και έπειτα, το συγκρότημα του τμήματος επιστήμης και μηχανικής του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ (SEC) έχει σχεδιαστεί για να εμπνέει τη μάθηση και την επιστημονική ανακάλυψη, προβάλλοντας παράλληλα τη βιωσιμότητα. Το κτίριο συνθέτει μια σειρά από παραμέτρους, οι οποίες θα επηρεάσουν τις τρέχουσες και τις μελλοντικές γενιές ερευνητών: την αποφασιστική επιρροή της μηχανικής στην έρευνα και στην επίλυση ορισμένων από τα πιο πιεστικά προβλήματα του κόσμου, την κρίσιμη σημασία των διεπιστημονικών προσπαθειών για την επίτευξη σημαντικών επιστημονικών ανακαλύψεων και την πραγματική πρωτοπορία στον αειφόρο σχεδιασμό και στην αστική ανάπτυξη. Οι ευέλικτες, καινοτόμοι εγκαταστάσεις του κτιρίου υποστηρίζουν τη βαθιά δέσμευση του ιδρύματος για αιχμή στην ακαδημαϊκή συνεργασία, δημιουργούν ζωντανούς δημόσιους χώρους σε ποικίλες κλίμακες και δίνουν έναν ξεχωριστό αρχιτεκτονικό τόνο για την πανεπιστημιούπολη Allston.

Το οχταώροφο κτίριο είναι οργανωμένο σε τρεις τετραώροφους όγκους, τους οποίους συνδέουν δύο γυάλινα, πολυώροφα αίθρια, που παρέχουν φυσικά φωτισμένους κοινωνικούς κόμβους για καθηγητές και φοιτητές. Οι άνω όροφοι περιβάλλονται από μια πρόσοψη, της οποίας ο πολυεπίπεδος σχεδιασμός εξυμνεί και εξισορροπεί την κλίμακα των μεγάλων όγκων που στεγάζουν τις ερευνητικές δραστηριότητες του κτιρίου, δημιουργεί μια ταυτότητα για το συγκρότημα και παίζει καθοριστικό ρόλο στην εξαιρετική ενεργειακή απόδοση του κτιρίου, καθώς και στην άνεση των χρηστών.

Οι αίθουσες διδασκαλίας, οι χώροι κατασκευών, τα εργαστήρια διδασκαλίας και οι δημόσιοι χώροι καταλαμβάνουν τους ορόφους πιο κοντά στον δρόμο, όπου αναδεικνύουν την ενεργό μάθηση, παρουσιάζουν τη δουλειά των φοιτητών και ενεργοποιούν την κοινότητα. Οι αίθουσες διδασκαλίας και οι χώροι συναντήσεων ποικίλλουν σε μέγεθος και διάταξη, από τυπικές αμφιθεατρικές αίθουσες με κεκλιμένα δάπεδα και σταθερά καθίσματα έως ευέλικτους χώρους, που μπορούν να διαμορφωθούν κατά περίπτωση σε αίθουσες συνελεύσεων από τους φοιτητές.
Τα εργαστήρια έρευνας βρίσκονται στους ανώτερους όγκους, παρέχοντας περισσότερη απομόνωση και ασφάλεια. Οι αρθρωτές, ευέλικτες διατάξεις των εργαστηρίων, η έξυπνη διαμερισματοποίηση των ζωνών υψηλού αερισμού και των ξηρών χώρων και η παροχή κεντρικών εργαστηριακών λειτουργιών διασφαλίζουν την προσαρμοστικότητα του χώρου για τις επόμενες δεκαετίες. Μεταξύ των εργαστηριακών μπλοκ, άνετοι χώροι ξεκούρασης αποτελούν σημεία σύνδεσης για φοιτητές και καθηγητές.

Μέτρα βιωσιμότητας

Το Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ είχε ως στόχο να κάνει το νέο κτίριο του τμήματος επιστήμης και μηχανικής (SEC), το οποίο πιστοποιήθηκε με LEED Platinum, με Living Building Challenge (LBC) και με πιστοποίηση Petal στις κατηγορίες Materials, Beauty and Equity, "το πιο υγιεινό κτίριο στην πανεπιστημιούπολη του Χάρβαρντ". Γι’ αυτόν τον σκοπό, ο σχεδιασμός του είναι ένα παράδειγμα βιωσιμότητας και τεχνολογιών αιχμής. Εκτός από τα καινοτόμα συστήματα θέρμανσης και ψύξης, τον φυσικό φωτισμό και το φυτεμένο δώμα, οι αρχιτέκτονες συνεργάστηκαν με τους μελετητές βιωσιμότητας, για να αναπτύξουν μια ολοκληρωμένη ιδέα ενσωματώνοντας τη μέριμνα για το κλίμα και την ενέργεια με ιδιαίτερη έμφαση στον σχεδιασμό της πρόσοψης, στον φυσικό αερισμό και στον εξαερισμό των εργαστηρίων.

Τοποθεσία

Το πλάνο βιωσιμότητας των αρχιτεκτόνων εφαρμόστηκε σε όλο το κτίριο και την γύρω περιοχή με διάφορες στρατηγικές. Ορισμένες είναι ορατές: Εκτεταμένες φυτεύσεις σε διάφορα επίπεδα ωριμότητας κατοικούν στο τοπίο, συμπεριλαμβανομένων ιθαγενών ειδών, καθώς και δειγμάτων από το Arnold Arboretum του Χάρβαρντ, συνδέοντας το έργο με την ιστορία του πανεπιστημίου. Άλλες στρατηγικές αποκρύπτονται: Το ισόγειο του κτιρίου και το περιμετρικό τοπίο βρίσκονται με ασφάλεια επάνω από το επίπεδο πλημμύρας των 100 ετών. Ένα κανάλι
απορροής (bioswale), μήκους 91, m φιλτράρει και διοχετεύει το νερό της βροχής σε τρεις υπόγειες δεξαμενές 100 τόνων.

Ενέργεια

Ο ακριβής καθορισμός των ασφαλών και κατάλληλων ροών αέρα, ο σχεδιασμός της διαχείρισης του αερισμού των εργαστηρίων και η ανάκτηση θερμότητας υψηλής απόδοσης αποτέλεσαν προτεραιότητες του σχεδιασμού των συστημάτων του κτιρίου. Για να μειώσουν τη χρήση ενέργειας -μια σημαντική πρόκληση σε ένα κτίριο εργαστηρίων- οι μελετητές επικεντρώθηκαν στη μείωση των ροών αέρα εξαερισμού και στη θερμοδυναμική του κτιρίου. Αυτά λειτουργούν σε συνδυασμό με μια πρόσοψη υψηλής απόδοσης, η οποία, μειώνοντας σημαντικά το ηλιακό κέρδος στα ανοίγματα, επιτρέπει τη χρήση υδρονικών συστημάτων χαμηλής ενέργειας για κλιματισμό.

Υλικά

Ερευνήθηκαν 6.033 μεμονωμένα προϊόντα και συστήματα και εξασφαλίστηκαν βεβαιώσεις από περισσότερους από 1.500 κατασκευαστές, διασφαλίζοντας την πλήρη διαφάνεια στη χημική σύνθεση των προϊόντων, που επιλέχθηκαν για το έργο.

Πρόσοψη

Υπάρχουν 4 διαφορετικές επεξεργασίες στις προσόψεις του κτιρίου —συμπεριλαμβανομένης της πρώτης υδρομορφοποιημένης επιφάνειας σκίασης από ανοξείδωτο χάλυβα στον κόσμο—, που η καθεμία συμβάλλει στην ενεργειακή απόδοση και στην άνεση των χρηστών. Η υδρομορφοποιημένη επένδυση καλύπτει τους χώρους εργαστηρίων και έρευνας των άνω ορόφων. Τα πετάσματα που τη συνθέτουν είναι τοποθετημένα με ακρίβεια, ώστε να προστατεύουν από την ηλιακή θερμότητα κατά τους θερμότερους μήνες και να αξιοποιούν τον ευεργετικό ήλιο κατά τη διάρκεια του χειμώνα, μειώνοντας σημαντικά τα φορτία ψύξης και θέρμανσης στη μηχανική εγκατάσταση όλο τον χρόνο.

Επίσης, οι διαστάσεις τους είναι μελετημένες ώστε να αντανακλούν το φως της ημέρας προς το εσωτερικό, διατηρώντας παράλληλα μεγάλα ανοίγματα θέασης προς τα έξω. Στους δύο χαμηλότερους ορόφους, γυάλινες "κορδέλες" επιτρέπουν στο φως της ημέρας να εισχωρήσει βαθιά στο εσωτερικό του κτιρίου. Το κεντρικό αίθριο και οι κύριες είσοδοι έχουν πολυώροφες γυάλινες προσόψεις, που σκιάζονται από ενσωματωμένες περσίδες. Όλα τα συστήματα της πρόσοψης διαθέτουν ανοιγόμενα τμήματα για φυσικό αερισμό και πληρούν αυστηρά επίπεδα θερμικής απόδοσης προκειμένου να μεγιστοποιήσουν την εξοικονόμηση ενέργειας.

Συστήματα θέρμανσης και ψύξης

Καταναλώνοντας μόλις το ένα τρίτο της ενέργειας συγκρίσιμων συστημάτων που λειτουργούν με αέρα, τα υδρονικά συστήματα θέρμανσης και ψύξης παρέχουν αποτελεσματική, αθόρυβη και χωρίς ρεύματα ρύθμιση των εσωτερικών συνθηκών. Οι σωληνώσεις με αέριο που ενσωματώνονται στις πλάκες σκυροδέματος παρέχουν θέρμανση και ψύξη με ακτινοβολία. Η μάζα των θερμών ή ψυχρών πλακών σταθεροποιεί την εσωτερική θερμοκρασία όλο τον χρόνο. Οι χρήστες μπορούν να ρυθμίζουν τις εσωτερικές συνθήκες σύμφωνα με τις προτιμήσεις τους με ελεγχόμενα συστήματα. Ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας υψηλής απόδοσης, τοποθετημένο στο δώμα αξιοποιεί περισσότερο από το 90% των θερμικών απωλειών, μειώνοντας τη συνολική κατανάλωση ενέργειας της κατασκευής με προθέρμανση ή προψύξη του εξωτερικού αέρα.

Αερισμός

Όλος ο εξωτερικός αέρας που εισάγεται στο SEC διέρχεται μέσω ενός συστήματος κυλίνδρων, το οποίο τον ρυθμίζει και του επιτρέπει να επαναχρησιμοποιηθεί όσο το δυνατόν περισσότερες φορές πριν απορριφθεί. Ο αέρας εξαγωγής διέρχεται από ένα σύστημα ανάκτησης θερμότητας υψηλής απόδοσης, το οποίο αξιοποιεί την απορριπτόμενη θερμότητα αναμειγνύοντάς την με τον εισερχόμενο καθαρό αέρα. Σε μη εργαστηριακούς χώρους, ένα εκτεταμένο σύστημα φυσικού αερισμού διανέμει φρέσκο εξωτερικό αέρα χωρίς την ανάγκη ενεργοβόρων συστημάτων ανεμιστήρων.

Οι τακτικά χρησιμοποιούμενοι χώροι καταλαμβάνουν την περίμετρο μεγάλου μέρους του κτιρίου και λειτουργούν ως μια ζώνη, που μεσολαβεί ανάμεσα στο εξωτερικό και το εσωτερικό. Αυτά τα γραφεία, οι χώροι εργασίας και οι αίθουσες συσκέψεων διαθέτουν ανοιγόμενα παράθυρα και μηχανισμούς, που επιτρέπουν στον καθαρό αέρα να κυκλοφορεί βαθύτερα στο κτίριο, εξασφαλίζοντας εξαερισμό υψηλής ποιότητας όταν το επιτρέπουν οι εξωτερικές καιρικές συνθήκες. Τα ελεγχόμενα από τον χρήστη συστήματα εξαερισμού επιτρέπουν στους χρήστες να ορίζουν τα προσωπικά τους επίπεδα άνεσης.

Ο ρυθμός εξαερισμού, συνήθως ο ισχυρότερος παράγοντας κατανάλωσης ενέργειας των εργαστηρίων, μελετάται ως μέρος μιας συνολικής αξιολόγησης για τον προσδιορισμό της κατάλληλης ροής αέρα για όλους τους χώρους του κτιρίου, με στόχο τη μείωση των ρυθμών αερισμού έως και κατά το ένα τρίτο, χωρίς συμβιβασμούς στην ασφάλεια των χρηστών. Σε συνδυασμό με το πρώτο εργαστηριακό σχέδιο διαχείρισης εξαερισμού (LVMP) του Χάρβαρντ, το σύστημα ενεργητικής ψύξης με συναγωγή (active chilled beams) και οι απορροφητήρες υψηλής απόδοσης επιτρέπουν δραστικά μειωμένους ρυθμούς αλλαγής αέρα στα εργαστήρια, βελτιώνοντας παράλληλα τις συνθήκες εργασίας για τους ερευνητές.

Φυσικός και τεχνητός φωτισμός

Τα μεγάλα γυάλινα αίθρια και τα εσωτερικά γυάλινα χωρίσματα επιτρέπουν στο φως της ημέρας να εισχωρήσει έως την καρδιά του κτιρίου. Ταυτόχρονα, οι συχνά χρησιμοποιούμενοι χώροι τοποθετούνται κατά το δυνατόν στην περίμετρο του κτιρίου. Ενώ τα αυτοματοποιημένα συστήματα σβήνουν τα φώτα όταν τα επίπεδα φυσικού φωτός είναι επαρκή, δίνεται προτεραιότητα στα ελεγχόμενα από τον χρήστη συστήματα φωτισμού, επιτρέποντας στους χρήστες να δημιουργήσουν τη δική τους σχέση με το άμεσο περιβάλλον τους.