Iskustva iz prošlosti za budućnost

Poznati egipatski arhitekta Hasan Fati sugerisao je da „pre investiranja ili predlaganja novih tehnoloških rešenja, tradicionalni narodni jezik arhitekture treba da se proceni i razvije tako da se on usaglasi sa savremenim zahtevima“.

Za lekcije u tome kako da održimo potrošnju energije niskom u toplim klimama, dakle, može biti od koristi posmatrati prošlost i vernakularnu arhitekturu kako bi nam pomogla da idemo napred, jer su ove zgrade razvijane vremenom tako da ponude vrstu generičkog dizajna koji je efikasan i funkcionalan u odnosu na njegovo okruženje.

Grad Jazd, koji se nalazi u iranskoj visoravni i čija je arhitektura tako orijentisana da izbegne značajne solarne dobitke, eksploatiše preovlađujuće vetrove, i koristi rashladne efekte lokalnih mikro-klimatskih uslova dobijenih od vegetacije i bazena sa stajaćom vodom. Zgrade su napravljene od teških materijala kao što je opeka i kamen koji imaju sposobnost da skladište latentnu toplotnu energiju, što smanjuje unutrašnje dnevne temperaturne razlike.

Podosta je dokumentovano da je toplotna udobnost stanara povezana sa spoljnom temperaturom, ali možda je manje poznato da je takođe povezana sa dejstvom zračenja sa površina u prostoriji i brzinom vazduha u prostoriji. Shodno tome, toplotna masa zgrade i stopa ventilacije su veoma važni za termičku udobnost.

Vetro-kule, grad Jazd

Zgrade u Jazdu su često prirodno ventilirane pomoću principa vetro-kule, krovni element koji kanališe svež vazduh u prostoriju pod dejstvom pritiska vetra, dok istovremeno izvlači vazduh iz prostorije zahvaljujući regionu niskog pritiska koji je stvoren nizvodno od elementa. To se dešava bez obzira na smer vetra i bez mehaničke pomoći. Prvobitno bi se moglo očekivati da će topli spoljašnji vazduh snabdeven od vetro-kule stvoriti veću nelagodnost u kući, ali fiziološko hlađenje i psihološki efekat sedenja u struji vazduha koji se kreće obezbeđuje termalni komfor stanarima.

Dakle, kako se ovi dnevni principi mogu ponoviti na savremenim zgradama i kako nam mogu pomoći u hlađenju tokom toplih vremenskih perioda?

Za početak, unutrašnje toplotne dobitke u zgradi treba preispitati i strategije prirodne ventilacije bi trebalo biti stvorene na osnovu lokalnog vremena i vrste i namene objekta. Pažljivi dizajn je važan pošto dve prirodne pokretačke snage mogu biti u koordinaciji i opoziciji, povećavajući ili smanjujući odnose protoka. Proces projektovanja postaje komplikovaniji sa povećanjem veličine zgrade i brojem otvora, tako da je izbor puteva protoka od posebnog značaja za izbegavanje pregrevanja objekta i termičke nelagodnosti.

Termička udobnost stanara se održava putem stabilnog toka ventilacije koji se podstiče slobodnim protokom između prirodnih ventilacionih uvala i zavala. Efikasnost perspiracije se povećava sa brzinom unutrašnjeg vazduha, koji u vrlo toplim danima može biti uvećan sa ventilatorima na solarni pogon. Pored toga, ljudi žele kontrolu nad svojim okruženjem koja im omogućava da se prilagode. Noću, prirodna ventilacija može da smanji temperaturu vazduha na početku radnog dana i da pripomogne raspoloživoj termalnoj masi da se oslobodi toplote skladištene tokom dana.

Noćna ventilacija je veoma važna odlika prirodne ventilacije. Vetro-kula može biti programirana da se u potpunosti otvori tokom noćnih časova kako bi uvela hladniji vazduh u prostor istovremeno izvlačeći ustajali, topli vazduh napolje. Priliv hladnog noćnog vazduha ostavlja unutrašnjost zgrade svežijom i čistijom, stvarajući zdravo okruženje za korisnike prostora sledećeg jutra.

Današnji prirodni ventilacioni sistemi prave vitalan doprinos zameni energetski gladnim sistemima klimatizacije i smanjuju emisije ugljenika proizvedene sagorevanjem fosilnih goriva.

Kako se klima zagreva, zadatak obezbeđivanja komfora u zgradama pri smanjenju potrošnje energije predstavlja izazov. Već se sada procenjuje da su sistemi hlađenja i klimatizacije odgovorni za oko 15 odsto globalne potrošnje energije, što dovodi do povećane potrošnje električne energije tokom letnjih meseci.

Za razliku od mehaničke klimatizacije, prirodna ventilacija ne troši električnu energiju, oslanjajući se umesto toga na dve sile koje teraju protok vazduha: akciju vetra i plovnost toplog vazduha. Noću, hladan spoljašnji vazduh se može uvesti u zgradu, što pomaže rasipanju toplote apsorbovane tokom dana, smanjujući maksimalne temperature i minimizujući temperaturne razlike između dana i noći. Tokom nestanka struje, ventilacija i dalje funkcioniše, jer ova strategija ne zahteva mehaničke elemente da bi funkcionisala, čime omogućava da zgrada ostane operativna tokom ekstremnih događaja.

Pored toga, testovi pokazuju da bi očekivana emisija ugljen-dioksida mogla biti upola manja od ekvivalentne mehanički ventilirane zgrade. Životni vek zgrade takođe zavisi od njenih unutrašnjih toplotnih dobitaka, pa ako su toplotni dobici smanjeni na minimum, postoji manja mogućnost da će se zgrada pregrejati, i samim tim će imati veću dugovečnost.

Računarsko modelovanje je sada široko privaćeno u građevinskom sektoru jer se softveri koriste da pokažu usaglašenost sa građevinskom regulacijom, generišu predviđanja energetskih performansi, podrže planirane aplikacije, procene operativne troškove, vrše procenu životnog ciklusa, odrede emisiju ugljenika, istraže izvodljivost integracije niskougljenične tehnologije u zgradi, i modeluju ponašanje stanara.

Dinamično (ili prolazno) simulaciono modelovanje (DSM – Dynamic simulation modeling) može da se koristi za istraživanje prirodne ventilacije i strategija osunčanosti, posebno u velikim i složenim objektima kao što su škole, bolnice, univerziteti i sportski centri. Ovo omogućava da se performanse kvantifikuju u širokom spektru uslova životne sredine, kao i da se potvrdi da li zgrada ispunjava građevinske propise i zahteve investitora.

Za neke, grejanje, ventilacija i klimatizacija su svakodnevna pogodnost koja se uzima zdravo za gotovo, i koja je od suštinskog značaja za dobrobit stanovništva. Iako je ovo svakako važno za grejanje i ventilaciju, klimatizacija se suočava sa najtežim izazovima njenog kredibiliteta.

Sistemi klimatizacije su ponekad povezani sa prosperitetom i statusom, i koriste se za prenošenje ovih atributa, umesto zbog činjenice da su neophodni za udobnost i blagostanje stanara jedne zgrade, ili zato što su energetski najefikasniji pristup.

Iako postoje zagovornici klimatizovanog unutrašnjeg okruženja koji se pozivaju na doprinos povećanju produktivnosti u pojedinim regionima sveta, klimatizacija ne obezbeđuje uvek unutrašnje okruženje koje je zadovoljavajuće za stanare. U stvari, korisnici prostora često doživljavaju da je unutrašnja sredina bolja u prirodno ventilisanim zgradama i prijavljuju manje simptoma sindroma bolesnih zgrada (SBS – Sick bilding syndrome).

Put ka nulto-ugljeničnoj zgradi će uključivati razvoj novih materijala, ali strategije ventilacije i klimatizacije mogu da koriste proverene prakse unutar vernakularne arhitekture, kojoj je potrebno malo ili nimalo energije. Zajedno, ove tehnologije nam mogu pomoći da izgradimo bolju budućnost.

ARAPSKA ORNAMENTIKA NA FASADI

Staklom obloženi neboderi sa čeličnom konstrukcijom imaju mnoge prednosti. Oni se relativno brzo, jeftino i lako grade i zahtevaju relativno malo materijala. Ali oni predstavljaju problem – od koga je zagrevanje fasade najveći. Zgrade sa kompletno zastakljenom fasadom su u suštini staklenici, pa kada sunce izađe, u njima postaje neprijatno vruće. Problem koji je više izražen u toplim klimatskim uslovima kao što je u Ujedinjenim Arapskim Emiratima, gde je, uprkos ovoj činjenici, apetit za nebodere obložene staklom još više proždrljiviji.

Za projekat Al Bahr kule u Abu Dabiju, arhitektonski biro Aedas je razvio jedinstveni inteligentni omotač, inspirisan tradicionalnom arapskom mašrabijom (mashrabiya – prozorska okna od drveta u tipičnoj arabijskoj ornamentici), za koju biro tvrdi da smanjuje unutrašnje toplotne dobitke izazvane sunčevim zracima za oko 50 odsto.

zatvoreno	poluotvoreno	otvoreno	šablon zasnovan na putanji Sunca

Svaka zemlja u kojoj vladaju toplije klime, i koja ima nekoliko vekova civilizacije, je težila da reši problem toplotnih dobitaka u zgradama. Stara mediteranska ili arapska kuća, na primer, obično se gradi sa debelim, teškim zidovima od blata, gline ili kamena koji, pošto se ohlade preko noći, izvlače toplotu iz unutrašnjosti tokom dana.

Prozori na takvim kućama su retki, mali i često zaštićeni kako bi smanjili i kontrolisali dolaznu toplotu. Logično je, dakle, da je biro Aedas tražio u prošlosti tragove za rešenjem toplotnog upravljanja nebodera od 145 metara visine. Oni ne mogu biti izgrađeni od blata, ali inteligentni spoljašnji omotač je povukao rešenje od poznate odlike islamske arhitekture: mašrabije.

Mašrabije su drvena rešetkasta platna, isklesana po nekom geometrijskom dizajnu, koje su pokrivali prozore tradicionalne arapske arhitekture (naročito kuća) od 14. veka. Često postavljena na uličnom delu stanova, mašrabije nude zaštitu od tuđih pogleda, kao i od sunca. U svom odličnom eseju o mašrabijama, književnik i fotograf Džon Fini (John Feeney) piše da, pored pružanja privatnosti i hlada, mašrabije zapravo i podstiču protok vazduha, pomažući u hlađenju vode koje se nalaze u glinenim loncima zahvaljujući njihovim poroznim površinama koje se „znoje“. Pametna stvar, svakako.

Spoljašnji omotač Al Bahr kula je zapravo jednostavniji od mašrabija iz kojih vuče inspiraciju – bar u smislu da on služi jednoj svrsi: osenčenju. Ali, dok su tradiconalne mašrabije pasivne, moderna adaptacija biroa Aedas se prilagođava prema položaju sunca. Fasada se sastoji od 2.000 modula nalik kišobranima koji se otvaraju i zatvaraju radi prilagođavanja poziciji sunca u odnosu na doba dana. Kišobrani su automatizovani i kontroliše ih sistem koji upravlja zgradama – nešto nalik centralnom nervnom sistemu koji omogućava da različiti sistemi zgrade rade jedni sa drugim, a ne protivno sebi.

Prednost ovog pristupa, prema birou Aedas, je izbegavanje upotrebe tamnog obojenog stakla koje neminovno ograničava nadolazeće svetlo svo vreme, a ne samo problematičnu direktnu sunčevu svetlost u određenim periodima dana. Umesto toga, ova dinamična fasada dopušta prodor svetlosti delimično u toku dana omogućavajući smanjeno korišćenje veštačkog osvetljenja u unutrašnjosti. Međutim, ušteda energije zbog smanjene potrebe za klimatizacijom će biti barem toliko značajna, tj. ako su predviđanja Aedas-a o smanjenju solarnog dobitka tačna.

Ono što je prilično dobro kod ovih modernih mašrabija jeste da u različitim stepenima otvorenosti, oni poprimaju različite geometrijske šare od teselacijskih heksagona do naizmenično okrenutih trokrakih zvezda.

Zajedno, kule će sadržati oko 70.000 metara kvadratnih kancelarijskog prostora. Blago zaobljene forme kula podsećaju na neboder Gerkin iz Londona, doduše uz odsečeni vrh. Ali delimičina pokrivenost mašrabijama daju kulama sopstveni identitet. Završetak izgradnje ovih kula se očekuje uskoro.