KINGSPAN LIGHTHOUSE

Kingspan Lighthouse jest pierwszym w Wielkiej Brytanii budynkiem prawie zero-energetycznym. Jako pierwszy uzyskał poziom 6 według kryteriów oceny Code for Sustainable Homes [1]. Został zaprojektowany przez Alana Shinglera z biura archi-tektonicznego Sheppard Robbson. Pierwszy modelowy egzemplarz budynku został wybudowany w 2007 roku w parku technologicznym pod Watford na północ od Lon-dynu. Budynek ma promować sposób projektowania w myśl zasad zrównoważonego rozwoju, oraz nowy styl życia, który zmniejsza obciążenie środowiska naturalnego. Projektanci zaproponowali różne warianty budynku wykonanego w tej technologii w zależności od potrzeb użytkowników [8].

Budynek zaprojektowany jest z założeniem, że istotnym zagrożeniem dla popraw-nego bilansu energetyczpopraw-nego jest przegrzewanie wnętrza wynikające z bezpośrednich zysków promieniowania słonecznego w okresie letnim. Zmniejszenie kosztów użyt-kowania za pomocą strategii pasywnych opiera się głównie na selektywnym podejściu do energii słonecznej oraz zwiększeniu udziału wentylacji naturalnej w chłodzeniu [1]. Jednym z podstawowych sposobów obniżenia zapotrzebowania na energię jest za-stosowanie izolacji przegród zewnętrznych budynku o niskich współczynnikach prze-nikania ciepła. Jest ona o około 60% lepsze niż w przeciętnym brytyjskim budynku mieszkalnym i wynosi mniej niż U = 0.11 W/m2K dla ścian, oraz U = 0.8 W/m2K dla okien. Mostki cieplne stanowią mniej niż 4,5% obudowy zewnętrznej domu. Zabiegi te redukują straty ciepła o około 60% w stosunku do tradycyjnego budownictwa [9].

Budynek posiada mniejszą niż przeciętny powierzchnię okien. Stanowi ona 18% cał-kowitej powierzchni przegród zewnętrznych, co jest ograniczeniem o około 15–18% w stosunku do tradycyjnych rozwiązań [1]. Od strony południowej znajdują się niewiel-kie okna doświetlające sypialnie i strefę dzienną budynku. Ściana południowa przecho-dzi płynnie w dach o nachyleniu 40°, na którym umieszczono aktywne systemy pozy-skiwania energii słonecznej, nastawione na jej przechwycenie w czasie największej jej intensyfikacji. Pozwala to na skuteczne wykorzystanie energii, która powodowałaby przegrzewanie budynku w okresie letnim. Wnętrze domu oświetlone jest za pomocą okien od wschodu i zachodu, które wyposażone są w przesuwne osłony słoneczne. Ograniczenie w ten sposób o 90% dostępu promieniowania słonecznego zabezpiecza wnętrze przed nadmierną ilością promieniowania, zapewniając możliwość korzystania

M. SIKORSKI 188

z oświetlenia naturalnego w godzinach porannych i wieczornych. Okna te dodatkowo osłonięte są stałymi osłonami słonecznymi w postaci wysuniętych, drewnianych lameli z elewacji południowej oraz wertykalnych paneli przy oknach. Rozwiązanie to ogranicza dostęp promieni słonecznych w najwyższym położeniu słońca, kiedy zyski energii solar-nej są największe. Zacienianie budynku w okresie letnim przedstawia rys. 1. Przestrzeń przeznaczona do pracy i częściowo strefa dzienna doświetlone są za pomocą specjalnej latarni usytuowanej w pulpitowym dachu. Stanowią ją okna biegnące wzdłuż całego budynku, nachylone pod kątem w kierunku północnym, które osłonięte są ażurowym przedłużeniem dachu. Rozwiązanie zapewnia oświetlenie rozproszonym światłem, ogra-niczając dostęp energii słonecznej [2, s. 263–270].

Rys. 1. Schemat oświetlenia budynku w okresie letnim,

oprac. własne na podstawie materiałów udostępnionych przez Kingspan [1]

Strefowanie budynku w kontekście energii odnosi się głównie do kryteriów takich jak dostęp do oświetlenia dziennego i zapewnienie wentylacji naturalnej. Pomieszczenia techniczne zlokalizowane są w przyziemiu i pozbawione okien. Na tym samym pozio-mie od strony południowej zaprojektowano sypialnie z osłoniętymi przez drewniane lamele odsuniętej elewacji, wertykalnymi oknami. Od wschodu i zachodu zastosowano kształt okien pozwalający na korzystanie ze światła dziennego rano i wieczorem. Na piętrze znajduje się strefa dzienna oraz centralnie usytuowana kuchnia, ponad którymi zaprojektowano antresolę z miejscem do pracy. Funkcje te nie są wygrodzone i stanowią jednoprzestrzenne wnętrze. Układ taki zapewnia możliwość naturalnego przewietrzania budynku z wykorzystaniem komina słonecznego i łapacza wiatru [5]. Urządzenia te zlokalizowano w centralnej części kalenicy nad otwartą klatką schodową [4].

Pasywne chłodzenie budynku za pomocą systemu naturalnej wentylacji wspoma-gane jest przez zastosowanie materiałów do krótkotrwałej akumulacji ciepła [1]. Po-zwala to na uzyskanie dużo lepszych warunków mikroklimatycznych wnętrza, oraz komfortowych warunków użytkowania. Wykorzystane do wykończenia sufitów płyty gipsowo-kartonowe z materiałem zmiennofazowym pozwalają na zmniejszenie dobo-wej amplitudy temperatur w budynku w stosunku do standardowych rozwiązań [10].

XVIII. Wpływ strategii pasywnych na formę architektoniczną... 189

W ciągu dnia nadmiar energii cieplnej gromadzony jest przez powierzchnie akumula-cyjne, powodując obniżenie temperatury w pomieszczeniach. W nocy intensywne przewietrzanie budynku chłodniejszym powietrzem powoduje odwrócenia procesu. Mikrokapsułki z materiałem zmiennofazowym zmieniają stan skupienia, oddając zgromadzone ciepło do przepływającego przez budynek powietrza [2, s. 271–274]. Schemat wykorzystania materiałów zmiennofazowych w budynku przedstawia rys. 2.

Rys. 2. Schemat sposobu wykorzystania materiałów zmiennofazowych do pasywnego chłodzenia, oprac. własne na podstawie materiałów udostępnionych przez Kingspan [1]

Pasywne chłodzenie budynku wspomagane jest przez zastosowanie łapacza wiatru wspomaganego energią słoneczną. Wykorzystanie takiego rozwiązania znacznie zwięk-sza wymianę powietrza w budynku. Urządzenie przypomina szklano-aluminiowy komin o dynamicznej formie umieszczony w kalenicy dachu. Otwory nawiewne zwrócone są w kierunku północno-zachodnim, co pozwala na wykorzystanie najczęściej występują-cych południowo-zachodnich wiatrów i północnych latem [1, 9].

Główne założenia wynikające z zastosowania strategii pasywnych przedstawiają schematy na rys. 3. Trzypiętrowa bryła budynku jest zwarta i zwrócona dłuższą ele-wacją w kierunku północnym. Pulpitowy dach ma optymalny kąt nachylenia dla ak-tywnych systemów solarnych. Wysokość budynku z otwartą przestrzenią wewnątrz zapewnia intensyfikację przepływu powietrza. Na elewacji wyraźnie widoczne są za-biegi ograniczające dostęp południowego światła. Zastosowano stałe oraz ruchome elementy zacieniające okna od wschodu i zachodu w momencie najwyższego położe-nia słońca na nieboskłonie [1].

M. SIKORSKI 190

Rys. 3. Schemat przyjętych rozwiązań,

oprac. własne na podstawie materiałów udostępnionych przez Kingspan [1]