O Edifício Kendeda para Design Sustentável Inovador no Instituto de Tecnologia da Geórgia é coroado com uma cobertura leve de mais de 900 painéis fotovoltaicos. O telhado gera todas as necessidades de eletricidade do edifício e capta a água da chuva para consumo e irrigação do local. Estende-se muito para além do volume do edifício principal para dar sombra às suas fachadas e criar um espaço exterior suficientemente grande para acolher salas de aula e outras actividades sociais do campus universitário. A cobertura é tão eficaz na redução das cargas energéticas do edifício que a equipa de projeto se refere ao edifício como "alimentado pela sombra".
A energia fotovoltaica tem sido aplicada em edifícios há quase meio século, com o objetivo de gerar energia renovável e reduzir a dependência da rede. O desempenho e a estética das células e painéis fotovoltaicos têm vindo a melhorar lentamente ao longo das décadas, de modo a produzir produtos mais interessantes do ponto de vista financeiro e visualmente atractivos. A atual aceitação generalizada de sistemas de classificação que medem o impacto dos edifícios no seu ambiente natural tornou, em muitos casos, a implementação da energia fotovoltaica um imperativo para receber a certificação. Os edifícios institucionais financiados por doações ou dotações, em particular, têm estado na vanguarda destes exercícios de certificação.
Mesmo que a eficiência da energia fotovoltaica tenha melhorado, a grande área de superfície dos painéis necessária para os tornar eficazes significa que continuam a ser um elemento arquitetónico determinante dos edifícios que suportam. Este é certamente o caso do Edifício Kendeda, localizado num campus universitário a norte do centro de Atlanta. A Miller Hull Partnership, sediada em Seattle, concebeu o telhado de 1700 metros quadrados do edifício, em colaboração com a empresa local Lord Aeck Sargent, para absorver o sol implacável da Geórgia e transformá-lo em eletricidade suficiente para abastecer mais de 100% das necessidades energéticas do edifício. O telhado também funciona como um funil para a água da chuva, que se esvazia numa cisterna de 50.000 galões utilizada para, entre outras coisas, irrigar a paisagem verde do local, concebida pela Andropogon Associates.
O Edifício Kendeda, com 47.000 pés quadrados (4.400 metros quadrados), obteve as certificações LEED Platinum, bem como o particularmente exigente Living Building Challenge. É o primeiro edifício a receber esta classificação no sudeste dos Estados Unidos, onde o clima quente e húmido coloca desafios específicos às energias renováveis e ao design passivo. O programa do edifício consiste em duas salas de aula com capacidade para 64 pessoas, quatro laboratórios de aulas, uma sala de conferências, escritórios, um espaço de criação e um auditório.
Projetar um edifício "radicalmente sustentável" em Atlanta
O financiamento do edifício veio em parte do Fundo Kendeda, com sede em Atlanta, uma organização privada que apoia projectos ecológicos que beneficiam as suas comunidades e ensinam os utilizadores sobre consumo sustentável. Para satisfazer as aspirações do Fundo Kendeda, o edifício para a Georgia Tech foi concebido com o objetivo de cumprir os rigorosos requisitos do Living Building Challenge.
Os projectos certificados pelo Living Building Challenge têm de ser socialmente envolventes e independentes do ponto de vista energético. A certificação exige que os edifícios sejam regenerativos e liguem os ocupantes à agricultura, à natureza e às suas comunidades. Exige também que sejam auto-suficientes, que se mantenham dentro dos limites de recursos dos seus locais e que criem um impacto positivo nos utilizadores que interagem com eles.
A Miller Hull Partnership tem uma carteira de edifícios públicos e institucionais amigos do ambiente que foi atractiva para os doadores do Fundo Kendeda. Os projectos do estúdio vão desde o muito visitado Pike Place MarketFront no centro de Seattle até ao Health Sciences Education Building para a Universidade de Washington. Mas o seu trabalho localiza-se principalmente na região fria do Noroeste do Pacífico e, desde o início, ficou claro que a equipa de design estaria a trabalhar em condições pouco familiares na subtropical Atlanta. "Seattle tem um clima tão benigno, nunca fica muito quente, nunca fica muito frio", diz Matt Kikosicki, um arquiteto da The Miller Hull Partnership. "No sopé das Montanhas Apalaches, Atlanta tem invernos frios e verões incrivelmente quentes e húmidos. Sabíamos que seria um desafio criar um edifício confortável". A empresa juntou-se ao estúdio de Atlanta de Lord Aeck Sargent para compreender melhor o que significa construir eficazmente com tanto calor.
Um dos imperativos do Living Building Challenge é o da produção de energia positiva a longo prazo. A energia fotovoltaica tornou-se imediatamente parte integrante do conceito de design. "Era a melhor opção renovável na região e neste local", diz Kikosicki. "Existem outras formas de resolver o problema das energias renováveis, mas uma das formas mais facilmente disponíveis é a geração solar-eléctrica. Ao mesmo tempo, a área fotovoltaica de que precisávamos seria tão grande que se tornaria claramente o cartão de visita do edifício, por assim dizer."
Para tirar partido do grande número de painéis fotovoltaicos, o estúdio quis utilizá-los de várias formas: "Como arquitectos, quando pensamos que algo é fixo ou provável de acontecer, tentamos perceber como podemos aproveitá-lo para o tornar importante para a conceção do projeto. Estamos sempre à procura de conceitos simples ou noções simples sobre as quais possamos construir camadas". A equipa de design considerou as formas como as pessoas lidaram com o clima quente de Atlanta durante séculos e rapidamente se agarrou à noção do dispositivo arquitetónico regional simples do alpendre frontal. "O alpendre sulista é uma espécie de espaço social, um terceiro lugar, nem dentro nem fora do edifício, onde as pessoas se encontram e onde se pode ver o mundo a passar", afirma. Um espaço exterior coberto que funcionasse como um alpendre em grande escala tornou-se algo que ressoou tanto para os arquitectos como para o cliente.
Kikosicki observa também que, para satisfazer as exigências do Projeto de Edifício Vivo, um edifício requer muitos sistemas que se acumulam e se tornam bastante dispendiosos: quanto mais os sistemas se puderem sobrepor ou apoiarem-se uns nos outros para servir múltiplos objectivos, mais económicos serão. Os arquitectos estudaram o posicionamento da grande superfície fotovoltaica como um dossel para criar sombra e reduzir as cargas solares e as consequentes necessidades de energia de arrefecimento. "É como um guarda-chuva gigante que arrefece o edifício e o terreno à volta do edifício", diz ele, referindo-se à cobertura. "É também um sistema de recolha de águas pluviais e um identificador cívico." Kikosicki gosta de dizer que o edifício é "alimentado pela sombra" devido ao facto de a sua cobertura atenuar o clima e fornecer toda a energia necessária para o edifício.
Pormenorização da cobertura
A cobertura foi concebida como uma armadura ligeira que se situa sobre e em torno do volume principal do edifício. Tem uma estrutura em tubo de aço revestido de alto desempenho e está assente em colunas esguias, com dois andares de altura, que são escoradas com barras de tensão para dar ao sistema uma estética delicada e intrincada como a de um trabalho de renda. A grelha estrutural do edifício é fixada em 10,5 pés (3 metros), o que corresponde vagamente a um módulo de planeamento de laboratório típico, caso a universidade pretenda converter os espaços interiores no futuro.
Os pilares suportam duas camadas de vigas rectangulares HSS, sobre as quais são colocadas oito bandas de painéis fotovoltaicos fixadas por suportes verticais. As bandas fotovoltaicas são paralelas, organizadas na direção este-oeste e inclinadas a cinco graus para sul, de modo a equilibrar a captação ideal do sol com a capacidade de recolher e escoar a água da chuva. Todo o sistema estrutural é pintado de branco para parecer luminoso e leve.
Um dos desafios que os arquitectos enfrentaram foi como ligar os painéis fotovoltaicos nas costuras e criar uma superfície estanque que pudesse canalizar a água de forma eficiente. A aplicação de fita adesiva à prova de água é uma aplicação típica para este tipo de sistema, mas não funcionou com todos os tipos de painéis neste caso. Em vez disso, o projeto adoptou uma barra de suporte colocada nas juntas dos painéis e coberta com um selante estável. Na extremidade inferior de cada banda fotovoltaica, uma caleira de aço inoxidável capta a água da chuva que escorre dos painéis e encaminha-a para drenos no telhado principal do edifício. A água segue depois para uma cisterna de 50 000 galões por baixo da zona pública do rés do chão. A área de captação do telhado recolhe água da chuva suficiente para suportar 100% das necessidades de água potável, lavagem, duche, laboratório e sanitas de compostagem do edifício. Estima-se que o edifício recolha 460.000 galões de água por ano, aproximadamente 41% da precipitação anual no local. A equipa de projeto analisou 30 anos de dados meteorológicos para dimensionar a cisterna com água suficiente para superar as secas históricas.
A fim de controlar os custos, o produto fotovoltaico só seria conhecido no final do projeto; assim, embora as dimensões do sistema global estivessem definidas, a conceção das bandas fotovoltaicas teria de ser suficientemente flexível para acomodar qualquer tipo potencial de célula. O produto final implementado foi fabricado nas proximidades, na Geórgia. Está exposto na parte inferior e o seu tamanho adapta-se bem à rede do edifício. O painel solar foi concebido para produzir cerca de 455 000 kWh de eletricidade por ano para satisfazer as necessidades do edifício em termos de iluminação, aquecimento e arrefecimento, sistemas de água e cargas de tomadas. Estima-se que o edifício supra 225% das suas necessidades energéticas numa base anual; a eletricidade gerada para além do que o edifício utiliza vai para os edifícios adjacentes para sua utilização. Quando o telhado não está a produzir quantidades adequadas de eletricidade, as cargas do edifício são alimentadas pela eletricidade da rede.
A cobertura está situada a 12 metros acima do nível do solo e estende-se na mesma dimensão para além da fachada oeste do edifício. A saliência foi concebida para proporcionar sombra suficiente na fachada e protegê-la do forte sol ocidental durante grande parte do ano. Cria também um generoso espaço exterior à sombra, semelhante a um alpendre. "O espaço por baixo da pala e à volta do edifício parece ter a escala certa para o campus", diz Kikosicki, onde uma zona pedonal escalonada está equipada com bancos de madeira utilizados para aulas ao ar livre e convívio. Os painéis fotovoltaicos são translúcidos e difundem alguma luz solar; este facto, bem como as aberturas no interior da cobertura, permitem a transmissão de uma ampla luz do norte, bem como vistas para o céu.
No interior of the building, an industrial aesthetic of cobertura é mantida. A wooden structure in columns and wooden laminate bars has been reinforced with tracking elements to support 12 meter central and audio channels. The second level deck is made of laminated wood with pregos that alternate between elements 2 x 4 and 2 x 6. Secondly, these decks are designed to reduce the amount of material used and to produce a visually interesting texture and that gives it a clear texture acoustic.
Atingir o zero liquid: materials recovered and cargo reduced
Because a building can emit zero carbon liquids, the first step in the design process is to reduce global energy requirements, for example, provide forms of reduction as electrical lighting charges and specific and efficient ignition. Even if the charge is reduced, the remaining energy source will be enough to satisfy both photovoltaic technologies and other additional systems. The building must also be specified to continue operating annually on a positive liquid basis.
According to Kikosicki, an area close to the photovoltaic energy necessary to compensate for the energy requirements of the building Kendeda is generally adapted to the dimensions of the premises. Além disso, the exterior motorized blinds are adjusted to reduce the solar ganhos are not activated. No interior of the building, as it operates with light proportion of natural light and ventilation, a passive design technique effective to reduce the need for artificial lighting and electrical conditions. A total of 63 top fans and all of them are built in a circular fashion and are controlled by motion sensors that allow automatic disconnection.
Ao eliminate 99% of construction residues and incorporate materials recovered from other campus buildings, but such tiles are used as tiles from a banho house, or the project is desired but the residue is the same. The material also has exterior fonts on campus: "Currently, as television films are very popular in Atlanta and many of them are built with 2 x 4s that are used for them", according to Kikosicki. This is a collection of films, that of another form of series deitada fora, faith incorporated not pavimento do edifício.
Other design elements include the building to meet the requirements of the Living Building Challenge. A garden without telephone with 460 square meters accompanies an apiário de abelhas, a garden of polinizadores, a pomar de mirtilos and a laboratório, satisfazendo um requisite agrícola and criando ao mesmo tempo um space de investigação académica unico.
