Maftean Daniel

Cernescu Radu

Bulboac Dacian Ctlin

CASE SOLARE PASIVE - Exemple de rezolvari pentru cldiri nalte

Dubai n anul 1991

Dubai n anul 2005

Extinderea pe orizontal a oraelor dense mici

1. Intoducere Cercetrile arat c tot mai muli oameni se mut n orae, pentru o via mai bun, pentru locuri de munc i educaie. Cele mai mari metropole din lume depesc 20 de milioane de locuitori fiecare. n 1800, doar 3% din populaia lumii locuia n orae, o cifr care a crescut la 47% pn la sfritul secolului al XX-lea. n 1950, au existat 83 de orae cu o populaie de peste un million de locuitori; pn n 2007, acest numr a crescut la 468. Dac tendina continu, populaia urban a lumii se va dubla la fiecare 38 de ani. ONU estimeaz c populaia urban de astzi de 3,2 miliarde va crete la aproape 5 miliarde pn n 2030. Nu sunt necesare multe comentarii pentru comparaia de mai sus. Expansiunea urban fiind inevitabil, se pune doar ntrebarea: cum dorim s modelm oraele pe viitor? n mod logic, dezvoltarea urban va avea cel mai dramatic efect pe continentele cel mai puin urbanizate, Asia i Africa. Studiile i previziunile indic faptul c toate creterile urbane din urmtorii 25 ani vor fi n rile n curs de dezvoltare. Un miliard de oameni, aproape o eptime din populaia lumii, triesc acum n cartierele srace. Cartierele srace nseamn extinderea oraului la nivel orizontal. Pn n 2030, peste 2 miliarde de oameni din ntreaga lume vor tri n cartiere srace. Peste 90% din populaia urban din Etiopia, Malawi i Uganda, trei dintre cele mai rurale ri din lume, triesc deja n cartiere srace. Dezvoltarea cu o densitate sczut a mediului urban va duce la lipsa de spaiu pe orizontal, astfel este inevitabil expansiunea oraelor pe vertical. Pn 2025 doar n Asia vor exista cel puin 10 mega-orae, incluznd Mumbai, India (33 de milioane), Shanghai, China (27 de milioane), Karachi, Pakistan (26,5 milioane), Dhaka, Bangladesh (26 milioane) i Jakarta, Indonezia (24.9 milioane persoane). Lagos, Nigeria a crescut de la 300.000 de locuitori n 1950 la un total estimat de 12,5 milioane n prezent, iar guvernul nigerian estimeaz c oraul va fi extins la 25 de milioane de locuitori pn n 2025. n Lagos, precum i n multe alte metropole din lume, creterea populaiei are loc n cartiere cu densitate sczut. Surse inoficiale vorbesc deja de o populaie de 15.000.000 de locuitori n Lagos.

an locuitori an locuitori an locuitori1901 37.000 1939 158.500 1982 1.404.0001911 73.766 1952 272.000 1987 3.800.0001921 99.690 1963 665.000 1991 5.195.2471931 126.108 1971 1.272.000 2005 8.789.133

Autoritile chineze intenioneaz s construiasc cel mai mare ora din lume, care va avea 42 milioane de locuitori, informeaz ziarul The Telegraph. Viitorul megalopolis va fi creat prin unirea a nou orae din sudul Chinei. ntreaga regiune este de dou ori mai mare dect ara Galilor i de 26 de ori mai mare dect Londra. Noul mega-ora va acoperi o mare parte din inima Chinei i se va ntinde de la Guangzhou, la Shenzhen incluznd i Foshan, Dongguan, Zhongshan, Zhuhai, Jiangmen, Huizhou i Zhaoqing. mpreun, aceste orae reprezint aproape o zecime din economia chinez. Un megalopolis este o arie urban foarte ntins creat prin includerea succesiv a zonelor suburbane i a oraelor nvecinate. Astzi, mai mult de 50% din populaia lumii triete n orae. La nivel global, oamenii petrec aprox. 70% din timpul lor n cldiri. n lumea puternic industrializat este aproape de 90%. Este puin credibil c aceast statistic se va schimba n modul opus. Dezvoltarea pe vertical a oraului este viitorul inevitabil al oraelor mari, iar modul actual de construcie creeaz o mulime de probleme n mediul urban, de aceea trebuie s reconsiderm modul n care construim. Ar trebui s ne ntrebm: cum se construiete un ora verde sustenabil? Cnd ne gndim la o metropol de astzi, primul lucru care ne vine n minte nu este acea imagine de ora poluat? Exist o problem serioas de poluare n metropolele din zilele noastre. Aici rezolvarea problemei prin realizarea de acoperiuri verzi pe fiecare cldire nu mai este o msur suficient. n afar de asta, avem de-a face cu consumul de energie din cldiri; se cheltuie prea mult pentru rcirea i nclzirea spaiilor. Mai degrab dect a economisi energie am putea crea un climat interior mai bun prin proiectarea inteligent a cldirilor nalte. Este crucial ca generaiile urmtoare de arhiteci s fie educate pe subiectul arhitecturii ecologice i construciilor sustenabile, obinnd astfel o modelare sntoas a viitoarelor megalopolisuri, care ar reduce consumul de energie i ar conserva ecosistemele locale. Acum traversm lent o perioad ineficient i fr sens de observare a dezvoltrii cldirilor nalte. Au fost stabilite sisteme de certificare a legislaiei cu reglementri privind construcia ecologic i sustenabil, cum ar fi: Building Research Establishment Environmental Assessment Method (BREEAM) n Marea Britanie, Leadership in

Dimineaa devreme, Shanghai, China

Dimineaa devreme, New York, SUA

Dimineaa naintea ploii, Beijing,China

Dimineaa dup ploaie, Beijing, China

Putrajaya Waterfront Masterplan realizat de Studio Nicoletti Associati n Kuala Lumpur

Mangal City, proiect realizat de Team Chimera - un zgrie-nori inspirat de pdurile de mangrove

Energy and Environmental Design (LEED) n SUA, Green Star n Australia, Haute Qualite Enviromentale n Frana, Green Mark n Singapore i altele. Acolo se organizeaz conferine de mediu (Anuala COP, Rio+20 n 2012 i altele) cu privire la aspecte legate de protecia mediului, fiind create i protocoale bazate pe dreptul internaional care ar trebui s fie urmate n ntreaga lume. Doar cu o legislaie verde, bazat pe modele de fabricare non-poluante n procesul de producie industrial i utiliznd sisteme i materiale ecologice care nu produc emisii de carbon i nu genereaz deeuri, aa cum este un ecosistem natural, am putea atinge obiectivul de ora pasiv mai devreme. 1.1. Proiectarea ecologic: bio-mimetism i architectur bioclimatic Abordarea ecologic n proiectarea bioclimatic se refer la integrarea n mediul natural. Mai simplu spus, dac suntem capabili s integrm mediul construit n mediul natural ntr-un mod ct mai perfect i fr consecine grave, atunci nu vor mai exista nici un fel de probleme de mediu.

Ken Yeang Proiectarea care imit ecosisteme se numete ecomimetism. Aceasta este premisa fundamental pentru proiectarea ecologic. Mediul construit trebuie s imite ecosistemul din toate punctele de vedere. Astfel trebuie construite i cldirile nalte. Cuvntul Bio-mimetism este compus din bios - care nseamn via, i mimetism - care nseamn imitare. Ne putem da seama, c toate acestea se leag ntre ele, vorbind despre acelai lucru. Scopul final este acela de a studia exemplele absolut perfecte ale vieii - creaie a naturii - i de a le imita, punnd teoria n practic prin aplicarea de tehnologii existente i noi, biotice i abiotice, mbuntind sistemele noastre artificiale i prin acestea mediul urban. Dar, dei arhitectura bio-climatic i bio-mimetismul sunt dou noiuni diferite, ele pot fi comparate deoarece ambele se ocup cu modelarea creaiei arhitecturale i adaptarea acesteia la natur ntr-o anumit msur (arhitectura bioclimatic la vreme i bio-mimetismul la organismele vii). Atunci cnd noile studii sunt aplicate n domeniul arhitectural, n ambele cazuri sunt atinse obiective similare, cum ar fi: un consum mai redus de energie, un climat interior mai bun, conservarea ecosistemului i altele. 1.2. Dezvoltarea urban n viitor Atunci cnd vorbim despre noi tehnici de dezvoltare urban, ne referim, de fapt, la trecerea ntr-o nou er a civilizaiei, cu o economie care se bazeaz pe resurse regenerabile

disponibile, cu orae care se bazeaz pe aprovizionare sustenabil n funcie de cerere i orice alt element care acioneaz cu concepte de proiectare de reabilitare sau, chiar mai bine, de regenerare. i aici este loc i pentru arhitectura bio-climatic.

n cazul n care ar exista doar cldiri sustenabile ar fi posibil ca urmtoarele construcii bio-climatice s se transforme n construcii care s ajute mediul nconjurtor, conservnd ecosistemele existente i purificnd aerul.

Creterea consumului de energie din societatea de astzi, este direct legat de creterea exponenial a populaiei, nemaifiind suficient discuia despre proiectare verde sau sustenabil i care este mai puin duntoare. Chiar n acest moment impactul uman cu emisiile de CO2, poluarea global, risipa de resurse ale pmntului i altele, este att de mare, nct ne-am interferat cu ecosistemul natural al pmntului, iar singura modalitate de a continua s trim pe aceast planet este de a o nsntoi. Vindecarea planetei se poate realiza cu ajutorul energiilor regenerabile n locul arderii combustibililor fosili, eventual cu orae bio-climatice, care s acioneze ca o pdure. Integrarea n mediul existent, oferind adpost nu doar pentru oameni, ci i pentru alte organisme vii, transform oraul ntr-o parte din ecosistemul pmntului. n conformitate cu conceptul creadle to creadle, tot ce trebuie este s regndim modul n care construim, i s RECONSTRUIM!

Concepia C2C (Cradle to Cradle): biosfer i tehnosfer

1.3. Puncte de legtur: C2C (Creadle to Creadle) Ideea din spatele conceptului Cradle to Cradle (C2C), adic a circuitului n natur, este de a crea un ciclu complet nchis, n care, prin utilizarea adecvat a proiectrii, a tehnicilor de construcie i materialelor, putem realiza produse care pot fi complet re-ctigate att pentru biosfer (toate materiale produse n mod natural), ct i pentru tehnosfer (toate celelalte materiale cum ar fi materialul plastic, care nu se gsete n natur). Concepia C2C merge chiar un pas mai departe, plednd i pentru alte lucruri, cum ar fi politicile adecvate, modelele de afaceri, condiiile de munc i producia de energie (printre altele). Toate acestea ar trebui s fie conforme cu filozofia C2C, deoarece scopul este de a crea o societate care nu are absolut nici un fel de amprent ecologic, sau mai bine zis, n care amprenta ecologic nu ar deteriora, ci ar mbunti mediul nostru. Arhitectura bioclimatic ar putea fi o baz pentru o societate C2C. Nu exist om perfect. Nu exist arhitectur perfect. Dar putem ncerca s construim mai bine dect ieri. 2. Cldirile nalte: o analiz 2.1 . Concepia cldirilor nalte n prezent, avnd n vedere faptul c nelegem problemele mediului urban, cum ar fi: smogul, poluarea, deeurile, consumul de energie, emisiile de CO2 i toate celelalte probleme care deriv din acestea; acum, cnd nelegem conceptul de sustenabilitate cradle to cradle, ciclurile de via ale ecosistemului i schema bio de baz, ne ntrebm: De ce este nevoie, atunci cnd vine vorba despre zgrie-nori? n cele din urm, putem s aflm. Concepia despre zgrie-nori este aparent simpl: Simbol al tehnologiei pentru arhiteci - Simbol al srciei pentru investitori. Care este adevratul simbol al zgrie-norilor? Exist unul? Conform cu ceea ce reprezint, putem crea un mai bun simbol pentru aceste cldiri? Cldirile zgrie-nori sunt considerate simbolurile status ale oraelor dezvoltate la scal mondial. Presupun un necesar de energie foarte mare, pentru a putea susine tradiionalele sisteme de condiionare mecanic pe control nchis care sunt desprite de mediul nconjurtor existent. Deci, care este justificarea pentru n a construi zgrie-nori?

Cldirile zgrie-nori i secolul al XX-lea sunt sinonime, cldirea nalt este punctul de reper al epocii noastre. Construciile zgrie-nori sunt fenomenul arhitectural cel mai uimitoar al acestui secol. Edificii ale bogiei i reprezentante ale marilor orae, acestea ntruchipeaz visul, trecut i prezent, recunoscut sau nerecunoscut al aproape fiecrui arhitect.

Ada Loise - author a lucrrii The Tall Building Artistically Considered Oxford University, 1992

Deci, dac fiecare arhitect ar dori s proiecteze un zgrie-nori, este aceasta justificarea sa? Evident, nu. Zgrie-norii nu pot fi doar o celebrare a tehnologiei moderne de construcie. n ziua de azi, problema lor implic multe aspecte precum: piaa financiar, politica imobiliar i cea a investiiilor. Dar acum este timpul pentru o schimbare, lund n considerare un alt aspect - ecologia. S-a sfrit perioada n care zgrie-norii reprezentau un simbol al bogiei i, totodat, al srciei. E vremea s reprezinte un semn al viziunii, al unui viitor mai bun pentru noi, copiii notri i adevrata noastr cas - pmntul! 2.2 . Analiza designului Cnd ne gndim la cldirile zgrie-nori obinuite, este aproape trist s realizm nivelul primitiv al principiilor dup care au fost proiectate. Construcii uriae cu grinzi/coloane din oel, cu faade termopan, combinate cu vorace sisteme de ventilaie / rcire / nclzire, crend un consum de energie i implicit facturi care pur i simplu dau dureri de cap! n mod evident, construciile zgrie-nori nu sunt un tip de cldire ecologic. De fapt, acestea sunt una dintre cele mai puin ecologice tipuri de construcii. Cldirile nalte, n raport cu alte tipuri de constrcii, necesit mult mai multe resurse energetice i materiale n procesul realizrii, cel al funcionrii i n cele din urm, n demolare. Lipsa respectrii principiilor ecologice este n mare parte datorat nlimii acestor cldiri care necesit, de exemplu un coninut mai mare de material pentru sistemul structural pentru a rezista nclinrii cauzate de fora vnturilor puternice la nivelurile superioare ale cldirii, mai mult energie necesit transportarea i amplasarea materialelor i serviciilor spre etajele cldirii, lucrnd astfel mpotriva gravitaiei, consum de energie suplimentar pentru deplasarea persoanelor n sus i n jos cu ajutorul lifturilor, precum i alte aspecte adiacente care decurg din verticalitatea sa excesiv. 2.3. Efectul zgrie-norilor Efectul de zgrie-nori aspupra vieii la ora nu este privit ca unul pozitiv. i cine poate fi vinovat pentru asta?

Shanghai, zona Pudong, China, 30 iunie, 2012 - de la stnga, Centrul Shanghai World Finance, turnul Jin Mao, cea mai nalt cldire din China i cea de-a doua ca nlime din lume

Jaque Fresco Project Venus - 2011

Cercettorii sunt ngrijorai datorit mediului urban interior susinut de efectul zgrie-nori. Datorit acestuia, nu se mai vede lumina soarelui. Strzile sunt umbrite. Iernile sunt reci, cldirile nalte nu permit cldurii razelor soarelui s ptrund, n schimb, pe timp de var, oraul se transform ntr-o saun. Exist unele probleme serioase n megalopolisurile existente, iar oamenii trebuie s se trezeasc i s fac ceva n privina aceasta! O nou form de zgrie-nori trebuie inventat, poate c deja exist! Poate cldirile zgrie-nori bioclimatice vor fi acelea! n acel caz, efectul de zgrie-nori ar putea avea o influen pozitiv asupra locuitorilor oraului i ecosistemului nconjurtor. 2.4. Cldirile zgrie-nori: o parte a ecosistemului nostru Exist soluii. S lum n considerare mai multe aspecte! n cele mai multe cazuri, cldirile zgrie-nori sunt construite pe terenuri necultivate sau pe terenuri a cror ecologie a fost deja eliminat sau peste care se construiser precedent imobile, deci au fost modificate extensiv. Beneficiul ecologic al zgrie-norilor este suprafaa lor redus, care are un impact mai mic asupra ecologiei siturilor i n cazul n care situl i pstreaz vegetaia, ofer o mai mare suprafa de teren pentru percolarea apelor de suprafa napoi n pmnt. Aceste cldiri pot fi structuri urbane eficiente, combinate cu mecanisme de transport, la fel ca n filmul Al cincilea element. Transformarea lor n realitate prin proiectul lui Jaque Fresco Project Venus pentru transport n mediul urban reprezint ns un alt subiect i n oraul de tip BCS (Bio Climatic Skyscraper) putem veni cu noi soluii integrate n controlul de sistem local - operaional. Proiectarea zgrie-norilor BCS Eco presupune configurarea construciei acestora i a sistemelor operaionale ca i sisteme cu un consum redus de energie, care nu sunt dependente. Conceptul de eco-mimetism explic faptul c singura surs de energie a ecosistemului trebuie s vin de la soare, toate cldirile BCS (cu fundaii fixe) din practica lui Ken Yeang presupun o analiz cu privire la situaia solar n timpul diferitelor momente ale zilei, lunii i anului. Acest lucru este important pentru a obine beneficii maxime din resursele alternative de energie. Ecosistemele folosesc energia solar, care este transformat n energie chimic prin fotosinteza plantelor verzi i, prin urmare, se susine ciclul ecologic. Designul cldirilor bio-climatice eco urmrete s fac acelai lucru.

n mod ideal, ca i n ecosisteme, constnd ntr-un mediu urban bioclimatic, oraele ar trebui s utilizeze sisteme de generare a energiei care s imite fotosinteza (de exemplu, folosind celule de vopsea fotovoltaice). Designul eco al arhitecturii bioclimatice necesit utilizarea materialelor, ansamblurilor de materiale ecologice, precum i componente care faciliteaz reutilizarea, reciclarea i reintegrarea pentru integrarea temporal cu sistemul ecologic. n mod eco-mimetic, trebuie s ne gndim la felul n care componentele BCS i rezultatele sale pot fi reutilizate i reciclate de la bun nceput, nc din proiectare, nainte de producie, aa cum s-a vzut la principiile Cradel to Cradel; ncorporarea energiei, chiar nainte de a construi zgrie-nori este o ntrebare curial i trebuie s fie luat n considerare foarte devreme, n procesul de planificare i proiectare. Acest fapt determin procesul, materialele selectate i modul n care acestea sunt fabricate, conectate ntre ele i folosite n forma construit BCS. 3. Cldiri zgrie-nori Bio-Climatice (BCS) 3.1. Baza BCS: napoi n 1963 Definiia lui Kean Yeang pentru principiile de proiectare BCS este o reflecie pornind de la informaii gsite n Vitruvius, proiectat de ctre Victor Olgyay n 1963! Vitruvius este modelul din patru pri al lui Victor Olgyay creat pentru introducerea relaiei fundamentale ntre: climatologie - biologie - tehnologie - arhitectur. Funcioneaz n felul urmtor: 1. Se prospecteaz clima locului de construcie propus. Acest lucru trebuie s includ: temperatura, umiditatea relativ, radiaia solar i vntul. 2. Se evalueaz clima i se stabilete importana relevant a fiecrui element. 3. Se propune o soluie tehnic pentru a rezolva fiecare dintre problemele legate de clim i confortul relativ aceasteia. Soluiile tehnice ar trebui s includ selectarea siturilor, orientarea siturilor, calcularea suprafeei umbrite, forma construciei, micarea maselor de aer i echilibrul temperaturii din interior. 4. Primele trei stadii ar trebui s fie ncorporate n soluia arhitectural. Victor Olgyay a creat Vitruvius, care a ajuns s fie punctul de plecare pentru ceea ce Ken Yeang zeci de ani mai trziu va numi BCS!

Paris Parc Jussieu realizat de BIG - Bjarke Ingels Group.

Modelul Vitruvius al lui Victor Olgyay

Cldirea zgrie-nori ecologic din Singapore - Turn Modern realizat de T.R. Hamazh i Ken Yeang

Jumtate de secol mai trziu, va deveni un subiect de disertaie al studenilor! Care va fi urmtorul pas de fcut? Poate mai mult contientizare a publicului? S ne amintim! Recunoaterea problemei este primul pas spre schimbare! 3.2. Ken Yeang: despre designul bio-climatic Salvarea mediului este problema cea mai important pe care omenirea trebuie s i-o pun n ziua de azi. Proiectarea ecologic este, prin urmare, un aspect fundamental. - By Ken Yeang Ken Yeang este un arhitect din Malaezia, ecologist i autor cunoscut pentru arhitectura lui ecologic verde, pentru masterplanuri difereniate printr-o abordare bazat pe ecologie, dar i pentru un punct de vedere ecologic autentic. Yeang este un pionier n executarea lucrrilor de proiectare i cercetare n design-ul ecologic nc din 1971, condus de credina n materie de proiectare ecologic ca baz pentru salvarea planetei. El este numit de The Guardian ca "una dintre cele 50 de persoane care ar putea salva planeta". Ken Yeang ncearc s revizuiasc zgrie-norii n ceea ce privete reacia raportat la clim i mediu. El numete aceast preocupare abordare bioclimatic; el ncearc s proiecteze cldiri pasive, cu un consum redus de energie, punnd accentul pe un confort sporit. Caut s revitalizeze arhitectura, ca meserie, mai degrab dect ca o problem de inginerie, care se raporteaz la procesul de construcie din punct de vedere al noiunii de mediu urban i a mediului intern structurii. Avnd n vedere clima unei locaii ca i element destul de durabil, este un punct de plecare legitim pentru a ne exprima n raport cu locaia. Bioclimatologia, din punct de vedere arhitectural, este relaia dintre forma unei structuri i parametrii mediului n relaie cu clima extern. Dei o astfel de abordare are costuri mai mari la nceput, produce costuri mai mici pentru energia ciclurilor de via, asigurnd totodat un mediu mai sntos, mai uman n cadrul structurii. Un zgrie-nori bioclimatic s interacioneze cu comunitatea din jur. Designul BCS include o mas organic mai mare n mediul urban prin cadre de vegetaie, ca parte a faadei ntregii cldiri i a seciunilor interne. O astfel de vegetaie ofer de asemenea umbr, filtrarea aerului, un micro-climat mai bun, absorbia fotosintetic a poluanilor, apr de vnt i are o estetic mbuntit. Ventilaia BCS se realizeaz printr-un simplu efect de co, cuplat cu sistemul de canalizare a vntului, care este integrat n BCS la faza de proiectare, n baza analizei vnturilor climei locale. Acesta este doar unul dintre numeroasele exemple de arhitectur a lui Ken Yeangs.

Cldirea zgrie-nori ecologic, bio-climatic din Singapore are 26 de etaje, structura sa dispune de 855 m de panouri fotovoltaice care furnizeaz 39,7 la sut din energia cldirii, metode de ventilaie pasive, o central de generare a biogazului pentru a converti substanele din canalizare n energie alternativ i ngrminte; toate aflate ntr-un cadru organic de vegetaie local care actioneaz ca un izolator. Designul contemporan are de asemenea un sistem de reciclare a apei pentru a iriga faada vegetal. Proiectul este realizat n anul 1998, dar statutul n care se afl n momentul de fa este n ateptare. Arhitectura bioclimatic este uneori definit ca un amestec n construcie a dou elemente de baz: de peisaj i de urbanism. Teoria este redat n forme diferite, dar una pare a fi mai adecvat, dup cum urmeaz: Cldirile bio-climatice sunt cldiri care iau n considerare condiiile climatice i de mediu pentru a contribui la realizarea confortului termic interior. Se ocup cu proiectarea i elementele arhitecturale, evitnd dependena complet de sistemele mecanice, care sunt privite ca un suport. (De exemplu, folosind ventilaie natural sau ventilaie mixt), fiind arhitectura care are o conexiune cu natura. - Ken Yeang 3.3. Principii de proiectare ale cldirilor nalte Principalele aspecte pe care Ken Yeang le consider vitale n scopul proiectrii zgrie-norilor bioclimatici sunt: 1. Poziia nucleului de servicii - Poziia nucleului influeneaz designul structural i performana termic a zgrie-norilor bioclimatici. Yeang identific trei tipuri de nuclee. Acestea sunt: nucleul central, nucleul dublu i nucleul lateral. Nucleul dublu este de preferat la tropice, unul poziionat pe partea de est i altul pe partea de vest a cldirii. Astfel, faadele primesc mai mult lumin solar. n aceast poziie nucleele ofer o zon tampon. 2. Poziia grupurilor sanitare, scrilor i holurilor de lift - Dac la extremitatea cldirii holurile, toaletele i casa scrii pot fi ventilate natural i s beneficieze de vedere spre exterior, atunci acolo este locul unde trebuie ele poziionate. S-ar economisi resurse necesare pentru ventilaia mecanic i iluminatul artificial. 3. Orientarea cldirii - Cldirile nalte sunt expuse la impactul complet al temperaturilor exterioare i a cldurii radiante. Prin urmare, cea mai lat faad ar trebui s fie orientat ctre cea mai mic expunere la solare (aceasta fiind la nord i sud, la tropice). Acest lucru va reduce sarcina de aer condiionat.

Zorlu EcoCity din Turcia - 2010, realizat de Ken Yeang.

Tipuri de amplasare a nucleelor de servicii

Editt Tower din Singapore - sistemul de colectare a apelor de ploaie

4. Goluri pentru ferestre - Deschiderile cu ferestre ar trebui s fie, de asemenea, pe faadele cu cea mai mic iradiere solar. Umbrirea este necesar pentru faadele care primesc cea mai mult cldur solar. (n toate zonele climatice balcoanele sau niele de pe faade primesc cea mai mult energie solar putnd aciona ca spaii de soare i s colecteze cldura solar). 5. Nie adnci - Acestea pot oferi umbr pentru prile cldirii care primesc cea mai mult cldur. Alternativ, dac ferestrele sunt plasate n adncime, terase sau balcoane pot fi formate pentru a oferi un spaiu flexibil. 6. Spaii de tranziie - Spaiile de tranziie sunt concepute ca zone ntre interior i exterior. Acestea pot fi spaii deschise sau atriumuri nedelimitate. Un acoperi cu obloane deasupra atriumului poate ncuraja fluxul aerului sau al vntului prin spaiile interioare ale cldirii. 7. Construcia pereilor exteriori - Yeang spune c pereii exteriori acioneaz ca un filtru care delimiteaz interiorul de exteriorul cldirii. n zonele cu clim i temperatur asemntoare Scandinaviei, pereii externi trebuie s ofere o izolare bun pe timp de iarn i spaii deschise, pentru ventilaie n perioadele mai calde. La tropice, de exemplu n Malaezia, pereii externi ar trebui s permit o bun ventilaie, s protejeze de soare, ploaie, vnt i s fac fa ploilor abundente. 8. Planul cldirii - Planul cldirii ar trebui s includ att cultura, ct i stilul de lucru al locului. Ar trebui s asigure deplasarea aerului prin construcie i s permit luminii soarelui s ptrund n cldire. La tropice parterul ar trebui s fie ventilat n mod natural i s realizeze o conexiune cu strada, fiind deschis spre exterior. 9. Plantarea i amenajare spaiului - Yeang afirm c plantele ar trebui utilizate datorit capacitii lor de a rci mediul, pe lng calitile lor ecologice. Plantele pot oferi beneficii pentru mediul nconjurtor prin absorbia de CO2 i generarea de O2. 10. Umbra - Umbra este esenial pentru toate suprafeele unei cldiri care sunt ndreptate ctre soare. La tropice, aceasta este esenial pe tot parcursul anului, dar n regiunile temperate ea este necesar doar n lunile calde din timpul verii. 11. Ventilarea natural - Buna circulaie a aerului este important pentru meninerea confortului n cldire. Ventilarea permite aerului proaspt s ptrund i s fie mai trziu evacuat. Fluxul aerului i al vntului n spaiile interioare ale cldirii este ncurajat de hornuri pentru vnt, guri de aerisire laterale, terase, atriumuri i spaii de tranziie.

12. Izolarea termic - Pierderea de cldur din cldire i acumularea cldurii pot fi reduse printr-o bun izolare termic. Soluii inteligente, cum ar plasarea i forma liftului pot servi ca un tampon termic ntre interiorul spaiilor interne i mediul extern. 14. Masa construciei - Cldura sau frigul pot fi stocate n masa structural a construciei pentru a reduce nclzirea mecanic i rcirea ei. 15. Alegerea materialelor - Materialele trebuie selectate n funcie de principii ecologice. 3.4. Beneficii ale proiectrii cldirilor nalte bioclimatice Beneficiile cldirilor nalte bioclimatice care provin din principiile de proiectare sunt dup cum urmeaz: Rezervoare de carbon - cldirile nalte bioclimatice vor absorbi dioxidul de carbon. Studiile au artat, de exemplu, c 1 hectar de pdure poate absorbi emisiile echivalente a 100 de automobile, deci, dac vom alege materiale ecologice pentru construcii eco BCS, putem avea un rol important n acest proces; Controlul polurii - atenuarea zgomotului i filtrarea polurii aerului, provenit de la autovehicule; eliminarea dioxidului de sulf i reducerea particulelor cu pn la 75 %. Atenuarea zgomotului poate fi de pn la 30 de decibeli pe 100 de metri. Ecosistemele bioclimatice de tip Wetland (suprafee de teren care sunt saturate de ap) sunt eficiente n filtrarea polurii i a rezidurilor din canalizare. Rcirea natural - reducerea cldurii provenite din efectul insul, care altfel poate crete temperatura din mediul urban - n raport cu cea din mediul rural - cu pn la 5C. ntr-un ora cu cldiri nalte bioclimatice toat vegetaia din eco-infrastructur ar oferi un efect de rcoare. Un singur copac mai mare poate fi, din punct de vedere funcional, echivalent cu cinci aparate de aer condiionat i furnizeaz suficient oxigen pentru 10 persoane. Control microclimatului - mbuntirea condiiilor microclimatului local, asigurnd umbr n timpul verii, reducerea efectelor vntului create pe strzi i presiunii vntului pe cldiri, avnd potenialul de a reduce nevoia de clur cu pn la 25%. Dezvoltare BCS n megalopolisuri ar avea un impact pozitiv asupra structurilor dense de mic nlime existente. Prevenirea inundaiilor - reducerea cantitii de ap excesiv provenit din ploi i creterea capacitii de captare a precipitaiilor. Astfel se reduce riscul de inundaii n zonele joase i se poate intensifica umiditatea solului i a apelor subterane.

Editt Tower din Singapore - sistemul de colectare a deeurilor

Sticl inteligent

mbuntirea biodiversitii - asigurarea unui cadru larg pentru sistemele naturale i funcionarea lor sunt fundamentale pentru diverse specii i viabilitatea habitatului, sntatea solului, apei i aerului. Asigur un nivel mare de conectivitate a speciilor, interaciune, mobilitate i mprirea resurselor peste granie. O astfel de mbuntire ecologic real n conectivitate poate spori biodiversitatea, dar poate consolida i capacitatea de adaptare a habitatelor i supravieuirea speciilor. Restaurarea habitatelor - reversul, fragmentarea habitatelor i creterea, biodiversitii pentru a restabili funcionarea ecosistemelor. Astfel se ofer potenial pentru un trai durabil pentru comunitile umane, mediile construite, precum i protejarea i mbuntirea caracteristicilor naturale. Designul, un bun climat interior i noi resurse - ventilaia natural, mpreun cu umbrirea inteligent creeaz un bun i ieftin climat interior pentru om i starea sa de bine. Biomasa BCS ofer locuitorilor parcuri verzi interne, coridoare, perei, grdini, o posibil agricultur urban (resurse de hran); pduri interne (resurse de lemn); ci navigabile (colectarea apei de ploaie integrat n design); priveliti nconjurtoare plcute i un mediu urban bun n ansamblu. Reducerea consumului de energie - ntruct cldirile nalte bioclimatice sunt construite dup modul pasiv de energie, acest lucru nseamn o gndire din prisma consumatorului obinuit: reducerea facturilor pentru energia electric / ap / nclzire! Dac privim lucrurile n ansamblu: suntem cu un pas mai aproape de a ne considera ceteni utili sustenabilitii! 4. Concluzii Ne-am imaginat vreodat c exist beneficii dincolo de ceea ce este evident? De exemplu, s privim lucrurile din punct de vedere estetic. Am auzit vreodat de termenul de biophilie? - Afinitatea omului pentru via i procesele de via. Astfel, punerea n aplicare a unui plan eco bine conceput nfrumuseeaz aspectul unui spaiu i ofer plcere tuturor celor care-l folosesc. De exemplu, cercetrile au demonstrat c felul n care un copil experimenteaz mediul natural determin atitudinea sa fa de natur mai trziu n via. Planul eco este destinat s ofere locuitorilor o experien de zi cu zi pozitiv n raport cu natura i viaa n viitor. Cel mai important lucru este acela de a contientiza c exist o problem i c exist mai multe soluii posibile.

5. Studiu de caz: Proiectul Dalian 5.1. Analiza locaiei Dalian (B), este situat la 38 54 N, 121 36 E, fiind un ora pe coast. Acesta este nconjurat de apele Mrii Galbene la Est i Marea Bohai la Vest i Sud. Dalian are un climat umed continental. Aceast zon se gsete n interiorul continentelor ntre 30 i 60 de grade latitudine, dar de obicei deasupra liniei care marcheaz 40 de grade. Plasarea la 40 de grade Nord de ecuator nseamn mai puin lumin solar direct, prin urmare, mai puin cldur. Cu o populaie de 6,170,000 persoane (2009), este unul dintre oraele n curs de dezvoltare din China. La cteva sute de metri de coast, e o zon cu potenial pentru recreere, o locaie pentru turiti, un loc bogat n resurse eoliene i solare. 5.2. Analiza vremii Dalian are un climat continental umed, cu ierni uscate i veri calde. Zona aflat la 40 de km distan fa de staia meteo Dalian este acoperit de oceane i mri (69 %), terenuri cultivate (24 %), zone construite (3 %) i pajiti (3 %). Temperatur: Pe parcursul unui an, temperatura variaz ntre -8C i 29C i ajunge rareori sub -13C sau peste 32C. Sezonul cald dureaz din 23 mai, pn n 25 septembrie, cu o medie a temperaturii zilnice de peste 23C. Sezonul rece dureaz din 3 decembrie, pn n 4 martie, cu o medie a temperaturii zilnice sub 5C. Precipitaii: n timpul sezonului cald, care dureaz din 23 mai pn n 25 septembrie, exist o ans medie de 39 % ca precipitaii s se nregistreze pe parcursul unei zile. Cnd se nregistreaz precipitaii, de cele mai multe ori acestea sunt sub form de ploaie moderat (34%), ploaie uoar (33%), furtuni (25%), i burni (5%). Furtunile sunt precipitaiile cele mai severe, nregistrate n 16% din zilele cu precipitaii. Ele se nregistreaz cel mai probabil n jurul zilei de 27 iunie. Ninsorile slabe sunt precipitaiile cele mai severe i sunt nregistrate n 11% din zilele cu precipitaii, cel mai probabil n jurul zilei de 25 decembrie. Umiditate: Deoarece Dalian este puin mai jos de 40 latitudine (38) i n zon de coast, umiditatea relativ este puin mai mare dect zonele climatice continentale normale, iar clima este mai tropical.

Poziionare geografic: 38 54 N, 121 36 E

Harta oraului Dalian

Vedere aerian a oraului Dalian

Perei exterioori

Umiditatea relativ variaz de la 31% (confortabil) la 97% (ridicat) pe parcursul anului, rareori scade sub 13% (foarte uscat) i ajunge chiar i la 100 % (foarte ridicat). Aerul este mai uscat n jurul zilei de 25 martie, moment n care umiditatea relativ scade sub 40% (confortabil) trei zile din patru; se nregistreaz cea mai mare umiditate n jurul date de 28 iulie, depind 95% (umiditate ridicat) n trei zile din patru. iarna vara luni dec, ian, febr iun, iul, aug temperatur pn la -13C pn la +35 soare cel puin 9 ore i

aproape15 ore

nori 16% zile nnorate, cel mai des, cer senin

77% zile nnorate

ploaie mai puin ploaie, uneori zpad

12 anse de furtun, predominant ploi moderate, mediu umed

umiditate variaz de la confortabil pn la foarte ridicat

viteza vntului

moderat ntre 4-6 m/sec pe parcursul anului

direcia vntului

nord-35% sud 25%

Dalian - pe timp de iarn i var-comparaie Vnturile: Pe parcursul anului, viteza tipic a vntului variaz de la 0 m/sec, pn la 8 m/sec (briz calm pn la moderat), rareori depete 11 m/sec (briz puternic). 5. 3. Reflecii cu privire la principiile de proiectare BCS 5.3.1. Peretele exterior n timpul iernii, se nregistreaz temperaturi destul de sczute i trebuie s lum n considerare acest lucru atunci cnd ne gndim cum s ne nclzim locuina ct mai eficient, existnd de asemenea anse s ning sau s nghee. O izolare adecvat este util. Se poate realiza o joac a faadelelor n faza de proiectare, avnd faade duble - astfel se creaz efectul de ser meninnd cldura n interior pe timpul iernii - i rcoare pe timpul verii.

Asigurarea suprafeei de umbr este unul dintre principiile BCS care nu poate fi uitat i trebuie luat n considerare, dac este necesar. n timpul verii, nclzirea excesiv nu va fi o problem, nu va fi nevoie de o instalaie de rcire, deci trebuie luat n calcul ventilaia natural, care poate fi gsit n exemple ale unor idei de proiecte BCS. 5.3.2. Vegetaie adecvat Vegetaia care ar fi potrivit pentru aceast zon climatic ar fi vegetaia tipic climei continental umede, cum ar fi pajiti, pe alocuri copacii venic verzi, cu frunze late. O mare varietate de plante se gsete n aceast regiune. Pduri venic verzi se gsesc n partea de nord i se mbin cu pduri de foioase (care i pierd frunzele). Cele mai multe tipuri de plante i arbuti ar supravieui n clima din Dalian. Unele zone ar putea fi uor acoperite cu iarb. Clima din Dalian este excelent pentru agricultur deoarece presupune veri calde i precipitaii regulate. 5.3.3. Fauna O mare varietate de plante susine adesea o mare varietate de animale, inclusiv uri, lupi, coioi, cerbi i alte mamifere mici. Mii de psri triesc n aceast regiune climatic. Multe dintre aceste psri migreaz. Grdinile pe acoperi BCS i vegetaia devin domiciliu pentru mamifere, lilieci i psri, acestea se nmulesc i se hrnesc n zone verzi, sporind biodiversitatea i ajutnd la refacerea ecosistemului pe care noi, oamenii, l-am distrus atunci cnd am construit orae n felul n care am fcut-o pn acum. 5.3.4. Resurse energetice n prezent, Dalian este n mare parte aprovizionat de centrale energetice prin arderea crbunelui. Cu toate acestea, cred c cei responsabili pentru organizarea i dezvoltarea oraului ar trebui s ia n considerare posibilitatea de dezvoltare a energiei eoliene. Dalian este un ora situat pe coast i exist o aprovizionare constant cu energie eolian, ndreptat spre zona continental. 4.3.5. Centrul static: alegerea materialului Designul BCS ofer o mulime de posibiliti, aa cum se poate vedea n proiectele lui Ken Yeang. Cu toate acestea, putem mbunti proiectarea BCS, iar una dintre ele ar putea fi din punct de vedere static.

Aceast imagine ilustreaz exemplul unei cldiri zgrie-nori, situate n apropiere de zona climatic a oraului Dalian, cu o faad dubl. Aceast construcie a fost recunoscut de LEED i atunci cnd va fi finalizat, va deveni cea mai mare cldire zgrie-nori din China, de 632 m. Ea va avea i o semnificaie iconic, i ar avea un impact asupra mentalitii cetenilor din Dalian cu privire la dezvoltarea oraului n viitor.

Zone de verdea i o ventilaie adecvat trebuie s fie integrate n designul cldirii

Ken Yeang ne prezint ideea de vegetaie de interior care va mbunti climatul intern i sntatea uman.

Metode posibile de implementare: faada verde - Detalii

Caracterul construciei interne atunci cnd forele acioneaz pe faad

Construciile nalte din Asia, inclusiv China i Dalian sunt n mare parte realizate prin metoda turnrii betonului, aceasta cere o mare cantitate de beton care nu este material C2C: este greu de reutilizat, i nu se va reintegra n natur, cu toate acestea, exist o modalitate de a mbunti acest lucru, iar rspunsul este - un design Parametric! Cu un design parametric folosim algoritmi pentru a defini construcia dorit i, nu departe de natur, designul parametric poate njosi un design structural static optimizat, mai ales atunci cnd vine vorba despre o construcie nalt. Putem face un experiment. S ncercm s vedem ce se va ntmpla cu construciile nalte dac plasm o sarcin de vnt pe faade i s presupunem (logic) c va avea un suport fix. Picioare: 20m x 20m, nlime: 300m; presiunea pe faade: 10000 N (cazul A). Rezultatele sunt surprinztuare! Primul caz B nu a avut succes din cauza unor setri ale presiunii. Cazul C a artat designul spaial al structurii masei, indicnd unde se ndreapt forele i pe msur ce se urc n nlime, acestea au devenit mai slabe, n final disprnd. Cazul D a fost un experiment de presupunere a unei conexiuni mai detaliate a construciei. Studiul acesta de caz despre analiza static a designului parametric ca posibil soluie pentru proiectul Dalian a oferit n mod surprinztor rezultate similare pentru acest raport. Se dovedete c, de fapt, static, tot restul masei utilizate n construcii nalte este o pierdere! Am putea face aceast construcie la fel de puternic i mai puternic, iar restul prilor lips ar putea avea doar funcii de separare i termice. Proiectarea centrului static al cldirii pe principii parametrice, ne-ar ajuta s economisim o mulime de materiale, implicit energie ncorporat - energie care a fost necesar pentru a produce i a obine materiale, n primul rnd. Se pot folosi materiale de construcie locale din Dalian. Studiul, bazat pe principii de proiectare parametric, dovedete c s-ar economisi mai mult de 50% din masa materialului. Aceast metod nu este cu totul nou! Faimosul arhitect Zaha Hadid a fost recunoscut la nivel mondial pentru designul su parametric, de asemenea, exist unele construcii nalte pentru care acest sistem a fost integrat, cu scopul de a mbunti proprietile statice ale cldirii, cu toate c nivelul de implementare n aceste exemplele este doar o mic parte din ce ar putea realiza acest model.

5.4. Posibilitatea integrrii designului parametric n BCS Acest lucru ar putea fi o soluie pentru risipa de material i pentru proprietile statice ale construciilor nalte. Ar fi uor s se combine cu principiile BCS, atribuind ventilaie natural i vegetaie local! Se folosesc deja deschideri largi i nie adnci. Exist o mulime de posibiliti de experimentare cu spaii de tranziie (orizontale i verticale), precum i posibilitatea de integrare a noului material, faad dubl i multe altele. Acesta ar putea fi viitorul design BCS, deoarece se bazeaz pe modelul Vitruvius al lui Victor Olgyay - 4 piloni principali BCS - Biologie / Arhitectur / Climatologie i Tehnologie! Ken Yeang a vorbit toat viaa despre zgrie-nori eco, diversitate biologic i ecosistem, un trai n echilibru cu natura i planeta. El nu a urmat legislaia i regulamentele, a dezvoltat teorii n baza propriilor sale experiene i observaii. Muli cred c designul parametric va fi viitorul dezvoltri construciilor. De ce nu ar putea fi urmtoarea paralel cu arhitectura bioclimatic? Vine din natur, ca o geometrie secret, totul poate fi redus la ocazii matematice. De ce s nu aplicm teoria BCS a pasului fcut nainte? Ei bine, poate c o vom face. Poteniala dezvoltare a BCS ar fi adaptarea spaial a designului. O cldire zgrie-nori de form rotund este mai stabil dect un ptrat. Este practic o adaptarea la climatul local, doar la un nivel spaial mai dezvoltat, aa cum natura ia parte la determinarea formei plantelor, condiiile climatice locale i biosfera ar determina forma zgrie-norilor i o viziune absolut despre cldiri realizate n conformitate cu mediul ar trebui s se bazeze pe principii parametrice, similar funcionrii ADN-ului n structura plantelor. Bibliografie: Ivor Richards - Ecology of the Sky - Images Publishing

https://www.ucviden.dk - BCS: Possible next step of URBAN Development in polluted megalopolies - by Aija Baumane

http://www.hotnews.ro

http://ro.wikipedia.org

http://www.glas-pro.com

http://citiesprogramme.com

http://myemail.constantcontact.com

http://www.skyscrapercity.com

http://dexonline.ro

A B C D

Raport cu rezultatele unor studeni la doctorat din Skidmore Owings i Merrill.

Experimentul designului parametric artnd un design topologic optimizat pentru consol: a - domeniul designului, b - fr a lua n considerare constrngerile legate de procesul de construcie; c - doar cu simetrie i d - cu gradaie i constrngeri referitoare la simetrie.

O posibil dezvoltarea spaial a BCS