Впечатляющий опыт команды LOCAL+ из Ахенского университета прикладных наук

Он зародился в Америке, но этом году впервые прошел в Германии (г. Вупперталь). Под девизом «Solar Decathlon Europe 2021/22 ...goes urban!» в этот раз обсуждались не только здания, но и жизнь в городах будущего. Мы смогли поддержать команду LOCAL+ Ахенского университета прикладных наук, предложив наши программные решения, и всегда были рядом, чтобы консультировать команду в ходе проекта. Мы очень рады, что работа LOCAL+ смогла победить сразу в нескольких дисциплинах и что в итоге команда заняла 5-е место в общем зачете.

Как именно проходил конкурс?
В течение примерно двух лет 18 команд из 11 стран разрабатывали, проектировали и затем, в июле, строили здание в Вуппертале. Команды соревновались друг с другом в следующих 10 дисциплинах:

• Архитектура
• Инженерные системы & строительная физика
• Энергоэффективность
• Реализуемость и социально-экономический контекст
• Связь с общественностью и просвещение
• Устойчивость
• Комфортность
• Функциональность
• Городская мобильность
• Инновационность

Оценивалась как общая концепция здания в рамках конкурса Design Challenge, так и демонстрационные образцы, установленные в кампусе Solar Campus в Вуппертале. В зависимости от конкурса, оценка ставилась либо по результатам измерений, либо международным экспертным жюри. Всего в ходе конкурса командам требовалось предоставить 7 работ, в которых они документировали ход своего проекта и выполнение задач, указанных в нормативных документах SDE 21/22. Из оценки каждого задания складывался общий рейтинг. В конце победила команда, набравшая наибольшее количество очков.

О команде
Университет прикладных наук Ахена был представлен командой LOCAL+, состоящей из более чем 20 творческих и амбициозных студентов архитектурного направления, которым помогали профессора, академический персонал различных факультетов и организации-партнеры, такие как Исследовательский центр Юлиха (Forschungszentrum Jülich). Целью их тесного сотрудничества стало объяснить устремления к устойчивости города и побуждение как бизнеса, так и общества к разработке и внедрению новых устойчивых решений. LOCAL+ разработала структуру работы, в которой все задачи, которые необходимо выполнить, были разделены по рабочим темам. Эти темы были распределены между различными малыми группами, в которых студенты могли интенсивно работать над каждой из этих тем. Во главе малых групп стояли руководители, которые формулировали текущие задачи и следили за тем, чтобы группы достигли всех поставленных целей. Команды разделились следующим образом:

Team Frame 
занималась тематическими рамками конкурса. К их задачам относилось продумать не только устойчивость, но и доступность и рентабельность будущего здания, а также то, как оно впишется в городской контекст. Участники разработали концепции и методы, которые могли быть реализованы в проекте.

Team Communication
занималась всеми коммуникационными мерами, чтобы повысить осведомленность и интерес к проекту LOCAL+ среди целевых групп. Они продумали корпоративный дизайн, писали статьи в прессе, социальных сетях и на сайте, а также оформили сопутствующие материалы и рекламную продукцию.

Team Engineering
занималась всеми энергетическими сторонами проекта. В сотрудничестве с Институтом солнечной энергии Юлиха (Solar Institut Jülich) они разработали энергоэффективные системы с акцентом на практичность, инновационные материалы и устойчивость.

Team Architecture and Construction
в основном отвечали за визуализацию проекта в рубрике Design Challenge (DC) и учебно-показательную часть дома (House Demonstration Unit (HDU)). Кроме того, члены группы занимались всеми конструктивными требованиями здания. Все конкретные детали были проработаны с учетом этих адаптированных требований.

Team Support
отвечала за координацию, управление и финансовые аспекты LOCAL+. Она поддерживала контакт с организаторами SDE21/22 и различными факультетами FH Aachen. Она также поддерживала и сопровождала студентов во время соревнований.

Концепция
„WE MOVE YOUR EVERYDAY LIFE, LITERALLY.“ («МЫ ДВИЖЕМ ВАШУ ПОВСЕДНЕВНУЮ ЖИЗНЬ, БУКВАЛЬНО.») Команда следующим образом представила это видение: привнести движение в жизнь жителей дома LOCAL+ – через гибкий дизайн интерьера, организованные общие жилые пространства и новые концепции соседства. LOCAL+ расшифровывается как «Low Carbon Lifecycle +» («Низкоуглеродный жизненный цикл +»). Здесь плюс относится к более широкому контексту проекта, который не только описывает материал и стиль строительства, но и целостно рассматривает и разрабатывает образ жизни и концепции жилья. LOCAL+ устойчиво укрепляет общественное сосуществование людей с учетом индивидуальных жилых пространств. В этом конкурсе команда LOCAL+ рассматривала городскую ситуацию «закрытия пробелов в застройке» и разработала инновационный жилой дом для такого пробела в г. Вупперталь.

Отправной точкой для разработки концепции послужили, прежде всего, нехватка ресурсов и жизненного пространства в городах, рост числа одиночных домохозяйств и постоянно меняющиеся потребности в жилом пространстве. Одним словом, команда хочет подать положительный пример и разработать архитектуру, отвечающую экологическим, а также экономическим и социальным требованиям. Цель состоит в том, чтобы сделать концепцию LOCAL+ образцом для других проектов. Жилая концепция призвана оптимально использовать ограниченное пространство города, предоставлять жилую площадь по доступной арендной плате и дополнительно создавать добавленную стоимость для всего микрорайона. В то же время инновационная и гибкая планировка обеспечивает адаптацию помещений к индивидуальному распорядку дня. Кроме того, чтобы минимизировать индивидуально используемую площадь на человека и максимально увеличить общие площади, здание разделено на две различные зоны: первый этаж и подвал вместе с садом образуют общую площадь, в то время как верхние 4 этажа служат частными жилыми квартирами, рассчитанными на 3 человека на этаже.

КУБ
Изюминкой проекта является полностью мобильное жилое пространство, которое предлагает жильцам все необходимое на компактной площади. Так называемый КУБ спроектирован таким образом, чтобы он мог меняться в течение дня в зависимости от потребностей жильцов. Это позволяет создать абсолютно гибкую и адаптируемую планировку в каждой квартире дома LOCAL+.

С одной стороны, эти свободно перемещаемые комнатные единицы обеспечивают пространственное разнообразие, позволяя гибко зонировать помещения, а с другой стороны, они функционируют как личное и рабочее пространство. Минимизация размеров выдвигает на первый план взаимодействие, общение и совместную жизнь вокруг КУБА и уменьшает используемую жилую площадь на человека (см. рис. 5).

Энергоэффективность благодаря инновационной концепции инженерных систем
Целью проекта LOCAL+ была разработка здания, которое производит избыточную энергию с помощью инновационных и перспективных систем: так называемый дом с плюсовой энергией. Производство энергии из возобновляемых источников призвано обеспечить инновационный, устойчивый и ориентированный на будущее характер проекта LOCAL+, приближая его практически к самодостаточному зданию. В сочетании с другими компонентами центральная водородная система как основной компонент энергоснабжения обеспечивает степень самообеспечения

до 65 %. Что касается инженерных систем, то на этапе проектирования учитывались не только индивидуальные особенности здания, но и была разработана инновационная и устойчивая энергетическая концепция с учетом существующего жилого фонда выбранного городского квартала. Еще одним компонентом концепции инженерных систем является подземная установка для льдоаккумулирования, фотоэлектрические тепловые коллекторы (PVT) и тепловой насос с интеллектуальной стратегией управления. В практической реализации от водородной системы отказались из-за недостатка времени для сборки на площадке и кратковременности выставки. Кроме того, был уменьшен размер льдоаккумулятора, поскольку и в этом случае подземная установка была бы нецелесообразна и неосуществима. Помимо этих ситуационных ограничений, система была реализована по плану. Энергетическая концепция новостройки была выглядела следующим образом:

Выработка электроэнергии
Для выработки электроэнергии на крыше здания были установлены PVT-модули (110 м²; 52 PVT-модуля мощностью 18,5 пиковых кВт) . Кроме того, на юго-западном фасаде здания было установлено 56 м² фотоэлектрических панелей (PV) мощностью 9 пиковых кВт. Выработанная электроэнергия подается непосредственно в квартиры в течение дня в соответствии с их потребностями. Избыток электроэнергии от фотоэлектрической системы может храниться в аккумуляторе, а затем использоваться для покрытия потребностей в ночное время.

Подготовка горячей воды и воды для системы отопления
Общее потребление тепла спроектированного здания очень низко. Однако потребность в горячей воде значительно превышает потребность в отоплении, так как это здание рассчитано на 12 жителей. Центральной составляющей технологического оборудования является тепловой насос с льдоаккумулятором и система PVT для подготовки горячей и холодной воды. Коллекторы PVT обеспечивают низкотемпературное тепло для регенерации льдоаккумулятора и в качестве источника тепла для теплового насоса. В концепции был запланирован льдоаккумулятор емкостью 10 м³, который находится под землей в задней части здания. Этот льдоаккумулятор частично служит сезонным накопителем энергии, представляя собой неизолированное хранилище льда, соединенное с землей. В конечном счете, этот льдоаккумулятор является источником тепла для тепловых насосов «рассол-вода» (тепловая мощность 10,5 кВт при B0/W35). Комбинация этих трех систем значительно повышает сезонный коэффициент энергоэффективности теплового насоса. Кроме того, PV-модули постоянно охлаждаются, что приводит к увеличению их эффективности.

Обогрев и охлаждение
Для обогрева и охлаждения в потолок помещения встроен термоактивируемый (водоносный) потолок на основе глины. При использовании этой системы одной из целей является снижение температуры подачи для отопления и повышение температуры подачи для охлаждения, чтобы система работала более эффективно. Из-за особенностей используемой глиняной штукатурки сохраняется контроль над влажностью в помещении. Кроме того, глина уменьшает отражение звука и обеспечивает приятную акустику в помещении.

Вентиляция
Для обеспечения качества воздуха в здании с низкими энергозатратами установлена центральная вентиляционная установка с системой рекуперации тепла и энтальпии. В каждом КУБе установлен вентилятор, который выводит отработанный воздух за пределы этого КУБа. Свежий воздух поступает через пористую пластину в потолке КУБа.

Строительство и устойчивое развитие
Здание было спроектировано как модульная конструкция с использованием цельной древесины. Помимо высокой степени сборности, это гарантирует надежность планирования и оптимальное использование ресурсов. Благодаря продуманному сочетанию повторно используемых строительных материалов, компонентов и съемных конструкций, LOCAL+ также поддерживает идею философии «от колыбели к колыбели» (Cradle-to-Cradle) и городской добычи полезных ископаемых (Urban Mining). Основной идеей в обоих подходах является идея вторичной переработки, которая не только минимизирует отходы в строительной отрасли, но и сокращает выбросы CO₂.

Работа, длившаяся более двух лет, приносит свои плоды
Данный проект начался осенью 2019 года с учебного модуля «Строительство в существующем фонде" как курсовой проект в Университете прикладных наук в Ахене. В конце семестра было принято решение официально представить этот проект на Solar Decathlon 2021/22, после чего в марте 2020 года команда получила собственный офис и проектирование продолжилось. Малые группы участников для выполнения отдельных задач распределились уже в первые дни. В последующие недели потребовалось углубить темы для каждой из групп. Кроме того, были проанализированы рабочие процессы и выявлены слабые места, которые впоследствии удалось оптимизировать. В середине марта команде пришлось работать из дома из-за пандемии COVID-19. С этого момента все рабочие процессы и общение происходили посредством видеоконференций или телефонных звонков. Затем до декабря 2021 года команды подробно работали над отдельными конкурсными категориями: требовалось представить 5 внутренних конкурсных работ, посвященных различным аспектам (устойчивость, используемые материалы, энергоснабжение или конструкция здания). На этом этапе команды снова воспользовались программным обеспечением LINEAR для создания энергетической концепции. С января 2022 года начался этап строительства в рамках подготовки к выставке в Вуппертале. Демонстрационный образец сначала собрали в Ахене, а потом разобрали в мае 2022 года, перевезли в Вупперталь и собрали заново.

Непогода разрушила несколько частей конструкции
Вскоре после начала строительных работ в Вуппертале команду ждало еще одно серьезное испытание. Уже во время транспортировки и в начале этапа строительства сильный ливень повредил корпус подготовленной для сборки конструкции. Очень много времени ушло на незапланированные ремонтные работы и замену материалов. Но благодаря многочисленным помощникам и образцовому командному духу, в конечном итоге удалось завершить строительство как раз к открытию выставки, чтобы презентовать готовый проект посетителям. И его нужно было видеть. Студенты и участники проекта спроектировали и построили великолепное здание, как внешне, так и в плане функциональности, которое привлекло внимание более 115 000 человек за время публичной выставки.

Пять выходов на сцену команды LOCAL+
Общая концепция здания была убедительной: первое место в категории «Городская мобильность», второе место в категориях «Инженерные системы и строительная физика» и «Связь с общественностью и просвещение». Посетители тоже присудили команде второе место в номинации «Приз зрительских симпатий». В дополнительном конкурсе Solar Award команда тоже смогла занять второе место, и жюри особенно подчеркнуло инновационность концепции технических систем. По итогам соревнований команда из Аахена заняла почетное 5-е место в общем зачете. Абсолютным победителем конкурса в этом году стала команда RoofKIT из Технологического института Карлсруэ. Все проекты и подробные результаты можно найти на сайте Solar Decathlon. Мы очень рады поздравить все команды и особенно команду LOCAL+ из нашего родного города Ахена за их выдающееся выступление.

www.sde21.eu