A Casa 'Quebra-Cabeça' é uma solução adaptável de construção sustentável que procura adaptar o padrão de vida contemporâneo a uma vida em sociedade baseada na comunidade. É a evolução do conceito de uma construção que seja ao mesmo tempo robusta e que mantenha um sentido de 'leve toque do ciclo de vida', de tal forma que, à medida que a comunidade evolua e se reestruture, as construções não deixem marcas negativas e duradouras nos locais onde foram construídas.

Conteúdo Conceitual

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Leia a Biografia da ECD Architects

A Casa 'Quebra-Cabeça' foi concebida como uma 'Casa Adaptável e Sustentável' que satisfaz os aspectos holísticos de sustentabilidade, ou seja, seus aspectos sociais, econômicos e ambientais, de um modo integrado. O conceito original dessa edificação foi o de uma reação à construção em série e em escala densa de habitações residenciais urbanas e suburbanas. Flats e apartamentos são espaços para moradia temporária. As casas é que são os locais onde as famílias vivem e crescem. As comunidades são construídas em torno das famílias; assentamentos de pessoas com filhos e com amigos nas proximidades. A natureza transitória da vida moderna não permite que as comunidades evoluam. As comunidades modernas deveriam poder evoluir em torno das famílias que nelas habitam.

Energia e Desempenho

A Casa 'Quebra-Cabeça' oferece uma considerável flexibilidade interna e se presta a uma forma modular de construção, ou a uma abordagem de 'kits de peças', para que os residentes possam facilmente personalizar seus lares. Por exemplo, os espaços sociais poderão ter pé-direito duplo, ou estarem localizados tanto no piso térreo como no primeiro andar. As áreas dos dormitórios ou de estudo ficam em geral localizadas no piso térreo, neste esquema; no entanto, esses espaços poderiam ser facilmente realocados. Garagens anexas poderão ser fornecidas mediante solicitação, conforme o memorial descritivo do 3º Encontro Internacional de Arquitetura, mas uma abordagem alternativa poderia ser a de uma garagem isolada, ou um local para estacionamento fora da rua. Os locais mais próximos do centro da comunidade poderiam dispor somente de estacionamento nas ruas, adjacentes a habitações com terraço. Poderia ser criado um espaço adicional para permitir o acréscimo de dormitórios no futuro, tanto através de extensões nos fundos, como acrescentando mais um piso à edificação.

O projeto principal está obviamente relacionado ao tamanho das casas solicitado no memorial descritivo, no entanto a adaptabilidade dessa edificação permite soluções flexíveis, com muitos resultados. Essa flexibilidade é uma das razões pelas quais esse projeto é chamado de Casa 'Quebra-Cabeça'. A outra, é a flexibilidade em termos de leiaute do local, que permite usar desde uma mistura de habitações do tipo urbano denso até um sentido rural mais aberto, distante do centro da comunidade.

De um modo geral, imaginamos um prédio constituído de um elemento simples distribuído em dois pavimentos, com uma crosta de aço. Esse tipo básico de casa é o nível inicial que pode ser adaptado para produzir diversas permutações e combinações que resultarão na Casa 'Quebra-Cabeça'. Todas as adições a essa fase inicial ficam restritas a formas de madeira e aos elementos estruturais que envolvem o prédio. Os elementos envolventes são projetados para complementar a forma estrutural inicial da edificação sendo, portanto, executados somente no pavimento térreo.

O aço no interior do prédio se destaca por sua verticalidade e pela proteção do telhado, com elementos complementares suavizantes mais relacionados à paisagem na qual o prédio está inserido

Escolhemos um aço tipo Corten – pré-intemperizado – para a crosta do prédio, por ser um elemento destinado a serviços pesados e que não exige manutenção. Também porque se ajusta à paisagem e confere ao projeto uma característica escultural que realça o uso do aço nesse projeto para comunidades.

O aço Corten apresenta uma cor quente e uma textura aveludada que reflete os tons típicos da natureza, embora indisfarçadamente feito pelo homem. Esse é um material com aparência contextual, quer seja usado no mato, no deserto, ou no meio de uma comunidade. Não exige nenhuma manutenção, e sua aparência melhora ao longo do tempo

O acesso á casa é feito através de um hall de entrada ou ‘vestíbulo', que evita a formação de correntes de ar e mantém o envelope estanque. O hall de entrada funciona como um limiar para a residência, permitindo a guarda de roupa para uso fora de casa, ao mesmo tempo em que aumenta a segurança da casa.

Todos os dormitórios estão localizados no pavimento térreo, ficando a parte social no pavimento superior. Isso permite que os quartos aproveitem as condições mais frescas do pavimento térreo e os espaços sociais se beneficiem das condições mais quentes e mais bem iluminadas do primeiro andar.

O posicionamento do espaço social acima do pavimento térreo permite que esses espaços desfrutem de vistas para a comunidade, ao mesmo tempo em que permitem acesso direto ao terraço externo. A seção do telhado cria um interessante espaço social plano e aberto, de dimensões maiores do piso ao teto. A lareira a lenha cria o foco desse espaço familiar.

A casa foi projetada em torno de uma vida familiar; criando um grande espaço aberto e plano, onde a família possa passar a maior parte do seu tempo. É, no entanto, importante que também criemos espaços menores e mais tranqüilos para estudo e descanso. A área para biblioteca /estudo no pavimento térreo proporciona isso. A ‘parede de livros' e os acabamentos garantem que esse ambiente interno será totalmente diferente daquele do andar de cima. Acreditamos ser importante para o projeto ajudar e estimular a vida ambiental. O projeto inclui um sistema de compostagem, localizado no terraço ao lado da cozinha, um local seguro para guarda de bicicletas e facilidades para reciclagem. As grandes dimensões dos lotes oferecem ainda espaço para que a família possa criar seus próprios locais para hortas e pomares.

Energia e Desempenho

Projeto adaptado ao Clima: O conceito de casa adaptada ao clima nesse local é o de poder se 'fechar' no inverno e se 'abrir' no verão. A 59o08' de latitude N, o local recebe uma boa quantidade de radiação solar, em torno de 930 kWh/m2. Em climas frios como esse, uma proporção significativa dessa radiação é potencialmente útil para o aquecimento de ambientes, tornando possível uma estratégia passiva de projeto solar. Os altos níveis de isolação térmica são compensados pela redução das perdas de calor no inverno e pela isolação contra ganhos solares excessivos no verão. O diagrama da trajetória do sol indica ângulos solares de 800 no verão e de 300 no inverno..

Eficiência energética: Nossa abordagem em relação à energia adota uma estratégia em três níveis. O primeiro, por reduzir a demanda pela adoção de altos padrões de isolação térmica (padrões Passivhaus alemães). O segundo, pelo fornecimento eficiente de energia, e o terceiro, pelo uso de energia renovável sempre que possível, p.ex., solar, eólica, de biomassa. A consideração por energia renovável influirá tanto no projeto de cada casa como no plano diretor. É particularmente importante que as áreas do telhado estejam orientadas para o sul com inclinação ótima para permitir a captação de energia solar no futuro, quando os custos serão menores. Em uma escala de 500 habitações, será possível fornecer calor e eletricidade através do aquecimento comunitário e do CHP (Calor e Eletricidade Combinados). Este último poderia ser alimentado por gás natural ou, preferivelmente por biomassa (cavacos de madeira), cuja disponibilidade parece ser abundante no local. A eletricidade adicional poderia ser fornecida por uma turbina eólica de grande porte e (futuramente) por células fotovoltaicas solares montadas no telhado. O calor ambiente seria fornecido por aquecimento do contrapiso, reforçado por lareira a lenha nos ambientes sociais. O calor excedente do sistema CHP poderia ser desviado no verão para uma piscina comunitária.

Projeto solar passivo: O conceito de Quebra-Cabeça se aplica a um tipo de casa adaptável e sustentável, com ambientes sociais no primeiro andar e dormitórios no pavimento térreo. A massa térmica integrada na construção assegura que os dormitórios manterão o calor no inverno e o frio no verão. Otimizando-se a orientação solar, será possível aproveitar o ganho de calor solar passivo durante 6 meses do ano, e, o espaço de insolação voltado para o sul tornará isso mais fácil e, ao mesmo tempo, funcionará como um 'pulmão térmico' adicional. No verão, um telhado em balanço fornece o sombreamento solar, juntamente com uma persiana de lâminas horizontais de madeira. O conceito é semelhante ao da casa projetada por ECD para um lote com face sul na cidade de Rock, em Cornwall. Essas idéias deverão ser agora refinadas para atender aos dados climáticos locais e testadas usando-se a modelagem térmica dinâmica. As residências com face sul apresentam, durante o inverno, um consumo de combustível mais baixo do que as orientadas para o leste/oeste – porém, considerações como as do leiaute do terreno e do projeto urbano exigirão um grande número de opções de acesso e de orientação. As paredes externas são mais caras do que as divisórias, além de aumentarem as perdas térmicas sendo, portanto, preferíveis casas com terraços curtos ou casas geminadas.

A abordagem PassivHaus: A abordagem PassivHaus foi desenvolvida e largamente testada na Alemanha. A fim de atender a esse padrão, a construção deverá apresentar uma carga térmica anual inferior a 15 kWh/m2 e um consumo de energia combinada primária de no máximo 120 kWh/m2 por ano para aquecimento, água quente e eletricidade. Isso é normalmente conseguido através de:

• Níveis muito altos de isolação térmica e inexistência de choque térmico
• Utilização de ganhos solares e de calor interno
• Excelente estanqueidade < 1 m3/m2 a 50 Pascal
• Ventilação mecânica e recuperação de calor em toda a casa
• Aquecimento solar para a água
• Iluminação e aparelhos domésticos com baixo consumo de energia

As habitações PassivHaus tipicamente alcançam níveis de economia de energia de 9096 em comparação com os padrões atuais, com emissões anuais de C02 de 4 kg de C02/m2 por ano. Utilizamos o Pacote de Planejamento PassivHaus (PHPP) como ferramenta de projeto para avaliar o desempenho da Casa Quebra-Cabeça, usando dados climáticos da região de Vologda. Baseamo-nos em valores de transmitância térmica U da edificação, de 0,1 W/m2.K, com vidros triplos a 0,7 e ventilação mecânica com recuperação de calor. Usou-se a hipótese de biomassa como combustível para aquecimento. A folha-resumo indica uma demanda de energia primária de 54 kWh/m2 por ano, bem abaixo do alvo de 100. As emissões anuais de C02 são de 6,4 kg/m2 e a frequência de superaquecimento de 7% fica dentro de limites aceitáveis.

Desempenho Ambiental: No Reino Unido, usamos atualmente o Código para Residências Sustentáveis como marco ambiental. Os créditos são alocados em nove categorias; energia/C02, água, materiais, enxurradas superficiais, despejos, poluição, saúde e bem-estar, gestão e ecologia. A avaliação é realizada para uma habitação individual e expressa em termos de Nível – entre 1 e 6. Deverão ser respeitados os padrões mínimos para consumo de energia e água, a fim de atender os níveis mais altos do código. O nível 6 representa zero de carbono para todo o consumo de energia, inclusive iluminação e aparelhos domésticos. A casa Quebra-Cabeça se enquadraria no nível 415 do Código. Água e Despejos: A água é um recurso cada vez mais escasso e o Código estabelece um alvo de 90 litros por pessoa por dia. Isso é conseguido usando-se bacias de baixa vazão, limitadores de vazão e banheiras 'sob medida'. A reciclagem da água da chuva será também usada para descarga das bacias. Localmente, pretende-se estabelecer um plano de gestão de água para minimizar a ocorrência de enxurradas de superfície e maximizar o uso da água de chuva reciclada, juntamente com uma série de outras medidas técnicas para reduzir o consumo de água. Igualmente, instalações para segregação, armazenamento e coleta do despejo doméstico deverão ser embutidas no plano diretor, juntamente com sistemas de compostagem.

Materiais: O aço é o material a ser usado na estrutura principal da edificação, bem como o capeamento metálico (metal cladeado) no primeiro andar e no nível do telhado. Pisos de concreto pré-moldado poderão ser preparados localmente usando-se cinzas volantes de siderúrgicas. Considera-se a possibilidade de ser montada uma fábrica no local para fornecer a maior parte dos componentes na condição pré-fabricada. No final da obra, essa fábrica poderia ser reutilizada como um centro de lazer para a comunidade, idealmente com uma piscina para receber o calor excedente do sistema CHP no verão. O capeamento externo do pavimento térreo seria obtido com madeira extraída do próprio local e as janelas seriam montadas com vidraçaria tripla, para alto desempenho.

Para mais detalhes sobre esse projeto, consultar o Documento Resumo..

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