O edifício que respira: a construção da nova sede da Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) em Medellin

Salmaan Craig (EngD) está trabalhando com a Empresa de Desenvolvimento Urbano (EDU) de Meddelin no projeto de sua nova sede. É professor da Harvard Graduate School of Design, onde se especializa no projeto térmico e a física dos edifícios e materiais. Foi criado em Londres, mas com mãe colombiana. Nessa colaboração explica os desafios termodinâmicas que existem por trás do projeto, atualmente em construção.

O novo edifício para a sede da EDU vem sendo feito em uma cocriação tripartite entre a empresa pública, o setor privado e Salmaan Craig como consultor independente que voluntariamente aportou seus serviços. EDU pretende consolidar um laboratório de projeto e bioclimática aplicado no novo edifício como um modelo real, onde a empresa Conconcreto entra como sócio desenvolvedor de tecnologia em sua fachada, além de construtora do edifício.

A nova sede da EDU está enquadrada na renovação urbana do centro de Medellin, como um projeto âncora na transformação integral do parque de San Antonio. Projetado e construído sobre um terreno próprio, ali se levanta o edifício literalmente sobre a projeção da antiga sede administrativa da empresa. É um compromisso da empresa por criar edifícios públicos sustentáveis que sejam referências de cidade sob a metodologia de "edifícios que respiram".

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Esta intervenção é parte integrante do centro tradicional e representativo da cidade de Medellin, cuja vocação como articulador das transformações socioespaciais da renovação do centro (tranvía Ayacucho e Carrera Bolivar), é a de executar ações iniciais para conformar um novo espaço cívico da cidade, "um lugar de encontro para os cidadãos". É um edifício com um alto compromisso com a inovação destinada a uma geração de edifícios sustentáveis em Medellin: seu sistema de fachada pré-fabricada, os painéis solares, a chaminé solar, a calibração de temperatura e a flutuação térmica. Além disso, não conta com ar condicionado.

Bosquejo preliminar. Image Cortesía de EDU

O projeto tem uma vocação de inovação para contribuir com a renovação, revitalização do centro e, assim, promover que torne a ser socialmente seguro através da mistura saudável de usos; da apropriação adequada por parte dos cidadãos. Nesta dinâmica a intervenção aposta em estimular a transformação do centro da cidade para promover um habitat sustentável, garantindo o direito à cidade junto a uma estratégia de urbanismo social para construir uma cultura interna e externa da sustentabilidade.

Sua concepção é baseada em "um edifício que respira", pensado em "materiais simples, geometrias inteligentes." Uma pele exterior composta por elementos pré-fabricados de alta qualidade permitem conduzir a uma chaminé solar interna para refrescar o ar frio exterior. Isso é feito com materiais simples que geram o controle da massa térmica e por conceitos termodinâmicos - convexão e forças térmicas - gerando uma mudança de temperatura do ar de fluido constante, do frio para o quente, criando correntes de ar nos espaços de trabalho dos funcionários da empresa.

O edifício está localizado no Polígono Z3_CN1_2 (centro tradicional e representativo) e também na área de intervenção estratégica que é o Macroprojeto de Rio Centro dentro da subárea 2 - Centro. O edifício tem uma área de índice de construção de 1.015 m², áreas comuns de 1.968 m², para um total de 2.983 m² de área total de construção. Tem uma forma de prisma quadrangular esbelto com uma altura de 37 metros do nível do térreo, que cresce a partir do mesmo perímetro do edifício existente, que teve um processo de demolição com o método de implosão.

O edifício tem dois subsolos onde estão as áreas técnicas de armazenamento de água, estacionamentos, salas técnicas, reciclagem, sala de lixo, manutenção e depósitos. Um primeiro andar de atenção para a comunidade com um centro de pagamento, recepção, salão galeria de projetos, atenção comunitária e área de arquivamento.

A nova sede tem dez andares com um pé-direito típico de 3,70 metros, distribuídos da seguinte forma: do 2º ao 4º pavimento estão os escritórios; no 5º as áreas comuns, uma cozinha e um terraço; desde o 6º ao 8º mais escritórios; no 9º está o escritório da gerência geral; enquanto no 10º distribuem-se espaços técnicos e áreas de trabalho, além da sala de máquinas dos elevadores.

Estado de construcción en Abril de 2016. Image Cortesía de EDU

Um novo tipo de ventilação, um novo tipo de experimento

A nossa maneira de experimentar o calor é mais complexa do que gostaríamos de admitir. Os padrões de conforto definem o que é aceitável para os edifícios, e evoluem à medida que aprendemos sobre as sensações térmicas. A maioria das pessoas entram em consenso sobre estas últimas quando está muito frio ou muito quente. Mas, em situações intermediárias é mais difícil de prever como eles vão se sentir, o que toleram ou desfrutam. Um número incerto de fatores fisiológicos, psicológicos, culturais e climáticos entram em jogo para fazer pender a balança.

Em princípio, o objetivo das normas de conforto térmico foi definir uma gama universal de temperaturas que se aplicariam todos os edifícios, climas, momentos e pessoas. Esses foram desenvolvidos pela mão da arquitetura moderna e as tecnologias de condicionamento de ar da época. E, juntos, contribuíram para originar o Estilo Internacional. A criação de novos padrões de conforto nos indica que grandes mudanças se aproximam: sutilezas importantes são reconhecidas nas sensações térmicas, como nossa tendência para se adaptar às mudanças sazonais, ou de tolerar temperaturas mais elevadas, se sabemos que podemos abrir uma janela [1].

O chamado Target Comfort Range (intervalo de conforto) representa o ponto de partida ou o ruído em todas as conversas sobre projeto passivo. Medellin é um bom exemplo: com muito pouca variação ao longo do ano, em um dia típico a temperatura varia entre 18°C e 28°C à sombra.

Se perguntados, a maioria de seus habitantes instintivamente diriam que a parte superior deste intervalo é muito quente, concluindo que o ar condicionado é necessário. No entanto, de acordo com as novas normas, esta temperatura é adequada para escritórios, sempre e quando haja suficiente circulação de ar [2] . Isso levanta uma questão importante: se não podemos projetar edifícios sem ar condicionado em Medellin, chamada de Cidade da Eterna Primavera, onde é que vamos fazer isso?

Um dos maiores desafios da ventilação natural é a dificuldade em prever a frequência, a direção e a força do vento. Em Medellin a direção do vento é relativamente estável, mas só tem a força necessária para 40% do ano. Felizmente, na última década existiram progressos para entender e incorporar uma força mais confiável: ventilação dinâmica (empuxo), um tipo de ventilação não ativada pelo vento, mas pelo calor residual dos ocupantes, computadores e outros ganhos de calor no interior dos edifícios.

Todos nós já encheu um balão alguma vez. Nós projetamos nosso prédio para tirar vantagem deste efeito: uma chaminé conecta todos os pisos de escritórios. Aquecido pelos ocupantes e computadores, o ar interior naturalmente sobe pela chaminé. À medida que sai pela parte superior, o ar fresco é aspirado a partir das janelas e para dentro do edifício.

Com a ventilação impulsionada pelo vento, o ar fresco é empurrado para dentro desde os lados. Mas com ventilação por flutuabilidade, o ar fresco é aspirado desde os lados. Assim que a ação é diferente. E é também mais confiável. Em um dia quente, quando a ocupação de construção é alta, pode não haver vento suficiente para conduzir o ar interno. No entanto, a ventilação dinâmica é diferente: o aumento da ocupação também aumenta a força motriz. Em outras palavras, a flutuabilidade é uma força que pode ser concebida. Pelo projeto, podemos manter uma "brisa" na ausência de vento.

Como o tamanho da chaminé ou das janelas é determinado? Se as aberturas são do tamanho errado, não haverá fluxo de ar suficiente, e o interior irá sobreaquecer. Isto costumava ser um problema difícil de resolver, principalmente para edifícios de vários andares, mas uma nova pesquisa tem proporcionado novos conhecimentos: agora temos modelos matemáticos simples que respeitam os mais importantes princípios físicos [3]. Agora, as equipes de projeto podem facilmente decidir se a ventilação dinâmica é viável desde o início do processo de projeto.

Este vídeo mostra um "aplicativo" baseado nestes modelos matemáticos. Foi desenvolvido para que a equipe de projeto da EDU pudesse projetar o tamanho das janelas e a chaminé corretamente, bem como fazer os ajustes necessários durante a vida do edifício.

A tabela mostra o tamanho apropriado das aberturas em cada nível para garantir que todos tenham a mesma quantidade de ar fresco. Se aumenta a velocidade de ar fresco por pessoa, as aberturas aumentam, enquanto a temperatura no interior (em relação ao exterior) cai. Mediante o ajuste adequado das aberturas, podemos manter a temperatura média interna a não mais do que dois graus (+ 2°C) acima do exterior, gerando três ou quatro vezes a quantidade normal de ar fresco por pessoa [4].

Três janelas por piso poderão ser abertas, espaçadas para proporcionar uma distribuição uniforme de ar fresco, dos lados menos poluídos e mais tranquilos do edifício. Nossa ideia atual é a de colocar gráficos em cada janela, mostrando aos ocupantes quando devem abrir a janela, dependendo de quantas pessoas estão nesse pavimento naquele dia.

E à tarde, quando a temperatura exterior pode exceder os 28°C na sombra? Para resolver isso, exploramos dois aspectos ambientais: em primeiro lugar, a chaminé olha o oeste, assim que vai receber um "impulso solar" no período da tarde. Isto irá aumentar a velocidade de ar fresco até um terço. Segundo, usamos a massa térmica: o concreto aparente esfria durante a noite, mantendo-se relativamente frio durante o dia. Isso absorve o calor radiante dos ocupantes, tornando-se mais frio do que o lado de fora durante a maior parte do tempo.

Vemos este edifício como um laboratório. É uma experiência no projeto por flutuabilidade, e uma prova dos níveis de conforto. Os ocupantes são principalmente arquitetos e urbanistas que trabalham para a EDU. Eles experienciarão a teoria e a realidade da ventilação dinâmica pessoalmente. Reconhecerão os sucessos e fracassos, para ver como melhorar o projeto e como aplicar o conceito a diferentes tipos de edifícios em toda a cidade.

Este não é apenas uma experiência para a EDU. Temos a intenção de transmitir a construção do edifício pela internet, ao vivo. A maioria dos clientes e arquitetos não estão preparados para compartilhar este tipo de informação, porque isso pode revelar omissões no projeto e na construção. Mas se ninguém sabe como realmente rendem os edifícios, como podemos, como uma indústria, aprender coletivamente com os nossos sucessos e fracassos?

Concretagem do GRC (Glass Reinforced Concrete) e instalação in loco

Moldaje de GRC (Glass Reinforced Concrete) e instalación in situ. Image Cortesía de EDU

Legendas do vídeo

La Sensación Térmica: aqui está um vídeo de um antigo experimento recriado em classe no ano passado. Santiago González Serna é o voluntário colombiano. O experimento remonta pelo menos a John Locke, o filósofo do século XVII, que estava interessado em como percebemos fisicamente e entendemos o mundo. Em frente a ele há três baldes de água. Um deles está quente, o outro frio e o último à temperatura ambiente. Você pode vê-lo colocando a mão sobre o balde quente, e a outra mão sobre o frio. Depois de suas mãos têm aclimatado, ele as remove. Uma mão está quente e outra fria. Em seguida, mergulhada ambas as mãos no balde cheio com água à temperatura ambiente. Quando perguntado para adivinhar a temperatura, ele teve dificuldade em responder. Seus sentidos estavam obviamente em conflito: "Eu não posso dizer, porque minha mão quente sente frio, mas minha mão fria sente quente". O que isso nos diz? Que julgamos temperatura - e tudo o que vem dos sentidos - de forma comparativa. Se você acha que a água é quente ou fria demais, depende do que você acabou de experienciar. Somos criaturas profundamente comparativas.

Multistory Buoyancy Ventilation: aplicativo desenvolvido para ajudar a equipe da EDU no projeto da chaminé e janelas em cada andar. A força da impulsão é gerada pelo calor das pessoas e equipamentos. A níveis mais elevados, a força de sucção resultante na fachada é proporcionalmente menor. Assim, as aberturas das janelas precisam ser maiores para fornecer a mesma quantidade de ar fresco para o piso. Ver:Andrew Acred and Gary R. Hunt, “Stack Ventilation in Multi-Storey Atrium Buildings: A Dimensionless Design Approach,” Building and Environment 72 (February 2014): 44–52, doi:10.1016/j.buildenv.2013.10.007

Notas

^{^[1]}Richard J. de Dear and Gail S. Brager, “Thermal Comfort in Naturally Ventilated Buildings: Revisions to ASHRAE Standard 55,” Energy and Buildings 34, no. 6 (2002): 549–61.

^{^[2]} Veja aqui. Eleja o método “adaptive comfort”

^{^[3]}Andrew Acred and Gary R. Hunt, “Stack Ventilation in Multi-Storey Atrium Buildings: A Dimensionless Design Approach,” Building and Environment 72 (February 2014): 44–52, doi:10.1016/j.buildenv.2013.10.007; Torwong Chenvidyakarn, Buoyancy Effects on Natural Ventilation (Cambridge ; New York: Cambridge University Press, 2013).

^{^[4]}A dose recomendada para os novos edifícios tipicamente é de 10 litros por segundo por pessoa (dependendo do tipo de atividade e o nível particular)

Arquitetos

EDU - Empresa de Desenvolvimento Urbano de Medellin
Localização

Carrera 49 #44-94, Medellin, Antioquia, Colômbia
Direção de Projeto

John Octavio Ortiz Lopera
Equipe de Projeto

Víctor Hugo García Restrepo, Gustavo Andrés Ramírez Mejía, César Augusto Rodríguez Díaz, Catalina Ochoa Rodríguez, Julián Esteban Gómez Carvajal, José Arturo Agudelo, Aurlin Cuesta Serna
Entidade Promotora

Empresa de Desarrollo Urbano (EDU) + Alcaldía de Medellín
Termodinâmica

Salmaan Craig
Consultor de desenhos técnicos

Juan Fernando Ocampo Echavarría
Projeto Estrutural

Rafael Álvarez R., Ramiro Londoño Ángel, Carlos Mario Gómez Rojas
Construtora

Constructora Conconcreto
Consultoria bioclimática

Taller de Ingeniería y Diseño Conconcreto
Consultoria acústica

Daniel Duplat
Diretora social

Gloria Estela López
Desenhos Técnicos

Espacios Diseño Construcción S.A.S.
Gerente Geral Empresa de Desenvolvimento Urbano

Jaime Bermúdez Mesa (atual), César Augusto Hernández Correa (2016), Margarita Maria Ángel Bernal (2012-2015)
Área

3.660 m²
Ano do Projeto

2016
Fotografias

Alejandro Arango
Fabricantes

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