Põlva Gymnasium – Estlands första nära-nollenergiskola
Text: Eno Pappel, www.majaehitaja.ee
Foton: Riigi Kinnisvara AS, Aeroc Jämera AS
Sedan december 2016 har Estland smyckats med ännu en vacker skolbyggnad. Och den här gången inte någon vanlig skola utan Estlands första nära-nollenergiskola, närmare sagt Põlvas nya statliga gymnasium. Hur blev den här skolan till och vad gör denna byggnad så spännande?
På vägen från Tartu till Põlva kan man inte låta bli att beundra det kuperade landskapet som är typiskt för Södra Estland, med vackert böljande åkrar och skogar. Att bo, studera och arbeta mitt i denna vackra natur är ett rent privilegium, är tankarna som poppar upp helt naturligt på vägen till Põlvas nya skola.
Första reaktionen när jag kommer fram till Põlva Gymnasiums nya trevåningsbyggnad på Piirigatan 1 mitt i Põlvas stadskärna, är häpnad. Tomten som omger det nya skolhuset är riktigt liten, vilket innebär att angränsande hus och anläggningar står förhållandevis nära skolan och det till en början är svårt att få en helhetsbild av skolhuset. Byggnaden drar dock uppmärksamhet till sig både för sitt materialval och för husformen, och efter ett varv runt huset förstår man helt varför skolbyggnaden har placerats just på den här tomten. Angränsande idrottshall och stadion kommer ju dagligen även att användas av gymnasisterna, vilket gör tätbebyggelsen praktisk på alla sätt och vis.
Vid södra huvudentrén till det nya skolhuset fångas blicken såväl av de utskjutande loftgångarna med tillhörande trappor som av materialvalet. På husfasaden lägger man direkt märke till de 6 mm tjocka metallskivorna på bottenplanet och runt fönstrena på husets två sidor. Dess rostfärgade ytor kan vid första anblicken verka något osedvanliga, men ögat anpassar sig snabbt.
För övrigt är fasaden klädd med vertikalt träfoder i varierande brädbredder som gör husets träfasad ännu mer elegant. Husets långsidor har en något utstickande mittendel både på framsidan och på baksidan. Valmöjligheterna vid husets placering på tomten har begränsats av både tomtens triangelliknande form och lågenergihusets behov av att fånga in maximalt med solljus på södersidan.
Startpunkten för skolbygget var den 1 december 2015 när Riigi Kinnisvara AS tecknade avtal med Ehitus5ECO OÜ. Själva byggprocessen, som varade 45 veckor, började med rivning av den gamla internatbyggnaden som låg på tomten.
Husprojektören AS Resand tog i initialskedet hjälp av den tyska arkitektbyrån ArchitekturWerkstatt Vallentin GmbH. Arkitekten Gernot Vallentin, som har stor erfarenhet från projektering av innovativa och energisnåla byggnader, tog fram en preliminär projektskiss för vidareutveckling av arkitekten Pille Pärn och AS Resands projektörer som sedan svarade för hela projekteringsarbetet från konstruktionsritningar till inredningsprojektering. Till en början avvägdes möjligheten att beställa alla ritningar från samma arkitektbyrå i Tyskland, men det tidsschema som de kunde erbjuda för projekteringsarbeten rymdes inte inom den planerade tidsramen.
Som några av de största utmaningarna i projekteringsskedet har AS Resands projekteringsledare Andres Vijar lyft fram svårigheten att hålla tidsschemat, de förhöjda kraven på klimatskärmens luft- och värmetäthet i en nära-nollenergibyggnad och användningen av olika konstruktionsmaterial som inte alltid var kompatibla med varandra.
Skolan byggdes på pålad grund med armerad platta på mark och i byggnadsstommen användes såväl armerade monolitiska betongkonstruktioner som armerade betongplintar och stålkonstruktioner (stolpar och deltabalkar). Mellanbjälklagen byggdes av ihåliga armerade betongelement och även limträbalkar användes.
Ickebärande ytterväggar på husets tre sidor murades av Aeroc Hard block som är mycket lufttäta. Som fönster har både träfönster och fönster med aluminiumprofil använts, alla med 3-glaskassetter som är passande för ett lågenergihus.
Enligt projekteringsledaren Andres Vijar krävde flera komplicerade konstruktioner rejält tankearbete vid projektering. Bland annat utmaningen att hitta en fungerande lösning till beklädnad av de konsolbalkar av limträ som fördes genom ytterväggen på husets södersida.
Kvaliteten för projekteringsteamets grundliga arbete bevittnas av ett aktivt uppvisat intresse för vissa konstruktionsritningar, men eftersom projektet i helhet är upphovsrättsligt skyddat måste AS Resand först ta ställning till frågan hur och till vilka villkor dessa framtagna projektlösningar kan användas framöver.
Andres Vijar kunde sammanfatta projekteringsteamets arbete kort med att poängtera att all projektering, oavsett byggnad, först och främst kräver sunt förnuft och beaktande av följande aspekter:
• byggnadens placering på tomten måste utgå från tomtens säregenheter och förhållandet till väderstreck;
• byggnaden måste vara lufttät och ha bra värmeisolering;
• köldbryggor i byggnadens klimatskärm måste elimineras;
• byggnaden måste ha en välfungerande luftväxling.
Inga speciella hemligheter utan enkla tips som kan och bör följas vid varje byggnad som uppförs.
Ett stort plus under den hektiska byggperioden var att det gjordes få ändringar i byggprojektet, vilket lät alla parter att fokusera på det viktigaste – att uppföra ett välfungerande energisnålt hus.
Projektledaren hos byggherren Riigi Kinnisvara AS (RKAS), Sven Saar, lyfte fram alla parters utmärkta samarbete och berömde såväl projektörer som byggare, tillsynsansvariga, konsulter och alla andra inblandade som gjorde byggnadens högsta möjliga kvalitet till sin hjärtefråga.
Mycket betydde också engagemanget hos upphovsmannen bakom nära-nollenergiskolan Põlva Gymnasium, ordföranden i kommunfullmäktige, Kuldar Leis, som följde hela byggprocessen som en stödjande samarbetspartner. För honom var den största utmaningen att hitta riktigt motiverade parter och få dem att hålla fast vid målet då flera offentliga upphandlingar behövde genomföras och det var viktigt att undvika uppkomsten av svaga länkar.
Under själva byggandet var den tuffaste utmaningen att uppnå klimatskärmens lufttäthet på önskad nivå som är nödvändigt både för att undvika värmeförluster genom luftläckage och för att säkerställa de rätta fuktförhållandena i klimatskärmen. Ett klanderfritt resultat uppnåddes genom kontinuerliga arbetsmöten där varje konstruktion hanterades in i minsta detalj för att hitta en fungerande lösning. Två byggare fick grundlig utbildning i tätningsteknik och behandlade därefter alla klimatskärmens delar, förutom fönster som ingick i fönsterleverantörens ansvar, systematiskt med tätningstejp, -duk och -massa. Det gick åt hela 4 km tätningstejp som skulle inte bara läggas på de olika skarvarna och konstruktionsfogarna utan också tryckas fast ordentligt med hjälp av ett specialverktyg.
Projektledaren hos RKAS, Sven Saar, minns hur hela teamet höll andan i avvaktan på resultat från lufttäthetsprovning i förhoppning att slippa ytterligare tejpnings- eller andra förbättringsåtgärder. Alla kände stor lättnad när resultatet av läckagemätningar utförda av TTU:s Byggprojekteringsinstituts avdelning för byggfysik och energieffektivitet visade att hela byggnadens luftläckage vid 50 Pa tryckskillnad var q50 = 0,48 m3/(h∙m2) och luftomsättningen vid 50 Pa var n50 = 0,16 h-1.
– Mig veterligen har Põlvas nya statliga gymnasium den bästa lufttätheten av alla offentliga byggnader i Estland, sade Nordic Energy Solutions OÜ:s energieffektivitetsexpert Indrek Raide som medverkade i projektet både vid projekterings- och vid byggskedet.
I projekteringsskedet svarade Indrek Raide för projektets energiberäkningar, för analys av byggnadens svaga punkter samt för utförande av simuleringar för beräkning av solvärmelasttal.
Utförda beräkningar gav byggnaden energieffektivitetstalet 54 kWh/(m2*a) som betydligt understiger det tillåtna energieffektivitetstalet för nära-nollenergihus inom skolsektorn, 90 kWh/(m2*a), vilket gjorde det möjligt att tilldela huset energieffektivitetsklass A som energimärkning.
I byggskedet svarade Indrek Raide för nödvändiga beräkningar i samband med ersatt teknisk utrustning eller byggnadsmaterial, kontrollera deras lämplighet utifrån utförda energiberäkningar och hjälpa till med valet av passande utrustning. Till exempel fick man på grund av alltför lång leveranstid ersätta den initialt planerade värmeisoleringen i ytterväggar med ett annat material, vilket krävde nya beräkningar utifrån det nya materialets värden. Även ventilationsutrustningen behövde ersättas med en annan, som enligt nya energiberäkningar i slutändan visade sig vara även mera effektiv, än den initialt planerade.
Därutöver ingick det i energieffektivitetsexpertens uppgifter att genom fotografering med värmekamera hjälpa att kontrollera olika lösningar för lufttäthet och värmehållning samt resultaten av vidtagna förbättringsåtgärder.
Enligt projektledaren hos byggentreprenören Ehitus5ECO OÜ, Margo Padar, går det inte att driva liknande byggprojekt utan välfungerande samarbete och på byggplatsen flöt samarbetet tveklöst bättre än för genomsnittet. Byggentreprenören var nöjd med en byggherre som fick alla parter att aktivt medverka och fungerade samtidigt som en projektledare med samordnaransvar. Samarbetet flöt på smidigt även med tillsynsansvariga och projektörer som tack vare sin lokala anknytning kontinuerligt fanns till hands och hjälpte vid behov till genom hela processen.
Enligt Margo Padar utmärkte detta byggobjekt sig framförallt för mängden av åtgärder som var nödvändiga för att säkra de förhöjda kraven på lufttäthet och värmehållning. Tejpning av konstruktioner och andra åtgärder för säkrande av lufttätheten var mycket tidskrävande, vilket man inte räknade med från början.
Ehitus5ECO OÜ:s platschef Mihkel Laine vill förtydliga att tejpningsbehovet runt fönster och dörrar hade de förstås räknat med, eftersom det är en metod som används även för byggnader från mycket lägre energiklasser. Däremot kom det som en överraskning att även alla stålstolpars och betongväggars fogar, mellanbjälklagets ytterkanter och till och med torkhålen i innertakselementen på översta våningsplanet behövde tejpas – det framgick först under arbetets gång. Även alla genomföringar i golven och i yttre konstruktionen på bottenvåningen (för el, svagström, vatten, avlopp mm) fick helt lufttätt utförande. Dessutom behövde Aeroc blocken i ytterväggar putsas heltäckande, inkl. de delar som hamnade bakom golvens pågjutningar.
En övervägande del av ytterväggar byggdes av Aeroc block och murarbetet gick fort. Faktumet att Aeroc överliggare gick att montera utan någon tyngre utrustning bidrog i sin tur till ett snabbt arbetstempo.
Valet föll på Aeroc block framförallt tack vare den goda lufttätheten för Aeroc blockväggar med tunn limfog. Bra värmeisolerande egenskaper var ett annat bidragande argument. Putsade Aeroc väggar blev i slutändan riktigt lufttäta och det uppmätta värdet för husets lufttäthet överträffade den initiala målsättningen. En annan viktig aspekt var Aeroc Hard blockens goda draghållfasthet för fasadpluggar. Egenskapen testades även på plats och muren hade en utmärkt draghållfasthet för pluggar.
Ett moment som enligt byggare var oväntat komplicerat och tidskrävande var monteringen av olika designelement i limträ och plywood samt de massiva trädetaljerna i husinteriören. Till exempel innebar installation av trappräcken montering av mer än 50 limträpaneler (med tjocklek 160 mm) som vägde 400 kg i genomsnitt, de tyngre även över 600 kg, ett arbete som kunde utföras först i samband med invändiga finisharbeten för att kunna skydda träet mot fukt och mekaniska skador. Montering av dessa detaljer tog avsevärt längre tid än planerat.
Margo Padar vill lägga till att även fasadens färdigställande var mycket arbetskrävande, för att få till det rätta designuttrycket enligt projektet, närmare förklarat just vad det gällde metallramen som omger fönstrena på husets tre sidor och som kunde mätas upp exakt först efter att den övriga fasaden runt fönstrena var färdig.
En annan svår uppgift var monteringen av solelpaneler på skolhusets tak. Det var mödosamt att hitta rätt placering och rätt lutningsvinkel (15 grader) för alla solpaneler så att över 100 solpaneler med en sammanlagd effekt på 38 KW skulle få plats på taket och ge bästa möjliga beräknade uteffekt utan skuggbildning på panelerna vilket kan dra ner systemets verkningsgrad. Bland annat innebar det att åskskydden fick flyttas för att motverka skuggor på solpaneler och panelerna placerades ut på taket i individuella grupper på de allra lämpligaste platserna.
Även Vaiko Kann från företaget Keskkonnaprojekt OÜ, som hade tillsynsansvaret på objektet, vill lyfta fram frågorna kring byggnadens lufttäthet när han beskriver sin roll i projektet. Lösningen innebar ett nära arbete med externa experter inom energieffektivitet och passivhus från Tartu Universitet och OÜ Sense.
Användning av konstruktioner i olika material försvårade projektet en hel del, eftersom det lufttäta membranet kunde sitta både invändigt och utvändigt på olika konstruktioner. Det gjorde säkrandet av konstruktioners lufttäthet till en komplicerad uppgift som ofta fick lösas med hjälp av olika täckningslösningar på olika nivåer i konstruktionerna.
Tillsynsansvaret på detta objekt innebar kontinuerlig närvaro och arbetsbevakning på byggplatsen, bl.a. genom löpande fotografering av konstruktioner för att kunna få fram korrekta lösningar med hjälp av ”före och efter” bilder. Mycket av tiden gick åt för läckagedetektering och därav följande påpekanden för byggentreprenören. Trots att byggentreprenören förmodligen inte hade räknat med så arbetskrävande och detaljerat arbete för säkrande av klimatskärmens lufttäthet följdes alla riktlinjer från den tillsynsansvarige utan protester och samarbetet fungerade riktigt bra.
När man kliver in i huset genom huvudentrén välkomnas man av en öppen vestibul, med en trappa som leder till de högre våningsplanen på vänster sida och ett ljust auditorium på höger sida.
I husets inredning ligger accenten genomgående på massivt trä som har använts både i trappräcken längs huvudtrappan som löper genom de tre våningsplanen mitt i huset och runt större fönster, vilket skapar en särpräglad, lugn och naturnära miljö. I möbelvalet dominerar ljusa toner i inredningen.
Byggnadens belysning är uppbyggt på LED-lampor, men även det naturliga dagsljuset utnyttjas så mycket som möjligt med hjälp av stora fönster på husets södersida. Alltför höga temperaturer i huset p.g.a. solinstrålning undviks med hjälp av passiva metoder som förutom de skuggivande utskjutande loftgångarna omfattar utanpåliggande fasadpersienner med automatisk styrning.
Riklig tillgång till naturligt dagsljus får de ljusa lokalerna att se ännu större ut. Stora fönsterytor i bottenvåningens auditorium och nästan heltäckande på aulans tre väggar skapar ytterligare rymdkänsla.
Större salar har ställbara mellanväggar som kan användas enligt behov vilket gör rumsanvändningen ännu mer multifunktionell. Golvbeläggning i klassrummen består av respektabel naturlig ekparkett. Alla klassrum har tillträde till loftgången vilken också fungerar som utrymningsväg.
Uppvärmning av skolan sker med fjärrvärme genom vattenburna värmeelement, men under en rundtur i huset syns bara ett fåtal värmeelement till med ringa mått, vilket vittnar om husets låga uppvärmningsbehov. Som en annan miljösparande lösning samlas regnvatten i en 10 m3 behållare för användning som spolvatten i skolans toaletter.
Det nybyggda skolhuset är, förutom att vara Estlands första nära-nollenergi skola, utan tvekan även en av de vackraste skolorna i Estland. Det hur husets energibehov kommer att se ut i fortsättningen återstår att se. Byggnadens energivärden kan bl.a. följas i realtid från en skärm i vestibulen på väggen intill skolands huvudentré.
Sven Saar förklarade att alla hus byggda för Riigi Kinnisvara AS är föremål för en längre monitoring och så är även fallet för Põlva Gymnasium. Det är först efter en tid vi får en helhetsbild av hur allting i huset fungerar och hur stor den egentliga energiförbrukningen blir. De inblandade parterna i projektet hoppas att de egentliga energiförbrukningsvärdena kommer att överträffa de beräknade värdena. Eftersom det tar ett år eller två innan byggfukten försvinner från huskonstruktionerna dröjer det också några år innan vi får veta det egentliga resultatet.
Det är trevligt att konstatera att detta projekt, d.v.s. Põlvas nya statliga gymnasium har nominerats till Estlands bästa byggprojekt 2016.
Bygget av Põlvas nya statliga gymnasium finansierades med medel från Europeiska regionala utvecklingsfonden och statsbudgeten. Den totala byggkostnaden var 3,08 miljoner euro.
Den nya skolbyggnaden har över 2300 kvadratmeter bruksarea vars vackra och ljusa lokaler kommer att rymma fler än 200 gymnasieelever. Studiestarten i det nya skolhuset sker i januari 2017.
Uppgifter per 2017-01-03