Rolling Stones of the Mecsek – Science Building, Pécs

A Pécsi Tudományegyetem campusán új innovációs és kutatóközpont épül Science Building néven, a dr. Bachmann Bálint DLA felelős tervező és dr. Bachman Zoltán DLA vezető tervező irányította tervezőcsapat elképzelései szerint. A három kocka alakú épülettömb közé üvegmozaikkal burkolt előadóterem-kavics ékelődik be. Az épületegyüttes tömbjeinek energiaellátását különböző, részben megújuló energiaforrások fogják biztosítani, ezzel 1:1-es mérési, tesztelési lehetőséget biztosítva az üzemeltetőknek.

A tervezett épület a Pécsi Tudományegyetem (PTE) természettudományi oktatás, kutatás és innováció helyszíne. A projekt egy, a Dél-Dunántúli régió életében évtizedes hiányt pótló kutatóközpont, amely a korábbiakban szétaprózott kutatási potenciált a Pólus programban megfogalmazott egészségipar és környezetipar köré koncentrálva, magas színvonalú műszerhátteret és laboratóriumterületet biztosít az itt elhelyezést nyerő kutatócsoportok számára. A Science Building projekt kiemelkedően fontos célja az oktatási tevékenység mellett az alapkutatási potenciál fejlesztése a természet-, műszaki-, és egészségtudományok legprogresszívebb területein.

Telepítés, megközelítés

A tervezett Science Building három különálló épületkubusból álló együttese a Pécs, Ifjúság út északi oldalán elhelyezkedő területre települ, az egyetemi Campus bővítéseként. A közelben az egyetemhez kapcsolódó funkciók helyezkednek el, úgymint kollégium, tornacsarnok és szabadtéri sportpálya. A helyszín észak-déli irányban jelentősen emelkedik, amely a tervezés során alapvető koncepcionális elemmé vált. A burkolt és zöldterületek kialakítása a hely jellegzetességeire reagálva, a funkcionális rendszert és hierarchiát meghatározva fogadja be az elsődleges tevékenységeknek helyet adó laboratóriumi szisztémát, az épülettömegek láncolatát.

Az épületek között belül lehetséges csak átjárás, bár a középső és legfelső tömegek a közöttük kialakuló szabadtér felé is megnyílnak. A főbejárat az Ifjúság út felől, annak publikus, kiterebélyesedő térbővületéből közelíthető meg. A létesítmény három, szabályos kocka alakú tömbből áll, az utca felőli az „A", a középső a „B", míg a legfelső a „C" jelű épület. Az „A" jelű épület a földszinten kialakított, részben földbe süllyesztett aulaterén keresztül kapcsolódik a „B" épülethez. Ezen aulatérből elérhető a 300 fős előadóterem, amely a három épület karakterétől eltérően, gömbölyded „kavicsként" helyezkedik el a két épület között. A „B" épület belső lépcsőjén feljutva annak második emeletére, az épület közlekedőjén át egy hídon keresztül alakul ki kapcsolat a „C" épülettel.

A terület nyugati oldalán, lejtőirányban tűzoltó felvonulási útként is szolgál az a rámpás felhajtó, amely egyben a létesítmény technológiai kiszolgálóforgalmát is biztosítja. A „C" épület mellett a terepbe süllyesztve, az épület mellett alakítottuk ki a működést biztosító helyiségeket, többek között a távfűtés fogadó helyiségét, a nyitott, nitrogéngáz-tárolót, az állatkísérletek hulladéktárolóját, valamint az aggregátor helyiséget. Az épület körül parkosított zöldterületet terveztünk, amely az „A" és „B" épület közötti közlekedő-konferenciaterem tetejére is felkúszik. A tereplépcsőzéseket épített támfalakkal támasztjuk meg.

„A" épület

Az épület földszintjén alakul ki a portával ellenőrzött bejárat, az előcsarnoktér, benne értékmegőrzővel, ruhatárral, a központi magban büfével. Itt helyezkedik el a füstmentes lépcsőház, közepén biztonsági felvonóval, amelyről az épület szintjei megközelíthetőek. A központi mag mögött, a „B" épület felé eső részen helyezkedik el az előcsarnokot, konferenciatermet kiszolgáló vizesblokk, benne a mozgáskorlátozottak számára külön kialakított WC-egységgel. Az épület galériaszintjén hallgatói társalgásra alkalmas teret alakítottunk ki, továbbá itt kapott helyet a hallgatói szolgáltatás irodai egysége. Az első emelet központi lépcsőmagja körül, a szint keleti és déli oldalán szemináriumi termeket helyeztünk el, a további területen irodahelyiségek találhatóak. A második és harmadik szintet az egyetem működését biztosító adminisztratív funkciók töltik ki. A legfelső szinten a konferenciaterem és az egyetemi vezetés irodái kaptak helyet.

Konferenciaterem

Az „A" és „B" épületek közötti térben alakítottuk ki a 300 fős, emelkedő padlós konferenciatermet, amely egyedi vasbetonszerkezettel, „kavicsként" ül a térben. Megközelítése a két szélén kialakított ajtókon át, a közlekedőtérből lehetséges. A terem alatt helyeztük el a termet kiszolgáló légtechnikai gépházat. A gömbölyű felületű tömeget üvegmozaik burkolat fedi. A légtechnikai gépház levegő ellátása a keleti kert területbe helyezett vasbeton műtárgyakon keresztül valósul meg. A gömbölyű tömeg és a közlekedő feletti födém találkozásánál üveg felülvilágítós sávot alakítottunk ki fix, hőszigetelt, járható üvegezéssel.

„B" épület

Az épület alsó szintje az „A" épület felől síkban közelíthető meg. A külön tűzszakaszként kialakított tömeg önálló, a déli homlokzatra telepített, kétkarú lépcsőmaggal kiszolgált, amely az alsó szinten szellőztetett előtérrel rendelkezik. Emellett a vertikális közlekedést a felsőbb szintek belső közlekedőjére szervezett teherfelvonó biztosítja. A földszinten egy 150, illetve egy 100 fős előadótermet alakítottunk ki, amelyekhez egyenként előkészítő helyiség és előadói raktár tartozik. A termek részben lépcsős padozattal tervezettek, fő megközelítési irányuk az „A" épület felől, kétszárnyú tűzgátló ajtón át történik. Az épületben a hallgatói előadók nagy belmagasságú terei miatt a központi mag körül galériaszint kialakítása vált lehetővé, ahol az épületben dolgozó kiszolgáló személyzet szociális, karbantartó és raktárhelyiségeit helyeztük el. Az emeleteken a homlokzati traktusokban hallgatói laborok találhatóak. Az épület tetőszintjére gépészeti helyiséget terveztünk, a lapostetőre az épületgépészeti berendezéseket telepítettünk.

„C" épület

Az épület külső, kiszolgáló forgalma a „B" és „C" épületek között kialakított térről közvetlenül biztosítható. A tömb a „B" épülethez hasonlóan, a déli homlokzatra telepített kétkarú lépcsőmaggal kiszolgált. A szinteken a belső mag köré szervezett közlekedőkről nyílnak a speciális kutató laboratóriumok, oktatói-kutatói szobák. A laborban dolgozók átöltözésére a 2. szinten öltözőt, a 3. szinten ruhaváltó helyiségeket terveztünk. A negyedik szinten a központi magban speciális laboratóriumot és annak helyiségeit alakítottuk ki, a biztonság és fertőzésveszély miatt speciális műszaki megoldásokkal (légzárás, ellenőrzés, védelem). A tetőszinten úgynevezett állatházat hoztunk részre az oktatáshoz és kutatásokhoz szükséges kísérleteknél felhasznált állatok napi elhelyezésére, a növényekkel történő vizsgálódáshoz a virágházak adnak teret.

Homlokzatképzés, tömegalakítás

A létesítmény tömege három szabályos, szögletes kubusból és az első kettő között elhelyezkedő konferenciaterem áthatásokkal kialakuló lágy, gömbölyded tömegéből áll össze. A tervezői cél egy gazdaságosan, ökonomikusan kialakított, újszerű épület megfogalmazása volt, amely az  energiaellátás módjában és a külső megformálásban is tükröződik. A tervezett homlokzatok úgynevezett klímahomlokzatok, amelyek nem a hagyományos értelemben vett, már bevált műszaki megoldásúak, hanem az épületek teljes egészére kiterjedő, újszerű koncepcióval bírnak. A kialakítás elve, hogy a központi héj körül egy védő-puffer zónát hozzunk létre, amely átszellőztetett légrétegével az épület téli-nyári hőháztartását képes befolyásolni, ugyanakkor kísérletet tesz egy gazdaságosabb, területkihasználásra orientált épületgépészeti kiszolgálás megteremtésére is. Az álpadlókban elhelyezkedő fan-coilokat, a szellőzés egyéb berendezéseit, a hő-, és füstelvezetést e kettős homlokzatok között tervezzük kialakítani. A laborhelyiségek nyílászárói pedig építészeti motívumként e héjban résként jelennek meg, hol a héj síkjában, hol az épület külső faláig visszahúzottan. A homlokzat a hőszigetelt vasbeton külső fal elé szerelt fémszerkezetű burkolattal alakul ki, amely körülveszi a teljes épületet.

A déli homlokzaton klasszikus klímahomlokzatot terveztünk, amelyet egy külső, egyrétegű üvegezésű héjjal és egy mögötte kialakított, hőszigetelt üvegezésű függönyfal szerkezettel képzeltünk el. A két réteg között helyezzük el az árnyékoló szerkezetet, amelyek a mögöttes helyiségek napsugárzás elleni védelmét biztosítják. Az épület fehér színű, fémes hatású homlokzatai közé ékelődik be a konferenciaterem „kavicsszerű" tömege, felületén egy eozin színhatású üveg kismozaik burkolattal. Az épület körül kialakuló tereptárgyak, támfalak monolitikus látszóbeton felületűek, illetőleg előregyártott látszóbeton kéregelemekkel burkoltak.

II. Energiadesign

2009. szept. 1. jelentős nap volt: az ökológiailag orientált innovációs és kutatóközpont alapkőletétele annak a jele, hogy Pécsett létrejön az Energiadesign® magyar fellegvára. A Science Building (SB) első kutatóközpontként Magyarországon megpróbál létrehozni a természetes és épített környezet mikro-, és makroszisztémája között egy CO2-semleges egyensúlyt. Az egységes tervezői látásmód figyelembe veszi az összes szükséges energia-, és anyagáramlást, az épület létrehozásától a visszabontásig. A gazdaságtan analógiájára, mindaz a természetes készlet, ami az épület építése és üzemelése közben felhasználásra került, kölcsönnek tekintendő. Ezt az energia-, és anyagmennyiséget vissza kell adnunk, hogy a természetes ökoszisztéma összeomlását megakadályozzuk. Ez a cél az energiadesign módszerével megoldható.

Három fázis

Az első fázis az energiahatékonyság optimalizálása, a ráfordítás és cél közötti legjobb kapcsolat figyelembevételével: a létrehozási-, az üzemeltetési- és recycling energia-, és anyagáramlás kumulált - halmozott szisztematizálása. A mottó elvileg így hangzik: olyan sok energiát, amennyi szükséges, olyan keveset, amennyire lehetséges. A második szakasz az épület energetikai jellemzőire irányul, amelynek dinamikusan kell reagálnia a változó mikroklimatikus hatásokra és adaptívan kell viselkednie. Amennyiben a ház a „PERFORMANCE"-a (viselkedése) által elér egy energiailag optimalizált szintet, úgy lehetővé válik a harmadik fázis: a természetes energiaforrások hatékony és gazdaságos használata. Így keletkezik egy „Szoláris törlesztőbázis" és ezáltal nem csak ökológiai, hanem egy financiális/ anyagi fenntarthatóság is.

Teljesítőképes szervezet

A SB egy olyan organizmus, amelynek burka a belső és külső tér energiacseréjét szabályozza. Az épület „bőre" reagál a külső klimatikus hatásokra, valamint a belső kihatásokra és ezáltal kielégíti az energiahatékonysági és komfort igényeket. A déli „A" kockában, a bejárati fronton egy multifunkcionális épületburok-szerkezet minimalizálja az épületkondicionálására történő műszaki és energetikai ráfordítást. A szabályzó, irányító szerep mellett, a napenergia felhasználása által egy energiahomlokzat jön létre. A többhéjú szerkezet egy külső biztonsági üvegezésből, egy hetven centiméter vastag légrétegből és egy belső szigetelő üvegezésből áll. Télen a légréteg hő-, és hangszigetelőként működik, napsütéses napokon az irodák az ott passzívan felmelegedett, friss levegővel szellőztethetőek. A használt levegő a kürtőhatás segítségével szintén a homlokzati köztes rétegen keresztül kerül elvezetésre. A többi homlokzat hagyományos belső homlokzati szerkezet, külső héjként előre gyártott fémlemezborítással. Itt a homlokzati légrétegben lévő légcsatornák segítségével történik a szellőztetés.

A tetőtér szellőztető központjában a hideg friss levegő előkondicionálásához a hőt és a nedvességet egy rotációs hőcserélő segítségével visszanyerik. Az előmelegített friss levegőt ezután még a földszinti geotermikus energiaközpont hőszivattyúja tovább melegíti 26 °C fokra. Az emeletek a bevezetett levegőt a homlokzati közben lévő függőleges légcsatornákon és a kettős padlószerkezet padlócsatornáin keresztül kapják. Ennek az elárasztásos rendszernek a használt levegője a homlokzati légcsatornákon keresztül kerül leszívásra. Az átmeneti időben a légcsatornák egy szenzor vezérlésével záródnak, hogy lehetővé váljon a természetes, ablakon át történő szellőztetés. A magasabb energiaigényű helyiségeket szintenként a kettős padlórétegben levegő - víz hőszivattyúkkal szerelik fel, ezáltal az ottani kiegészítő fűtést és hűtést a szellőztetésen keresztül is biztosítják – a gyorsabb termikus hőtechnikai igények kielégítése céljából.

Pufferzóna

A kettős homlokzat télen hőszigetelő pufferzónaként hat. A forró évszakokban és az átmeneti időszakokban a burok külső héját az alsó területen kinyitják, hogy friss levegő juthasson a homlokzati köztes rétegbe és lehűthesse azt. A friss levegő keresztüláramlik és szellőzteti a homlokzatokat mind függőlegesen - konvekció révén -, mind vízszintesen az épületsarkokon felszerelt szenzorral vezérelt szellőző csappantyúkon keresztül. Egy évszázadokra visszanyúló régi, természetes épülethűtési elv került új interpretálásra és aktuális technikával kibővítve: a homlokzat felső területén a fő szélirányban a levegő bekerül a légrésbe és multifunkcionális vízfelületeken áramlik át. Ennek eredménye a homlokzat légrésének adiabatikus párologtató hűtése. A nehéz nedves levegő a gravitáció következtében a földszinti geotermikus energiaközpontba kerül, ahol víz - víz hőszivattyúval 18 °C fokra továbbhűtik.

Adiabatikus vízfelületek

Az adiabatikus vízfelületeket kombinált multifunkcionális napvédelmi-, és fényirányító elemként helyeztük el, amelyek „manipulátorként" drasztikusan csökkentik a hűtési-, és elektromos áramfelhasználást. A homlokzati légréteg felső harmadában az víz-elemek fénytükröző felületként is működnek. A homlokzat középső harmadában mozgatható árnyékoló elemek találhatóak. Ez az „aquaskin" - rendszer ezenkívül aktívan is képes napenergiát használni. A belső üvegezési felületen mellvédmagasságban szolár meleg víz előállítása céljából víztartályokat és -tartókat helyeztünk el.

Alternatív megoldásként szintmagas, vizet vezető tartályelemeket lehet elhelyezni a homlokzathéj belső és külső felületén. Termikus tárolóképességüknek köszönhetően a homlokzat fizikai tulajdonságainak alakításában képesek szerepet játszani. Napvédelemként történő alkalmazásuk mellett hűtő, ill. fűtő hatásuk van. Manipulátorként szabályozzák az energiamennyiséget, nagy felületű termikus kollektorként működnek és dinamikusan alakítják a külsőt. A komplett homlokzat így kombinált lég-, fény-, és vizes közegű kollektorként működik. A szél-, víz- és szoláris sugárzási energia felhasználásával, valamint redukált ökológiai létesítménytechnika integrációjával jelentős anyagi megtakarításokat lehet elérni.

Geotermika

Nyáron a geotermikából származó 14 °C fokos meleg víz közvetlenül tudja a termoaktív vasbeton födémeket hűteni. Télen a hőszivattyú a tetőkön fotovoltaikusan előállított árammal fűti a szintek födémeit 35 °C fokos hőmérséklettel. Az épületbelsőben fellépő nyári hőterhelés, valamint a termikus kollektorok forró vize a földben a téli üzemelés számára tárolásra kerül. A geotermikus berendezés 143 db U-alakú, 100 méter mélységig a földbe nyúló földszonda segítségével tárolja a hőenergiát, egyúttal a télen „tárolt hideg"-et az épület hűtésére aktiválják. A geotermika temperálja és hűti egy víz–víz hőszivattyú segítségével a klímahomlokzat légáramlatait, valamint a tetőközpontban a friss levegő bevezetését, valamint tárolja a szolár berendezések és a hőcserélők energiáját, s nem utolsó sorban kondicionálja az aqua-elemek és a betonmag aktiválás vizét. Télen a működése megfordul.

A bőr, mint példakép

A környezeti energia felhasználása messzemenően meghatározza az épület külső megjelenését. Egy élőlény bőréhez hasonlóan adaptívan tud viselkedni a polifunkcionális szerkezetű, „aquaskin" burokkal rendelkező SB. A burok szabályozza a ráeső energiamennyiséget, energiát takarít meg és egy alkalmazkodóképes, változó kinézetű szervezetet generál. A részben látható, az épületburokban lévő berendezések temperálják az épületbelsőt. Nem arról volt szó, hogy a természetet lemásoljuk, hanem arról, hogy a természeti funkciókat, hatásmódokat és szerkezeteket megértsünk és transzferáljuk. Mialatt az aqua-szerkezet hűt, fűt, árnyékol és fényt irányít, a víz elem az épületformának egy új dimenziót ad: Form follows Performance. Az Energiadesign® Kutatási Osztályon az Energiadesign-kutatóprogram keretében a müncheni Műszaki Egyetem Épületetklimatika és Épületgépészet Tanszékével, Gerhard Hausladen professzor úrral és Climadesign csoportjával fogunk együttműködni. Az egész épület része a kutatási programnak, a főbejárati oldal kettős homlokzata az egyik első fő kutatási terület.

Energiaellátás és épülettechnika

A belső energiamennyiséget állandóan visszanyerik, tárolják, ill. az épületegységek között átcsoportosítják és elosztják. A meleg víz előállítását és a fűtést hőszivattyú-rendszer biztosítja. Egy 12-14 °C fokos kőzetben a hőcsere nyáron 5-6, télen valamivel több, 6-7 °C hőmérséklet-fokozatot jelent. Szükség esetén a teljes rendszer különböző energiaigényeket (fűtés-hűtés) elégít ki, miközben az energiatöbblet tárolásra kerül vagy másik épületrészben azonnal felhasználható az energiaátcsoportosítás elve alapján, amely az épületrész-rendszerek közötti, víz közegű összekötő hálózat segítségével történik. Átlagos 40%-os hővisszanyerés esetén a maximális hőigény (transzmisszó + szellőztetés) 880 kW, a maximális hűtésszükséglet pedig (belső, külső hőteher + szellőzés) 940 kW. A földszondarendszer a hőszivattyúkkal ezt 100 %-ban kiegyenlíti.

A geotermikus rendszer kiegészítéseként a tetőre termikus és elektromos szolártechnikát terveztünk. A termikusan ható, hőtárolóképes épülettömeg a csúcsterheléseket részben kompenzálni képes. A levegő-víz hőszivattyúk a 27 °C fokos fűtőlevegővel a kettős padlózatban, illetve a 16 °C fokos hűtőlevegővel a helyiségek kondicionálásához nagy rugalmasságot biztosítanak. Az épületszerkezetben és az elárasztásos szellőzőrendszerben gravitációs légáramlás van. A csapadékot egy 108 m²-es központi tározóban gyűjtik és öntözésre, illetve WC öblítésre használják.

dr. Bachmann Bálint DLA