ESCUELA ZOLLVEREIN DE DISEÑO Y GESTIÓN

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1 ESCUELA ZOLLVEREIN DE DISEÑO Y GESTIÓN Arquitectos: Kazuyo Sejima + Ryue Nishizwa Clientes: Zollverein School Ubicación: Eseen, Alemania Inicio construcción: marzo 2005 Término construcción: julio 2006 Arquitecto proyecto: Nicole Berganski Arquitectos asociados: Böll & Krabel Superficie: 5000 m 2 Masterplan: Rem Koolhaas. OMA Paisajismo: Agence Ter 1

2 ÍNDICE Emplazamiento 3 Proyecto 4 Construcción e instalaciones 5 Concepto 5 Construcción de las losas 6 Construcción de las fachadas 8 Estructura 10 Energía geotérmica 11 Planimetría 13 Plantas 13 Secciones 15 Alzados 16 Detalles constructivos 18 Fotos construcción 20 Bibliografía 22 2

3 EMPLAZAMIENTO. La Escuela Zollverein de Gestión y Diseño, única en el mundo dedicada a la fusión de ambas disciplinas, fue fundada en 2004 para liderar un cambio en el panorama universitario de la región y, desde entonces, se alojaba en instalaciones provisionales a la espera de la construcción del edificio que albergara sus actividades. El estudio SANAA fue el encargado de llevar a cabo el proyecto, tras resultar ganador en el concurso internacional celebrado en La Escuela Zollverein de Gestión y Diseño, es el primer proyecto de nueva planta sobre la parcela de una antigua fábrica de tornillos al borde de la mina Zollverein 1, una de las más grandes del mundo, declarada patrimonio de la humanidad por la Unesco en Actualmente se está desarrollando siguiendo un plan maestro diseñado por Rem Kollhaas/OMA. Numerosos edificios de la mina se han ido rehabilitando y reconstruyendo para hacer nuevo uso de ellos. La Escuela debe servir como lanzadera para que otros edificios industriales históricos puedan desarrollarse y convertirse en emplazamientos de diseño. 1 La mina de carbón de Zollverein ha sido históricamente uno de los principales focos de actividad del conglomerado urbano-industrial conocido como Ruhrgebiet (cuenca del río Ruhr). La espectacular estructura industrial de la mina entró a formar parte del plan de recuperación de infraestructuras Iba Emscher Park im Ruhrgebiet, que entre 1988 y 2001, fue declara por la UNESCO Patrimonio de la Humanidad. 3

4 PROYECTO. SANAA propone para la escuela un gran dado de hormigón continuo de 34 metros de altura con una planta de 35 metros de arista. El monumental tamaño del proyecto sigue la pauta marcada por la escala de los edificios de la mina relativizado por numerosas perforaciones en la fachada. El proyecto edificatorio y la función que desarrolla la escuela debían estar unidos, por lo que la concepción de la edificación debía representar su imagen. Fotografía maqueta El edificio muestra el método de trabajo que se desarrolla en él, estableciendo como fin propio aunar diseño y una gestión competente. Las cuatro plantas de alturas que oscilan entre 3,60 y 10,50 metros, pensadas para responder a los diversos requerimientos funcionales y a un ambiente adecuado, se apilan una sobre la otra. En la planta baja se encuentra el hall, la cafetería y una sala de lectura acristalada. Sobre ellas, se halla el espacio abierto que contiene las zonas de trabajo de los estudios de diseño. Esta planta se complementa con tranquilos talleres de trabajo, las aulas y una biblioteca en la parte superior. Las zonas administrativas se colocan en la planta tercera, planteada con una circulación perimetral a lo largo de la fachada. Diagrama de organización La luz natural y las vistas desde los puestos de trabajo se garantizan gracias a las particiones de vidrio entre ellos y por algunos patios de luz. Un jardín semicubierto conectado con la planta de oficinas sobre los patios, se convierte en colchón para posibles ampliaciones 4

5 provisionales. La composición de las fachadas y las aperturas practicadas, aparentemente de forma aleatoria y con independencia de función y orientación, no permiten la partición horizontal interna del edificio. CONSTRUCCIÓN E INSTALACIONES. - Concepto: durante el desarrollo posterior al proyecto de concurso, las aperturas de la fachada se redujeron considerablemente por motivos de producción. Las 3500 aperturas propuestas pasaron a ser 150. Por un lado, las plantas se analizaron con la ayuda de simulaciones de luz diurna. La posición y el tamaño de las aperturas, por otro lado, se estudiaron en un primer lugar en función de la orientación del edificio, la altura de las distintas plantas y las funciones que se debían desarrollar en cada una de ellas. Después de analizar la propuesta en lo que a las transmisiones de fuerzas y proporciones en las fachadas exteriores respecta, ésta se fue refinando en un proceso interactivo. En él se tuvieron en cuenta las peculiaridades necesidad que demandaban los puestos de trabajo con ordenadores, las aulas, la biblioteca y los espacios de oficina. Se definieron los núcleos de comunicación para conseguir una sensación de espacio abierto. Con los mismos objetivos se proyectó también el 5

6 número y la localización exacta de los diferentes pilares interiores. Esto llevó a definir dos esbeltos pilares de hormigón y acero, que se integran en el programa de cada una de las plantas. - Construcción de las losas: las losas se apoyan en el perímetro del edificio, en los tres núcleos de comunicaciones y en los dos pilares interiores. Debido a la posición tanto de los núcleos como de los pilares, las losas salvan luces de 16 metros. En el canto de 50 centímetros de estas losas se insertaron cuerpos de desplazamiento con el fin de reducir el peso del conjunto en un 30%. Forjado Bubble Deck, zona de macizado alrededor de soporte aislado y distribución de conductos Detalle Bubble Deck, y sistema de activación térmica del forjado Detalle de forjado con sistema de aligeración Bubble Deck 6

7 Bajo las estructuras huecas de plástico se han colocado los tubos para la activación térmica del edificio, también se han incorporado luminarias de gran formato formando una cuadrícula. Sección horizontal tipo de muro perimetral Para soportar este edificio continuo, se consideró un grado de armado mayor en la capa interior y limitar de este modo las fisuras, lo que exigió coordinar con cuidado el montaje, especialmente de los cuerpos de desplazamiento de la instalación de activación térmica del edificio. Las solicitaciones más fuertes se dan en los encuentros de las losas con los núcleos de comunicaciones y los pilares interiores. Esto requiere incluir elementos que puedan soportar los esfuerzos transversales y prescindir de los cuerpos de desplazamiento y de las instalaciones en estas zonas. Sobre los planos generales, de los que resultaron las zonas de los cuerpos de desplazamiento, la instalación de activación térmica del edificio y la ordenación de las losas, se definió el armado de la estructura. 7

8 Armadura de las losas - Construcción de las fachadas: la considerable reducción de peso de las losas al incorporar los cuerpos de desplazamiento tuvo importantes consecuencias en el diseño de la transmisión de cargas al núcleo, a los pilares de hormigón y acero y a las fachadas de hormigón. El concepto de SANAA para las fachadas contemplaba un final envolvente. Las consecuencias iniciales que tenían en cuenta las normas básicas alemanas sobre aislamiento y ahorro energético dieron como resultado innumerables posibles soluciones para las fachadas. El análisis de las diferentes variantes definió resultados inesperados para un edificio de estas características (escuela, oficina) con un porcentaje de un 15% de superficies acristaladas respecto a las opacas. La ejecución de una fachada doble de hormigón visto con núcleo aislante requería un espesor de casi 50 cm. por razones constructivas y exigencias energéticas. La ejecución de una piel interior de 12 cm. de espesor estabilizada por medio de una fijación a un muro exterior más grueso que funcionara térmicamente fue otra de las soluciones analizadas. Pero ésta requería la utilización de hormigón autocompactado y un correspondiente encofrado laborioso, lo que suponía un aumento en el presupuesto. Las soluciones alternativas, por ejemplo, de ejecutar un raseo exterior o interior, con aislamiento mineral contradecían los aspectos de diseño del concepto. Colocación de los tubos de aislamiento activo de fachada 8

9 La variante finalmente ejecutada se basa en una idea aportada por el especialita en instalaciones. El concepto del llamado aislamiento térmicamente activo propone un sistema cerrado de tubos embebido en los muros que permite la circulación de agua a 27º C por toda la fachada, sustituyendo a un aislamiento térmico pasivo. Un intercambiador de placas permitirá el uso de esta agua para elevar la temperatura de los circuitos de aislamiento activo. Las instalaciones de saneamiento también han sido incluidas en unos muros cuyo acabado superficial se ha cuidado al máximo. Sistema de aislamiento activo Distribución del sistema de aislamiento activo en una de las fachadas 9

10 En la mina de carbón, no muy lejos del emplazamiento de la escuela, se bombea constantemente gran cantidad de agua caliente casi a 30º C desde una profundidad de 1000 metros, para prevenir la presión superficial hacia arriba y evitar las inundaciones de minas cercanas. Hasta ahora parte del agua bombeada que no se aprovechaba se conducía al río Emscher. En el futuro esta agua se hará circular por un intercambiador de calor, que calentará el agua de un circuito cerrado integrado dentro de la fachada del edificio. El calor conseguido en las fachadas no sólo servirá como calefacción, sino también como aislante equivalente pasivo. El balance ecológico de esta propuesta lleva, en comparación a un concepto aislante tradicional, a un nivel considerablemente inferior de emisiones de CO 2. Al contrario que la solución con aislamiento en el núcleo del muro de fachada, este sistema permite reducir el espesor del mismo de 50 a 30 cm. Al prescindir de una ejecución de muros dobles, los costes de producción y los tiempos de ejecución también se reducen. El agua de los pozos también se utilizará para calentar en invierno el sistema de activación térmica proyectado en las losas del edificio (energía geotérmica). - Estructura: la propuesta arquitectónica de ejecutar un cubo con superficies continuas de hormigón llevó a desafíos estructurales y constructivos. Se realizaron análisis extensivos para obtener una imagen real de las condiciones de las fachadas resultadas de las diferencias de temperatura. En el cálculo de las transmisiones tuvieron que considerarse la disposición de los huecos de ventana y la esbeltez de la fachada (30 cm. de ancho con alturas de planta de incluso 10,50 m.). Junto a la colocación de la armadura correspondiente para evitar las fisuras del hormigón, hubo que realizar juntas constructivas en los encuentros de las losas y los muros de fachada, especialmente en las esquinas del edificio, y minimizar de esta manera los efectos de la retracción. El proceso de coordinación entre la ejecución de las instalaciones y la estructura, especialmente compleja en las losas, fue mucho mayor en el caso del planeamiento de las fachadas. Se tuvo que coordinar el proceso de ejecución de las líneas de sistema de aislamiento activo integradas en la fachada y el propio 10

11 sistema de encofrado. También se coordinó al detalle la posición de las aperturas en la fachada con la ejecución de los tubos para la conducción del agua y demás instalaciones y con las exigencias estructurales: transmisión de fuerzas y armaduras. En el caso de las fachadas vistas de hormigón, fue importante conseguir un enconfrado continuo por las plantas. ENERGÍA GEOTÉRMICA. La energía geotérmica corresponde a la energía calórica contenida en el interior de la tierra, que se transmite por conducción térmica hacia la superfice. Es un recurso parcialemente renovable y de alta disponibilidad. Hay varios tipos de yacimientos geotérmicos dependiendo de la temperatura del agua: - Energía geotérmica de alta temperatura ( º C). - Energía geotérmica de temperaturas medias (70 150º C). - Energía geotérmica de baja temperatura (50 70º C). - Energía geotérmica de muy baja temperatura (20 50º C), se utiliza para necesidades domésticas, urbanas o agrícolas. Las fronteras entre los diferentes tipos de energías geotérmicas es arbitraria; la temperatura por debajo de la cual no es posible producir electricidad con un rendimiento aceptable está entre º C, pero son temeperaturas muy apropiadas para sistemas de calefacción urbana. Ventajas: - Es una fuente que evitaría la dependencia energética del exterior. - Los residuos que produce son mínimos y ocasionan menos impacto ambiental que los originados por el petróleo, carbón Inconvenientes: - Emisión de ácido sulfídrico. - En algunos casos, emisión de CO 2. Inferior al que se emitiría para obtener la misma energía por combustión. - Contaminación de aguas próximas con sustancias como arsénico, amoniaco - No se puede transportar. 11

12 Usos: - Generación de electicidad. - Aprovechamiento directo del calor. Calefacción y ACS. Refrigeración por absorción. La energía geotérmica puede utilizarse de formas distintas, dependiendo del origen del calor que se utilice, será útil para unas u otras aplicaciones. Se puede utilizar directamente el calor generado por el magama en el interior de la tierra y que llega a la superficie en suelos volcánicos, aguas termales o geisers. En Alemanía, emplazamiento de la Escuela de Zollverein, la técnica de utilización no se basa tanto en la capacidad del subsuelo de generar calor sino en la circunstancia de que éste se mantiene siempre a una temperatura homogénea independientemente de las condiciones meteorológicas que imperen en el exterior, de forma que a una profundidad de unos 15 ó 20 m. la temperatura se estabiliza alrededor de los 17º C. De esta manera, elevar la temperatura del agua que vamos a usar (17ºC, en lugar de 10ª º C en los que se encuentra a temperatura ambiente en las tuberías durante el invierno) resulta mucho más efectivo energéticamente, y el ahorro de electricidad es importante. Existe la necesidad de instalar una bomba hidráulica que mueva el agua a través del circuito. En verano ocurre exactamente lo mismo: mantener la temperatura de confort de 25º C en verano desde los 17º C del subsuelo tiene un coste energético mucho menor que hacerlo desde los 30 40º C del aires exterior. El aprovechamiento de esta energía renovable se realiza mediante el complemento de una bomba de calor geotérmica, que es la que se encarga de aportar el calor complementario hasta alcanzar las temperaturas deseadas. La combinación de la energía geotérmica con la bomba de calor geotérmica consigue un ahorro energético y económico en calefacción, agua caliente y aire acondiciona de hasta un 75%. 12

13 PLANIMETRÍA 13

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15 Sección 15

16 Alzados 16

17 17

18 Detalles constructivos Sección de ángulo superior Detalle de forjado de coronación 18

19 Sección de patio, barandilla, forjado de cubierta y suelo planta tercera 19

20 FOTOGRAFÍAS PROCESO DE CONSTRUCCIÓN Losa Núcleo de comunicación Armado losa Sistema Bubble Deck Hormigonado losa Tubos de activación térmica en fachada 20

21 Escalera Cubierta Instalaciones interiores bajo suelo técnico Falso techo Jardín bajo cubierta Acabado interior Imagen final 21

22 BIBLIOGRAFÍA - Revistas: - El Croquis. Madrid: El Croquis Editorial (2004), nº: Escuela de diseño Zollverein. Essen, Alemania. - Detail 2006: revista de arquitectura y detalles constructivos, nº 2. Planeamiento integral: Zollverein. School of management and design. - Av proyectos. Madrid Arquitectura Viva (2006), nº 14. SANAA/ Sejima y Nishizawa. Escuela de Gestión y Diseño, Essen. - Páginas web: