IBA DOCK: A casa bioclimática flutuante

No meio da cidade de Hamburgo existe um cenário singular de criatividade, de oportunidades, de contrastes e tensões. As ilhas do rio Elba Wilhelmsburg e Veddel bem como o porto fluvial de Harburgo serão o cenário e objecto da Exposição Internacional de Construção em Hamburgo (IBA). A par dos temas principais “Zonas Metropolitanas“ (desenvolvimento das suburbanizações internas) e “Cosmopolis“ (desenvolvimento da sociedade urbana internacional), a IBA aderiu à causa “A Cidade nas Alterações Climáticas“, com o objectivo de um desenvolvimento urbano com emissões nulas de CO2. Perante este contexto, serão aqui realizados projectos nos quais se utilizarão energias renováveis para uma ampla gama de aplicações. Não só o carácter simbólico deverá expressar a importância deste tema, mas também a transmissibilidade das tecnologias serão aplicadas em outros projectos. Também o centro de informações da IBA iniciado em 2009, a IBA_Dock, foi planeado segundo este mote, provando que a climatização sem fontes de energia convencionais como o petróleo e o gás é possível.

A IBA_Dock é uma construção em aço edificada sobre um pontão flutuante. Sob o ponto de vista da estática e dos requisitos de peso, as estruturas foram concluídas numa construção modular e montadas no local sobre o pontão. Este facto também exerce influência sobre a escolha do sistema de climatização. Dado que nem as placas nem as paredes revestidas foram montadas no edifício, também não foi utilizado qualquer aquecimento de paredes e pavimentos convencional. A utilização de interfaces de aquecimento e arrefecimento pré-fabricados instalados no edificio é, neste caso, a melhor opção.
A estrutura do edifício reúne duas funções importantes da IBA_Hamburg GmbH.  Por um lado, acomoda o escritório da sociedade IBA, incluindo as salas de conferências e apresentações da IBA_Dock. Por outro lado, a outra metade do edifício acolhe a exposição de construção. Repartido por três andares, os quais estão intimamente ligados através de espaços com cotas distintas, existe espaço suficiente para um centro de visitas em expansão com informações relativas a todos os projectos da IBA, exposições itinerantes e eventos especiais.
Dado a IBA_Dock tratar-se de um edifício flutuante, o tipo de fornecimento de energia foi um desafio para os engenheiros, geólogos e as autoridades competentes. Juntamente com a empresa IMMOSOLAR, foram estudadas possibilidades para satisfazer as necessidades energéticas da IBA_Dock a partir das temperaturas da água do rio Elba combinadas com a energia térmica solar. Estas incluem as necessidades térmicas do edifício, incluindo a produção de água quente, e as necessidades de arrefecimento para a climatização dos espaços. A energia é trocada com a água do rio Elba através de um permutador de calor incorporado no pontão sob a forma de tubagens dispostas em matriz. Estas tubagens são introduzidas na fundação do pontão e colocadas ao longo de toda a superfície. A fonte de calor foi escolhida de acordo com a qualidade da água e das condições biológicas do rio Elba. Deste modo, no caso de uma bomba de calor água-água, por exemplo, poderiam ocorrer sedimentações no sistema de filtragem e incrustações de algas e moluscos nas tubagens de admissão, o que mais uma vez levaria a uma frequência elevada de operações de manutenção. As temperaturas baixas do rio Elba no Inverno poderiam também influenciar negativamente o coeficiente de desempenho anual da bomba de calor.


Através dos colectores solares colocados no telhado, é utilizada a energia térmica solar para o aquecimento de água sanitária e o apoio ao aquecimento. Para o ângulo de inclinação dos 16 colectores solares da IMMOSOLAR, foi seleccionado valor de 50° com orientação a sul.
Com uma elevada inclinação dos colectores, a produção solar é maximizada nos meses de transição e, desse modo, é aumentado o aproveitamento solar de toda a instalação. A área bruta dos colectores é de aproximadamente 34 m2. Para a energia solar existem 3 níveis de carga/descarga que são controlados e regulados hidraulicamente consoante as prioridades.  A produção de água quente sanitária possui o requisito de temperatura mais elevada e, como tal, a primeira prioridade. Como segundo nível, existe um acumulador de reserva de aquecimento que funciona num nível de temperatura intermédio.
As temperaturas inferiores a 30°C nos colectores solares, que não podem ser utilizadas nem para água quente sanitária nem aquecimento, são fornecidas e acumuladas intermediariamente no terceiro nível, um acumulador geotérmico. Este é outro acumulador de reserva, que é instalado no pontão entre a bomba de calor e o permutador de calor, para armazenar a energia solar. A energia acumulada é utilizada no período de aquecimento através da bomba de calor, a uma temperatura suficiente para fins de aquecimento e é fornecida às interfaces de aquecimento ou produção de água quente. Este facto maximiza claramente a produção solar bem como o coeficiente de desempenho anual da bomba de calor e, consequentemente, a eficácia de todo o sistema.

O sistema EMS da IMMOSOLAR apresenta componentes hidráulicos e técnicos para regulação do sistema, entre os quais os níveis de carga/descarga solares e respectiva regulação (EnergyManager). O EMS constitui a interface para o acoplamento dos colectores solares e da bomba de calor, bem como para a integração do sistema dos componentes do acumulador. O EMS da IMMOSOLAR assegura que todos os fluxos energéticos são utilizados em função da temperatura e da necessidade. A energia solar é directamente conduzida para o consumidor consoante a necessidade ou acumulada intermediariamente para uso posterior.

Como bomba de calor é utilizada uma bomba de calor terra-água de 44 kW da IMMOSOLAR que aquece mas também refrigera de forma activa o edifício. Através das interfaces de aquecimento e arrefecimento instaladas, é-lhes fornecido calor ou, no caso de arrefecimento, é retirado. As temperaturas de fornecimento são limitadas nos 35°C, no caso do aquecimento, e nos 16°C no caso de arrefecimento. Isto assegura uma climatização de espaços ideal nos meses frios como também nos meses quentes.

Tendo em conta que a IBA_Dock foi concebida como centro de informações para o 
acesso público e para exposições, os requisitos em termos de higiene da qualidade do ar são os indicados. A renovação de ar de todo o edifício é assegurada através de um aparelho de ventilação com recuperação de calor. De modo a garantir uma emissão nula de CO2, é utilizado um sistema fotovoltaico cuja dimensão foi determinada através do consumo de energia eléctrica do sistema de bombas de calor incluindo os respectivos aparelhos auxiliares. A utilização de energia verde em todos os componentes consumidores de energia eléctrica sublinha firmemente o objectivo traçado.

O sistema fotovoltaico está instalado ao nível da cobertura do edifício com uma inclinação de 30° para sul. Os módulos Solon de 63 células solares policristalinas necessitam de uma superfície de aproximadamente 103 m2 e atingem uma potência de pico de 14,8 kWp. Para que o visitante interessado possa compreender os fluxos energéticos do edifício, a sala da tecnologia está disponível para visita e está integrada na exposição de construção.  Por detrás de uma parede plexiglas, os componentes individuais são visualmente apresentados e explicados com base em quadros informativos. Num monitor, os visitantes são informados sobre a produção solar, as utilizações, as temperaturas e o estado do sistema.  A monitorização é lida à distância e, por isso, pode ser individualmente adaptada e reajustada consoante a necessidade.

Detalhes técnicos para o fornecimento de energia

1. EMS e bomba de calor
•    EMS 40kW, incluindo regulação
1 unidade central de comando e regulação com grupos hidráulicos integrados para a conjugação de colectores solares e acumuladores de reserva como fonte de energia para a bomba de calor.
•    Bomba de calor IS-EMS 44, com arrefecimento activo incluindo a regulação da bomba de calor
1 bomba de calor com compressor totalmente hermético para aquecimento e arrefecimento totalmente automáticos.

2. Colectores de energia térmica solar
•    16 colectores planos selectivos de elevado desempenho com revestimento TINOX, com montagem plana no telhado.

3. Componentes do acumulador
•    Acumulador combinado IMMOSOLAR IKW-1 650L
1 acumulador de reserva com 2 permutadores de calor de tubo liso e produção de água quente pelo princípio de produção instantânea através de permutadores de calor de tubo corrugado de grande superfície. Como tal, aplica-se a medida mais elevada na higiene e minimização da formação de legionela.
•    Acumulador de reserva para aquecimento IMMOSOLAR IPSX-GWT 1500L
2 acumuladores de reserva com um permutador de calor de tubo liso de grande superfície para um máximo rendimento solar.
•    Acumulador de reserva para arrefecimento 500L
1 acumulador de reserva para a provisão e o armazenamento de água fria da bomba de calor, quando em modo de arrefecimento.

4. Lindner - Interface de aquecimento e arrefecimento
•    Painéis para aquecimento e arrefecimento em placas individuais com áreas amplas, em metal e com perfil de borda. Possibilitam um elevado conforto e uma perda energética mínima.

5. Pontão em betão reforçado, activação térmica com 16 círculos individuais com 160m cada
•    A matriz de tubos em polietileno endurecido (PE-Xa) activa-se termicamente e funciona como permutador de calor para o fornecimento de aquecimento e arrefecimento do edifício.

6. Sistemas fotovoltaicos Solon 14,8 kWp
•    63 células solares de elevada qualidade policristalinas com vidro translúcido especial. Os bordos dos módulos são em alumínio extrudido e anodizado.

Local
Müggenburger Zollhafen / Hamburgo

Conclusão
Finais de 2009

Construtor
Exposição Internacional de Construção (IBA) Hamburgo GmbH

Arquitectura
•    Projecto
Prof. Han Slawik, Hannover
•    Execução
bof architekten, Hamburgo

Conceito energético e Engenharia
Immosolar GmbH

Gráficos e renderizações
Urbanista, Hamburgo
Bloomimages, Hamburgo