Flere søkemuligheter

Miljøskole med hybrid ventilasjon, naturnære materialer, arealeffektive planer og gode dagslysforhold

Publisert av: Per Anda / NAL Sist oppdatert 11.11.2012

Kvernhuset skole i Fredrikstad var i 2002 et resultat av en prosess som involverte ambisiøse miljømål. Selv om enkelte av miljøtemaene i prosjektet er innhentet av innskjerpede forskriftsmål, er skolen et interessant referanseobjekt hva for sin stedstilpasning og utprøving av hybride ventilasjonsøsninger. Prosjektet stiller også spørsmål om hvordan de fysiske omgivelsene kan bidra til læring og hvilken rolle arkitekturen spiller for formidling av kunnskap.

Korte fakta

  • Arkitekt: Pir II AS
  • Prosjektperiode: 1998 - 2002
  • Arealforbruk: 8778 m2 (brutto BTA) fordelt på , 500 elever (Skole: 6.865 m2. Treningshall: 1.913m2)

Prosjektbeskrivelse

Kvernhuset ungdomsskole fremstår som et innovativt skoleanlegg der man har fokusert på en helhetstenkning for å skape en interessant skole for elevene der de kan bli bevisst på sine omgivelser og miljøet. Det er tatt gjennomtenkte valg i forhold til alt fra materialer, arealplan og miljøtiltak i prosjekteringen av skolen.

En av hovedtankene i utforminga av skoleanlegget var å bevare de eksisterende kvalitetene på naturtomta ved å minimalisere inngrepene og se på tomta og skolebygget som en helhet. De trærne som er felt har blitt brukt til kledning, og sprengstein fra berget har dannet gabionvegger i første plan. Minst mulig av dekket er asfaltert, kun der det er nødvendig for å sikre adkomst for rullestolbrukere. De lave gangbroene opp mot hovedinngang og inn mellom de tre hjemmebasene har tredekke. Arealene utenfor inngangen til hjemmebasene har delvis tredekke og asfalt av hensyn til inneklima og renhold. Parkeringsplasser og veier er gruslagte og følger terrenget.

Det er lagt vekt på å bruke naturnære materialer fra tomta, trevirke og stein benyttes til konstruksjoner og kledninger. Innvendige kjerner er bygget opp av eksponert ombrukstegl og deler av takflatene er dekket med sedummatter, som vil skifte uttrykk med årstidene. Ellers er prefabrikerte elementer benyttet i stor grad. Videre er det vinduer inn til tekniske rom og inn i enkelte vegger for å vise oppbyggingen.

Skolebygningen er arealeffektiv og tilpasningsdyktig med hensyn til ulike former for arbeid og samvær. Det er lagt vekt på å skape arealer som er multifunksjonelle og egnet for sambruk med grupper i nærmiljøet. Bl.a. er biblioteket atypisk nok organisert som et gjennomgangsrom. Klassearealene er fleksible og kan endres fra år til år.

Ute er det nyttevekster i skolehage på bakkeplan og tak, og elever planter trær som stimulerer til fuglelivet. Det er skjerming av naturområder med stier og beplanting og gangbroer av lerk eller malmfuru. Takvannet føres til bekken i rør, og i renseanlegget er det målestasjoner for vannkvalitet.
Andre nivå handler om tiltak som man gjerne vil demonstrere, men som er for kostbare eller på annen måte lite egnet til å bli valgt som løsning for hele bygningskomplekset.

Elevene deles inn i tre avdelinger med hjemmebaser som har demonstrasjonstiltak på hvert sitt område:
1. Gul avdeling fokuserer på aktiv og passiv bruk av solenergi, solfangere og solceller.
2. Grønn avdeling fokuserer på vekst og gjenbruk av materialer og har planter innendørs og utendørs. Det er også anlagt et rensningsanlegg for avløpsvann som vil vise det naturlige kretsløp.
3. Blå avdeling fokuserer på vann, og vil både samle og rense vann. Man vil også her knyttes til vannrensningsanlegget for å se bruken av gråvann i kretsløp.

Bakgrunn

Med bakgrunn i miljøbyprogrammet og Lokal Agenda 21 besluttet Fredikstad kommune at det skulle bygges en miljøskole. NABU (Norske arkitekter for en bærekraftig utvikling) arrangerte to ideverksteder som inkluderte befaring på tomta, diskusjon og bidro til løsningsforslag til utføring av ventilasjon, avløp, materialer etc. Mange arkitekter deltok på disse ideverkstedene og totalt 14 arbeidsgrupper leverte inn rapporter og innspill som skulle legge grunnlaget for utarbeidelsen av funksjons- og arealprogrammet til skolen.

Hovedmålsetningene som knyttet seg opp mot denne visjonen var å bygge en skole som skulle basere seg på fornybare ressurser og samtidig fungere som et læremiddel i bærekraftig utvikling. Strategiene for å nå disse målene var blant annet å gjøre miljøtiltakene synlige for pedagogiske formål, bevisst velge byggematerialer med tanke på inneklima og bruk/vedlikehold, og å innføre energisparende tiltak ved utnyttelse av dagslys og naturlig ventilasjon. i 1998 ble det avholdt en begrenset arkitektkonkurranse med bakgrunn i disse målene som Pir II arkitekter vant i samarbeid med Duncan Lewis.

Et forsknings- og undervisningsprosjekt (FoU) ble knyttet til planleggingen av skoleanlegget, med støtte fra utviklingsprogrammet ØkoBygg. Hovedformålet med FoU-prosjektet var å innhente kunnskap og erfaringer fra miljøskolen, for dermed å kunne formidle denne kunnskapen videre i fremtidige prosjekt. Målet var å bygge en miljøskole med arealeffektive og tilpasningsdyktige planløsninger, med lavt energibruk og sunt inneklima. Det ble foretatt studier av energibruk, materialbruk, dagslys og fornybare enegikilder. Flere av resultatene fra denne forskningen fikk betydning for valg av løsninger ved Kvernhuset ungdomsskole.

Erfaringer fra bruk

Utnyttelse av bergvarme og hybrid ventilasjon var da skolen ble bygget i 2002 fortsatt på forsøksstadiet i Norge. Ved Kvernhuset har det vært noen innkjøringsproblemer. Ved befaring av bygget 10 mnd etter overtakelse var ikke ventilasjonsanlegget ferdig innregulert. Flere av styringsarmene til ventilasjonsspjeldene i hjemmebasenens luftavkast var defekte noe som medførte at den hybride/naturlige ventilasjonen var ute av drift. Det er rapportert at det gikk fem år før anlegget var helt på plass som medførte en ekstrautgift på ca 8 millioner. Anlegget er i drift per i dag, og fungerer ifølge målinger tilfredsstillede. Det er likevel uttrykt noe misnøye fra skolen med at anlegget ikke fungerer optimalt i perioder med store temperatur svingninger i og med at det trenger en par dager på å tilpasse seg.

Stedstilpasning

Det er lagt vekt på at skolen skal ligge i skogen; ved detaljerte marksikringsplaner er stedets naturkvaliteter beskyttet og sikret for fremtiden. I vest og nord er granskogen bevart i kompakt bestand, som vegger rundt de åpne arealene. På kollene i øst og syd står furu- og bjerketrær helt inn til bygningskroppene. Trærne fungerer som naturlig avskjerming mot støy, sol, vind og støv.

Den lille dalen omkring bekken og dammen er plantet til med blandet stedsegen løvskog. Skoletomta skal være et aktivt og variert bruksareal i undervisning og fritid, utviklet og pleid etter bærekraftige prinsipper. Arealet omfatter et variert sti- og gangveinett, trimløype, uformelle balløkker, hager og steder for uformelt opphold og lek.

Fasade12 motutgang VegetalRoofs-kopi

Dagslys

Dagslys har stor betydning for helse, trivsel og konsentrasjonsevne. Dagslysdominerte rom kan også gi betydelige energisparing. Det ble utført dagslyssimuleringer ved hjelp av dataprogrammet Leso-Dial med utgangspunkt i tegninger fra konkurranseprosjektet. Analysene viste at den enkleste og mest effektive alternativet for hjemmebasene er overlyskupler i bakre del av arealet i tilegg til store vinduer mot nord. I administrasjon og personalavdelingen er det anbefalt å bruke store vertikale smyg på begge sider av vinduene og å bruke glassvegger mot en godt belyst allmenning.

Dagslyset utnyttes for å redusere forbruk av elektrisk energi til kunstlys. Det er montert dagslys-sensorer som skal styre bruk av kunstlys og noen rom utstyres med sonedelt styring av kunstlys.

IMG_2926 _MG_8754

Ventilasjon og bergvarme

I utformingen av skolen ble det lagt vekt på å utnytte tomta som leverandør av fornybar energi og å sikre elevene et godt inneklima. Skolen har et hybrid
ventilasjonsanlegg. Første plan har mekanisk ventilasjon, mens andre plan utnytter naturlige oppdriftskrefter.

I berget under skolen er det støpt inn tre kulverter med et tverrsnitt på 4m2 - 16m2. Luften som kommer inn gjennom luftinntakstårnet går gjennom kulvertene med hjelp fra hjelpevifter. Om sommernettene vil tilluften kjøle ned veggene i kulverten som avgir kulde til tilluften dagen etter. Om vinteren vil kulverten tilføre den kalde luften noe varme før den distribueres ut i lokalene. Fra kulvertene går luften videre via kanaler i de tunge veggkontruksjonene til distribusjonskammerene over birom. Derfra går luften ut fra høytsittende tilluftskanaler. Luften som tilføres er kjøligere enn romluften og synker derfor ned mot gulvet. Den brukte, varme fraluften stiger og evakueres gjennom spjeld i oppbygde overlyskupler. Lufttilførselen reguleres individuelt via spjeldene som er utstyrt med følere for CO2, temperatur og relativ luftfuktighet. Dette kan styres fra SD-anlegget. Varmebatteriet i vantilasjonsanlegget betjenes av varmepumpa.

Utnytting av de naturlige oppdriftskreftene sammen med bruken av kulverter og lavemitterende materialer reduserer behovet for mekanisk ventilasjon og dermed energibruken ved skolen.

Varmepumpe basert på bergvarme skal stå for 60% av skolens energibehov. Hele 30 brønner som er boret 170-200 meter ned i fjellet skal bidra med vannbåren varme til skolen og treningshallen. Varmepumpen er på 390 kW for hele anlegget. Den geologiske massen har en konstant temperatur på ca 15 °C. Bergvarmen skal benyttes til varmtvann, forvarming av ventilasjonsluft om vinteren og kjøling om sommeren. Det er i tillegg installert olje- og elektro-kjeler som skal ta fyringstoppene om vinteren.

Print _MG_8631 _MG_8651 Skjermbilde 2012-11-11 kl. 18.35.19

Vann og avløp

Kvernhuset ungdomsskole er ikke tilknyttet det kommunale avløpsnettet, men har et eget renseanlegg. Anlegget skal fungere som et læremiddel for elevene hvor de kan lære om vannet og stoffers kretsløp i naturen.

Sortvann og gråvann fra avløpet skilles i to separate løp. Sortvannet samles i en egen beholder og tømmes og fraktes bort. Sortvannet danner grunnlag for resirkulering av nitrogen og fosfor som kan anvendes i jordforbedringsmiddel i jordbruket.

Gråvannet fra skolen går gjennom en biologisk renseprosess uten bruk av kjemikalier ved skolens renseanlegg. I enden av prosessen slippes det rene vannet ut i Kvernhusbekken.

Renseanlegget er dimensjonert for en avløpsmengde på 36,5 m3 per døgn. Seks nærliggende husstander er koblet på renseanlegget i tillegg til skolen.

Filterbassengene er gravd ned i bakken og er dekket med et isolasjonslag av vanlige lecakuler på 10-15cm. Over isolasjonen ligger det en fiberduk, før stedlig masse er fylt over. Ved Kvernhuset er det lagt en sandvollybane og en ballbinge over de to bassengene.

NAVA as (Naturbasert avløpsteknologi) prosjekterte anlegget. Etter ferdigstillelse er det FREVAR (Fredrikstad, vann, avløp og renovasjonsforetak) som er
ansvarlige for driften av anlegget. Tilsynet inkluderer daglig sjekk av dyser og pumper mm. Jevnlig raking i biofilteret er nødvendig siden det kan gro biofilm på lecakulene. De tar prøver av vannet 12 ganger i året. Bioforsk ser til anlegget fire ganger i året.

Avløpsvannet går først gjennom en slamavskiller (1) som skiller ut grovavfallet. Slamavskilleren har flere filter som vannet må passere før det går videre via en pumpekum (2) som fordeler vannmengden jevnt over døgnet. I biofilterhuset, som er den mest synlige delen av anlegget, fordeles vannet jevnt over biofilteret (3) hvor de organiske stoffene i avløpsvannet brytes ned av mikroorganismer. Fosforfilteret (4) består av lecakuler som er spesialbrent med
kalk. Disse er fordelt over to tette nedgravde basseng på tilsammen 750m2 med en dybde på 1,2 meter. Fosforet i avløpsvannet binder seg til lecakulene. Det er beregnet at lecakulene vil være mettet med fosfor etter en 15-20 års periode og vil dermed bli skiftet ut med nye. Lecakulene som nå inneholder mye fosfor og kalk kan benyttes som jordforbedringsmiddel. På denne måten bringes fosforet tilbake til det naturlige kretsløpet. Fra nivåkummen (5) kan man ta prøver av det rene vannet før det går ut i bekken.

renseanlegg filterhus

Universell utforming

Anlegget er godt tilretteleagt for bevegelseshemmede; med gode stigningsforhold, trinnfri oppholdsareal, automatisk døråpner og heis med fjernkontroll. Godt inneklima gir gode forhold for allergikere og astmatikere.

AREAL OG VOLUM

Arealforbruk: 8778 m2 (brutto BTA) fordelt på , 500 elever (Skole: 6.865 m2. Treningshall: 1.913m2)
Bruttoareal (BTA): 8778 m²
Antall beboere/brukere: 500

ENERGI

Energiforbruk: Netto energibehov: kWh/m2 år. Levert energibehov: 120 kWh/m2 år. (Inndata fra NS3031 og standard klima)
Energikilder: Varmepumpe (vann - vann) (bergvarme - stipulert 60%), Olje/parafinkjel (spisslast), Elektrokjel med vannbåren varme (spisslast)
Beregnet levert energi: 120 kWh/m²/år (NS3031)

KOSTNADER OG STØTTE

Bygningskostnader: 197000000 NOK (20280 kr/m2 (bruttoareal inkl. kulvert))
Kvadratmeterpris (kun bygg): 20280 kr/m²

PROSJEKTDETALJER

Adresse: Kvernhusveien 3, 1615 Fredrikstad
Kommune: Fredrikstad
Prosjektperiode: 1998 - 2002
Status: Ferdigstilt
Prosjekttype: Nybygg / Tilbygg , Landskap og blå-grønn struktur
Funksjon/Bygningstype: Skole/undervisningsbygg
Konkurranseform: Begrenset prosjektkonkurranse
Forskningsprosjekt: ØkoBygg-programmet

PROSJEKTTEAM

Byggherre: Fredrikstad kommune
Arkitekt: Pir II AS
Rådgivere: Reinertsen Engineering AS (RIB) | Dagfinn H. Jørgensen AS (RIV) | Bolkesjø AS (RIE) | Fjeld consulting AS (planter), NAVA Naturbasert avløpsteknologi (renseanlegg), NTNU og SINTEF (energi og ventilasjon)
Hovedentreprenør: Brødrene Holstad AS
Tegningene kan inneholde feil og kan beskrive løsninger som ikke er i overenstemmelse med lov og forskriftskrav. Tegningene er kun for inspirasjon og er opphavsbeskyttet. Norske arkitekters landsforbund er ikke ansvarlig for tap eller skade forårsaket av noen form for videre bruk av publiserte tegninger.

PUBLISERT

Nature Lessons (The Architects' Journal 20/2003)
Kvernhuset ungdomsskole (Byggekunst 06-2003) side 18-23
Ecological lessons (Architectural Review, 214/2003) side 79-82
Practice Profile, Duncan Lewis/ Scape Architecture. (Architectural Design, 73 (4)) side 109-115

KILDER

Kvernhuset skole - NTNU-oppgave - Astrid Tømmerås Haug (Jan 2011)

Prosjektbeskrivelsen er utarbeidet av NAL med bakgrunn i informasjon og bilder fra studentoppgave i Arkitekturens teori og historie ved NTNU, støttet av Husbanken.