Perkins Eastman Projetando Ambientes de Aprendizagem de energia líquida zero

O visionário apaixonado Omar Calderon Santiago, da Perkins Eastman, liderou o projeto de uma escola de ensino médio com o objetivo de ser energia líquida zero. O projeto não se tratava apenas de entregar um edifício sustentável; tratava-se de construir uma escola que inspirasse os alunos a prosperar e ter sucesso contra as probabilidades socioeconômicas. O design inovador de Omar e a apaixonada defesa dos estudantes ajudaram a convencer as partes interessadas a alocar fundos para o projeto da escola.

Imagem da entrada da Benjamin Banneker Academic High School. Os direitos autorais da renderização são da Perkins Eastman.

Estatísticas rápidas do projeto
Local: Washington, DC
Tipo de projeto: Escola urbana
Status: Concluído | Agosto de 2021
Área do projeto: 185.000 pés²
Orçamento: USD 98 M
Certificação LEED: Certificação Platinum
EUI operacional: 18kBTU/sf/hr (Atualmente a escola de ensino médio com melhor desempenho energético nos Estados Unidos)

Fatores sociopolíticos
Durante o processo de design, uma batalha política foi travada no conselho da cidade em Washington, DC; havia uma possibilidade real de que os fundos não fossem alocados para a escola. É por isso que os estudantes fizeram uma defesa na Prefeitura, exigindo que os recursos previamente alocados fossem liberados. O prefeito visitou os estudantes, tranquilizando-os de que a escola seria construída. O quadro estudantil era predominantemente de mulheres jovens negras. Foi empoderador e inspirador para a equipe da Perkins Eastman ver sua paixão pelo ensino médio. Omar diz que isso se tornou um apelo para promover a equidade por meio do trabalho de Perkins Eastman.

“Depois desse evento, percebi que deveria pensar mais em como podemos criar lugares saudáveis e de alta energia para todos os alunos aprenderem, não apenas os ricos. O acesso a esses ambientes de aprendizagem deve ser para todos.”

Imagem mostrando Omar interagindo com alunos da Banneker High School. Cortesia Perkins Eastman.

Conexão histórica
Nomeada em homenagem a um dos planejadores mais influentes de DC, a Benjamin Banneker Academic High School está localizada em Logan Circle, um dos marcos urbanos distintivos da cidade. Benjamin Banneker foi um pioneiro afro-americano livre que, nos anos 1700, foi fundamental para o levantamento e mapeamento de fronteiras no início da história do distrito. A Perkins Eastman queria fazer a conexão entre Benjamin e o distrito, incorporando elementos de design para mostrar essa história orgulhosa em todo o edifício. 

Imagem mostrando a proximidade da escola com o Logan Circle e o Washington Monument.

A equipe de design criou relevos nas massas para que os alunos possam ver o monumento de Washington do pátio e conectar a escola e o distrito.

O padrão de piso é similar aos caminhos diagonais e ortogonais das principais vias da cidade, fazendo outra referência ao distrito. 

Vista aérea do Centro de Aprendizagem Tech Place de Banneker. Direitos autorais de Joseph Romeo/Cortesia Perkins Eastman.

Elementos de design

Ao longo da elevação lateral, o edifício desce de quatro para dois níveis em resposta à menor escala de habitação dentro de seu contexto imediato, e sua cor reflete o acabamento de tijolo de seus vizinhos.

Imagem mostrando detalhes da fachada.

Modelo do SketchUp usado para ilustrar a resposta urbana do edifício através da escala.

Enquanto os alunos da Banneker High School se preparavam para continuar estudando, a Perkins Eastman queria criar um ambiente que parecesse um campus universitário. 
 

Imagem mostrando o espaço quádruplo.

A equipe de design encontrou oportunidades para criar espaços de reunião para os estudantes em todas as instalações que oferecem excelentes vistas da cidade e do Monumento a Washington. O refeitório cria uma conexão visual com o exterior e tem uma variedade de arranjos de assentos para os alunos interagirem. 

Imagem do refeitório.

O espaço de assinatura da escola é o coração da escola: o espaço do átrio. Na entrada, os visitantes são recebidos por um pequeno café. Os designers queriam incentivar a participação ativa dos pais na experiência de aprendizagem e educação de seus filhos. O refeitório fomenta e cria espaço para engajamento e senso de comunidade. 

Plantas e cortes seccionais através do edifício.

Subindo a rota central que liga as partes superior e inferior do edifício, há muitos espaços para os alunos dentro e ao redor das escadas. Poços de luz estrategicamente posicionados recolhem a luz da claraboia para as áreas abaixo. 

A Perkins Eastman sempre tenta descobrir o coração da escola em todas as escolas que projeta. Nesta escola, ele assume a forma desta escada ascendente que anima o átrio, com a biblioteca escolar estendendo-se horizontal e verticalmente através do espaço. As escadas fornecem acesso aos espaços de aprendizagem, ao pátio, ao refeitório e muito mais. Tudo isso está distribuído por duas alas acadêmicas que ladeiam o coração da escola.

Colagem: Imagem mostrando a escada ascendente no espaço do átrio.

Uma abordagem holística para o design sustentável

A Perkins Eastman acredita que o design deve impactar positivamente a vida das pessoas e o meio ambiente. Seu trabalho leva em conta mudanças ambientais, tecnológicas, econômicas e sociais e se esforça para gerar um impacto positivo duradouro na vida das pessoas e no mundo que habitamos. Essa cultura profundamente enraizada garante que o design thinking sustentável seja parte integrante de todos os projetos.

Diagrama das etapas de projeto tomadas para gerar a massa do edifício.

Embora a equipe tivesse metas que englobassem as dez medidas para a excelência do design (integração, comunidades equitativas, ecossistemas, água, economia, energia, bem-estar, recursos, mudança e descoberta), o foco da Perkins Eastman estava na interseção entre energia e bem-estar. Especificamente, o objetivo era oferecer conforto aos ocupantes por meio de uma investigação cuidadosa da luz do dia, temperatura agradável, acústica e qualidade do ar.

Estatísticas de desempenho

• Linha de base de desempenho: ASHRAE 90.1 2010
• Metas de desempenho:
  • Alcançar o status de energia líquida zero esforçando-se por um pEUI de 19,9 KBTU/SF/ano, uma melhoria de 72% em relação à linha de base sem energia solar fotovoltaica (PVs) e 100% de melhoria com PVs
  • Alcançar espaços bem iluminados com uma autonomia espacial da luz natural (sDA) de 66,4% para todos os espaços regularmente ocupados e apenas 3,4% de exposição solar anual (ASE)

Usando modelagem 3D no SketchUp e análise de energia e luz do dia no plugin Sefaira do SketchUp e no Climate Studio, a equipe de Omar incorporou e apresentou soluções de sustentabilidade em todo o edifício sem comprometer o design. 

Isso está em exibição na entrada da escola, onde um painel de tela perfurado serve a um duplo propósito. Por um lado, ele atua como um dispositivo de sombreamento para a fachada voltada para o leste e, por outro lado, como uma instalação artística que ilustra Benjamin Banneker e algumas de suas realizações.

Imagem que mostra a entrada da escola.

A luz do dia é importante para criar ambientes de aprendizagem estimulantes nas escolas.

“A conservação de energia e a obtenção de energia líquida zero têm que começar com a compreensão de onde o sol está em relação ao edifício. A orientação adequada para um edifício deve maximizar as oportunidades de colheita da luz do dia sem superaquecer o edifício.”
Omar Calderon Santiago, Diretor de design, Perkins Eastman
 

Colagem: Imagem de salas de aula iluminadas e espaço público.

No passado, a Perkins Eastman dependia de consultores externos para análise de desempenho. Ela agora tem uma equipe interna que dispõe de ferramentas de análise de energia e luz do dia, como o Sefaira do SketchUp. Usando o Sefaira, ela refinou a posição e o tamanho das claraboias para manter a boa luz do dia e eliminar o superaquecimento. 

“Adoramos que muitas ferramentas como a Sefaira funcionem com o SketchUp. Podemos aproveitar o SketchUp como uma ferramenta de design para iterar o design, realizar análises de luz do dia no Sefaira e, em seguida, voltar para o SketchUp para ajustar mais o design.”

A Perkins Eastman consegue uma conservação de energia significativa criando envolventes herméticas de edifícios. Ela aspirava alcançar uma hermeticidade de 0,125 pés cúbicos por minuto. Um teste de porta sopradora mostrou que ela o excedeu em muito ao testar na metade de seu objetivo. Atualmente, a escola está com um desempenho 200% melhor do que a linha de base. Este atributo de economia de energia é o que mais contribui para ajudar o edifício a atingir o seu impressionante EUI de 18kwhr/m2.

Na fachada voltada para o sul, painéis solares foram incorporados ao sombreamento das janelas, e as estruturas da fachada e do telhado do ginásio foram reforçadas para comportar mais painéis, criando mais área de energia fotovoltaica. 
 

Modelo SketchUp da fachada voltada para o sul com painéis solares fotovoltaicos exibidos com destaque.

O edifício superou completamente suas metas de desempenho. Com base nas leituras pós-ocupação, o edifício está atualmente utilizando menos energia do que as estimativas modeladas! Embora alguns painéis solares fotovoltaicos ainda não tenham sido instalados, e um ano inteiro de operações seja necessário para cumprir as metas de energia líquida zero, parece que ele está preparado para atingir essa ambição. 

Nos últimos 5-10 anos, 100% dos alunos da Benjamin Banneker Academic High School se formaram e foram aceitos em uma instituição de ensino superior, apesar de uma alta proporção ter que lidar com complicados fatores familiares e de vizinhança. Contrastando isso com a média dos EUA de uma taxa de conclusão de 96% - 97% diferencia esta escola. Para Omar, a não graduação de um aluno é um desastre.  

“Eu sou apenas o arquiteto prestando um serviço a esses alunos, e é inspirador de uma forma dramática fazer parte disso.” 

Clique aqui para saber mais sobre a paixão e o fluxo de trabalho de Omar para criar ambientes de aprendizagem positivos. 

Quer saber mais sobre como incorporar o design sustentável ao seu fluxo de trabalho? Aqui estão alguns exemplos:

• Saiba como a JLG Architects incorpora a sustentabilidade na prática do design.
• Dicas para projetar uma casa de energia líquida zero.
• Como a Moseley Architects usa a análise para alavancar a criatividade do design.

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Saiba mais sobre análise de energia e luz do dia usando a ferramenta Sefaira do SketchUp aqui.

Sobre a Perkins Eastman

A Perkins Eastman é uma empresa global de design dedicada à experiência humana. É uma rede de mais de 1.100 pensadores, sonhadores e realizadores espalhados por 18 áreas de prática e 24 estúdios interdisciplinares em todo o mundo. Ela se esforça para gerar um impacto positivo duradouro na vida das pessoas e no mundo, engajando-se em um processo de design integrado e sempre mantendo as pessoas no centro do que faz.