Perkins Eastman: Diseño de entornos de aprendizaje con energía neta cero
El diseñador visionario y entusiasta Omar Calderón Santiago, de Perkins Eastman, dirigió el diseño de una escuela secundaria con el objetivo de energía neta cero. El proyecto no solo trataba de obtener un edificio sustentable, sino construir una escuela que inspirase a los estudiantes a tener éxito y prosperar a pesar de las adversidades socioeconómicas. El diseño innovador de Omar y el entusiasmo de los representantes de los estudiantes contribuyeron a convencer a todas las partes interesadas para aportar fondos para el proyecto de la escuela.
Imagen de la entrada de la escuela secundaria Benjamin Banneker Academic High School. Copyright del renderizado de Perkins Eastman.
Estadísticas clave del proyecto
Localización: Washington, D. C.
Tipo de proyecto: Escuela urbana
Estado: Completado | Agosto 2021
Área del proyecto: 185 000 ft2
Presupuesto: $98M
Certificación LEED: Certificación Platino
Intensidad del consumo de energía operativa: 18kBTU/f2/h (actualmente es la escuela secundaria con el mayor rendimiento energético en los Estados Unidos)
Factores sociopolíticos
Durante el proceso de diseño, se libró una batalla política en la municipalidad de Washington D. C.: existía la posibilidad real de que no se asignaran fondos a la escuela. Como resultado, los estudiantes se manifestaron en la municipalidad para demandar la liberación de los fondos ya asignados. El alcalde visitó al alumnado para asegurarles que se construiría la escuela. El alumnado estaba conformado principalmente por mujeres jóvenes de color. Para el equipo de Perkins Eastman fue empoderador e inspirador ver su pasión por la escuela secundaria. Omar dice que esto se convirtió en una llamada a la unión para promover la equidad a través del trabajo de Perkins Eastman.
"Después de este evento, me di cuenta de que debía pensar más en cómo podemos generar lugares saludables con un alto rendimiento energético donde todos los estudiantes puedan aprender, no solo los acomodados. El acceso a estos entornos de aprendizaje debería ser para todos".
Imagen que muestra a Omar interactuando con los estudiantes en la escuela Banneker High School. Cortesía de Perkins Eastman.
Conexión histórica
La escuela Benjamin Banneker Academic High School, que lleva el nombre de uno de los planificadores más influyentes de D. C., se encuentra en Logan Circle, uno de los hitos urbanos distintivos de la ciudad. Benjamin Banneker fue un pionero afroamericano libre que desempeñó un papel clave en la topografía y el trazado de límites al comienzo de la historia del distrito en el siglo XVIII. Perkins Eastman quería establecer la conexión entre Benjamin y el distrito mediante la incorporación de elementos de diseño que mostraran esta historia de orgullo en todo el edificio.
Imagen que muestra la proximidad de la escuela a Logan Circle y el monumento a Washington.
El equipo de diseño creó relieves en los volúmenes para que los estudiantes pudiesen ver el monumento a Washington desde el patio y conectar la escuela con el distrito.
El patrón del piso recrea los trazados diagonales y ortogonales de las principales calles de la ciudad en otro guiño al distrito.
Vista aérea del área de tecnología (Tech Place) del centro de aprendizaje Banneker Copyright de Joseph Romeo/Cortesía de Perkins Eastman.
Elementos de diseño
A lo largo de la elevación lateral, el edificio desciende de cuatro a dos niveles en respuesta al menor tamaño de las viviendas de su contexto inmediato, y su color refleja el acabado en ladrillo de sus vecinos.
Imagen que muestra detalles de la fachada.
Modelo de SketchUp usado para ilustrar la respuesta urbana del edificio a través de la escala.
Como los estudiantes de Banneker High School se están preparando para la educación superior, Perkins Eastman quería crear un entorno que se sintiera como el campus de una universidad.
Imagen del patio.
El equipo de diseño encontró oportunidades de crear espacios de reunión para los estudiantes en las instalaciones que ofrecen vistas increíbles de la ciudad y del monumento a Washington. La cafetería genera una conexión visual con el exterior y permite ordenar los asientos de diversas maneras para que los estudiantes interactúen.
Imagen de la cafetería.
El espacio insignia de la escuela es el corazón del edificio, el espacio del atrio. Al ingresar, una pequeño café da la bienvenida a los visitantes. Los diseñadores querían fomentar la participación activa de los padres en la experiencia de aprendizaje y la educación de sus hijos. El café propicia y crea un espacio para el encuentro y un sentido de comunidad.
Planos y secciones del edificio.
Al subir por la vía central que conecta las partes superior e inferior del edificio, hay muchos espacios para los estudiantes dentro y alrededor de la escalera. Unos pozos de luz estratégicamente situados dirigen la luz de la claraboya hacia las zonas inferiores.
Perkins Eastman siempre intenta descubrir el corazón de la escuela en todas las escuelas que diseña. En esta escuela, toma la forma de una escalera ascendente que acompaña al atrio, con la biblioteca escolar extendiéndose horizontal y verticalmente por el espacio. La escalera da acceso a los espacios de aprendizaje, el patio, la cafetería y más. Todo ello se distribuye por las dos alas académicas que flanquean el corazón de la escuela.
Collage: Imagen que muestra la escalera ascendente en el espacio del atrio.
Un enfoque holístico para el diseño sustentable
Perkins Eastman cree que el diseño debe impactar de manera positiva en las vidas y el entorno de las personas. Su trabajo tiene en cuenta los cambios medioambientales, tecnológicos, económicos y sociales y se esfuerza por dejar un impacto positivo duradero en las vidas de las personas y en el mundo que habitamos. Esta cultura arraigada asegura que el concepto del diseño sustentable sea integral para cada proyecto.
Diagrama de los pasos de diseño que se tomaron para realizar el modelo volumétrico del edificio.
Si bien las metas del equipo abarcaban las diez medidas para la excelencia en el diseño: integración, comunidades justas, ecosistemas, agua, economía, energía, bienestar, recursos, cambio y descubrimiento, Perkins Eastman se centró en la intersección entre energía y bienestar. El objetivo principal era brindar confort a los ocupantes a través de una investigación exhaustiva de la luz natural, el confort térmico, la acústica y la calidad del aire.
Estadísticas de rendimiento
- Base de referencia del rendimiento: ASHRAE 90.1 2010
- Objetivos de rendimiento:
- Alcanzar el estado de energía neta cero tratando de lograr un pEUI de 19,9 KBTU/f2/año: una mejora del 72 % respecto a la base de referencia sin energía fotovoltaica (FV) y una mejora del 100 % con FV.
- Lograr espacios bien iluminados con una autonomía de luz natural espacial (sDA) del 66,4 % para todos los espacios ocupados habitualmente y solo 3,4 % de exposición solar anual (ASE por sus siglas en inglés)
Por medio del modelado 3D en SketchUp y el análisis de energía y luz natural en el complemento Sefaira de SketchUp y Climate Studio, el equipo de Omar incorporó soluciones de sustentabilidad en todo el edificio sin comprometer el cuidado diseño.
Esto se muestra en la entrada de la escuela, donde un panel perforado cumple una doble función. Sirve para dar sombra a la fachada orientada al este y propensa a los reflejos, y también como instalación artística dedicada a Benjamin Banneker y algunos de sus logros.
Imagen que muestra la entrada de la escuela.
La luz natural es importante para crear entornos de aprendizaje estimulantes en las escuelas.
"Conservar la energía y lograr energía neta cero tienen que comenzar por comprender dónde está el sol en relación con el edificio. La orientación adecuada de un edificio debe maximizar la luz natural aprovechando las oportunidades sin sobrecalentar el edificio".
Omar Calderón Santiago, diseñador jefe de Perkins Eastman
Collage: Imagen de aulas y espacios públicos con iluminación natural.
En el pasado, Perkins Eastman confió el análisis de rendimiento a consultores externos. Ahora cuentan con un equipo interno que dispone de herramientas de análisis de energía y luz natural, como Sefaira de SketchUp. Con Sefaira, reajustaron la posición y el tamaño de las claraboyas para mantener una buena luz natural y eliminar el calor excesivo.
"Nos encanta que haya un montón de herramientas, como Sefaira, que sean compatibles con SketchUp. Podemos usar SketchUp como herramienta para iterar el diseño, realizar el análisis de luz natural en Sefaira y regresar a SketchUp para ajustar el diseño".
Perkins Eastman logra una conservación importante de la energía mediante el uso de revestimientos de construcción estancos. Están diseñados para lograr una estanqueidad de aire de 0,125 pies cúbicos por minuto. Estos superaron ampliamente una prueba de infiltrometría realizando las pruebas a la mitad de su objetivo. El rendimiento de la escuela actualmente es un 200 % mejor que la base de referencia. Este atributo de ahorro de energía es el que más contribuye a que el edificio logre su increíble 18 kwh/m2 EUI.
En la fachada orientada al sur, los paneles solares se incorporaron en los parasoles de ventanas y la fachada y las estructuras del techo del gimnasio se reforzaron para poder sostener más paneles creando un área FV mayor.
Modelo de SketchUp de la fachada orientada al sur con paneles solares bien visibles.
El edificio superó completamente sus objetivos de rendimiento. Según las lecturas posteriores a la ocupación, el edificio está utilizando actualmente menos energía que las estimaciones del modelo. Si bien algunos sistemas fotovoltaicos todavía no se instalaron y se necesita un año completo de operación para cumplir las metas de energía neta cero, parece que se logrará ese objetivo.
En los últimos 5 a 10 años, el 100 % de los estudiantes de la Benjamin Banneker Academic High School se graduó y fueron aceptados en una institución de enseñanza superior, a pesar de que una elevada proporción tuvo que lidiar con escenarios familiares y de vecindario complicados. Así pues, esta escuela destaca con respecto al promedio de tasa de graduación de EE. UU. del 96 % al 97 %. Para Omar, cada estudiante que no se gradúa es un desastre.
"Para mí, solo soy el arquitecto que brinda un servicio a estos estudiantes, y formar parte de este proyecto es inspirador de un modo muy intenso".
Haz clic acá para leer más sobre la pasión y el trabajo de Omar para crear entornos de aprendizaje con efecto neto positivo.
¿Quieres saber más sobre cómo incorporar el diseño sustentable a tu flujo de trabajo? A continuación, se mencionan algunos ejemplos:
- JLG Architects: Cinco consejos para incorporar la sostenibilidad a la práctica del diseño.
- Trucos para diseñar un hogar que tenga una energía con cero emisiones netas.
- Cómo Moseley Architects utiliza el análisis para sacarle partido a la creatividad del diseño.
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Sobre Perkins Eastman
Perkins Eastman es una empresa de diseño global dedicada a la experiencia humana. Es una red formada por más de 1100 pensadores, soñadores y ejecutores distribuidos en 18 áreas prácticas y 24 estudios interdisciplinares en todo el mundo. Se esfuerzan por dejar un impacto positivo duradero en las vidas de las personas y en el mundo al participar en un proceso de diseño integrado y mantener siempre a las personas en el corazón de lo que hacen.