Eðlisfræði arkitektúrs

3. febrúar 2016

Jón Kristinsson er áhugaverð samblanda af uppfinningamanni og arkitekt. Hann talar eins og eðlisfræðingur og hugsar allt út frá sjálfbærni. Jón hefur búið í Deventer í Hollandi meirihluta ævinnar og nam arkitektúr við Delft University of Technology þar sem hann síðar gegndi stöðu prófessors í umhverfistækni og hönnun. Hann er þekktur fyrir að hafa hannað vistvænustu byggingu Hollands og er víða þekktur fyrir uppfinningar sínar á sviði sjálfbærni.

Viðtal Sigríðar Maack og Arnars Fells við Jón birtist í HA tímaritinu árið 2016.

Jón var giftur Riet Reitsema arkitekt sem lést á síðasta ári. Þau hjónin unnu ávallt náið saman og ráku til margra ára arkitekta- og verkfræðistofunaKristinsson, sem enn er starfrækt.

Náttúruöflin heilluðu

Á menntaskólaárum var Jón til sjós og fékk leyfi til að taka utanskólaspróf 1956. Jón fékk snemma áhuga á umhverfisáhrifum en hann segir sjómennskuna hafa ýtt við þeim áhuga. Á sjónum varð hann meðvitaður um umhverfið og náttúruöflin, hvort sem það var krafturinn í bátsvélinni, vindinum eða úthafsöldunni. Jón segir svipaða sögu af bróður sínum, Birni Kristinssyni verkfræðingi og fyrrum prófessors við HÍ, en þeir bræðurnir hafa í gengum tíðina unnið saman að ýmsum tækniútfærslum eins og hljóðlátri tveggja strauma loftdælu.

Sem arkitekt hefur Jón fetað ótroðnar slóðir og í raun verið langt á undan sinni samtíð. Segja má að byggingareðlisfræði sé gjarnan útgangspunktur í verkum hans. Honum er tíðrætt um þætti eins og geislahitun, jarðvarma, eðlismassa, varmaskipti og samhliða frásögnum sínum skissar hann upp skýringarmyndir svo við töpum ekki þræðinum. Þegar verk hans eru skoðuð virðast mörkin milli arkitekts og uppfinningamanns vera óljós. Sjálfur segist hann staðsetja sig mitt á milli. „Arkitektar eru alltaf að fást við form en þeir hugsa minna um eðlisfræðina. Ef þú hefur engin önnur tæki en form þá geturðu síður búið til góðan arkitektúr.“

Hjónin Jón og Riet hjónin gáfu meðal annars út bókina Intergrated Sustainable Design sem notuð er sem kennslubók í meistaranámi í vistvænni hönnun. Í bókinni er meðal annars að finna hugmyndir Jóns um holar hringeyjar sem gætu gert Holland að orku-sjálfbæru landi. Þess má geta að bókin var nýlega gefin út í Víetnam og nú er unnið að kínverskri útgáfu bókarinnar.

30 ára teikningar urðu að umhverfisvænstu byggingu Hollands

Eitt af fyrstu verkefnum Jóns á sviði vistvænna bygginga var tillaga í samkeppni um ráðhúsið í Lelystad árið 1976. Hugmyndir sem lágu að baki ráðhúsinu voru framúrstefnulegar og sagt er að byggingin hefði orðið sú vistvænsta í heiminum hefði hún risið. Jón sigraði samkeppnina en þegar til kastanna kom voru ráðamenn of hræddir við nýjungar. Ákveðið var að fara hefðbundna leið í byggingu ráðhússins og voru teikningar Jóns því aldrei notaðar. „Fyrir 30 árum höfðu menn ekki eins mikinn áhuga á vistvænum lifnaðarháttum. Þá átti kjarnorkan að leysa allan vanda.“

Þegar Jón var svo beðinn um að teikna byggingu fyrir Floriade 2012, alþjóðlega garðyrkjusýningu sem haldin er í Velo í Hollandi tíunda hvert ár, ákvað hann að dusta rykið af 35 ára gulnuðum teikningum af ráðhúsinu í Lelystad. Teikningarnar voru skannaðar inn í tölvu og á þeim gerðar minniháttar breytingar og úr varð Villa Flora, vistvænsta bygging Hollands. Byggingin skiptist í tvo hluta, 4.000 fermetra skrifstofubyggingu sem þarf sáralitla loftkælingu og 6.000 fermetra gróðurhús að sunnaverðu. Byggingin nýtir sólarorku til hins ýtrasta til upphitunar og kælingar og geymir umframorku í varmageymslu undir byggingunni. Hitinn varðveitist í jarðveginum og nýtist yfir vetrarmánuðina. Að auki er rafmagn bæði unnið með sólarsellum og úr lífrænum úrgangi svo engra annarra orkugjafa er þörf. Umframorkan er svo mikil að byggingin sér nærliggjandi byggingum fyrir raforku.

Á toppi þaksins eru sex metra háir sólfangarar sem meðal annars eru notaðir til að hita upp jarðveginn undir byggingunni. Jarðvegurinn virkar eins og orkuforðabúr sem nýtist til upphitunar yfir vetrarmánuðina. Mynd: Kristinsson Architects.

„Það er dálítið broslegt að hugsa til þess að umhverfisvænsta bygging Hollands byggi á áratuga gömlum hugmyndum. En það sem er enn kómískara er að við hliðina á Villa Flora er stór bygging sem kallastInnovatorumeða „Bygging uppfinninganna“. Villa Flora sér Innovatorum fyrir orku og því auðséð að sú bygging var hönnuð af aðilum sem vissu ekki nákvæmlega hvað verkefnið var.“ segir Jón og útskýrir að aðeins þurfi tvo hektara af gróðurhúsum til að sjá átta hekturum af húsum fyrir hita og því getur Villa Flora auðveldlega séð litlu bæjarhverfi fyrir orku.

Skrifstofurými í Villa Flora. Mynd : Kristinson Architects.

Að sögn Jóns kostaði Villa Flora aðeins um tvo þriðju af því sem hefðbundin bygging hefði kostað því byggingarmassinn er mun minni. Bygginguna má einnig taka algjörlega í sundur og endurreisa annarstaðar sé þess þörf. Umhverfisvænna verður það ekki. Jón þurfti lítinn umhugsunarfrest þegar hann var spurður afhverju byggingar sem eru bæði vistvænni og ódýrari en hefðbundnar byggingar eru ekki algengari. „Það er borðliggjandi að byggingageirinn og pólitíkusar eru upp til hópa hræddir við tækni og það sama má reyndar segja um marga arkitekta.“

Uppfinningamaðurinn

Í tillögum Jóns að ráðhúsinu í Lelystad komu fram margar af þeim tæknilausnum sem hann hefur unnið með allar götur síðan, eins og hugmyndir um varmageymslu í jarðvegi og jafnvægisloftræstingu með endurnýtingu hita.

Síðustu árin hefur Jón meðal annars unnið að því að koma búnaði fyrir slík jafnvægisloftræstikerfi á markað. Upphaf þeirrar vinnu má rekja aftur til ársins 1998 er Jón hlaut hin Konunglegu Shell verðlaun. Verðlaunaféð notaði hann til að þróa frekar nýja gerð af loftræstikerfi sem byggir á loft-loft varmaskiptum, en loftræsting reynist oft vera veikasti hlekkurinn þegar kemur að orkusparnaði bygginga. Þessi nýja loftræstieining fékk vinnuheitið Andandi gluggi eða Breathing Window, en þar sem ekki er um eiginlegan glugga að ræða hefur framleiðslan fengið vöruheitið Fresh-R. Reynslan af Fresh-R hefur sýnt fram á allt að 40% lækkun á hitakostnaði íbúðarhúsa í Vestur Evrópu og tveggja ára mælingar í Reykjavík sýndu allt að 50% sparnað.

Andandi gluggi Jóns byggir á loft-loft varmaskiptum. Loftræstieiningarnar í Fresh-R eru gerðar úr 1/10mm koparþræði sem er 8 km að lengd og gefa um 90% varmaendurheimt. Á einni klukkustund gefur tækið frá sér um 10 rúmmeta af CO2 stýrðri loftkælingu en þarf aðeins þriggja Watta rafstraum. Það gefur góða og jafna loftræstingu sem samsvarar allt að 120 m3 á klukkustund.

Samhliða loftræstieiningunum vinnur Jón að þróun á fjölhæfum lághitaofni sem byggir á vatns-loft varmaskiptum og gengur undir vinnuheitinu HeatCoolCleanVentilate eða HCCV-19. Mikilvægur eiginleiki hitakerfisins er að það getur líka virkað sem ódýr kostur í loftkælingu. Jón telur að sleppa megi gashitun og lækka kostnað við rafmagnshitun í Hollandi um 50-75% með því að innleiða bæði lághitakerfi og andandi glugga með góðri rafmagnsvarmadælu.

Uppfinningarnar í íslensku samhengi

Jón hefur alla tíð starfað í Hollandi og uppfiningar hans henta sérstaklega vel fyrir aðstæður þar. En eru áherslur í orkusparnaði jafn viðeigandi á Íslandi? „Það eru nokkuð ólíkar aðstæður í þessum tveimur löndum. Húsin á Íslandi eru almennt betri og þéttari en HCCV lághitakerfið sem ég hef verið að þróa gæti ekki síður komið að notum hér. Þetta rafviftukerfi er þannig úr garði gert að það þarf ekki nema 35 gráðu heitt vatn til að hita allt húsið. Það afrennslisvatn sem er notað fyrir snjóbræðslu í bílainnkeyrslu við hús væri hægt að nýta fyrst til upphitunar annars hús og síðan fyrir snjóbræðsluna. Séstök útgáfa af HCCV lághitaofninum (sem hefur plasma íónisator) hentar sérstaklega fyrir þá sem kljást við ofnæmi því hann getur hreinsað inniloft af ryki, reyk og frjókornum. Við prufukeyrðum prótótýpu af kerfinu hér á Íslandi og það skilaði lækkun á hitakostnaði um nákvæmlega helming. Svo mættu Íslendingar huga betur að loftræstingu í byggingum. Íslenska leiðin er að hafa alla glugga opna og ofnana í botni en þar er bara verið að henda kaloríum út í buskann.“

HCCV19 inniheldur nítján Spirox varmaskipta ásamt fimm smáviftum. Mælingar á frumgerðum sýna að með aðeins 35°C vatnshita og 600 m3 lofthringrás á klukkustund skilar þessi ofn 1,2 kW af varma, en það er mun lægra vatnshitastig en venjulegir ofnar í húsum nota.

Vistvænni Reykjavík

Þegar samtalið færðist yfir í skipulagsmál í Reykjavík spurðum við Jón hvort hann væri sammála afstöðu margra um að skipulagsmálin væru í raun mikilvægasti þátturinn í umhverfismálnum á Íslandi. „Ef eitthvað á að heita vistvænt þá verður það að vera eitthvað sem næstu kynslóðir vilja erfa, geta nýtt og viðhaldið. Því er nauðsynlegt að hugsa hlutina vel áður en farið er í framkvæmdir yfir höfuð. Það að sleppa því að byggja er oft vistvænt. En það má heldur ekki gleyma því að bílar nota yfirleitt meiri orku en hús. Í Evrópu fer allt að helmingur orku heimilisins í bíla. Hugsið ykkur hvað það fer mikið pláss undir einkabílinn hér á Íslandi. Allir þessir stóru jeppar eru 98% af tímanum innan borgarmarkanna. Það er ótækt að reka jeppa allt árið fyrir þessa einu ferð sem farin er út á land. Í þessu samhengi tel ég langhagstæðast að ráðst í gerð neðanjarðarlestar hér í Reykjavík því borgin er svo útþanin.“

Jón Kristinsson. Mynd: Arnar Fells

Orkubúskapur framtíðarinnar

Þegar kemur að því að ræða orkunýtingu og sjálfbærni á heimsvísu tekur Jón undir þá staðhæfingu að maðurinn sé meira í orði en á borði. „Við erum orðin of sein. Sjáið Bandaríkjamenn, þeir eru fyrst núna að taka við sér því þeir sjá að kerfið, sem byggt er á jarðefnaeldsneyti, er við það að hrynja saman.“

En Jóni fallast ekki hendur þótt heimurinn sé lengi að taka við sér þegar kemur að sjálfbærni. Hann vinnur nú hörðum höndum að því að fjármagna risavaxið verkefni sem felur í sér að nýta orku úr ölduhreyfingum hafsins. Hann telur að fljótandi úthafs-ölduorkuver eigi eftir að gegna þýðingarmiklu hlutverki í orkubúskapi framtíðarinnar. Þegar hann er inntur nánar eftir því verkefni segir hann það vera efni í aðra grein. Áhugasamir geta kynnt sér hugmynd Jóns í þessu myndbandi: oceanwavepowerstation.com

Hugmynd Jóns um fljótandi raforkustöð sem nýtir hreyfingar úthafsöldunnar. Slík stöð gæti séð 30.000 heimilum fyrir orku.

Ljóst er að arkitektinn og uppfinningamaðurinn Jón Kristinsson er hvergi nærri hættur þótt hann fagni áttræðisafmæli á þessu ári. Aðspurður um hvaða ráð hann vilji gefa ungum hönnuðum svarðaði hann um hæl: „Ekki reyna sífellt að betrumbæta hluti, það er miklu betra að hugsa hlutina alveg upp á nýtt.“

Dagsetning
3. febrúar 2016
Ljósmyndir
Arnar Fells og Kristinsson Architects.

Tögg

  • Arkitektúr
  • Jón Kristinsson