Het is inmiddels twee weken geleden Winterstorm Varen door de Verenigde Staten geveegd, en veel steden zijn nog steeds bezig zichzelf eruit te graven taille-hoge sneeuwbergen. Een gloednieuw gebouw op Antarctica – waar de temperatuur langs de kust gemiddeld 14 graden Fahrenheit bedraagt – zou nuttige inzichten kunnen bieden voor een efficiëntere aanpak.
Gelegen aan de zuidelijke rand van Adelaide, een eiland op het schiereiland Antarctica, beslaat het Discovery Building twee verdiepingen en bijna 50.000 vierkante meter. Het is bekleed met sterk geïsoleerde metalen composietpanelen en bekroond met een mono-pitch dak dat in slechts één richting helt, zodat de sneeuw er meteen af glijdt in plaats van zich op te stapelen.
Het meest opvallend: het beschikt over een innovatief kenmerk, een winddeflector genaamd, die uitsteekt aan de lijwaartse rand van het gebouw (degene die beschut is tegen de heersende wind) en voorkomt dat sneeuw zich vlak naast het gebouw ophoopt. Tot nu toe is het systeem het meest gebruikt boven deuren om sneeuw te ruimen die anders naast het gebouw zou vallen, maar de architecten zeggen dat het nog nooit eerder op deze schaal is gebruikt. Deze functie zou de manier kunnen veranderen waarop we gebouwen ontwerpen voor barre klimaten.
Ontwerp voor extreme omstandigheden
Het Discovery Building bevindt zich binnen Onderzoeksstation Rothera– een centrum voor mariene en atmosferische studies en de grootste onderzoeksfaciliteit van Groot-Brittannië op Antarctica. (Het station wordt beroemd bediend door een van de meest geavanceerde, ijsbrekende poolonderzoeksvaartuigen ter wereld, de RRS Sir David Attenborough, die zelf het autonome onderwatervoertuig aan boord heeft McBoatface-doosvan internetfaam.)
Jarenlang was het onderzoeksstation verspreid over negen afzonderlijke gebouwen, waardoor onderzoekers tijdens sneeuwstormen vaak tussen deze gebouwen moesten navigeren. Nu zijn alle functies geconsolideerd onder één (zeer uniek) dak, in een gebouw dat fungeert als het zenuwcentrum van het station.
Het Discovery Building is ontworpen door de Britse firma Hugh Broughton Architects, die de afgelopen tien jaar een reputatie heeft opgebouwd voor het ontwerpen van gebouwen die onder extreme omstandigheden bestaan. In 2013 voltooide het bedrijf Halley VI, een verhoogd gebouw dat op een drijvende ijsplaat staat. Het station is gemonteerd op hydraulische poten met intrekbare ski’s en is speciaal ontworpen om te worden verplaatst als de ijsplaat tekenen van afbreken vertoonde, wat in 2017 gebeurde. De hele basis werd met succes 22 kilometer landinwaarts verplaatst.
Halley VI, die meer dan een dozijn prijzen in de wacht sleepte, leidde tot verschillende opdrachten in andere extreme, geïsoleerde omgevingen, waaronder een gezondheidscentrum op het meest afgelegen eiland ter wereld, Tristan de Cunha, en Juan Carlos 1, een radiale modulaire onderzoeksbasis ook op het Antarctisch Schiereiland. Het bedrijf ontwerpt momenteel ook een nieuw gebouw voor de Australische Antarctische Divisie op Davis Station in Oost-Antarctica.
Wat brengt Broughton steeds weer in zulke straffende omstandigheden? “De opdrachten zijn interessant en uitdagend”, zegt hij over de eisen en beperkingen die dergelijke projecten vaak stellen.
Door de jaren heen heeft Broughton inzicht gekregen in de uitdagingen die het barre klimaat van Antarctica met zich meebrengt, maar elke locatie, zegt hij, blijft zijn eigen reeks complicaties en eigenaardigheden met zich meebrengen, of deze nu topografisch of klimaatgerelateerd zijn, of eenvoudigweg verschillen in de manier waarop het gebouw wordt gebruikt.
‘Ik moet toegeven dat ik, toen we voor het eerst aan Halley VI begonnen, dacht: ‘Is hier een kans op een cookie cutter-aanpak?’ Maar dat is er absoluut niet”, zegt Broughton. “Elke site heeft zijn eigen idiosyncratische, ecologische, maar ook culturele en sociale uitdagingen.”
De wind als hulpbron
In het geval van het Discovery Building in Rothera, waarvan de bouw zes jaar duurde vanwege het beperkte bouwseizoen (oktober-maart), was wind een van de belangrijkste uitdagingen. Het optillen van het gebouw op palen, zoals de architecten bij Halley VI deden, zou de wind onder het gebouw hebben laten waaien en de sneeuw eruit hebben verjaagd. Maar de vereisten van het gebouw – die werkplaatsen en wetenschappelijke kantoren vereisten, een verwarmings- en elektriciteitscentrale, een gezondheidsfaciliteit en stations die konden dienen als lanceerplatform voor expedities in het veld – maakten het te zwaar om te worden opgetild. De behoefte aan constante toegang per voertuig tijdens podiumexpedities betekende ook dat het gebouw op de grond moest staan. De architecten moesten een andere manier vinden om te voorkomen dat er sneeuw zou ophopen.
Om het sneeuwgedrag in die specifieke winderige omstandigheden te begrijpen, werkte het team van Broughton samen met het Canadese ingenieursbureau RWDI, dat gedetailleerde wind- en sneeuwmodelstudies uitvoerde. Het was RWDI die Broughton kennis liet maken met windgeleiders, die een beetje lijken op schuine metalen vinnen en functioneren als vleugelprofielen in Formule 1-auto’s, waarbij de luchtstroom wordt omgeleid om met het gebouw te werken in plaats van ertegen.
Door de wind langs de gevel en langs de grond te kanaliseren, transformeert de deflector wat normaal gesproken een verplichting zou zijn, in een middel dat actief sneeuw ruimt. Dit betekent dat het gebouw toegankelijk blijft, maar ook dat de sneeuw zich niet tegen de gevel ophoopt, wat tot schade kan leiden. In een klimaat waar sneeuwstormen dagenlang kunnen aanhouden, vermindert een winddeflector de hoeveelheid inspanning die nodig is om de sneeuw te ruimen, evenals de brandstof die nodig is om de sneeuwploegen aan te drijven. “Er zijn zowel grondstoffen- als koolstofkosten”, zegt Broughton.
Lessen uit Antarctica
Er zijn momenteel 70 permanente onderzoeksstations verspreid over Antarctica, die 29 landen van elk continent op aarde vertegenwoordigen. Veel van deze stations werden eind jaren vijftig gebouwd, na de explosie van poolonderzoek die plaatsvond tijdens het Internationale Geofysische Jaar – een 18 maanden durende mondiale wetenschappelijke samenwerking waarbij meer dan zestig landen betrokken waren die gecoördineerd onderzoek op aarde uitvoerden.
Na een eerste renovatieperiode in de jaren ’80 zijn veel van deze gebouwen aan het einde van hun levensduur. Dit, gecombineerd met een grotere nadruk op onderzoek naar klimaatverandering, leidt tot wat Broughton een bouwhausse op het Antarctisch Schiereiland noemt. “Er zit ook een geopolitiek aspect aan”, zegt hij. “Iedereen wil aanwezig zijn.” Antarctica valt niet onder de soevereiniteit van welk land dan ook en wordt beschouwd als het ‘internationale continent’.
De afgelopen decennia zijn wetenschappers beter geworden in het begrijpen van hoe de wind waait en sneeuw rond een gebouw drijft, en als gevolg daarvan is het team van Broughton beter geworden in het reageren op deze uitdagingen. Hij denkt dat deze lessen kunnen worden overgedragen naar de verstedelijkte wereld.
Nu de klimaatverandering de kracht en frequentie van extreme weersomstandigheden versterkt, zoals Fern in de VS, en Storm Goretti in Europa– Steden doen hun uiterste best om hulpbronnen te mobiliseren en sneeuw te ruimen. (New York City heeft bijvoorbeeld vuilniswagens omgebouwd tot sneeuwploegen.)
Broughton is van mening dat gebouwen waar de winters streng zijn en de wind krachtig is, kunnen profiteren van relatief goedkope systemen zoals windgeleiders, maar hij zegt dat architecten nog andere lessen kunnen trekken uit Antarctica. Deze omvatten een focus op thermische efficiëntie door de voorkeur te geven aan luchtdichte omhulsels in plaats van te vertrouwen op verwarming, evenals een efficiënte planning, wat betekent dat u meer bereikt met minder bebouwde ruimte.
“Er is een hele reeks principes die uit absolute noodzaak op deze gebouwen worden toegepast en die naar keuze ook in een meer gematigde omgeving zouden kunnen worden toegepast”, zegt hij.
