Unikatowe rozwiązania w łódzkim Orientarium. Rozmowa z głównym konstruktorem i project managerem inwestycji
O unikatowych na skalę Europy rozwiązaniach konstrukcyjnych i technologicznych opowiadają Piotr Guz vel Guzowski, główny konstruktor oraz Tomasz Frej, project manager i główny projektant instalacji elektrycznych z firmy Arup. Zobaczcie tę niesamowitą inwestycję oczami inżynierów, którzy ją budowali.
Czym jest łódzkie Orientarium i o jak dużym obiekcie mówimy?
Tomasz Frej, Arup: W Orientarium odtworzyliśmy klimat Azji Południowo-Wschodniej w celu wystawiania i hodowania zwierząt pochodzących z tamtego regionu. Obiekt o powierzchni ok. 30 000 m² i kubaturze 170 000 m³ mieści kompleks pawilonów wystawienniczych połączonych z budynkiem wejściowym łódzkiego ZOO.
W pierwszej części znajduje się słoniarnia, w której przebywają słonie azjatyckie dysponujące największym w Europie wybiegiem o powierzchni 2000 m². Następny jest pawilon Celebes, który nazwę zawdzięcza indonezyjskiej wyspie na Oceanie Spokojnym – tam mieszkają m.in. makaki lwie oraz anoa, czyli najmniejsze na świecie bawoły, a ich wybieg jest stylizowany na świątynię buddyjską. Są też w Orientarium akwaria, jedno dla rekinów, drugie z odtworzoną rafą koralową. Kolejny jest pawilon Wysp Sundajskich, w którym znajdziemy orangutany sumatrzańskie, niedźwiedzia malajskiego i gawiale.
Piotr Guz vel Guzowski, Arup: Zwierzęta dysponują wybiegami wewnętrznymi oraz zewnętrznymi, na które mogą wychodzić w lecie. Zmieniliśmy sposób pokazywania takich zwierząt jak lwy i tygrysy. Zazwyczaj w ogrodach zoologicznych otaczała je wysoka fosa, oglądało się je z góry. My wynieśliśmy ich wybieg na poziom wzroku, tak by można je było oglądać niemal twarzą w twarz. Taka idea przyświeca całemu Orientarium: bliskość zwierząt oraz bezpieczeństwo.
Skoro mówimy o odtwarzaniu warunków naturalnych, to ile łącznie gatunków istot żywych tam się znajduje?
Tomasz Frej, Arup: W Orientarium żyje 35 gatunków zwierząt lądowych oraz 180 gatunków ryb. Ponadto w strefie wolnych lotów mieszka rozmaite ptactwo. Natomiast policzenie wszystkich organizmów żywych, które zasiedlają na przykład rafy koralowe, jest prawdopodobnie niemożliwe. Biorąc pod uwagę same akwaria, mamy osobne biotopy dla rekinów i osobne dla raf koralowych – z innym oświetleniem i innymi parametrami wody.
Co w Orientarium było największym wyzwaniem konstrukcyjnym?
Piotr Guz vel Guzowski, Arup: Z konstrukcyjnego punktu widzenia, najbardziej wymagający był zbiornik dla rekinów, czyli akwarium z tunelem. Ma ściany w konstrukcji wspornikowej. Parcie wody na tunel jest bardzo silne, a w dodatku woda cały czas dynamicznie oddziałuje na zbiornik. Projektując w Orientarium konstrukcje, musiałem brać pod uwagę nieoczywiste parametry, jak np. prędkość poruszania się zwierząt oraz ich wagę.
Słoń, który waży 4,5 tony i rozpędza się do 20 km/h może czasami wpaść w szał i wiele rzeczy wokół siebie zniszczyć. Trzeba było tak zaprojektować budynek, by był względnie odporny na szaleństwo słonia. W takich kwestiach pomagał nam biolog. Dodatkowym wyzwaniem były duże rozpiętości w pawilonach. Sięgają 50 m – chodziło o to, żeby zwierzęta na wybiegach nie napotykały słupów.
Zasadniczo konstrukcja budynku jest żelbetowa, ale w przypadku dachu – drewniana. Pokrycie wykonano z „poduszek” z folii ETFE, które przepuszczają światło naturalne, ale ze względu na własności termoizolacyjne nie nagrzewają się tak jak szkło. Dobór materiałów był bardzo ważny. Musiały być odporne na wodę o dużym zasoleniu. Stal i beton korodują w takich warunkach. Drewno ze słoną wodą radzi sobie lepiej. Ale część konstrukcji powstała nietypowo z plastiku, który też z solą dobrze sobie radzi.
Autor: ZOO Łódź, Orientarium / ARUP
Rozpiętości w pawilonach Orientarium sięgają 50 m – przy projektowaniu chodziło o to, żeby zwierzęta na wybiegach nie napotykały słupów
Tomasz Frej, Arup: Kolejnym wyzwaniem było pogodzenie komfortu zwiedzających z życiowymi potrzebami egzotycznej fauny i flory. Spełnienie oczekiwań wszystkich użytkowników danej przestrzeni w zakresie temperatury, wilgotności, prędkości powietrza było w zasadzie niemożliwe. Ale o ile człowiek może założyć sweter lub wyjść na zewnątrz, to zwierzęta i rośliny – gdy nie spełnimy wymaganych parametrów – chorują.
Zaprojektowaliśmy oddzielne strefy komfortu temperaturowego na ścieżkach zwiedzania i w przestrzeniach ekspozycyjnych zwierząt. Zadbaliśmy zarówno o zróżnicowanie temperatur zimą i latem, jak i o wilgotność względną – optymalną dla zwierząt i niezbędną dla wzrostu tropikalnej roślinności.
Latem temperatura zapewniana na ścieżkach zwiedzania, którymi poruszać się będą zwiedzający, to 26°C. Podczas gdy zwierzęta i roślinność wymagają temperatur dochodzących do 33°C. Z kolei zimą, o ile temperatury w tych dwóch przestrzeniach mogą być podobne (23°C), o tyle wilgotność względna w strefach ekspozycyjnych ze szczególnie wrażliwymi roślinami powinna sięgać 70%. Efekt ten osiągnęliśmy poprzez nawilżanie powietrza w centralach oraz zraszanie mgłowe przy pomocy dysz wysokociśnieniowym systemem dowilżania.
Arup miał już doświadczenia z odtwarzaniem naturalnych środowisk? Na ile zaproponowane w Łodzi rozwiązania są unikatowe?
Piotr Guz vel Guzowski, Arup: Jeśli chodzi o świat, to Arup robił tego typu projekty. Na przykład kompleks Jewel na lotnisku Changi w Singapurze, gdzie znajdują się olbrzymie ogrody pod szkłem. Natomiast w Europie, Orientarium to unikalny projekt. Każdy z nas po raz pierwszy mierzył się z czymś takim. Właściwie wszystkie przyjęte rozwiązania są unikatowe, od systemu wentylacji i nawilżania, przez system podtrzymywania życia, który dostarczyła firma Transcom, po oświetlenie akwariów.
Tomasz Frej, Arup: Duże ilości światła potrzebne były zwłaszcza dla raf koralowych. Powstał więc zwisający ruszt umożliwiający zamontowanie lamp i przysunięcie ich blisko powierzchni wody. Światło, które przenika do raf koralowych w łódzkim Orientarium ma temperaturę barwową 20 000 K. Dla porównania oświetlenie biurowe to ok. 3-4 000 K. Im chłodniejsza barwa światła (większa ilość kelwinów), tym fala świetlna głębiej przenika pod powierzchnię wody docierając nawet na głębokość 70 m (dla barw ciepłych to tylko 2-6 m).
Jak skomplikowany od strony technicznej był ten projekt?
Piotr Guz vel Guzowski, Arup: Wiele ciekawych kwestii technicznych wiązało się ze zbiornikami wodnymi. Na przykład z ich uszczelnieniem, bo trzeba było wybrać materiały nieszkodliwe dla zdrowia zwierząt. Sam tunel został przywieziony z Australii, a największa wykorzystana w nim „szyba” ma 6x9 m, 30 cm grubości i waży 17 ton. Gdy mówię „szyby”, stosuję pewne uproszczenie, bo transparentne powierzchnie, przez które obserwujemy słonie czy rekiny pływające w akwariach Orientarium, to w rzeczywistości konstrukcje akrylowe, odporne na uderzenie kłów czy pchnięcie nogi kilkutonowego ssaka. Szyba w takich warunkach by pękła. A akryl jest elastyczny. Został wykorzystany również dlatego, że szyba zniekształcałaby obraz, podczas gdy akryl oddaje go w miarę wiernie. Do tego jeszcze dochodzą obciążenia. Akwarium wokół tunelu, którym idą zwiedzający, nie jest zakopane w ziemi, ale ma od zewnątrz dodatkowe pomieszczenia.
Jak wygląda ten projekt od strony zrównoważonego rozwoju?
Tomasz Frej, Arup: Stworzyliśmy model energetyczny, który pomógł nam dobrać najbardziej efektywne systemy grzewcze i chłodzące. Głównym odbiorcą energii w Orientarium jest wspomniany wcześniej system podtrzymywania życia, który odpowiada m.in. za filtrowanie wody. To połowa całkowitego zużycia energii elektrycznej budynku.
Oświetlenie zastosowaliśmy energooszczędne, na ścieżkach zwiedzania – minimalne, tak aby ludzie przebywali w miejscach ciemnych a doświetlone i wyeksponowane były zwierzęta oraz rośliny. Dach z „poduszek” ETFE zapewnia naturalne oświetlenie i izoluje od warunków zewnętrznych. To też daje oszczędności. Podobnie jak wykorzystanie mgły wodnej w uzupełnieniu nawilżaczy powietrza.
Wysoką temperaturę w budynku zapewnia ciepło pochodzące z sieci miejskiej. Uważa się, że to rozwiązanie bardziej ekologiczne, niż czerpanie energii ze źródeł własnych. Do rozwiązań ekologicznych zaliczyłbym zielone dachy, które dodatkowo izolują budynek. Rozważana jest fotowoltaika, która mogłaby zaspokoić część potrzeb energetycznych obiektu. Wskaźnik jego rocznego zapotrzebowania na energię to: Ek = 72 kWh/m²rok.
Są jeszcze zielone ściany, które poprawiają klimat, zapewniają komfort zwierzętom, sprawiają, że ich wybiegi wyglądają bardziej naturalnie. Dzięki zmgławiaczom zamontowanym w pobliżu zielone ściany nie wymagają dodatkowego nawodnienia, co zazwyczaj stanowi duży koszt w ich eksploatacji.
Orientarium modelowano w technologii BIM
Piotr Guz vel Guzowski, Arup: Nie wyobrażam sobie tworzenia tego projektu w 2D. Po pierwsze dlatego, że tam jest bardzo mało kątów prostych, szczególnie w słoniarni. Po drugie, wyjątkowo złożona była koordynacja instalacji, które biegną na kilku poziomach – to długie ciągi rur o wielkich przekrojach, które krzyżują się i wyginają. Nie widzimy ich, ale zajmują olbrzymią podziemną kondygnację budynku.
Do tego dochodzą jeszcze skomplikowane płaszczyzny dachu z podwieszoną „plumerią”. Architektka Dorota Szlachcic zaprojektowała i nazwała w ten sposób drewnianą, ażurową konstrukcję na bazie pięciokąta, który jest znakiem firmowym Orientarium. Na plumerii zamontowano zmgławiacze i oświetlenie. Udźwignie ciężar człowieka, więc można po niej przejść, jeśli któryś z elementów konstrukcji czy wyposażenia będzie wymagał naprawy lub wymiany. To spełnienie wizji architektki. Zawsze staram się wyjść naprzeciw wyobraźni architekta, koryguję ją tylko ze względu na ograniczenia możliwości budżetu lub wymagania konstrukcji.
Poznaj mieszkańców łódzkiego Orientarium - galeria
Autor: ZOO Łódź, Orientarium / ARUP
Poczujemy w Orientarium zwierzęcy zapach czy doznania są raczej sterylne?
Tomasz Frej, Arup: W zamkniętej przestrzeni, w której funkcjonuje duża liczba zwierząt należy się spodziewać różnych zapachów, które dla komfortu zwiedzających musieliśmy ograniczyć. Zastosowaliśmy nawiew świeżego powietrza do przestrzeni ekspozycyjnych i na ścieżkach zwiedzania, następnie transfer powietrza przez zaplecze i wywiew przez boksy. Pozwoliło to zminimalizować nieprzyjemne zapachy, poprzez ukierunkowanie ich od ludzi do zaplecza.
Piotr Guz vel Guzowski, Arup: W słoniarni poczujemy delikatną woń słonia. Nie jesteśmy na stałe odgrodzeni od zwierząt, przeciwnie, możemy je oglądać z kilku perspektyw: w przypadku słoni – zza fosy, z balkonu i w basenie. Projektowanie barier i różnych zabezpieczeń też było bardzo ciekawe. W większości są to bariery dla ludzi, a nie dla zwierząt. Na przykład rozpięte nad wybiegami stalowe siatki mają precyzyjnie określony i uzgodniony z architektką kształt. Podwieszone do dachu, ważą 1,5 tony a wielkość oczek mają dopasowaną do gatunku zwierzęcia.
Jest też w budynku dużo detali, o których na początku nawet by mi się nie śniło. Nie wiedziałem, że na przykład orangutan potrafi wykręcić śrubkę z bramy i uciec. Żeby mu to uniemożliwić użyłem nietypowych śrub ze schowaną główką. Poza zasięgiem wzroku zwiedzających znajdują się olbrzymie boksy np. dla słoni. Tam zwierzęta są karmione i pielęgnowane. Kraty musiały mieć skośne słupki, żeby człowiek w razie ataku zwierzęcia łatwo mógł się przez nie wydostać, ale słoń miałby trudność z przełożeniem przez nie trąby.
Projektowaliśmy też dziury w ścianach, żeby słonie mogły szukać trąbami jedzenia, jak to robią w środowisku naturalnym. Wiele rozwiązań ma na celu dobrostan zwierząt. Niektórzy mieszkańcy Orientarium bez pomocy ZOO by nie przeżyli. Są tam gatunki zagrożone, jak krokodyl gawialowy. Jest słoń Aleksander, który ma wyjątkowo trudny charakter i trudno było znaleźć mu dom. W Łodzi się uspokoił, bo dostał pod opiekę młodszego słonia i zastępuje mu ojca. Wyraźnie potrzebował tego ojcostwa – ZOO zadbało nie tylko o jego potrzeby fizjologiczne, ale też o dobrostan psychiczny.
