ENERGIPRINSIPP Årstidshuset har et alternativt, hybrid energi-prinsipp, med direkte og indirekte utnyttelse av solvarme. Hvordan fungerer det, om halve huset ikke følger samme krav til oppvarming som resten? Gjennom utnyttelsen av to ulike temperatursoner, solfangere, et solrom og et ildsted, er det mulig å få til en god hybrid varme- og ventilasjons-løsning. Nedenfor kan du lese mer om HVA, HVORFOR OG HVORDAN.

HVA OG HVORFOR

BAKGRUNNEN FOR HYBRID ENERGILØSNING 

Premissgivende for norsk arkitektur er TEK 17, hvor hovedfokuset likt med TEK 10 er rettet mot tekniske løsninger på miljøutfordringer. I prosjekteringen ønsket vi å finne ut mer om alternative, “passive energitiltak”, som god arkitektonisk form og sone-deling av innetemperatur, kan gi like gode svar på energiutfordringene. Energiberegningen til denne boligen ble støttet av Husbanken. 

HVA ER HYBRID? 

Hybrid består i å både benytte naturlige og mekaniske prinsipper- enten samtidig, eller med veksling over tid. Familieboligen utnytter både ny, effektiv mekanikk, og bruker gamle, velbrukte ideer både om ventilasjon, oppvarming og energisparing. 

HVORDAN

TO TEMPERATUR-SONER 

Bygget er delt i to temperatursoner og utnytter naturlig oppdrift av varm luft. En oppvarmet sone, og en uoppvarmet, eller årstids-avhengig passivt oppvarmet temperatursone. En tung, tykk og leire- pusset lettklinker- vegg deler mellom den aktivt oppvarmede og den passivt oppvarmede sonen. 

PASSIV OG AKTIV VARME 

Den passivt oppvarmede sonen bak glassveggen mot sør varmes av sollys. Varmen fordeles over døgnet av den termiske høye lagringskapasiteten for leire-pussen på lettklinker- veggen. De to store aske-trærne fungerer som solavskjerming i sommerhalvåret. På kalde dager kan veggene i den tunge veggen mellom sonene åpnes, og varme fra ildstedet gir varme til den passivt oppvarmede buffersonen i sør. 

En annen måte å se dette på, er å tenke seg at hele buffersonen er en tykk vegg det er mulig å bevege seg i. 

Både den aktivt oppvarmede sonen mot nord og leiligheten i underetasjen varmes av vannbåren gulvvarme fra et luft til vann aggregat. Oppvarming til gulv hentes primært fra tre solfangere på taket mot sør, som på soldager veksles til varmtvannsbereder. 

VENTILASJON 

Naturlig ventilasjon utnytter naturlig oppdrift av varmluft. Balansert ventilasjon med mekanikk benytter overskuddsvarme som del av oppvarming av både vann og luft. 

Huset ventileres mekanisk av konveksjon og aggregat. Varmluften fra de aktivt oppvarmede rommene ventileres igjennom den tykke veggen, stiger opp i den passivt oppvarmede sonen, hvor den varme-gjenvinnes av aggregatet gjennom undertrykk fra balansert sug fra mønet, hvor oppvarmet, «brukt» luft trekkes ned i teknisk rom, og gir fra seg varme før den slippes ut. 

Det er ventiler med direkte kanaler fra alle tre bad og kjøkken. Disse er integrert i den tunge veggen. Varme herfra veksles også før den varme, fuktige lufta slippes ut. 

Til-luft styres av et mekanisk aggregatet, og suges inn over tak ned til teknisk rom. Det kan benyttes lav hastighet siden sirkulasjon sikres av den naturlige oppdriften. Dette gir lite støy fra ventiler, og lavt energiforbruk til vifter i aggregatet. 

TEMPERATURER 

Temperaturen i den aktivt oppvarmede sonen holdes konstant igjennom året på rundt 21 grader. 

I den passivt, uoppvarmede sonen varierer temperaturen med årstidene etter solstråling og utetemperatur. På sommeren vil hele huset ha samme temperatur. 

I løpet av første bruks-år lå temperatur i uoppvarmet sone på dagtid i snitt på 21 grader fra februar til november. I desember –januar varierte temperaturen mellom 18 og 13 grader. 

På vinteren med maks utetemperatur på -25 grader celcius, vil uoppvarmet sone i følge beregningene kunne ha temperatur ned til +3 grader på natten. Selv om vi har hatt enkelte netter på denne temperaturen, har kaldeste nattetemperatur innendørs hittil vært 12 grader. 

På kalde dager kan vi som nevnt supplere med oppvarming fra ildstedet. Varm luft fra oppvarmet sone slipper ut gjennom å åpne dører og gjennom ventiler i den tunge leire-veggen. 

På varme dager om sommeren åpnes dører i glassfasaden, i tillegg til at de høye aske-trærne skygger for solinnstråling midt på dagen. 

Typisk ettermiddags-temperatur en aprildag med 12 grader og sterk sol ute, er behagelige 25 grader celsius  inne i uoppvarmet sone. 

HUSETS ENERGIBRUK
Huset var beregnet til et energiforbruk på 94kWh/ kvadratmeter per år. Første bruks-år viste et reelt forbruk på 88 kWh kvadratmeter per år. 

Energi-konseptet er utviklet i samarbeid med rådgiver Matthias Haase ( SINTEF/ NTNU), som har gjennomført og samlet beregninger og vurdering i en rapport som finnes registrert på BIBSYS gjennom Husbanken. 

Beregningene er gjort med simuleringer i SIMIEN, og viser energibehov, varmetaps-tall, og vurderinger gjort av sommer- og av vinter -komfort. Vi har fått foretatt to beregninger for huset, ett for oppvarmet sone, og en egen for buffersonen. Beregningene viser et prosjektert energibehov på 121 kilowatt- timer per år per kvadratmeter, uten medberegnet effekt fra varme-veksler. I begge simuleringer har vi god u-verdi på tak og gulv, men vi ser at om vi går for en bedre u-verdi på vinduer og vegger vil vi kunne komme ned på 104 kilowattimer per år per kvadratmeter. Med en god varmegjenvinner av varmluft til varmtvann vil vi kunne oppnå energimerke B, som ligger på 94 kWh/m2. Beregningene er gjort etter rammekrav-metoden etter TEK §821b. 

AREALBRUK SOM ENERGISPARING 

Huset har tre etasjer. I dag brukes to etasjer for familiebolig, og en sokkel med leilighet for utleie. Hver etasje er på totalt 75 kvadratmeter; 55 m2 oppvarmet areal og 20 m2 gang-sone/vinterhage/ uoppvarmet sone. Dette gir så mye som 40 m2 per person. Noe som likevel 10 kvadratmeter under landsgjennomsnittet. På vinteren, når uoppvarmet sone kun benyttes som gangsone, er antall kvadratmeter pr person nede på 27 m2. Livet i huset tilpasser seg sesongen, og boligen vil forandre størrelse eller planløsning igjennom året. 

ENERGISPARING GJENNOM VALG AV BYGGEMATERIALER

Kortreiste materialer som trenger liten bearbeiding gjennom energikrevende metoder gir et lavere fotavtrykk. Beregning av klimaregnskap er komplekst og et fag i seg selv, men det finnes enkle lister som gjør det lettere å velge miljø-smart.

Da vi bygget dette huset hadde vi kun tilgang til den svenske FOLKSAMS MILJØGUDIE.

Vi har valgt å bruke solide, holdbare og gjenbrukbare materialer så langt det har latt seg gjøre. Tre er brukt i mange varianter. Fra cellulose-isolasjon som er blåst inn i veggen, til forkullet utvendig panel av fjellfuru. Det er kryssfiner av bjørk på alle innvendige veggflater. Disse er overflatebehandlet i oppvarmet sone med LIVOS eller OSMO (pigment blandet med olje/voks) . Alle tregulv er heltre furu eller eik i staver. Gulv i sokkel og aktivt oppvarmet sone i første etasje er oljet avrettingsmasse. 

Uoppvarmet sone er dekt med glasstak og glass- vegger mot sør, som en vinterhage. 

Det er ikke benyttet damp-sperre eller andre tettinger i huset. Alle bygningsdeler er diffusjonsåpne. Eneboligen er konstruert med plasstøpt betong i sokkel. 

Den tykke veggen som deler mellom de to temperatursonene er bygd i lettklinker (uisolert Lecablokk) og pusset
med leire og silt direkte fra tomten. Leirepussen er blandet med sand og armering som hamp og cellulose fra isolasjonsmaterialene. Leirepuss tørker, den herder ikke som sement. Den kan bankes av, eller også vannes og endre uttrykk på overflaten. Leirepussen har gode termiske egenskaper i samspill med et trehus; i motsetning til trematerialet er den treg å varme opp, og langsom til å gi fra seg varme. Disse gode termiske egenskapene hos leirepussen er med å regulere temperaturen i buffersonen i løpet av døgnet. 

Begge limtre-konstruksjonene er festet til denne massive lettklinker-veggen i midten. Den passivt oppvarmede sonen er bygd med limtre og kledd med to-lags glass i aluminiumsprofiler. Gulvet her forsetter som terrasse utenfor. Tregulvet i andre etasje «flyter» med luft-spalter på alle sider, og du går over en åpen tre-rist parallelt med trappen, hvor luft får strømme fritt oppover. 

Alle tre bad har marokkanske betong-flis og/eller enkle, nederlandske keramiske flis, i tillegg til leirepuss og kryssfiner behandlet med Osmo/ voks. 

Dører i første etasje er tilpasset takhøyden, mens resten av dørene er gjenbruk fra kontorbygg, funnet på Finn.no. Alle møbler er funnet på Finn eller snekret i eik eller bjørk kryssfiner. 

HVA, HVORFOR OG HVORDAN:

Leire som lokal material-ressurs

HVA

LEIRE SOM BYGGEMATERIAL

Leire er mest kjent brent som teglstein, brent som lecakuler og blandet med betong til Leca/lettklinker-blokker eller som keramiske flis. Tradisjonelt er leire, eller adobe, brukt både som gulv og vegger. Enten som massive stampe-jord vegger eller gul, eller også overflate som leirepuss på for eksempel trekonstruksjoner.

HVORFOR

KORTREIST MATERIALE

Leirepuss er tradisjonelt blitt mye benyttet i Norden, både innvendig og utvendig, men de siste hundre år har betong og betongpuss vært foretrukket. Betong herder ved en kjemisk prosess når den ført reagerer med vann og så tørker, men leire må brennes for å herde. Leirepuss er med andre ord kun tørket mekanisk, kan lett endres, noe som gir både ulemper og fordeler.

Leire er i Trøndelag et kortreist materiale med stort, ubrukt potensiale. Nærområdet for boligen på Blaklia heter Utleira/Risvollan, og jordbruksarealet og vollene på Risvollan består nettopp av mye leire.

Store deler av byen Trondheim er bygd på leirgrunn, og byen har hatt flere tegl-brenneri. Ulempen for leire-grunnen i Trøndelag er at det også ligger store flater med kvikkleire et stykke ned i bakken, som en latent katastrofe-trussel. Når du bygger på ustabile kvikkleire-områder, må store mengder masse fjernes før det tilføres ny vekt, som bolig.

I utgangspunktet ønsket vi som de andre gamle fjøs- og gårds-byggene i området, å bruke tegl i grunnmur og som konstruktivt materiale i den nye boligen. Det siste tegl-brenneriet i Norge ble nedlagt samtidig med at vi prosjekterte, og lettklinker-blokk ble dessuten et mye rimeligere og mer effektivt alternativ. Årstidshuset er bygget med en gjennomgående massiv leca-vegg i lengderetning av huset, som deler huset i to temperatursoner. Leire fra tomta er brukt som overflatebehandling, tørket og festet rett på leca-veggen.

FARGEPALETT

Det er lett å justere farge på puss ved å tilføre pigment. Eller la leire og sand bestemme valør, slik vi gjorde. Denne leirepussen fikk en grå/grønn og nøytral farge, og står fint mot den øvrige innvendige kledningen i lys bjørke-finer og mørkere møbler i eik. Leireveggen er visuelt tilstede også sett fra utsiden, gjennom glassfasaden mot hage-tunet.

FUKT- OG TEMPERATUR-REGULERENDE

Som puss på innvendig falte er det mange fordeler. Leirepuss har gode fukt-regulerende/ hygroskopiske egenskaper, og på samme måte som ubehandlede treflater jevner veggen ut opplevelsen av fukt. Leire vil derfor fungere utmerket på  vegger i et baderom som ikke er direkte utsatt for mekanisk påkjenning av vann, hvor det bør heller bør velges fils/annet herdet materiale.

På samme måte som stein har leire dessuten gode temperatur-regulerende egenskaper, og 2 cm leirepuss varmes sakte opp og magasinerer varme over lengre tid.Om du er ute etter god varmelagrings- kapasitet kan du pusse to cm tykt. Det er litt overraskende at antall kvadratmeter med denne tykkelsen er mer vesentlig enn antall kubikk, men i løpet av et døgn en solskinnskdag er dette optimalt/ minimum tykkelse for materialet for å ta opp og etter hvert gi fra seg varme tilbake til rommet.

HVORDAN

GAMMEL TEKNIKK FRAM I LYSET

Tradisjonelt legges tre lag med leirepuss:

-Grovpuss for å gå god heft til underlaget

-Mellompuss for en jevnere flate

-Finpuss for valgt overflate-uttrykk/farge

Vi valgte å droppe grovpuss, og heller legge et tykkere mellompusslag, på 1 til 2 cm. Armering som hamp-strå, blandet inn i mellompussen, ble dyttet inn i sprekker mellom lecablokkene for bedre heft. Desto mer leire det er i pussen, jo mer sprekker flaten opp. Vi erfarte at ved lite nok leire, og med nok bearbeiding av falten ( gjentagende sirkelbevegelser/pussing med murerbrett/stålbrett eller lignenede), tørket pussen med forholdsvis lite riss. Jo mer du pusser, jo mer av de fineste leire-partiklene i blandingen trekkes eller suges utover, og gir en glatt flate. Vi endte opp med å finpusse mellompuss-laget, til et noe grovt og røft men i våre øyne vakkert uttrykk.

TEKNIKK VED PÅFØRING

Leire-puss fester som nevnt mekanisk, og tørker fast i løpet av 1-5 dager avhengig av luftfuktigheten. I begynnelsen brukte vi mye energi på å henge fast armering i leiren i sprekker og hakk vi laget med øks i leca-veggen. Etter hvert innså vi at ved først å laske veggen; male veggen med leire-søle (tykt leire-vann) og fukte veggen med ytterligere lag med lask rett før påføring, så klistret pussen seg lett til underlaget ved å legge trykk mor veggen ved påføring enten med hånd eller med murer-brett. Ved hjelp av trelekter med ønsket tykkelse midlertidig skrudd i lecaveggen, er det lett å skrape av overflødig masse og få jevn tykkelse på pussen.

Som når du maler en vegg, krever leirepuss beskyttelse og maskering der du ikke vil ha søl. Fordelen med leire er at det er forholdsvis lett å vaske av ved uhell. Å jobbe med leire er tungt, men tilfredstillende. Etter litt trening er leirepuss lett og effektiv overflatebehandling.

LEIRE/SILT

Silt er leire som består av noe sand. I Trøndelag finnes blåleire, men på Risvollan er det mest silt i grunnen. Ren leire knaser ikke, om du forsøker å tygge litt på den. Silt fungerer utmerket som bestanddel i leirepuss.

Det er en fordel å fukte silten, slik at den blandes lett. Vi forsøkte i starten med å hakke og raspe tørket leire, men dette er noe tidkrevende og tungt arbeid sammenlignet med å la den bløtes godt opp.

LASK

Som underlag for bedre heft for leirepussen males en lask-blanding av vann og leire rett på underlaget. Blandingsforhold: 1 del silt- 1 del vann. Lasken kan også gjerne inneholde litt sand, for å få mer effektiv blande-prosess. Bruk gjerne bygg-hjulvisp eller andre blande-verktøy.

SAND

Sandkorn-størrelse på maks 8 mm. Fordel om du finner sand ned til 4 mm kornstørrelse, som gir en mykere og lettere puss, uten plutselig større korn.

FIBER/ ARMERING

Nær sagt alt av tørket fiber kan benyttes. Spon/ hår/ hestemøkk…etc. Vi benyttet som nevnt rester fra isolasjonen brukt i bygget. Cellulosemasse, revet i strimler fra aviser/papir og hamp-fiber fra hamp-matter med opp til ca 10 cm lange fiber. Perfekt.

Vi testet to ulike typer tvangs-blandere, den største med tre-fas strøm-kobling fungerte godt og kunne ta mye masse. Etter hvert som vi ble mer rutinerte fungerte vanlig sement-blander også fint. Armering/ eks hamp ble fylt på gradvis.

BLANDINGSFORHOLD

For å finne ut av blandings-forhold og tips til teknikk var det å lete opp kilder, og prøve seg fram. Vi satset som nevnt på mellom-puss:

1 del leire/fin silt

1-2 deler vann

2 deler fiber for armering

3 deler sand (1-4 mm kornstørrelse)

Eventuelt: tilsette linolje/pigment/kvartssand/annet for ønsket uttrykk eller bruksområde.

Aktuelle/tilgjenglige kilder i 2014 var:

- Byggforskserien 770.115, «Leire som byggemateriale» (2012)

- Utveksling av erfaring fra lokal, eksentrisk konsulent, Storm i Stilla, som har bygget en Gamme-dom i Melhus

- GAIA OSLO «Rapport fra Sunnmøregate 1», http://gaiaarkitekter.no/ArtSunnmoregt.pdf

-Finske, tyske og latinamerikanske youtube-videoer ( søkeord: Savi/ Ton/ Arcilla)

- Aktuell kilder 2018:

https://eam.uauim.ro/projects/2017/142/

HVA, HVORFOR OG HVORDAN

KULLSVART PANEL/ FORKULLET OVERFLATE/ YAKISUGI/ CHARRED WOOD/ Tradisjonell overflatebehandlingsteknikk for tre-fasader

HVA

FORKULLET OVERFLATE

Fasadene av Årstidshus er behandlet med en overflate-teknikk, i Japan tradisjonelt kjent som Yaki Sugi. I Norden kjenner vi forkulling av overflater best fra Finland, og de siste årene har denne overflatebehandlingen igjen blitt en trend her. Det finnes per 2014 allerede en håndfull nye prosjekter i Norden som har forkullet overflate. I Norge har vi tradisjonelt brukt tjære, olje, blod, leire eller ulike typer grøt som maling for å beskytte yttervegger av tre. Se gjerne egen tekst på denne siden under: «the color black».

Kledningen til Årstidshuset har vi forkullet egenhendig, ved å bruke pipebrann-prinsippet. Det er også mulig å bestille forkullet overflate fra leverandører i Norge. ( Se blant annet artikkel fra Teknisk Ukeblad: www.tu.no/bygg/2013/04/15)

HVORFOR

EN VURDERING AV STEDETS FARGEPALETT

Årstidshuset står nært knyttet opp mot et tradisjonelt bygningsmiljø- et Trøndertun- med en konservativ fargepalett bestående av mineral-farger blykvitt (hovedhus/Trønderlån), jernoksid-rødt (stabbur og garasje/tidligere fjør og låve) og okergult (kårhus). Fargevalg til det nye Årstidshuset kunne vært å enten velge en av disse tradisjonelle fargene. Et annet naturlig alternativ er andre «naturfarger» som svart beis/ tjære-farget, eller ubehandlet kjerneved av feks furu, som vil bli lys grå der svertesopp får feste, og / eller brun og solsvidd på sør/vest-fasadene over tid. En tredje mulighet var å henvende seg mer ut mot nabo-bebyggelsen, som er malt i alt fra ulike valører av kvir/beige, til ulike sterkere trønderpalett-farger (gul/grønn/rødt/lyng-rosa/blått). Dette store farge-mangfoldet i omkringliggende bebyggelse gir i utgangspunktet stor valgfrihet, men også et ønske om å velge nøytralt. 

Kullsvart ble derfor valgt som sterk fargekontrast til den kvite Trønderlåna. De to farge-kontrastene spiller på lag, og peker på hverandre. Vegetasjonene som preger området og omkranser gården, trer også tydelig fram mot de lyse og mørke veggflatene på det nye tunet.

På avstand er den kullsvarte flaten lett skinnende, og likner i uttrykk på sort beis. Opplevelsen av fargen er avhengig av lyset og om flaten er våt eller tørr. På nært hold gjør teknikken at flaten virker myk. Over tid regner vi med at ulik vær-påkjenning fra ulike himmelretninger vil forme veggflatene ulikt.

BESTANDIGHET- EN PRAKTISK VURDERING

Forkullet fasade har fordelaktige praktiske sider som:

- lang holdbarhet uten vedlikehold

- likt med ubehandlet, god kjerneved av furu, kan forkullet overflate ved gode detaljløsninger og god tykkelse på panelet, stå over 100 år eller så lenge vær-huden mekanisk holder sammen etter påkjenninger fra fukt, vær og vind.

- et kortreist og miljøvennlig alternativ til en malt eller beiset vegg.

- forholdsvis enkelt å utføre selv.

- visstnok mindre utsatt for skadelige insekt eller råte-angrep på grunn av den basiske overflaten.

- mer brann- motstandig overflate, ved at det skal lengre tid/ høyere temperatur ved ytre brannkilde for å få fyr på noe som er forkullet.

- får hurtigere høyere temperatur og tørker hurtigere opp enn kvite flater ved direkte solskinn.

Panelet vi har forkullet soter litt ved berøring, og det er derfor valgt plate-kledning av andre materialer der vi er i direkte kontakt med fasadene i hverdagen. Shou sugi habn er en annen japansk teknikk, hvor kullet børstes av og overflaten oljes, slik at det da noe lysere, brunere panelet kan berøres uten å avgi farge.

TRESLAG

Det er mulig å bruke ulike treslag. Furu fungerer godt. Noen treslag, for eksempel lerk, har visstnok tendens til å skave av i større stykker ved mekanisk vær-påkjenning.

DIMENSJONER

Panelet vi valgte er uhøvlet, kun saget, og har samme dimensjoner som kledingen på Trødnerlåna, 25 mm tykkelse, 125 cm bredde, festet med 20 mm overlapp på lekt.

HELE LENGDER

Panelet er festet i hele lengder, med langsgående beslag istedenfor å skjøte det enkelte bord. Dermed kunne vi bruke pipebrann-teknikken på kun tre ulike pipe-lengder (se nedenfor). Beslag (med farge RAL 9011) ble valgt for å unngå skjøter, sug av vann, og dermed øke levetiden på panelet.

HVORDAN

TREKANT-PIPER

Inspirert av et japansk tv-innslag lagt ut på youtube, laget vi et eget opplegg med trekant-piper, hvor oppdriften av varm luft når pipen tar fyr innvendig utnyttes. (Se tv-innlsget på: http://www.youtube.com/watch?v=6xoBjpXOlyM).

FESTE
Pipene er laget av tre treplanker festet sammen til å bli et rør/ en pipe. Siden vi hadde tykt panel, brukte vi korte, runde pinner fra kosteskaft og strips for å feste sammen pipene to eller tre steder.

PANELBORDENE

Yttersiden av kledningen utgjør innsiden av pipene. Trevirket tørker og trekker seg over tid sammen i motsatt retning av årringenes bue. Teoretisk skal derfor marg-siden av panelet derfor forkulles. Panelet vil da bue seg slik at sidene presser mot veggen. Om underliggende panel buer samme eller motsatt veg er slik vi har skjønt det ulik tradisjon for. 

BÅLET

Pipen settes på en konstruksjon av tegl/stål/ovn med et lite, konsentrert bål, slik at innsiden av pipa tar fyr. Der står den et par minutter, til innsiden er forkullet to-fem millimeter inn i overflaten. Overflaten inne i pipa brenner godt til ca midten av pipa, og den må derfor selvfølgelig snues, og ta fyr i motsatt ende. Bruk gjerne lange skinnhansker til dette arbeidet, sammen med en kniv til å justere bordene med den ene hånda dersom de beveger seg under vegs. Etter et par minutter motsatt veg har innsiden en jevn, svidd flate. For furu med mye kvist og kvae tar prosessen litt lengre tid, 3-5 minutter på hver side.

VANN

Umiddelbart etter legges pipa ned, kuttes åpne og dusjes med hageslange.

GASS

Sidene av vår tykke furu-plank måtte vi brenne med gass, hvor vi stablet plank på siden for svidde. Å forkulle med gass var tidkrevende og bråker, så om du/dere finner en bedre å måte å løse dette på vil vi gjerne høre om det! Gjerne også en bedre løsning enn å bruke strips som festeløsning.

FORARBEID

Forarbeidet besto av å kjøpe/finne verktøy (lange skinnhansker/ øks/ kniver/ strips/ kosteskaft/ vannslange med dusjhode), teste alternativ forkullings-teknikker (som en lang, smal), og teste ulike fester av piper med tau eller ståltråd (før vi endte på miljøverstingen strips), hugge mye opptenningsved (mye overflate gir hurtigere høy temperatur), lage piper av tre og tre bord (teglsteiner som hjelp), kappe lekter til å legge mellom ferdig dusjet kledning for god tørk, ordne med vann og finne stabilt understell for piper. 

EFFEKTIVT SAMARBEID

En pipe trenger ikke å stå over flammene hele tiden, for likevel å brenne godt. En ny pipe kan igangsettes, så stilles ved siden på tre steiner så den får litt luft-tilgang fra bakken, så begynne på en ny- samme prosess-, før den første snus og eventuelt sette over bålet for å få mer fart.

Å brenne piper lukter godt, og er mest effektivt å gjøre sammen, to eller tre personer. Det er fullt mulig å gjøre jobben alene. Totalt brukte vi 10 dager på 100 m2 panel, inklusive forarbeid. 

Flere referanser?: Se teksten “The colour black”. Se også fullskala-prosjekt av/med NTNU-studenter som i ettertid har benyttet samme teknikk, eks Starcube Rindal: https://rindalscube.wordpress.com/

© FOTO copyrights kontakt nina.haarsaker@ntnu.no

Charred wood as a façade trend, the “why & how”, and the impact of black façade surfaces in the public realm.

TEKST som diskuterer opplevelsen av fargene på byggene rundt oss opp mot trenden med kullsvarte fasader. Essay fra våren 2016 skrevet av Nina Haarsaker i samarbeid med Kine Angelo, Arnstein Gilberg og Guro Wiksten Brenk ved AD, NTNU.

ABSTRACT//

CHARRED WOOD AND THE COLOUR BLACK

Natural surface treatment, like charred wood, is quickly becoming a new trend. All building materials have specific material qualities, and all materials have colours - i.e. the inherent colour of wood or applied colour to achieve a specific material quality or look.  This text explains and examines traditional use of charred wood, interesting cultural and technological aspects and in comparison to other traditional surface treatments through questions as:

What is black? How common is the use of black on facades historically in Norway, and what does black facades imply in modern urban realms? – to how and why is the charring of wood made, what do we know and what could be investigated further on?

CHARRED WOOD AND THE COLOUR BLACK | text contribution compiled spring 2016 by Kine Angelo, Guro W. Brenk, Arnstein Gilberg, Nina Haarsaker | NTNU

THE COLOUR BLACK

What is black

Basically, what we perceive as colours are light in specific wavelengths and the perception of colours are influenced by the properties of the surface reflecting the light to the eye. The surfaces ability to absorb, transmit or reflect determines the colour, and the surfaces ability to reflect or diffuse the light determines the intensity of the colour. The colour black can be described both as absence and presence of colour, depending on whether we're talking about emitted light and additive colour mixing, or pigments and subtractive colour mixing.

It is the contrasts between objects, and between object and background, that allows us to see, to orientate and to gather information about our surroundings. Human vision allows us to see contrast in lightness provided by light levels, and our colour vision provides the additional ability to see contrasts between colours. The main tasks of colour vision can be said to enhance contrast or to blend in.

The eye is always drawn to the highest contrast in our visual field, i.e. light level or colour intensity. Example of maximum contrast is between the achromatic colours black and white, and especially in combination with a high intensity of a chromatic colour, best exemplified by looking at traffic signs (black and bright red on a white background, or the combination black and bright yellow).

Traditional use of black as a façade colour

Façade colours have traditionally been a result of both aesthetical and practical reasons, by available building materials, pigments and binders and the need to preserve the building against the elements. By choosing the building material, it both affords and dictates the choice of colours. Firstly, different materials have different inherent colours. Secondly, materials requires and affords different treatment suited for the specific material properties, thus giving it a specific col-our, such as the technique of charring wood. Thirdly, even if painted with the same pigment, the properties of the material surface - or the suitable binder for the pigment - will influence the perception of the colour on the facade.

If black is considered through the lense of Norwegian tradition and cultural identity, black façades were traditionally a result of wood preservation using different types of tar, resulting in a typically a black, matte surface. These buildings are still present in the cultural landscape, most noticeably in the valleys of Gudbrandsdalen, where they sit high up in the steep, dark mountainsides or against dark fir forests, or on old churches (stavkirker), the blackness contributing to visually added volume and height. All over the country, traditional, low mountain cabins are still being treated or painted to get a black colour.

In principal, if a surface absorbs all the wavelength, it reflects nothing back to the eye and we perceive it as black. Some of the light emitted by the surface is converted to heat in the material. In buildings, this can help reduce need for heating. This design element in the use of black as a façade colour has in recent years been used in the development of Active and Passive houses.

Contemporary use of black as a façade colour

As of today, Norway is foremost associated with the traditional timber cladded and rendered buildings in hues of medium to bright nuances of yellows, reds and greens, in unison with buildings with inherent colours of stone and brick. With few exception and in rural areas, black buildings rarely featured in architectural history until modernism in early to mid-1900 century. Still, they were few and far apart, and the black facades were not overly dominated by the dark colour, but softened by the extensive use of more reflective, transparent or translucent ma-terials. In the evenings, these buildings appear as open as they appear closed during the height of the day, and their location and significance usually give more room for open spaces around them, much like the old stavkirker.

Until this time, building typology and materials had not changed dramatically thorough the history, and neither had our primary sources and choices of façade colours. However, around 1950, this changed in staggering rapidity. Modernism as an architectural style, was most suitable for industrialisation in a time when rapid, cheap building was necessary. New materials and paints became available, and buildings and cities increased in volume, density, width and height.

Contradictory to being allowed a choice of a wider range of façade colours than ever before, the use of chromatic colours are decreasing in favour for the achro-matic colours white, grey and black.

Black as a façade colour and a design element in architecture is the newest trend, following white and grey. It is now used as wood treatment, such as charred wood, as choice of paint colour due to maintenance or when building with façade panels, or as inherent colour of glass and stone materials, and fore-most in the urban environment.

Black as a façade colour in the urban realm?

Keeping the increasing density of the cities and the increasing height and width of the buildings in mind, we have examined buildings in the center of Trondheim, existing black buildings and new buildings planned with black facades.

We have compared this development with what we know about the properties of the colour black, how we perceive it in the overall gestalt and how the colour black relates to our cultural identity. The reasons given for choosing black as the colour as the façade rarely relates the it’s beneficial properties to sustainable gain, and we have not found relevant research as to what this might do to a city as a whole, its cultural identity or visual clarity within the cityscape.

In rural areas, black facades might blend in with the landscape of mountains, hillsides and dark evergreen forests, but in most urban realms black is most like-ly to contrasts greatly with the traditional colours of the existing building mass or against the surrounding colours during summer- and daytime. In wintertime and during night, it blends perfectly in with the surrounding sky, but is more likely to create black holes between existing buildings. As black reflects little or no light, dense building areas are not aided by reflecting light in narrow alleys. If this trend gets the same widespread use as the white or gray façade colour, we might soon need to add artificial lighting, to make up for the light lost by the choice of colour.

For her work in Longyearbyen, Grete Smedal conducted a study to find which colours were best visible throughout a year, concluding it to be the chromatic colours of more or less the same likeness to white, black and chromatic colours. This to achieve contrast to the surrounding not too strong nor too weak for good visual clarity. Using her method, we have tested how well we see Trondheim’s traditional fasade colours and the more contemporary whites, greys and black colours, seen against four typical background scenarios for the city. Our conclu-sions are the same as in Smedals study.

The next research study will be the nominal and perceived colour of the colour black in urban environment, not included in this paper, as the study will be con-ducted in February this year.

( See Illustration of Grete Smedals’ study of façade colours seen against background, by Kine Angelo).

CHARRING OF WOOD SURFACES

What is charred wood

The technique of charring 2-5 mm of surface of solid wood or siding, is best known from Japan as yakisugi *. The word “Yaki“ means burn, and “sugi“ means cedar. Cedar is in the family of softwood/coniferous wood as pine, spruce and cypress. The main use of sugi in traditional Japanese architecture was for roof-ing, because sugi (Cryptomeria Japonica), has properties making the splitting into boards and shingles convenient. (”Architectural preservation in Japan” Knut E. Larsen, NTNU,1994).

(* In commercial context in the western world, the expression “shou sugi ban” is often used instead of yakisugi for the same technique. Our Japanese source, Ar-chitect Daigo Ishii / Future-scape Architects, says there is no word pronounced as shou sugi ban. Japanese is different from European Languages in the way that most of Japanese letters have various pronunciations for one letter. Shou sugi is a wrong combination of pronunciation of each letter that composes Yaki sugi. The Japanese letter of Yakisugi is possible to read as shou sugi, and ban means board. But, the letter is not pronounced as shou sugi, but yakisugi.)

Why char the wood surface

One argument for charring wood, like the goal for all surface treatment of wood, is that it lengthens the life span of the material. Advertising on internet for char-ring, is that it is «UV resistant, weather-resistant, rot and bug resistant, and it can last for 80 years or more with little or no maintenance”. At the same time, no one will guarantee of the life span of commercial façade material, since this is largely depending on usage and detailing, in addition to possible variation in the quality of the material itself. In commercial advertising on internet, we have not found any reference to research. We lean in this case on communicated silent knowledge, and the claim that untreated construction and paneling, with good materials and detailing, can work for centuries if it is left dry and free from destructive radiation and abrasion.

Significant archaeological discoveries has found coal residues in cooking pits, fireplaces or fire ruins. Where all other organic material is gone, they have found coal materials lasting for more than 1,000 years. Burned or carbonized wood is a familiar way to prevent rot and fungal growth in wood materials, and this technique for preserving wood has a long tradition in Norway. Fence posts shortly burned over an open fire so that it formed a powerful team with charcoal, crackled and with a characteristic gray color. The charred wood acts as a protective layer for the section of the bar or stance which is in direct contact with soil. The method has been thoroughly tested and approved to prolonging the lifespan of a fence posts. Meaning- the part of posts attached into soil or the ground are charred in advance- likewise in Japan wooden cladding to protect them from termite attack. (Wood and wood joints, Building traditions in Europa, Japan and China, 2012). However, we have found no documentation on using charring of wood as a preservative for façade materials in traditional Norwegian architecture.

The charred surface is less interesting for microorganisms - thus providing some protection – as the loosest/softest and most attractive part of the wood burned away. This leaves the harder material with winter-rings, knots from branches, and forms a protection for organic material within. Before washed out, the ash perform alkalized, and this in addition has a beneficial effect in an acidic environment. The result is a burned, dark façade that absorbs solar heat and dries up quickly, and combined with appropriate detailing with good aeration and drainage, charred wood gives an effective, maintenance-free facade for many years.

How to char the wood?

Traditionally, the most effective way to char panel, using low energy supply, is by rising (buoyancy) of air, and the chimney effect. (See traditional yakisugi on Japanese television: https://www.youtube.com/watch?v=6xoBjpXOlyM). By taking three panels of same length tied together, making a wooden pipe, this is easy to do. This pipe is put on top of a small fire. The chimney must be turned upside down after a few minutes, so that the entire surface on the inside is evenly burnt. Finishing one chimney with 2-4 mm charred surface, takes approximately 5 minutes. To stop the fire, the pipe is disassembled and sprayed with water from for example a garden hose.

Commercial small-scale industry is likely to use gas. Largescale grilling of panels also is tested. One challenge with gas and grilling, is giving enough effect for the charring. Uncertain what is the main reason, but using hardwood like aspen and horizontal paneling together with to superficial charring, is risking flakes shaving off after short time. (NGBC,2015). To get more knowledge, we have followed two projects in Trondheim. One with pine siding charred with the under mentioned chimney-fire-technique built in 2014, and the other with siding of local spruce, gas-treated and painted with linseed oil, completed in 2016.

Who is charring?

In Norway only two known stakeholders have invested in the technique. Several companies in the western world have jumped on the trend and started commercial production of charred wood siding. Those with the most comprehensive information is a website from the US firm CharredWood using cypress or red cedar, with facts on “What makes charred wood pest and bug resistant?», «What is the history of charred cedar/ Yakisugi/Shou Sugi Ban treatment» and « how does charring make wood fire resistant». (Http://charredwood.com/ , 2017).

How environment-friendly is this technique

The choice of facade material provides great environmental effect. The material should have as little bound energy as possible, and locally produced three-cladding of high quality is one of the best choices you can do (Bygg.no, 2014). The Environmental Product Declaration, EPD, doing life span analysis (LCA) on locally produced and untreated ore-pine as facade material with a lifespan of 60 years have a very low, down to 1 Co2 emission pr.m2, compared to a painted facade repainted every 6-10 years, which is measured to between 8-14 CO2 pr.m2 for the same length of time. (Åsveien Skole Flerbrukshall, Eggen ar-kitekter. 2016). Charring the surface is off course releasing some of the bound energy, compared to untreated panel. There would be emissions savings in terms of replacement due to the fact the charring of the wood would mean the wood would not need to be replaced. So, if cladding had a lifetime of say 15 to 20 years and you were calculating for 80 years, then you would reduce replacement emissions by one forth an estimate. Secondly, there would be savings due to the amount of paint required. The amount of paint spared can easily be associated with emissions savings.

Further investigations

A FUTURE FURTHER INVESTIGATION should discuss and examine the advantages and disadvantages of the use of charred wood. An proposal is using four housing projects of different typologies, with critical references to practical and aesthetical values, e.g. the impact black façade surfaces might have on cultural identity and our perception of spaces the public realm.

References:

Larsen, Knut Einar. ”Architectural preservation in Japan” (1994): page 89

Zwerger, Klaus. “Wood and wood joints, Building traditions in Europa, Japan and China. Second, Revised and Expanded edition.” (2012): page21

Haarsaker, Nina. Gjerde, Sevrin. “Årstidshuset”: http://aarstidshus.blogspot.no/ (2014):Web.

Yakisugi done traditionally on Japanese television:

https://www.youtube.com/watch?v=6xoBjpXOlyM (2011):Web.

Norwegian Green Building Council, Powerhouse at Kjørbo, http://ngbc.no/portfolio-items/powerhouse-kjorbo-2/#iLightbox[dc68d12109b39b87c3c]/0 (2015 NGBC): Web.

CharredWood. Http://charredwood.com/ (2017):Web. Strand, Sindre Sverdup. Websiden til Bygg.no, http://www.bygg.no/article/1186020 (2014):Web.

Solem, Bård. Eggen arkitekter. «Åsveien skole flerbrukshall» (2016), page 52.

Smedal, Grete. “The Colours of Longyearbyen – an ongoing project” ( 2009), Eget forlag,

Bergen.

Valberg, Arne. “Light Vision Color” (2005). Chichester: John Wiley & Sons, Ltd.