The new building of the Estonian Museum of Natural History, the House of Nature, features several innovative and eco-friendly solutions. The project takes into account the needs of bats and swifts, rainwater reuse, and energy-efficient lighting for the rooms.
Habitats for Animals
In collaboration with the Estonian Museum of Natural History, landscape architects, bird ecologists, and bat specialists, integrated habitats for various urban animals (insects, birds, the current Patarei bat colony, etc.) will be created within the building. This initiative allows species that might not coexist in nature to live side by side, expanding the concept of experimental landscapes from soil and plants to include wildlife. These habitats require minimal investment but greatly enrich the biodiversity of the Loodusmaja Quarter.
To ensure bird safety, large glass facades will be laminated with a film visible to birds but invisible to the human eye. The space between the semi-open double façade will be sealed at the top and bottom with bird netting to prevent birds from getting trapped behind the glass.
General:
- BIM design
- Use of virtual reality in the design process
- Calculation of the CO2 footprint throughout the building's life cycle
- 100% reuse of bio-waste in a bioreactor and maximum sorting of waste
- Development of a moisture safety plan
- Development of a security concept
Architecture and Interior Design:
- Universal office floors with different-sized room modules and industrial timber construction allow for flexible building functions and uses in the future. Office spaces can be repurposed as seminar rooms, classrooms, or public areas (e.g., exhibition spaces).
- Typical floors enable space usage changes without major renovations.
- Cross-use of spaces: shared common areas save space and foster synergy between departments.
- To reduce the parking footprint, the underground parking garage is planned minimally, anticipating increased public transport and bicycle usage. This allows future repurposing of the parking space for museum expansion, charging areas, workshops, auxiliary rooms, etc.
- Maximum reuse of materials for finishes and furniture selection.
- Extensive indoor greenery, including tall plants in the dock building atrium.
Fire Safety:
- The five-story Loodusmaja will be Estonia's tallest public wooden building, significant for fire safety in the country. Typically, similar buildings are constructed with reinforced concrete. Exposing wooden structures to the planned extent is exceptional.
- Exposing at least 50% of wood-based structures requires installing an automatic fire extinguishing system in the building.
- Instead of a conventional sprinkler system, a water mist fire extinguishing system will be used. The advantage of the water mist system is significantly smaller water droplets, providing greater cooling effect and less water damage.
Acoustics:
- The Nature House complex is novel acoustically, using cross-laminated timber panels and glulam beams as load-bearing structures, posing challenges in reducing reverberation. To reduce echo, sound-insulating cladding walls are added, walls are thickened, and additional floor layers are built.
- The room acoustics of the Nature House are unique in terms of the placement of sound-absorbing materials. Exposing as much of the wooden structures as possible, most sound-absorbing materials in workspaces, corridors, and other rooms are placed on walls instead of traditional ceiling surfaces.
Outdoor Space:
- Rainwater reuse for irrigation
- Outdoor workspaces with charging outlets and WiFi in the courtyard
- Design of experimental landscaping
- Smart bike racks
- Shelters with charging points for electric bikes and scooters
- Stroller parking
Construction:
- The Nature House will be a landmark for wooden construction in Estonia. The three buildings combined will form the largest planned wooden structure in Estonia. The goal is to demonstrate various uses of wood in construction – the dock building will be Estonia's tallest new building with all load-bearing and bracing elements made of wood, the city building will demonstrate the efficiency of wooden structures for office use, and the museum building will showcase large-span wooden roofs.
- All wooden structural elements of the dock building will be exposed, with their fire resistance ensured by sufficient cross-section. Combining various wood-based materials (LVL panels, CLT panels, and glulam) in joints is a novel solution worldwide and has not been used in Estonian projects until now.
- Cross-laminated timber panels are used in the intermediate floors of the dock building, providing structural rigidity. The use of cross-laminated timber allows the ceiling's wooden structures to be left untreated for fire resistance, as the predictable burning rate ensures sufficient load-bearing capacity during the required fire resistance period.
- The office floors of the city building have a simple and efficient structure. The cross-laminated timber panels used are transportable and assembled in one stage, speeding up construction and providing a smooth, beamless ceiling. This innovative solution can be used in other wooden office buildings.
- The museum hall will have ceiling beams up to 30 meters long, creating a large, column-free exhibition space.
Heating, Ventilation, Cooling:
- The district cooling system to be adopted in the Loodusmaja is not widely used in Estonia, especially in Tallinn. The first district cooling stations in Estonia were established in Tartu and Pärnu about a decade ago, and the first in Tallinn was built in 2019. The district cooling station to be built on the parking level of the Loodusmaja will also supply cooling to surrounding buildings. As much seawater as possible will be used as the cooling source, and devices emitting residual heat in the summer. Due to the use of seawater, the system lacks noisy cooling fans that require a lot of outdoor space. The advantage of district cooling is lower CO2 emissions and significantly reduced use of synthetic refrigerants.
- Generally, cooling new buildings with untreated outside air is not done, but this solution is very effective in large air spaces. The ventilation openings used are windows in the glass end walls of the dock building and smoke vents in the atrium roof. The opening of windows and vents is automatically controlled based on the indoor and outdoor temperature difference, avoiding drafts in occupied areas. This solution significantly reduces the need for mechanical cooling of the atrium space.
- Directing low-pollution exhaust air to parking lots has been a common solution since winter exhaust air is significantly warmer than outside air, which doesn't need to be preheated before being directed to the parking lot. This results in a significant energy-saving in heat energy consumption. However, due to increasingly stringent energy efficiency requirements in recent years, the efficiency of ventilation equipment heat recovery has increased, making exhaust air temperatures gradually lower. Reheating exhaust air directed to parking lots is now back in focus. The innovative solution involves not reheating exhaust air with high heat recovery efficiency but reducing the efficiency if needed and regulating the amount of exhaust air directed to the parking lot based on carbon monoxide concentration.
- Similar rooms are typically humidified using steam humidifiers, which use electricity for evaporation. By replacing steam humidifiers with adiabatic humidifiers, district heating is used for evaporation instead of electricity. This solution is environmentally friendly (less pollution during energy production), but precise control is more complex, and there is a risk of bacterial growth with inadequate maintenance.
- In winter, air intake occurs from the double façade's southeast side, where the air is warmer, requiring less energy for preheating before blowing into the building. In summer, air intake occurs through grilles on the northwest façade, avoiding direct sunlight. This reduces the need for cooling the intake air, ensuring energy savings.
Water and Sewerage:
- Rainwater reuse for irrigation
- Planning of water mist sprinkler system
Electricity, Low Voltage, Automation:
- Desk lamps that cover both task and general lighting needs
- Use of glare-free optics in lighting
- Power rails for various directional lights with integrated general lighting
- Use of workplace lights with adjustable color temperature
- Climate system control using machine learning
- Use of UPS as a reactive power compensator
- UPSaaR and renewable energy source as a grid peak load compensator
- EMS – Energy Management System – software/tool for the building's energy manager/facility manager
Üldine:
-
BIM projekteerimine
-
Virtuaalreaalsuse kasutamine projekteerimise protsessis
-
CO2 jalajälje arvutuse koostamine kogu hoone elutsükli ulatuses
-
Biojäätmete 100% taaskasutus bioreaktoris ja jäätmete maksimaalne sorteerimine
-
Niiskusturvalisuse kava koostamine
-
Turvakontseptsiooni koostamine
Elekter, nõrvkool, automaatika:
-
Lauavalgustid, mis katavad nii töökoha kui ka ruumi üldvalgustuse valgusvajaduse.
-
Pimestusvaba optikaga valgustite kasutamine
-
Voolusiinid eritüübilistele suundvalgustitele koos integreeritud üldvalgusega
-
Muudetava valgustemperatuuriga töökohtade valgustite kasutamine.
-
Kliimasüsteemide juhtimine masinõppe abil.
-
UPS kasutamine kui reaktiivenergia kompenseerija
-
UPSaaR ja taastuvenergiaallikas kui võrgu tipukoormuste kompenseerija
-
EMS – Energy Management System – Tarkvara / tööriist hoone energiahaldurile/haldusjuhile.
Arhitektuur ja sisearhitektuur:
-
Universaalsemad bürookorrused, erineva suurusega ruumimoodulid, puitehituse tööstuslik tootmine tähendab, et läbiv, kuid variatiivne modulaarsus annab võimaluse tulevikus muuta hoone funktsiooni ja kasutust. Näiteks kontoripindadeks planeeritud pinnad võivad olla tulevikus seminariruumid, õppeklassid või avalikkusele suunatud muu funktsiooniga (näiteks ekspositsiooni) alad.
-
Tüüpkorrused võimaldavad ruumikasutust ümber mängida ilma suuremate ümberehitusteta.
-
Ruumide ristkasutus: ühisruumide jagamine hoiab ruumi kokku, kuid loob ka eeldused erinevate osakondade vahelise sünergia tekkimiseks.
-
Parkimise jalajälje vähendamiseks on keldrikorruse parkla kavandatud minimaalses mahus, arvestades, et tulevikus kasvab ühistranspordi ja kergliikluse tihedus. Nii on tulevikus võimalik parklaruumi kasutada teistel eesmärkidel, näiteks laiendada muuseumi, luua laadimisalasid, töökodasid, abiruume jms.
-
Taaskasutame võimalikult palju materjale viimistlusvahendite ja mööbli valikul.
-
Sisehaljastuse kavandame tavapärasest suuremas mahus, sh kõrghaljastus dokihoone aatriumis.
Tuleohutus:
-
Viiekorruselisest Loodusmajast saab Eesti kõrgeim puidust avalik hoone, mis on tuleohutuse seisukohast Eestis märgilise tähendusega. Tavapäraselt ehitatakse sarnased hooned raudbetoon konstruktsioonis. Puitkonstruktsioonide eksponeerimine planeeritud ulatuses on erandlik.
-
Puidupõhiste konstruktsioonide kombineeritud lahenduste eksponeerimine vähemalt 50% ulatuses eeldab tuleohutuse tagamiseks hoonesse muuhulgas automaatse tulekustutussüsteemi paigaldmist.
-
Tavapärase sprinklersüsteemi asemel on ette nähtud veeudu kustutussüsteemi kasutamine. Veeudusüsteemi eeliseks on oluliselt väiksemad veetilgad, mille jahutustusefekt on suurem ja veekahjustused süsteemi rakendumisel oluliselt väiksemad.
Akustika:
-
Loodusmaja hoonetekompleks on uudne ka akustilisest seisukohast, kuna kandekonstruktsioonidena kasutatakse ristkihtpuitpaneele ja liimpuittalasid, mis seab väljakutseid hoone järelkajakestuse vähendamisele. Järelkaja vähendamiseks on lisatud heli isoleerivaid vooderseinu või ehitatud seinu paksemaks ning rajatud täiendavaid põrandakonstruktsioonikihte.
-
Loodusmaja ruumiakustika on eripärane heli neelavate materjalide kasutuskohtade lahendustes. Kuna võimalikult suures ulatuses eksponeeritakse hoone puitkonstruktsioone, on tööruumides, koridorides ning muudes ruumides valdav osa heli neelavaid materjale paigutatud tavapäraste laepindade asemel seinapindadele.
Ehituskonstruktsioonid:
-
Loodusmajast saab Eesti puitehituse märgiline objekt. Kolme hoone peale kokku on tegu suurima Eestis hetkel planeeritava puitehitisega. Eesmärgiks on näidata puidu erinevaid kasutusvõimalusi ehituses – dokihoone saab olema ka Eesti kõrgeim uusehitis, mille kõik kande- ja jäigastuselemendid on puitmaterjalidest, linnamaja demonstreerib puitkonstruktsiooni efektiivsust kontorihoonetes kasutamiseks ja muuseumihoone suuresildeliste katuste ehitamisel.
-
Kõik dokihoone puidust konstruktsioonielemendid on eksponeeritud ning nende tulepüsivus on tagatud piisava ristlõike kasutamisega. Erinevate puidupõhiste materjalide (LVL paneelide, CLT paneelide ja liimpuidu) omavaheline kombineerimine sõlmedes on lahendus, mis on ka maailmas uudne ja Eesti projektides siiani kasutamata.
-
Dokihoone vahelagedes on kasutatud ristkihtliimpuit-paneele ka hoonele jäikust andvate konstruktsioonidena. Ristkihtliimpuidu kasutamine võimaldab jätta lagede puitkonstruktsioonid tulekahju vastu töötlemata, kuna selle puidu põlemiskiirus on ennustatav ja arvutustega on tõendatud, et nõutava tulepüsivusaja jooksul jääb konstruktsioonide kandevõime piisavaks.
-
Linnamaja kontorikorruste konstruktsioon on võimalikult lihtne ja efektiivne. Kasutatavad ristkihtliimpuit paneelid on transpordiks sobivate mõõtmetega ja monteeritavad ühes etapis, mis kiirendab ehitusprotsessi ja annab sileda, taladeta lae. Sellist uudset lahendust on võimalik kasutada ka teiste puidust kontorihoonete ehitamisel.
-
Muuseumisaalile paigaldatakse kuni 30 m pikkused laetalad, mis tekitavad piisavalt suure postideta ekspositsiooniruumi.
Vesi ja kanalisatsioon:
-
Sademevee taaskasutus kastmisveena
-
Veeudu sprinklersüsteemi kavandamine
Väliruum:
-
Sademevee taaskasutus kastmisveena
-
Välitöökohad koos laadimispistikute ja wifi-ühendusega sisehoovis
-
Eksperimentaalsete haljastuskoosluste kavandamine
-
Nutikad rattahoidjad
-
Varjualused koos elektrirataste ja tõukerataste laadimispunktiga
-
Lapsekärude parkla
Küte, ventilatsioon, jahutus:
-
Loodusmajas kasutusele võetav kaugjahutussüsteem pole Eestis, eriti Tallinnas, senimaani laialt levinud. Eesti esimesed kaugjahutusjaamad rajati kümmekond aastat tagasi Tartusse ja Pärnusse ning alles 2019. aastal rajati esimene kaugjahutusjaam Tallinnasse. Loodusmaja parklakorrusele rajatav kaugjahutusjaam hakkab varustama kaugjahutusega ka ümberkaudseid hooneid. Jahutuse allikana kasutatakse võimalikult palju merevett ning suvist jääksoojust eraldavaid seadmeid. Merevee kasutamise tõttu puuduvad süsteemis mürarikkad ning väliskeskkonnas palju ruumi vajavaid jahutusventaatorid. Kaugjahutuse eeliseks on väiksem CO2 emissioon ning väheneb tunduvalt tehislike külmaainete kasutamine.
-
Üldjuhul ruumide jahutamist uutes hoonetes töötlemata välisõhuga ei teostata, kuid suuremahulises õhuruumis osutub see lahendus väga efektiivseks. Tuulutusavadena kasutatakse dokihoone klaasist otsaseintes olevaid aknaid ning aatriumi laes paiknevaid suitsuluuke. Akende ja luukide avanemist juhitakse vastavalt vajadusele sise- ja välistemperatuuride erinevuse järgi automaatselt. Projekteerimisel ning avade kujundamisel välditakse, et tekib tuuletõmbus seal, kus viibivad inimesed. Selline lahendus vähendab oluliselt mehaanilise jahutuse vajaduse aatriumiruumi jahutamisel.
-
Parklatesse suunatav madala saastatusega heitõhk on olnud küllaltki tavapärane lahendus, sest talvekuudel on heitõhk välisõhust märgatavalt soojem, mida ei peaks enne parklasse juhtimist eraldi soojendama. Soojusenergia tarbimises tekib sel juhul suur võit. Küll aga on viimaste aastate aina karmistuvate energiatõhususnõuete tõttu suurenenud ventilatsiooniseadmete soojustagastuse kasutegurid, mistõttu on seadmetest väljuva heitõhu temperatuurid muutunud järk-järgult madalamateks ning parklasse suunatava heitõhu kütmine on uuesti päevakorras. Uudne on lahendus, kus kõrge kasuteguriga soojustagastuse korral ei kasutata heitõhu soojendamist, vaid vajaduse tekkimisel kasuteguri vähendamist ning kasutatakse parklasse juhitava heitõhu koguse reguleerimist vastavalt vingugaasi kontsentratsioonile.
-
Analoogsete ruumide niisutamine toimub tavapäraselt aurniisutite abil, mis kasutavad aurustamiseks elektrit. Asendades aurniisutid kärgniisutitega kasutame aurustamiseks elektri asemel kaugkütet. Selline lahendus on keskkonnasõbralik (energia tootmisel vähem saastet), kuid täpne reguleerimine on keerulisem ja ebapiisava hoolduse puhul võib tekkida bakterite paljunemise oht.
-
Talveperioodil toimub õhuvõtt kaguküljelt topeltfassaadi vahelt, kus on õhk soojem ja seetõttu kulub vähem energiat õhu eelnevaks soojendamiseks, et seda hoonesse puhuda. Suveperioodil toimub õhuvõtt läbi resti loodefassaadil, kuju päike ei paista. Seeläbi tuleb hoonesse puhutavat õhku vähem jahutada, mis tagab jällegi energiasäästu.