VELUX Model Home 2020 - Aktivní dům - 6 experimentů - část III.

Na půdě kodaňské univerzity byla v říjnu loňského roku otevřena první dánská CO₂ neutrální veřejná budova. Zelený maják, jak je tato stavba pojmenovaná, je součástí konceptu VELUX Model Home 2020, kterým společnost VELUX se svými partnery ukazuje cestu ve vývoji udržitelného stavění. Společnost VELUX tím zároveň naplňuje citát svého zakladatele Villum Kann Rasmussena, že "jeden experiment je lepší než tisíce výpočtů".

Čtěte také první dva díly VELUX Model home 2020 - Představení projektu a Dům pro život (Home for Life)

O budově

Budova je výsledkem veřejno-soukromé spolupráce mezi Dánskou univerzitou, Ministerstvem pro vědu, technologie a inovace, městem Kodaň a společnostmi VELUX a VELFAC.

Vlastník budovy: Ministerstvo pro vědu, technologie a inovace
Uživatel: Kodaňská univerzita
Klíčový dodavatel: Hellerup Byg
Architektonický návrh: Christensen Co. Architects
Podlahová plocha: 950 m²
Rok výstavby: 2008-2009

Snahy o co největší energetickou úspornost staveb vedou ke konceptu CO₂ neutrálních domů. Jsou to stavby využívající v maximální možné míře energii z obnovitelných zdrojů a fungující na principu tzv. aktivních domů, které dokážou pokrýt své energetické nároky z vlastních zdrojů. U těchto staveb je zcela klíčové využití sluneční energie. Slunce je rovněž zásadním aspektem ovlivňujícím kvalitu vnitřního prostředí budov. Denní světlo je základní lidskou potřebou mající významný vliv na zdraví, duševní pohodu i pracovní výkonnost či učení.

Budova zalitá denním světlem

Zelený maják, první veřejná bezemisní budova v Dánsku, není majákem jen z hlediska trvalé udržitelnosti. U této stavby je zcela klíčové právě využití sluneční energie.

Většina nových kancelářských budov je tradičně navržena tak, že fasádu představuje celoplošné prosklení. Návrh Zeleného majáku naopak pracuje s tradicí okenního otvoru s parapetem a ostěním navrženým tak, že se světlo odráží do místnosti, což zlepšuje přechod od denního světla k umělému.

Válcový tvar Zeleného majáku byl navržen s ohledem na pohyb slunce po obloze, což má velký vliv na ideální prosvětlení interiéru přirozeným denním světlem.

Zachytit světlo z oblohy

Využití denního světla je v Zeleném majáku zakomponováno přímo do samotného architektonického konceptu. Zelený maják je kruhovou stavbou s vnitřním průtokem světla, které je zachycováno a přiváděno do budovy velkým počtem střešních oken VELUX osazených v pultové střeše.

Denní světlo je základem energetické koncepce budovy a zároveň ovlivňuje kvalitu jejího vnitřního prostředí. Proto jedním z klíčových prvků budovy jsou střešní okna, která umožňují přivádět mnohem více denního světla do interiéru a zároveň fungují i jako důležitý prvek v rámci ventilace. Kvalitní prosvětlení interiéru a využití přirozené ventilace podstatně redukuje energetickou náročnost budovy.

Má-li stavba využívat maximum sluneční energie či denního světla v interiéru, musí se při jejím návrhu vzít v úvahu proměnlivý charakter slunečního záření. Dům musí být vhodně umístěný, orientovaný a tvarově přizpůsobený přirozenému pohybu slunce po obloze. Při jeho fungování je důležitá interaktivita, tedy možnost regulace množství sluneční energie a denního světla dopadajícího na dům či prostupujícího do interiéru. Zároveň však tyto požadavky nesmí omezit funkční, provozní a estetické nároky jeho obyvatel či uživatelů.

Když chceme energeticky optimalizovat budovu a usilovat o extrémně nízkou energetickou spotřebu, je naprosto zásadní propojit architekturu, použité materiály a světlo do jediné koncepce. V této souvislosti je zajímavé, že co se izolace týká, jsou stěny a střecha rovnocenné. Okna ve střeše mohou ale poskytnout podstatně více světla než okna ve fasádě.

Střešní okna VELUX zajišťují vysokou úroveň denního světla v prostoru haly ve druhém podlaží stejně jako na hlavním schodišti a v centrální části nižších podlaží, a vytváří tak prostředí intenzivně zalité denním světlem s činitelem denní osvětlenosti 4 % v přízemí a 9 % ve druhém patře. Dále také umožňují přirozenou ventilaci a odvětrávání horkého vzduchu z prostoru.

Schody jsou v centrálním prostoru proto, aby byla maximálně využita plocha fasád a umožněn čistý průtok vzduchu atriem. "Tímto způsobem se kombinují architektonická a udržitelná řešení," říká architekt Michael Christensen ze společnosti Christensen & Co.

Stavba byla pečlivě navržená s ohledem na přirozený pohyb slunce po obloze, což má velký vliv na ideální prosvětlení interiéru denním světlem. Šikmá střecha je orientovaná na jih, aby byla co nejvíce vystavena slunečnímu svitu dopadajícímu na solární kolektory, fotovoltaické panely a proudícímu do interiéru střešními okny VELUX. Na slunce reagují i inteligentní prvky budovy, jako jsou například předokenní žaluzie. Ty se automaticky nastavují tak, aby bylo zajištěno optimální proudění sluneční energie.

Ventilace je zajištěna na principu komínového efektu, kdy je čerstvý vzduch přiváděn fasádními okny a ohřátý vzduch stoupá schodišťovou halou a poté je přirozeně odváděn otevřenými střešními okny VELUX v horní části budovy.

Energetický koncept

Energetická spotřeba Zeleného majáku (podle BE 06) byla předběžně odhadnuta jako extrémně nízká: podle výpočtů dům spotřebuje 30 kWh/ m² za rok a 27 kWh/ m² energie za rok vyrobí.

Pro porovnání: energetická spotřeba běžné kancelářské budovy je okolo 60-80 kWh/ m² ročně.

Nízké energetické spotřeby je dosaženo kombinací řady faktorů. Válcový tvar domu znamená minimalizaci fasádní plochy oproti objemu, díky tomu jsou tepelné ztráty také minimální. Dále k ní velkou měrou přispívá i tloušťka izolace (400 mm) a intenzivní využití PCM materiálů. K pozoruhodné energetické bilanci v Zeleném majáku přispívá i 76 m² fotovoltaických panelů umístěných na střeše v optimální orientaci a úhlu pro co největší výkon.

Pro snížení energetické náročnosti domu byla využita kvalitní izolace kamennou vlnou a akumulační materiály na bázi PCM (Phase Change Materials), které umožňují díky změně látkového skupenství přijímat a vydávat teplo při standardních teplotách kolem 25°C. Primární energetickou potřebu na vytápění pokrývají z 35 % solární kolektory, zbývajících 65 % tepla je zajištěno dálkovým vytápěním s 35 % využitím energie z obnovitelných zdrojů. Tepelné čerpadlo zvyšuje účinnost dálkového vytápění o 30 %.

Energii potřebnou pro základní osvětlení úspornými LED svítidly, ventilaci a provoz čerpadel zajišťuje 76 m² střešních fotovoltaických panelů.

Díky bilanci primární spotřeby energie 30 kWh/m²/rok a produkci 27 kWh/m²/rok budova s přehledem splňuje požadavky na energeticky mimořádně úspornou stavbu a je přibližně o 3/4 úspornější, než obdobné stavby. To znamená, že je lepší než ostatní budovy v 1. nízkoenergetické třídě podle standardů EU, platných od roku 2006. Očekává se, že se tyto standardy budou do roku 2020 uplatňovat u všech nových staveb napříč celou Evropskou unií.

Budova se snaží mít co nejmenší možný ekologický dopad po celou dobu své existence. Je proto zohledněno vše, co má na životní prostředí vliv; energie, zdroje, materiál, doprava, odpad atd.

Dům je vyroben z ekologických a pokud možno recyklovatelných materiálů. Například zelené fasádní panely Swissfiber jsou kompozitním materiálem skládajícím se ze skla a polymeru. Výhodou tohoto kompozitního materiálu je nízká váha - spojením vlastností skla a polymeru vzniká pružný odolný materiál, který se používá v malých tloušťkách, a tím nezatěžuje konstrukci stavby. Hmotnost fasády Zeleného majáku je 6 tun. Pro porovnání: použitím obkladů z kamene či keramických závěsných panelů by byla konstrukce domu zatížena fasádou o hmotnosti 175 tun.

• Fasáda Swisfiber - sklolaminátové panely
• Izolace Rockwool
• Fasádní stínění Faber Group, stínění střešních oken - předokenní rolety VELUX
• Řešení vnitřního klimatu v Zeleném majáku je zajišťováno pomocí programu WindowMaster, který optimalizuje vnitřní prostředí a přispívá ke snížení emisí CO₂. Uživatelé mohou individuálně řídit vnitřní prostředí své kanceláře ze svého počítače. Energy Info^TM zobrazuje energetickou spotřebu, energetickou výrobu získanou slunečním teplem, vnitřní prostředí a teplotu spolu s vlhkostí a využití denního světla
• LED osvětlení od Veksø. Nízká energetická spotřeba svítidla Oregon a GritLamp energeticky optimalizovaného osvětlení. Svítidla LED vytvářejí mnohem méně tepla než obvyklé osvětlení.

Sledování dráhy slunce

K tomu, aby měl Zelený maják kruhový tvar, vedl i záměr ideálního využití denního světla. Tvar budovy odpovídá dráze slunce na obloze, a tudíž i pohybu světla během dne. Na rozdíl od čtvercových domů, kde veškerý sluneční svit směřuje jednorázově na jednu stěnu, je nasvícení Zeleného majáku přizpůsobeno slunci, napodobuje jeho dráhu po obloze. Proto uvnitř budovy můžeme vnímat samo světlo i svět venku mnohem rozmanitěji. Pozorovatel hned vidí a chápe, proč tento dům vypadá právě takto. Výběr barev a materiálů v interiéru je rovněž úzce propojen s využitím denního světla.

Třetí podlaží je navrženo jako zóna určená k odpočinku a diskusním setkáním. Zde si studenti i návštěvníci mohou užít pravou "sluneční lázeň". Při návrhu hladiny osvětlení vycházeli architekti z faktu, že pro psychickou pohodu, podporu soustředění a stimulaci myšlení je doporučováno strávit dvě hodiny denně v intenzitě světla 2000 Luxů.

Také barevnost interiéru je volena s ohledem na co nejvýraznější odraz denního světla do interiéru.

Zelený maják ukazuje, že klimaticky šetrná budova není jen synonymem pro zahalení fasády do izolačních materiálů a ztrátu kontaktu s vnějším světem a denním světlem. Dokazuje naopak, že v této skrz naskrz udržitelné budově je velmi dobře možné intenzivnější a rozmanitější vnímání světla a optické propojení interiéru s exteriérem.

Zelený maják je výbornou ukázkou toho, čeho můžeme dosáhnout v rámci budoucího stavebnictví. Maják ukazuje, že pro klima můžeme něco udělat, aniž bychom byli nuceni ke kompromisům vůči uživatelskému pohodlí a zdraví. Postavili jsme klimaticky šetrnou budovu, ve které je čerstvý vzduch a úžasné množství denního světla. A byli jsme schopni postavit ho s použitím výrobků, které jsou již k dispozici.

Zelený maják je ukázkou dobré spolupráce privátního a veřejného sektoru. Za jeho vybudováním stojí několik strategických partnerů. Budova slouží studentům Fakulty přírodních věd Kodaňské univerzity jako studijní oddělení a zázemí pro různé studentské či vědecké spolky a organizace. Dánské Ministerstvo pro vědu, technologie a inovace celý projekt, který je součástí jeho nové energetické strategie, financovalo. Soukromý sektor zastupují společnosti VELUX, VELFAC a řada externích partnerů. Na projektu spolupracovalo i město Kodaň, pro nějž je Zelený maják vynikajícím zdrojem inspirace v jeho ambiciózním klimatickém plánu s cílem stát se do roku 2025 CO₂ neutrálním městem - ostatně dalším důkazem této ambice byla loňská klimatologická konference COP 15 konaná právě v Kodani.

Zelený maják je ukázkou optimálního využití obnovitelných zdrojů energie. Navazuje na předchozí koncepty společnosti VELUX a překonává je svým rozsahem. Skutečnost, že se jedná o veřejný projekt první svého druhu, je příslibem toho, že jde o skutečný maják, ukazující správnou cestu udržitelného stavění co největšímu počtu lidí.