Futuristický projekt z pera studentů

Studenti mají oproti architektům z praxe při tvorbě velmi výraznou výhodu, nejsou tolik svázáni předpisy, požadavky úřadů a investorů, zaběhnutými principy ani rozpočtem. Díky tomu mohou vzniknout projekty velmi inovativní a inspirativní. Dnes představený projekt má několik specifik. Za prvé je z per studentů střední školy, za druhé na něm spolupracovalo více studentů z různých oborů (pozemní stavitelství a TZB) a za třetí: studenti ho tvořili nad rámec svých povinných projektů, naprosto z vlastní iniciativy pro účely soutěže.Představujeme Vám dům, navržený studentem SPŠ stavební Hradec Králové, Pospíšilova třída 787, Lukášem Erbanem s řešením systémů větrání a vytápění od Petra Hodyce a Jakuba Jílka. Vedoucím projektu byla Ing. Iva Fabiánová.

Popis řešení je převzat z technické zprávy projektu.

Architektonické řešení

Záměrem bylo navrhnout špičkové řešení moderního rodinného domu, který nám díky svému provedení dokáže nabídnout maximální komfort, funkčnost a energetickou úspornost v jednom návrhu a je zejména šetrný vůči životnímu prostředí.

Návrh byl vytvořen tak, aby se naprosto vymykal běžným stavebním předlohám a byl pojat více jako vize budoucích generací. Objekt je rozdělen do dvou podlaží. První podlaží je přiznáno pouze z jedné strany, neboť zbylá část se nachází podúrovní terénu. Celková hmota druhého podlaží evokuje rozevřenou mořskou mušli, která nám nabízí jedinečný výhled na okolní panorama s téměř dokonalým propojením s vnější krajinou. Hlubší dispozice jsou prosvětleny za pomocí světlíků a anglických dvorků. Celá stavba je situována do svažitého terénu.

Předpokládané principy systémů TZB

Studenti při řešení nejprve zkoumali historické podklady, a to jak primitivní stavby a lidovou architekturu, tak moderní a technické unikáty ve vile Tugendhat. Systémy vytápění a vzduchotechniky jsou totiž, jak je patrné již na příkladu vily Tugendhat, natolik svázané, že již není možné navrhovat vytápění a větrání jako oddělené soustavy. Je nutné vytápění a větraní řešit jako jeden systém.

Hodnota součinitele prostupu tepla pro obvodový plášť byla U = 0,128 W/(m².K), hodnota součinitele prostupu tepla pro střešní konstrukci byla U = 0,121 W/(m².K) a hodnota součinitele prostupu tepla pro podlahu přilehlou k zemině byla U = 0,2 W/(m².K). V objektu byly navrženy pro jednotlivé vytápěné obytné prostory požadované výsledné teploty. Objekt je situován v Hradci Králové, kde je uvažováno s nejnižší výpočtovou teplotou v zimním období −15 °C. Celková tepelná ztráta činí 4,8 kW. Naším cílem bylo zpracovat energetický štítek budovy, abychom získali stupeň energetické náročnosti objektu. Proto jsme navrhli ještě dílčí instalované příkony, jako příkon osvětlení, 2 televize, pračka, žehlička, DVD, satelit, 4× notebook, myčka, elektrická plotna, vysavač, mikrovlnná trouba, lednička a mraznička v celkové hodnotě cca 2,5 MW/rok. Potřeba energie na přípravu energie teplé vody zásobníku v TVDražice OKCE 200l bude činit 7,2 MW/rok. Hodnocená budova vyšla v průkazu energetické náročnosti budovy do klasifikační třídy A – energeticky velmi úsporná. Po zhodnocení tepelných ztrát vypočítaných obálkovou metodou vyšla třída průkazu energetické náročnosti budovy do klasifikační třídy B – úsporná. Dodaná energie pro pokrytí jednotlivých dílčích spotřeb v procentech činní: vytápění 38,1 %, teplá voda 48,6 %, větrání 6 %, osvětlení 7,2 %. Celková vypočtená roční dodaná energie v GJ stanovená bilančním hodnocením činí 53,5 GJ.

Stavební řešení volné plochy střechy nabízelo instalaci fotovoltaických panelů typu WaveSolLight 5m190 VOC Specification Sheet o celkové ploše 25 m². Roční výkon solárních panelů je předpokládán 9,125 MWh/rok. Výpočet byl proveden pro střední hodnotu slunečního svitu 1521 hod/rok v HradciKrálové.

Při zpracovaní energetického štítku budovy jsme předpokládali, že vyrobená elektrická energie ze solárních panelů bude dodávána do veřejné sítě, nároky na zásobování objektu elektrickou energií budou hrazeny z veřejné sítě. Předběžná roční spotřeba elektrické energie činí 15 MWh/rok. Prodejem elektrické energie z fotovoltaických panelů získáme předběžně částku 112 000 Kč. Za elektrickou energii spotřebovanou na chod objektu zaplatíme předběžnou částku 82 500 Kč. Roční zisk z fotovoltaických panelů činí 29 500 Kč.

Při návrhu teplovzdušného větraní a vytápění jsme vyšli z požadavku tepelné ztráty, která činí 4,8 kW. Při volbě optimálního teplotního rozdílu mezi teplotou vzduchu v místnosti a teplotou vzduchu přiváděného jsme zohlednili komfortní provedení a volili jsme D_t = 10 °C. V tomto případě jsme schopni teplovzdušným vytápěním hradit tepelnou ztrátu 2 kW. Pro úsporu větrání byla navržena v podstřešním prostoru jednotka ZZT s deskovým rekuperačním výměníkem firmy Atrea typ DUPLEX-S-BC 900 s účinností 81 %. Tato jednotka je schopna předehřívat venkovní vzduch z uvažovaných 4 °C na 17 °C při dané účinnosti. Dohřev vzduchu na t_p = 30 °C zajistí elektrický dohřívač vzduchu umístěný za výměníkem ZZT na výstupu vzduchu do vzduchového kanálu s instalovaným výkonem 2,6 kW typ EPO-V. V souvislosti s navrženým výměníkem ZZT je pro řešení teplovzdušného vytápění v zimním období a pro případné chlazení v letním období doplňkově navržen zemní tepelný výměník země–vzduch AWADUKT Thermo od firmy REHAU.

Potrubí tohoto výměníku je položeno do hloubky 2 m po obvodu budovy. Teplota zeminy v hloubce 2 m se celoročně pohybuje na hodnotě 7–12 °C. Při takto konstantní hodnotě teploty zeminy můžeme v zimě studený čerstvý vzduch předehřívat na 4 °C a tím zmenšit výkon elektrického dohřevu za výměníkem ZZT. V létě bude teplý vnější vzduch prouděním přes zemní tepelný výměník ochlazován na příjemnou teplotu 25–28 °C. Přívodní anemostaty jsou umístěny v podhledu stropní konstrukce a situovány poblíž obvodové konstrukce.

Odvodní vyústky jsou umístěny tak, aby došlo k optimálnímu provětrání prostoru.Ke zlepšení tepelného komfortu v prostoru koupelny, která má nadstandardní rozměry, a obývacího prostoru bylo navrženo dodatkové vytápění sálavými elektrickými topnými rohožemi, umístěnými pod podlahovou konstrukcí s instalovaným výkonem 3 kW. V obytném prostoru byla tato plocha záměrně umístěna pod prosklenými okenními otvory k zamezení rosení skla.

Ke zvýšení sálavého účinku bylo v obývacím prostoru navrženo krbové těleso s výkonem 9 kW. Toto těleso zvyšuje zejména designové architektonické řešení interiéru. Krb bude napojen do komínového tělesa vyústěného 1 m nad střešní plášť objektu od firmy Schiedel. Zvolili jsme průměr komínového průduchu 200 m, průduch bude proveden jako 3plášťový nerezový typ KERASTAR.

Vizualizace

Vizualizace bez krajiny

Pohled od východu

Pohled od jihu

Pohled od západu

Pohled od severu

1. NP


S.1


Řez

Odborné vyjádření k architektonické stránce stavby – Ing. arch. Antonín Kustein

Předložený projekt rodinného domu je svým řešením vysoce nadstandardní. Koncepce celého řešení je postavena na využití nerovnosti terénu, která umožňuje částečné zapuštění dispozice podzemního podlaží, kde se nachází technické zázemí a doplňkové provozy a nadzemní podlaží pojednat jako velmi výrazný solitér vycházející z tvarosloví mořské lastury.

Dispoziční koncepce situuje jak v podzemním, tak v nadzemním podlaží provozně a typologicky významnější prostory k hlavní fasádě, což umožňuje především v nadzemním podlaží využít za maximálního prosklení panoramatického výhledu do krajiny a tím tyto prostory co nejvíce zatraktivnit.

Začlenění do reliéfu krajiny je velmi citlivé a umožňuje technicky vyřešit vjezd do dvojgaráže. V podzemním podlaží jsou další prostory kanceláře, které jsou nepřímo osvětlené pomocí anglických dvorků, které jsou pro doplňkové prostory dostatečné. Ostatní prostory nacházející se v podzemním podlaží jsou osvětleny uměle.

V nadzemním podlaží jsou denní místnosti situovány směrem k prosklené přední ploše, která atraktivně umožňuje výhled do krajiny. Další prostor a především prostory ložnic jsou situovány v zadní části dispozice a prostory, které se nacházejí uprostřed dispozice, jsou přisvětleny nepřímo světlovody.

Z architektonického hlediska je objekt svým celkovým pojetím nadčasový a plně splňuje představy bydlení v 21. století. Tvarově nenarušuje jakýkoli terénní reliéf, naopak využívá i nerovnosti terénu ve svůj prospěch.

Z hlediska technického, především s ohledem na systém vytápění, který je řešen horkovzdušnou jednotkou včetně zemního výměníku (země–vzduch) plně splňuje požadavky na moderní způsob vytápění objektu. V případě nutnosti je možno využít navrženého interiérového krbu nebo využít podlahových topných rohoží. Tímto způsobem vytápění a s ohledem na použité materiály je možno celý objekt zařadit do třídy A jako nízkoenergetický.

Koncepčně po stránce architektonické i po stránce technické předložený projekt splňuje to, co si v mottu stanovil jako výchozí myšlenku.

Vyjádření odborníka na systémy TZB, Ing. Bronislav Bechník, Ph.D.

Z hlediska toho že se jedná o projekt studentů střední školy je na první pohled překvapivá hloubka a šíře řešené problematiky. Není uvedeno, zda tepelně-technické vlastnosti stavby byly optimalizovány z hlediska investiční náročnosti nebo provozních nákladů, nebo jen navrženy pro splnění kritéria energetické náročnosti. Kompaktní tvar stavby a částečné zapuštění do terénu však jistě přispívají ke snížení energetické náročnosti.

V projektu je navržen obnovitelný zdroj energie – fotovoltaické panely, které pokrývají zhruba 60 % roční spotřeby elektřiny a zároveň elektrické vytápění. Není to sice explicitně uvedeno, zřejmě však bude velký časový nesoulad mezi spotřebou a výrobou elektřiny.

Za úvahu by stálo využívat elektřinu z fotovoltaiky v objektu přímo s cílem minimalizovat vliv na elektrizační soustavu a maximalizovat využití obnovitelných zdrojů. Pro topnou sezónu by ze stejných důvodů bylo vhodnější použít pro vytápění jiný zdroj energie než elektřinu.

V ekonomické úvaze by možná bylo zajímavé odhadnout bilanci v době, kdy bude objekt realizován. V případě fotovoltaiky se očekává, že výrobní náklady elektřiny, které jsou již v současnosti nižší než cena elektřiny ze sítě (platí pro sazbu D02d), budou dále klesat, přičemž cena elektřiny ze sítě s největší pravděpodobností po odeznění recese začne opět růst.

Z hlediska investiční náročnosti patří elektrické vytápění k nejlevnějším možnostem, je však nutno vzít v úvahu, že při rozsáhlejším využívání elektřiny k vytápění by mohly vzniknout problémy s dodávkami elektřiny v období velkých mrazů, jak se například ukázalo letos v zimě ve Francii. Pro několik dnů mrazivého období by totiž bylo nutno mít v záloze dostatečné výrobní kapacity, které by v jiném období nebyly využívány. Mohlo by se proto stát, že elektřina k vytápění by v zimním období byla drahá.

Z tohoto hlediska je dobré, že v objektu je navržen krb (mohl by být i jiný zdroj na biomasu). Jeho systematické používání alespoň v mrazivém období by mohlo řešit problém uvedený v předchozím odstavci. Recenzentovi je znám realizovaný rodinný dům, kde krb je navržen jako jediná alternativa k solárnímu systému pro ohřev teplé vody a přitápění. Projektant vycházel z konzultací s majitelem, který byl ochoten kromě dnů, kdy bude krb používat z estetických důvodů, v něm topit zhruba 30 dní v roce z důvodu energetické potřeby domu. V daném případě se jedná o nadstandardně zateplený dům i v kategorii pasivních domů, období, kdy energetická bilance domu je záporná (topná sezóna) je pouhých 60 dní.

Projekt se mi velmi líbil, řešení je hodně zajímavé a shrnuto: "klobouk dolů"