Zero-carbon Barratt House

Technológie menia architektúru

Nevhodne (architektonicky a technologicky) navrhnutá budova so špičkovou riadiacou technikou bude stále zlá budova s výborným riadením, vykazujúca horšie charakteristiky ako optimálne navrhnutá budova bez riadiaceho systému (alebo s jednoduchým RS). Je preto nevyhnutné aby architektonický koncept úzko spolupracoval s technológiou a aj naopak. V prípade špecifických požiadaviek (pasívny dom, nulový dom) je architektúra tvorená samotnými požiadavkami pre budovu (energetická nenáročnosť, zdroj energií apod.) ako aj použitím inovatívnych technických zariadení budov.

Nulová produkcia CO₂

Existuje mnoho stavieb kde achitektonický koncept úzko spolupracuje s požiadavkami vytvorenia inteligentnej stavby^[1] [2] alebo stavby spĺňajúcej iné špecifické podmienky (pasívny dom, zelená stavba a pod.) Jednu takúto štúdiu predstavuje Zero-carbon Barratt House nazývaný tiež Lighthouse nachádzajúci sa vo Watforde (Anglicko), vyvinutý BRE (Building Research Establishment).

Srdcom konceptu pre Lighthouse – „Maják“ je snaha o vytvorenie domova, kde inovatívne systémy ochrany životného prostredia a stavebné metódy nemajú vplyv na kvalitu života obyvateľov, ale vytvárajú adaptabilné, flexibilné priestory, ktoré sú určené pre trvalo udržateľné bývanie. „Maják“ má dve spálne a celkovo dve a pol podlažia s podlahovou plochou cca 100 m². Špecifické požiadavky sa premietli do architektúry domu, ktorá rieši niektoré veci trochu odlišne od štandardného modelu bývania (ako napríklad umiestnenie všetkých plôch na úrovni terénu). Obytné priestory sa nachádzajú v hornej časti, kde môžu využiť väčšinu prirodzeného svetla prichádzajúce prostredníctvom okien a svetlíkov.

Dom bol navrhnutý podľa trendu „vysoko odolných domov“ a podľa bývania s vysokými ukazovateľmi kvality. Môže sa pochváliť vysokou úrovňou tepelnej izolácie, pasívnym chladením a vetraním, kotlom na biomasu a pod. Kotol na biomasu spaľuje organické palivá, ako sú drevené pelety, ktoré sú považované za nulové emisie, pretože množstvo oxidu uhličitého, ktoré uvoľnia, pri ich spálení, je kompenzované množstvom, ktoré bolo absorbované pestovaním plodín (*tento podem „nulové“ je však čisto marketingové označenie, keďže sa nejedná a posúdenie z pohľadu LCA^[3]). Dom má systém triedenia odpadov, ktorý umožňuje spáliť horľavý odpad a tiež využíva solárny systém (riešenie pre ohrev teplej vody, solárnym chladením, fotovoltaickým energetickým systémom) a tepelné čerpadlo (všetky použité technológie sú vhodné pre integráciu nových alebo aj existujúcich budov). Táto stavba predstavuje strategický krok smerom k domom s nízkou alebo nulovou produkciou uhlíka*.

Architektúra

Reflektuje použitie špecifických technológií ako aj samotnú požiadavku vytvorenia stavby s nízkou produkciou oxidu uhličitého. Dom má jednoduchý, „stodolový“ tvar s 40stupňovou sedlovou strechou, ktorá zahŕňa solárne panely a zberače dažďovej vody. Široká strecha zakrýva centrálny priestor – veľký, priestranný, zvrchu osvetlený obývací priestor so spálňami v prízemí. Obytný priestor používa trámovú drevenú štruktúru. Pevnosť a stabilita konštrukcie je dosiahnutá v okamihu pripojenia prvého poschodia v úrovni stropu, pretože rámové konštrukčné usporiadanie prízemného podlažia nesie vertikálne zaťaženie „open-plan“ vrchného skeletu a zaisťuje stabilitu s ohľadom na zaťaženie múrov. Je konštruovaný pomocou patentovaného stavebného systému Kingspan off-site, TEK – vysokého výkonu SIPS (štrukturálne izolovaný blokovo založený systém). To práve pre tento prototyp poskytuje vysokú úroveň tepelnej izolácie a znižuje tepelné straty potenciálne o dve tretiny oproti štandardnému domu. (U hodnôta 0.11 W/m².K a škárová prievzdušnosť menej ako 1.0 m³/hod.m² pri 50 Pa.) Základy tvoria kazetové drevené podlahy s lúčovými drevenými nosníkmi, vychádzajúcimi z úrovne terénu prichytenými rýchlymi pilotnými hlavami. Tieto pilotné hlavy zabezpečujú minimálne zásahy do zeme a poskytujú dostatočnú pevnosť v meradle stredných príbytkov. Keď budova dosiahne koniec svojej užitočnej životnosti, môže byť celá konštrukcia rýchlo odstránená.

Selektívna teplotná hmota - fáza zmeny materiálu stropov pri absorbcii tepla v miestnosti tým, že sa mení z pevného na kvapalné v mikroskopické kapsule vložené v doske. Tento proces je vratný, keď sa miestnosti ochladia nočným vzduchom pomocou práce pasívneho systému zachytávania vetra.

Zachytávač vetra / svetelný lievik sa nachádza na streche, nad stredovou medzerou cez schodisko. Veterný lapač zabezpečuje pasívne chladenie a vetranie. Pri otvorení tohto lapača prúdiaci vzduch tlačí horúci vzduch smerom nadol k miestu vykurovania, čím ho rozptyľuje a znižuje tepelný únik. Svetelný lievik prináša denné svetlo hlboko do vnútra domu.

Služby a energie

Integrácia inteligentného merania a monitorovania, ktoré zaznamenáva spotrebu energie umožňuje obyvateľom zistiť akékoľvek plytvanie a tým prispieť k podpore efektívnosti chodu domu.

Obnoviteľnú energiu poskytuje kotol na biomasu s automatickým systémom zásoby pre vykurovanie. Fotovoltaika poskytuje všetku elektrinu pre domácnosť a slnečné kolektory poskytujú teplú vodu čo umožňuje vypnúť kotol v lete. Strešný „veterný lapač“ poskytuje bezpečné nočné vetranie pre pasívne chladenie čo v spojení s tepelnými vlastnosťami stropných dosiek stropov a externým tienením pomáha k ovládaniu teploty vnútorného prostredia a k zvýšeniu komfortu obyvateľov pri zabezpečení chladenia domu v letných mesiacoch. Tieto obnoviteľné zdroje energie a pasívne stavebné prvky znižujú náklady palív pre vykurovanie a ohrev vody v Lighthouse na asi 50 eur za rok, pričom všetka elektrická energia je dodávaná prostredníctvom solárnych technológií, preto sú elektrické prevádzkové náklady úplne odstránené. Celkové náklady na zdroje v bežnom dome boli znížené približne o 94 % (mimo štandardné poplatky). Časový horizont návratnosti investícií však zrejme presiahne životnosť samotnej stavby (čo je väčšinou vždy pri vývojových riešeniach) avšak práve takéto vývojové štúdie znižujú ceny následných širšie využívaných riešení.

Architektúra a technika

Na príklade uvedeného „Nulového“ domu – Lighthouse možno vidieť, že v prípade „inteligentných“ budov (domov) udávajúcich smer trvalo udržateľného bývania, nutne energetické a funkčné požiadavky predchádzajú architektúru, resp. architektúra vyplýva z špecifikácie technických častí budovy. Na základe zvolených technológií, energetických zdrojov a požiadaviek na potrebu energií sa následne vytvorí architektonický koncept. Architektúra najviac ovplyvňuje chovanie sa budovy, čím spätne modifikuje požiadavky pre použitie a riadenie jednotlivých technológií a zariadení. Takto sa vytvára určitý kruh, resp. špirála na konci ktorej je optimálne riešenie.

Takýmto prístupom je možné vytvoriť kvalitnejšie riešenie (či už z pohľadu kvality vnútorného prostredia, energetických a ekologických požiadaviek...) voči klasickému prístupu návrhu budovy. Niekdajší klasický prístup uvažoval o vytvorení architektonického (stavebno-konštrukčného) riešenia, z ktorého vyplývali požiadavky (tepelného príkonu, energií atď.) Na základe týchto požiadaviek projektanti TZB nadimenzovali a určili použité technológie (zdroj tepla, osvetlenie, HVAC, ...) Posledným článkom bola automatizácia a riadenie, ktoré už len v malej miere mohlo ovplyvniť výslednú charakteristiku chovania sa stavby.

Je preto dôležité uvedomiť si, že inteligentnú nízkoenergetickú ekologickú stavbu^[1] [2] tvorí primárne architektúra a stavebné prvky (t.j. pasívne prvky najviac vplývajú na energetickú bilanciu – selektívna teplotná hmota, zachytávač vetra / svetelný lievik a pod.). Tieto prvky nevyžadujú žiadnu dodatočnú energiu ani riadiaci systém čím sa stávajú vysoko spoľahlivými (neexistuje nutnosť riešenia prípadu „total blackout“ a pod.) Riadiaca technika už len dotvára architektonický koncept, resp. rozširuje ho o možnosti automatizácie TZB a služieb budovy. Preto je nevyhnutné aby architektonický koncept nadväzoval na použité technológie, TZB s požiadavkami riadenia a nie naopak.

Zdroje

• [1] Števo, Stanislav: Trendy v oblasti inteligentných budov. In: Eurostav. – ISSN 1335–1249. – roč. 17, č. 3 (2011), s. 18–20
• [2] Puskár, Branislav: Inteligentne budovy na byvanie. – Bratislava: Verlag Dashofer, 2008. – 60 s.
• [3] Števo, Stanislav: Life cycle assessment – Hodnotenie životného cyklu. In: Posterus.sk. – ISSN 1338-0087. – (jún 2011), http://www.posterus.sk/?p=10798
• [4] Project Lighthouse Zero Energy Home (UK), www.solarpedia.com