Téměř nulová stavba rodinného domu v Beskydech

Jak vznikal dům Čeladná

Dům Čeladná je výsledkem ročního procesu návrhu vlastního rodinného domu architekta – orientace ke světovým stranám, způsob bydlení, výběr materiálů, úspora energie, volba technologií nezatěžujících životní prostředí atd.

Ohledy k životnímu prostředí

Rodinný dům Čeladná je nízkoenergetický dům – vychází z malé spotřeby energie bez rozvodů vzduchotechniky či odběru energie ze země. Pro rodinný dům Čeladná byly vybírány přírodní materiály a výrobní procesy, po kterých zůstává minimální uhlíková stopa, a tak se stává z tohoto rodinného domu ekologicky šetrná stavba. Jedná se o dřevostavbu z masivních lepených panelů s vnějším dřevěným obkladem bez povrchové úpravy.

Správný výběr pozemku

Obecně je výběr pozemku nejdůležitějším krokem ke zdravému bydlení. Byl vybrán pozemek v mírném jihovýchodním svahu s dobrou dopravní dostupností i výhledem na okolní hory. Na pozemku jsou 2 studny, v blízkosti jsou 2 potoky, což zajišťuje dostatečné zavlažování pozemku. K pozemku je přivedena elektřina a voda, kanalizace je řešena septikem se zemním filtrem.

Orientace ke světovým stranám

Teplo ze slunečního záření je díky orientaci domu a prosklených ploch ke světovým stranám efektivně využíváno k přitápění domu. Solární zisky dokážou pokrýt výraznou část potřeby tepla rodinného domu. Největší zisky tepla ze slunce jsou na jižní části domu a v menší míře pak na straně východní a západní. Obytné místnosti jsou proto umístěny na jihovýchod až jihozápad a ostatní místnosti jako jsou koupelny, chodby a parkovací stání jsou situovány na severní stranu.

Stínění přesahem střechy – v létě stín, slunce v zimě

Při orientaci prosklených ploch směrem na jih dochází zejména v letním období k přehřívání interiéru. Tomu se předešlo vhodně zvoleným přesahem střechy, který se stává zajímavým architektonickým prvkem a vytváří zcela přirozenou ochranu před letním sluncem.

V zimních měsících se Slunce nachází nízko, a proto zvolená délka přesahu nebrání průniku slunečních paprsků do interiéru. Je tak umožněn prostup tepla přes prosklené plochy do interiéru rodinného domu.

Na jednotlivých řezech domem je vidět, že přesah střechy v letních měsících funguje jako přirozený stínící prvek a naopak v zimním období nebrání průniku slunce do interiéru. V zimě tak dochází k úspoře energie, kterou by bylo nutné vynaložit pro výrobu tepla.

Suchou nohou kolem domu – návrat k historii

Přesah střechy plní nejen funkci stínícího prvku, ale vytváří částečně krytý a „čistý“ meziprostor, který je přechodem mezi vlastním domem a zahradou.

Toto řešení má inspiraci v historii. Příkladem může být rajský dvůr lemovaný ambitem, starověký římský dům s peristylem, ale také má tento prvek své místo v lidové architektuře. Bylo však nutné ho modifikovat pro potřeby dnešní doby.

Základní myšlenka, kdy člověk mohl projít kolem domu a byl chráněný před vlivy počasí, zůstala zachována. Díky tomu mohou obyvatelé rodinného domu vystoupit z auta a přejít „suchou nohou“ až třeba do zahrady.

Kryté parkovací stání

Na základě zkušeností, kdy garáž po určité době slouží spíše jako dílna a k ukládání nepotřebných věcí z domácnosti, bylo zvoleno parkovací stání před domem, které je kryté pouze přesahem střechy.

Bezbariérové bydlení

Vzhledem k tomu, že dům musí svým uživatelům po celý život zajišťovat pohodlí a bezpečnost, byl rodinný dům Čeladná navržen jako jednopodlažní. Svým dispozičním uspořádáním a po drobných úpravách WC a koupelny je dům vhodný i pro osoby s omezenou schopností pohybu, jelikož dům Čeladná neobsahují žádná schodiště, ani jiné překážky.

Energie ze Slunce

Pro zajištění energetické nezávislosti byla pro svoji efektivitu oproti větrné elektrárně zvolena právě fotovoltaika. Její výkon je stabilnější, nevydává žádný hluk a fotovoltaické zdroje jsou umístěny na střeše domu.

V letním období bývá doba slunečního svitu až 16 hodin a během této doby dokáže fotovoltaická elektrárna vyrobit více elektřiny, než je domácnost schopná spotřebovat. Zatímco v zimním období klesne doba slunečního svitu až na 8 hodin a je tedy nutné počítat s nákupem elektřiny z konvenčního zdroje energie. Návratnost investice do FVE je propočítána na 12 let.

Pouze nezbytné množství elektřiny bude potřeba koupit ze sítě dodavatele. Cesta k energetické nezávislosti vede přes jistou kázeň při využívání elektrické energie.

Během každodenních činností jako je vaření, provoz domácích spotřebičů, svícení, ale i během pouhé přítomnosti lidí v objektu se uvolňuje nezanedbatelné množství tepla. Tyto vnitřní tepelné zisky pokryjí část potřeby tepla pro vytápění a tím přispívají k úsporám elektrické energie, která by byla potřeba k jeho výrobě.

Přitápění dřevem

Krbová vložka je v interiéru nejen designovým prvkem. Topení dřevem, jakožto obnovitelným zdrojem energie, stále nejvíce ekonomické oproti vytápění plynem a elektřinou z konvenčních zdrojů. Hodí se jako doplňkový zdroj tepelné energie ke zvolenému podlahovému topení. Při spalování dřeva je uvolněno do vzduchu tolik CO₂, kolik ho za svůj život do sebe naváže.

Krbová vložka o výkonu 5 kW je dimenzovaná tak, aby v případě výpadku elektřiny vytvořila tepelnou pohodu především v obytné části domu.

Bylinková zahrádka na střeše

Plochá střecha domu je částečně osázena extenzivní zelení. Dešťová voda neodteče bez užitku do kanalizace, ale je tak zadržena v substrátu, kde je postupně odebírána vegetací a dochází k odpařování zpět do atmosféry. Zelená střecha zvyšuje tepelně izolační vlastnosti střechy a omezuje přehřívání střešní konstrukce. Spolu s využitím solární energie a kvalitním zateplením domu, tvoří komplexní zelené řešení. Střechu lze osázet například bylinkami, které pouhou svojí přítomností přispějí k dotváření příjemné atmosféry.

Konstrukční řešení

Rodinný dům Čeladná je dřevostavba z celostěnových CLT panelů tl. 100 mm s celkovou tloušťkou obvodových konstrukcí 370 mm.

Cross laminated timber – křížem lepené dřevo – jedná se o vícevrstvé masivní dřevěné panely. Skládají se minimálně ze třech k sobě navzájem kolmých slepených vrstev dřeva, které staticky spolupůsobí a vytvářejí tak tuhý panel. Tyto panely mají vysokou pevnost zejména ve vzpěru a ohybu. CLT panely jsou použity i jako pohledová konstrukce v interiéru. Vyšší hmotnost zajišťuje výborné akustické vlastnosti, a díky tomu jsou vhodné i pro stropní konstrukce.

Významnou roli u výběru konstrukce hrála stavební fyzika a vnitřní prostředí. Hlavní je omezení prostupu tepla obvodovým pláštěm, které vyjadřuje součinitel prostupu tepla U. Zjednodušeně řečeno, čím menší hodnota součinitele prostupu tepla, tím méně protopíme. Z daného důvodu byly kladené vysoké požadavky na vyloučení tepelných mostů.

Pro zateplení domu byla zvolena minerální vata v tloušťce 200 mm. Vnější povrchová úprava stěn je tvořena obkladem ze sibiřského modřínu tloušťky 20 mm bez povrchové úpravy. Součinitel prostupu tepla je roven 0,19 W/(m².K).

Střešní konstrukce je tvořena z CLT panelů tloušťky 180 mm s tepelnou izolací z expandovaného polystyrenu tloušťky 400 mm. Střešní konstrukce je ozeleněna, což přispívá k lepším tepelně izolačním a akumulačním schopnostem. Součinitel prostupu stropní konstrukce činí 0,15 W/(m².K).

Dalším faktorem bylo jednoznačně vyloučení kondenzace vodních par v konstrukci. Přímou volbou z hlediska kondenzace a stavebního provedení byla difúzně otevřená skladba obvodových stěn.

Neméně důležitá je teplená pohoda, tj. rovnoměrná teplota vzduchu a teplota povrchu, čehož jsme docílili volbou konstrukce s technologiemi.

Podlahové vytápění

Dům je vytápěn podlahovým nízkoteplotním topením. Podlahové vytápění je moderní a pohodlný systém pro zajištění pohodlí v interiéru objektu. Efektivita podlahového vytápění je vysoká, pracuje automaticky, bezobslužně a má nízké provozní náklady. Přenos tepla není založen na proudění vzduchu, ale teplo je předáváno sáláním a dokáže tak lidské tělo prohřát efektivněji. Toto řešení výrazně snižuje náklady na vytápění a díky omezení víření vzduchu je vhodné pro alergiky. Podlahová krytina byla zvolena jako dvouvrstvá dubová o tloušťce 12 mm. Zařízení podlahového vytápění neubírá užitný prostor, ani žádným způsobem nezasahuje do interiéru. Podlahové vytápění poskytuje ideální rozložení teploty, kdy člověk přijímá více tepla od podlahy a méně v úrovni hlavy. Pracuje s nízkým tepelným spádem a díky velké ploše topidla si vystačí s teplotou jen o pár stupňů vyšší, než je požadována výsledná teplota v místnosti pro pocit tepelné pohody. Teplota vody v podlahovém topení nepřesahuje 30 °C, oproti radiátorům, které mají teplotu více než dvojnásobnou. Pocit z teplé podlahy zvyšuje tepelnou pohodu natolik, že návrhová teplota místnosti může být snížena o 2 °C.

Okna s trojskly

Pro rodinný dům Čeladná byla zvolena hliníková okna s izolačními trojskly s přerušeným tepelným mostem, která mají dobré tepelně izolační vlastnosti i zvukovou neprůzvučnost. Z vyšší tepelné izolace plyne menší ochlazování interiérového skla a tím snížení rizika rosení. Pro zvýšení vnějších tepelných zisků byla použita izolační trojskla se zvýšenou schopností solárních zisků.

Inteligentní řízení domácnosti

Z hlediska finančních úspor a komfortního užívání je dům řízen systémem KNX, umožňující efektivní využití 20 hod. denně snížené sazby za elektrickou energii pro ohřev vody a topení, doplňování různých komunikačních zařízení nebo změnu ovládaní světelného systému dle budoucích nároků a požadavků rodiny včetně stmívání světel a nastavovaní světelných scén.

Technické parametry

Velikost pozemku:	2600 m2
Zastavěná plocha:	265 m2
Podlahová plocha:	160 m2
Spodní stavba:	základové pasy/ŽB deska
Stavební systém:	celostěnové CLT panely
Okna:	hliníková s izolačními trojskly a přerušeným tepelným mostem
Větrání:	přirozené
Zdroj vytápění:	elektrická energie
Způsob vytápění:	teplovodní
Ohřev vody:	elektrický ohřev, zásobník 200 l

Skladba obvodové stěny

• CLT panel – 100 mm
• minerální vata (λ = 0,036 W/m.K) – 200 mm a difuzní folie
• provětrávaná mezera – 50 mm
• dřevěný obklad – 20 mm

Skladba střešního pláště

• CLT panel – 180 mm
• EPS – 400 mm (λ = 0,036 W/m.K)
• hydroizolační fólie
• kačírek + zeleň

Součinitelé prostupu tepla:

Popis konstrukce	U [W/(m2.K)]
Obvodová stěna	0,19
Střecha	0,15
Výplně otvorů ve vnější stěně	0,85
Podlaha na terénu	0,19