ARCHITEKTONICKÝ KONCEPT DOMU Eduard Schleger

studijní program

ČVUT, Fakulta architektury B 3501 Architektura a urbanismus

předmět

Ekologie I

škola

přednáška přednášející

ARCHITEKTONICKÝ KONCEPT DOMU Eduard Schleger

podpořeno

Evropský sociální fond Praha & EU: Investujeme do vaší budoucnosti Projekt byl podpořen z programu Operační program Praha – Adaptabilita Název Architektura bydlení Reg. číslo CZ.2.17/3.1.00/34101

1.

2.

3.

4.

OBSAH

ÚVOD

CHARAKTERISTIKA

TVAR A VELIKOST BUDOVY

DISPOZICE

5.

6.

7.

8.

STAVEBNÍ ŘEŠENÍ

OKNA

VENTILACE A VYTÁPĚNÍ

ZDRAVÉ BUDOVY

9. OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE

10.

11.

12.

13.

VODA

ZELEŇ

4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

EKOLOGICKÉ

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | ÚVOD

PARAMETRY

2

1. ÚVOD - OPAKOVÁNÍ ENTROPIE ŽIVOUCÍ PLANETY

EKOLOGICKÁ STOPA

James Lovelock, Gaia – Živoucí planeta, Mladá fronta 1994

AKTIVNÍ A PASIVNÍ SYSTÉMY

Břeclav, E.Schleger+L. Liesler

ZMĚNA KLIMATU

SOKRATŮV DŮM


3

1. ÚVOD - OPAKOVÁNÍ LONDYN - 1851

CHICAGO - 1933

HOUSE IN WALES, JAN KAPLICKÝ - 1994


CENTRE POMPIDOU - 1971

POUŠTNÍ MĚSTO - NEVADA

1. ÚVOD Podle Velkého zákona Irokézů musí zůstat zachována Země i pro příštích sedm generací. To je cíl o který se dnes snaží mnoho lidí po celé Zemi a nejde rozhodně o ty nejméně vzdělané. Myslím že je moudré a nezbytné se k této životní filozofii co nejrychleji přidat. Barokní krajina

Problematika „zelené architektury“, hledajíc soulad s přírodou, se dotýká mnoha oborů, především však životního prostředí a ekologie, architektury, energetiky, sociologie, etiky a filozofie. Myslím že je moudré a nezbytné se k této životní filozofii co nejrychleji přidat. Doporučuji si na začátek spočítat vlastní „ekologickou stopu“.

Biodiverzita

Nezbytným předpokladem je nejen spotřebovávat co nejméně neobnovitelných energetických, ale i neenergetických zdrojů, jako je biodiverzita, barokní krajina, nebo lidská solidarita, protože i ty jsou stejně důležité pro lidský život.


5

• PŘÍKLADY • SOLAR CITY PICHLING LINZ „Zelené obce“ vyrůstají v Německu, Švýcarsku, Rakousku (SolarCity Pichling Linz), Francii, Skandinávii, Britanii i jinde . Jsou to ucelené soubory staveb, které usilují o co nejkomplexnější ekologické řešení, energetickou úsporností počínaje a šetrným hospodařením s vodou a odpady konče. Důležitá je „sdílená“ energetická koncepce areálu ( například každý dům má sluneční kolektory a přebytky tepelné energie dodává do společného akumulátoru, odkud si energii „odčerpává“ tepelným čerpadlem). Z areálů je mnohdy důsledně vyloučena automobilová doprava, parkování bývá umístěno na okraji areálu pod jednoduchými přístřešky. Velmi důležitá je blízkost veřejné dopravy a pracovních příležitostí.

Public school and nursery


6

• BedZED - Bill Dunster Architects Opravdu dobrým příkladem je BedZET (Beddington Zero Energy Development) od Bill Dunster Architects, ekologická obec postavená v Suttonu ve Velkém Londýně v letech 2000 až 2002, a rok nato vyznamenané Stirlingovou cenou. BedZET: Bill Dunster Architects (2002)

BedZET: Bill Dunster Architects (2002)


7

Koncept spočívá v nízkoemisním a nízkoenergetickém provozu domů, omezení individuální dopravy a podpoře veřejné, pěší a cyklistické dopravy. Prvotní bylo maximální pasivní využití sluneční energie, domy jsou kompaktní a energetické skleníky tvoří jižní fasády. Rekuperační sluneční komíny získávají až 70% tepla z odváděného vzduchu. Dále jsou instalovány sluneční kolektory, fotovoltaické panely, větrné generátory a tři kogenerační jednotky spalující dřevní odpad z městské zeleně. Recykluje se dešťová i odpadní voda. Na stavbu je použit obnovitelný nebo recyklovaný materiál. Doprava obyvatel je organizována šetrným způsobem, k parkovacím místům je přivedena elektřina ze slunce pro nabíjení elektromobilů.


8

• RENZO PIANO - California academy of sciences Renzo Piano při příležitosti otevření muzea: „Země je zranitelná a potřebuje naši pomoc. Musíme se o přírodě víc dovědět, začít ji mít rádi a pořádně se o ni starat.“


9

Cílem „zelené architektury“ je brát méně z přírody a dávat více lidem. Je třeba si uvědomit, že jde více o životní filosofii, než o stavební styl. Sebelépe vymyšlený a postavený dům nebude dokonale využívat svého potencionálu bez součinnosti lidí.To lidé jsou zranitelní, Země bude existovat jistě i bez nich, zrovna jako bez dinosaurů.

Projekty atelieru doc. E.Schlegera

• Eco Think Tank (Lucie Kirovová)


• Rotující domy (Hana Kasalová)

10

2. CHARAKTERISTIKA „ZELENÝCH“ STAVEB Zelené stavby by se měly vyznačovat nízkou spotřebou materiálu, vody a energie, a to jak ve fázi vzniku, tak i během provozu, při modernizaci a konečné likvidaci. Stavby by měly mít dlouhou životnost. Všechny materiály by měly být co nejméně energeticky náročné při výrobě a dopravě. Pravidlem je i používání druhotných surovin a odpadů, důležitá je možnost recyklace materiálů stavby po jejím dožití.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | CHARAKTERISTIKA „ZELENÝCH“ STAVEB

11

3. TVAR A VELIKOST BUDOVY V našem mírném klimatickém pásu je nejvýhodnější kompaktní tvar budovy, který minimalizuje přestup tepelné energie, upozorňuji, že se tak děje v obou směrech a na to se někdy při navrhování zapomíná. V každém případě by tvar domu neměl být příliš komplikovaný, jednoznačným ukazatelem kompaktnosti je poměr povrchu a objemu stavby, který srovnáváme s poměrem povrchu krychle o stejném objemu jako zkoumaná stavba. Tomuto poměru říkáme geometrická charakteristika stavby A/V.

Hmotové řešení budovy by mělo vycházet ze zásad geniálně vtělených do „Sokratova domu“ již v antickém Řecku. Jedná se orientaci budovy ke světovým stranám s ohledem na využití energie Slunce pasivním způsobem k vytápění, nebo dle potřeby, k chlazení objektu. Důležitým návrhovým kriteriem jsou výšky a azimuty Slunce během dne a roku. Nezapomínejme, že na každý m2 naší krajiny dopadá za rok nejméně 1 100 kWh sluneční energie, srovnatelných s dokonalým spálením 275 kg uhlí. 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | TVAR A VELIKOST BUDOVY

12

4. DISPOZICE Dispoziční řešení by mělo respektovat několik jednoduchých zásad, také obsažených v „Sokratově domě“, který využívá v optimální míře „solárního designu“ pro snížení energetické náročnosti domu. Samozřejmostí je situovat hlavní prostory domu na jih a pomocné, komunikační a skladovací prostory k severu, kde tvoří „nárazníkovou“ zónu. Pro transparentní plochy platí obdobné zásady: největší plochu obrátit k jihu, na východ a západ co nejmenší, ze severu žádné transparentní plochy. Všechny transparentní plochy stínit v souladu s pohybem Slunce.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | DISPOZICE

13

5. STAVEBNÍ ŘEŠENÍ Stavby přátelské k životnímu prostředí musí být energeticky velmi úsporné, tedy splňovat kriteria pro nízko energetický nebo dokonce pasivní dům. Kriteria jsou dána optimalizací výchozích podmínek v určité klimatické oblasti, jako je způsob života, technologická úroveň a dostupnost energie nezatěžující životní prostředí. V současné době se používají pro nízko energetické domy sendvičové konstrukce pláště, samozřejmě s vyloučení všech tepelných mostů. Na tloušťce izolace se nevyplatí šetřit. Pro optimální využití sluneční energie, ať už pasivně pomocí chytrých transparentních izolací, nebo aktivně, například pomocí slunečních kolektorů, je nutné zajistit dostatečnou tepelnou setrvačnost interiéru pomocí akumulace tepla buď do hmoty stavby, nebo i do pro tento účel vytvořených akumulátorů, a tak teplo naakumulované během dne v noci vyrovnává kolísání teplot.

Velín (E. Schleger, L. Liesler)

Translucent heat insulation made from glass

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | STAVEBNÍ ŘEŠENÍ

14

6. OKNA Je nutná instalace zastínění všech oken, nejlépe vnějšími žaluziemi s automatikou. Kvalitní okna a celková neprůvzdušnost obálky budovy znemožňují „ přirozenou“ výměnu vzduchu v interiéru infiltrací, tento „nedostatek“ se odstraňuje řízenou ventilací.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | OKNA

15

7. VENTILACE A VYTÁPĚNÍ Řízená ventilace je většinou kombinací větrací soustavy využívající přirozeného proudění vzduchu pomocí „slunečních komínů“ a nucené výměny vzduchu s přívodem a odvodem. Ventilace vždy znamená ztrátu tepla (chladu), proto je systém používán s rekuperací tepla z odváděného vzduchu. Větrací soustava rozšířená o ohřev nebo chlazení vzduchu, a jeho částečnou cirkulaci slouží jako teplovzdušné vytápění a chlazení. Pro optimální využití pasivní sluneční energie je důležité, aby bylo vytápění a chlazení snadno regulovatelné.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | VENTILACE A VYTÁPĚNÍ

16

8. ZDRAVÉ BUDOVY Vnitřní ekologii budovy ovlivňuje několik zásadních faktorů, je to stavební materiál, způsob vytápění a větrání, geomagnetická a elektromagnetická pole. Průzkumy WHO ukázaly, že až 30% budov trpí SBS (sick building syndrom), proto je důležité vybírat si kvalitní materiály, které neuvolňují škodlivé látky a snížit účinky elektromagnetických polí použitím stíněných kabelů a hlavně optimalizovat délku elektrického vedení. Doporučuji vždy prověřit netvoří-li konstrukce stavby Faradayovu klec. Zelená architektura tradičně využívá v maximální míře přírodní konstrukční materiály, hlavně dřevo a další přírodní látky jako je ovčí vlna nebo sláma. Oblíbená je i nepálená hlína, která dokáže udržovat v interiéru optimální vlhkost vzduchu okolo 50%, proto se jí využívá většinou na omítky a příčky. Rozhledna Bára (Ing.arch. Martin Rajniš)

The collector earls garden

Recycled glass bottle buddhist monastery (Thailand)

Earthbag School in Sierra Leone

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | ZDRAVÉ BUDOVY

17

9. OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE Nejlacinější energie je energie, která se nespotřebuje, ale která se ušetří. V okamžiku, kdy se do cen energie z klasických zdrojů zahrnou veškeré externality, jako jsou náklady na likvidaci CO2 a dalších skleníkových plynů, budování a údržba úložišť odpadů, náklady na obnovu poškozené krajiny, ekosystémů a lidského zdraví, bude použití obnovitelných zdrojů energie ne jen ekonomické, ale také moudré.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | OBNOVITELNÉ ZDROJE ENERGIE

18

Pro obnovitelné zdroje energie je charakteristické, že jejich primárním zdrojem je sluneční záření, snad až na geotermální energii, která se také řadí k obnovitelným, nebo lépe k „nevyčerpatelným“ energetickým zdrojům.

Prvky sluneční energetiky budov dělíme na pasivní a aktivní.

Man Holding House Up to Sunlight - Dave Cutler


19

• PASIVNÍ SYSTÉMY Pasivní systémy tvoří stavba sama, její tvar, izolační standard, transparentní konstrukce, tepelně akumulační kapacita vnitřních konstrukcí a chytrý a vynalézavý architektonický koncept. Optimalizace velikosti prosklení jižní fasády záleží nejen na tepelném odporu zasklení, ale i celého objektu. Při nízkoenergetickém standardu objektu, energetická účinnost transparentní části jižní fasády stoupá až do 40% podílu prosklení na celkové ploše fasády, dále se již významně nemění. Pasivní zisky energie ze slunečního záření optimálně generují systémy využívající „transparentní izolace“, které slučují výhody skleníkového efektu s dobrou tepelnou izolací.

1 100 kWh /m2 / rok

A Sustainable Architect = Michael Reynolds

Herzog


20

Optimalizace velikosti prosklení jižní fasády záleží nejen na tepelném odporu zasklení, ale i celého objektu. Při nízkoenergetickém standardu objektu, energetická účinnost transparentní části jižní fasády stoupá až do 40% podílu prosklení na celkové ploše fasády, dále se již významně nemění. Mezi pasivními slunečními systémy hraje prim skleníkový efekt, jehož využití má mnoho podob : od zdvojené aktivní fasády přes Trombeho stěnu až po inteligentní fasády, skleníky a atria. Princip je u všech modifikací stejný, za pomoci skleníkového efektu, se sluncem ohřátý vzduch používá k vytápění, větrání a chlazení vnitřních prostor domu. U Trombeho stěny jde ještě o spojení aktivní fasády a akumulační stěny.

DesignBuildBLUFF Himachal

Surya slunecni skola v Kargyaku


21

• AKTIVNÍ SLUNEČNÍ ENERGETICKÉ SYSTÉMY Aktivní sluneční energetické systémy jsou definovány transformací slunečního záření na energii buď tepelnou nebo elektrickou. Krytý bazén Tachov (E. Schleger, L. Liesler)

Koupaliště Břeclav (E. Schleger, L. Liesler)

Koupaliště Neresnica (E. Schleger, L. Liesler)


22

• SOLÁRNÍ KOLEKTORY Jako zdroj tepelné energie jsou nejčastěji používány sluneční kolektory, které dělíme podle druhu pracovního media na vzduchové nebo kapalinové. Přebytečná energie se ukládá do akumulátorů tepla, kterými může být buď hmota budovy, nebo specifické akumulátory optimalizované pro navrženou délku akumulace (den-noc, týden, léto-zima). Jako akumulační látky se užívá kamenivo, beton, upravená voda a látky se stavovou a chemickou vazbou tepla. Sluneční kolektory dělíme podle konstrukce a zároveň podle účinnosti od nejjednodušších až po sluneční parogenerátory a tavící pece, takto: hadicové, ploché, ploché s krytem, trubicové, trubicové vakuové, koncentrační lineární a parabolické, koncentrační pole a mnohé jiné .


23

• FOTOVOLTAICKÉ PANELY Fotovoltaické panely transformuji sluneční záření na elektricky proud. Systém je většinou napojen na elektrickou rozvodnou síť, proto jsou vybaveny měničem na střídavý proud, u nás o napětí 230 V a odečítacím elektroměrem.

Zedfactory

Amory Lovins Rolf Disch

Rolf Disch


24

• VĚTRNÉ ELEKTRÁRNY Přírodní podmínky pro větrnou energetiku jsou u nás slušné. Za dobrou považujeme lokalitu s průměrnou rychlostí větru okolo 3 m/s. Pro areály se sdílenou energetickou soustavou jsou vhodné aerogenerátory se svislou osou rotoru, nejčastěji o výkonu 5 až 30 kW.

• World Trade Center – Bahrain (2008)

• Wind powered skyscraper - Dubaj

• Větrná turbína Blue Green Pacific

• Seagull – Solar and wind powered streetlight • Green Prefab House – Mario Cucinella Architects


25

• TEPELNÁ ČERPADLA Pro využití nízkopotenciálního tepla obsaženého ve vzduchu, vodě nebo v zemi, slouží tepelné čerpadlo, které „přečerpává“ tuto energii na vyšší, využitelnou teplotní úroveň, například pro topení. Poměr topného výkonu a příkonu energie pro pohon tepelného čerpadla je topný faktor. Čím je menší rozdíl mezi zdrojem tepla a požadovanou teplotní úrovní, tím je topný faktor vyšší. REKUPERACE ODPADNÍHO VZDUCHU TEPLOVZDUŠNÉ TOPENÍ

ZEMÉ – VODA SPODNÍ VODA

REKUPERACE ODPADNÍHO VZDUCHU VODNÍ RADIATORY

ZEMÉ – VODA HLUBINNÝ VRT


VZDUCH - VODA

ZEMÉ – VODA PLOŠNÝ ZEMNÍ KOLEKTOR

26

10. VODA Šetření vodou by mělo být u „zelených“ staveb samozřejmostí. Nejen pro to, že vody není nikdy nazbyt, ale i proto, že snížení spotřeby znamená i menší čistírny odpadních vod a menší znečištění řek, tedy i snížení energetické náročnosti úpravy surové vody na pitnou.

• Srí Lanka

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | VODA

27

Korea Lake Palace

Jíhočeský rybník • Příklad: Vegetační kořenová čistírna

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | VODA

Koupaliště Břeclav (E. Schleger, L. Liesler)

Kořenová čistírna

28

10. ZELEŇ Zeleň neodmyslitelně patří k zelené architektuře. Nejde o nic jiného, než o blízký kontakt umělého životního prostoru a přírody, jak byl zcela běžný po celá staletí, až jsme si ho přerušili v posledních padesáti letech.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | ZELEŇ

29

Z veškeré zeleně jsou nejvznešenější stromy, žijí déle než my, trvá dlouhá desetiletí než vyrostou. Nezapomeňte, že stromy sázíme nejen pro sebe , ale hlavně pro příští generace. Vzrostlý strom je nejdokonalejší zařízení na výrobu kyslíku, poskytuje úkryt ptákům, byl prvním chrámem a je nejdokonalejší klimatizací. Strom o průměru koruny 10m má plochu 78m2 a odpaří za den 400 l vody, na odpar se spotřebuje 280 kWh sluneční energie, strom tak chladí od 8° do 20° s výkonem 24 kW. Vytvořená vodní pára se přenáší do chladnějších míst, která při kondenzaci otepluje, přitom je strom dokonale recyklovatelný a vyžaduje minimální údržbu. Výkon stromu je několikanásobně vyšší než výkon klimatizační jednotky, navíc klimatizační jednotka na jedné straně chladí, ale na druhé topí, to strom takovou energetickou sabotáž nedělá.


30

• Vertical Garden System on Musee du quai (Patrick Blanc)

Všude tam, kde je to možné, dodržujme „zelené“ pravidlo : plochu zeleně ztracenou zástavbou včetně zpevněných ploch, nahradit na povrchu objektu. Zelený kabát stavbám velmi sluší a navíc chrání před větrem, deštěm, hlukem, prachem a zmírňuje teplotní rozdíl mezi dnem a nocí. Popínavé rostliny rostou nejlépe na různých typech treláží. Na jižní stranu vysazujeme opadavé rostliny, aby v zimě mohlo slunce ohřívat stěnu stavby, když v létě ji stíní. Na sever sázíme rostliny neopadavé, u nás je to převážně břečťan, kdo ochrání objekt v zimě před severákem. 31 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | ZELEŇ

• Greenwall caixa forum by Herzog & De Meuron


32

• VERTIKÁLNÍ ZAHRADY

Vertical garden sky farm


33

• ZATRAVNĚNÁ STŘECHA

Zelené střechy snižují tepelnou zátěž krytiny, běžná střecha se v létě zahřeje až na 80°C a zelená střecha za stejných podmínek jen na 25°C, stejně se zmenšují teplotní rozdíly i v zimě. Ozelenění střech rozlišujeme na extenzivní a intenzivní, což je vlastně už střešní zahrada vhodná k pobytu.

Green roof - Art school Singapure

Green roof – Faroe islands


Hundertwasser

34

12. 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY •„Hodnoty, které by dovedly zachovat životní styl elegantní střídmosti nejsou nové, jsou jen uloženy na půdě, potřebují oprášit a znovu uvést do oběhu. Vždyť hospodárnost, jednoduchost, rozmanitost, mezilidské vztahy, skromnost a řemeslná obratnost byly hodnoty konzervativní společnosti. Cílem je louskat oříšky louskáčkem a zatloukat kůly těžkou palicí a ne naopak.“ -Amory Lovins-

Dům interiér - Pompeje

Dům Vestaliho - Pompeje

Dům Menandra - Pompeje

Metoda 4 kroků pomáhá získat energii ze slunečního záření v procesu návrhu architektury, kterou podle knihy Brendy a Roberta Valeových „Green Architecture Design For Sustainable Future“ nazýváme zelenou architekturou, architekturou, která co možná nejméně zvyšuje entropii naší planety a jejího lidstva. Metoda 4 kroků je prastará. Xenofon ji použil již v 5. století před Kristem při popisu tak zvaného Sokratova domu, o kterém jsem se již zmínil dříve.

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

35

1. KROK = VÝBĚR STAVENIŠTĚ CO NEJDŘÍV UDĚLÁME ? 1) - podívejte se odkud je nejkrásnější výhled 2) - přečteme si konfiguraci terénu metodou „ kam teče voda ?“ 3) - prozkoumáme dráhu slunce pro celý rok metodou „kam padá stín ?“ 4) - zjistíme odkud fouká nejčastěji v zimě vítr, jaký bývá výskyt mlh. Místní mikroklima je k přečtení z flóry a fauny, vždy se najde alespoň trs trávy či něco málo mechorostů. Vhodná pro tvorbu mikroklimatu je metoda „proudící vody nebo jezera a větru

„…je tedy úkolem rozvážného architekta s veškerou snahou a námahou vypátrat a vyhledat pohodlné a zdravé místo…, bude-li to u řeky, bude to velmi pohodlné a krásné…, ale především je třeba se vzdalovat vod mrtvých, … čemuž se snadno vyhneme, budeme-li stavět na místech vyvýšených a veselých … takže si tam obyvatelé udržují zdraví a veselí“ Andrea Palladio, 1. kapitola 2. Knihy o architektuře 36 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

1. KROK - nejlepší možné mikroklima pro stavbu vytvořte výsadbou stromů - vymyslete umístění vodních ploch - nezapomeňte na bariery ze zeminy nebo z objektů - stromy a voda snižují rozdíly teplot mezi dnem a nocí a regulují vlhkost vzduchu - co nejlepší oslunění - nejnižší rychlost větru - nejkratší výskyt inverzních mlh

KROK 1. = VÝBĚR STAVENIŠTĚ 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

37

PARAMETRY SLUNCE PRO PRAHU 50°s.š.

KROK 1. = VÝBĚR STAVENIŠTĚ 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU || 4 KROKY K ŠETRNÉ ARCHITEKTUŘE

38

2. KROK = HMOTOVÉ ŘEŠENÍ CO NEJDŘÍV UDĚLÁME ?

5) - azimuty a výšky slunce pro ráno, poledne a večer, a to pro 15. den v každém měsíci (samozřejmě stačí tak učinit jen pro polovinu roku) metodou Sokratův dům, pozor na lokální horizont 6) - A/V (m2/m3) 7) - použijeme metody „aerodynamický tunel“ nebo „proudící voda“. Při řešení přístupu a to nejen vzduchu hledáme nepřehrazený „hladký“ tok bez vírů a peřejí, pří omezování přístupu, například při snižování ochlazování stavby větrem, hledáme proudění plné turbulencí, které snižují rychlost, v praxi jsou to představené nevytápěné části staveb, treláží počínaje a loggiemi nekonče 8) - nejúčinnější větrnou „brzdou“ je svislá tyč, hlavně když není sama 9) - řiďte se pravidlem : hmota stavby - kompaktní, vše ostatní – rozevláté 10) - nahraďte na objektu zeleň ztracenou zastavěním, získáte kyslík, klimatizaci, stín a ptačí zpěv a odstraníte hluk a prach. Nevěřte pověstem o pavoucích a jiné fauně lezoucí z popínavé zeleně do obydlí. 11) - nebojte se přiměřeně použít základní pravidla feng shui.

KROK 2. = HMOTOVÉ ŘEŠENÍ 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

39

Základem je návrh hmoty stavby v souladu s chodem slunce a získání co největšího využitelného podílu sluneční energie pro její provoz. Nutností je optimalizovat tvar a sklon osluněných ploch, teplotně zónovat dispozice vzhledem ke světovým stranám a omezit tepelné ztráty objektu. Prvotní je orientace ke světovým stranám, na severní polokouli v naších zeměpisných šířkách je ideální jižní orientace, která přináší nejvíc slunce v zimě a nejméně v létě (snadným stíněním viz Sokratův dům), oproti východu a západu (nízká výška slunce). Sever je zhusta neblahý.

„Kompas nevynalezli Číňané proto, aby nezabloudili, ale aby správně založili stavbu.“ Václav Cílek KROK 2. = HMOTOVÉ ŘEŠENÍ 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

40

3. KROK = PASIVNÍ VYUŽITÍ SLUNEČNÍ ENERGIE CO NEJDŘÍV UDĚLÁME ?

9) - znovu se podíváme, nejde-li ještě více otevřít stavbu slunci 10) - ověříme si optimální azimut, sklon a velikost absorpčních ploch vzhledem k výškám slunce v průběhu roku 11) - optimalizujeme pohyblivé a potrubní systémy, aby byly krátké a dobře se udržovaly 12) - navrhneme chytrou akumulaci tepla, nejlépe „sdílenou“ 13) - nezapomeneme na vliv barevnosti ploch na absorpci tepla včetně těch zrcadlových 14) - a ještě jednou, nebojte se přiměřeně použít základní pravidla feng shui 15) - vše si ověřte pomocí „ekologických parametrů“


41

David Oppenheim ve svém zásadním článku v AD v roce 1978 klasifikoval pasivní solární architekturu na pět principů využití slunečního záření pro vytápění a na pět principů pro chlazení. Pasivní sluneční systémy, založené na principech elementární fyziky, umožňují získat velkou část dopadající sluneční energie celkem zadarmo, stačí k tomu jen chytrá architektura.

Science and Technology parck, Gelsenkirchen

KROK 3. = PASIVNÍ VYUŽITÍ SLUNEČNÍ ENERGIE 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

42

PĚT PRINCIPŮ PRO VYTÁPĚNÍ A) přímý zisk solární energie jižně orientovanou prosklenou stěnou (skleníkový efekt) B) akumulace sluneční radiace do hmoty stavby s následnou konvekcí a radiací C) sluneční energetický skleník D) absorpční a akumulační časový posun E) usměrněná radiace

PĚT PRINCIPŮ PRO CHLAZENÍ F) noční usměrněná radiace G) evaporační chlazení

H) hydroskopické chlazení I) absorpční a akumulační časový posun J) indukční větrání - sluneční komín


43

Commerzbank Headquarters, Frankfurt am Main (Norman Foster)

PROFESSIONAL TRAINING CENTRE, Herne-Sodingen (Jourda&Perraudin)


44

Solar City Linz, Trombeho stěna (Norman Foster + Atelier 10)


45

4. KROK = AKTIVNÍ VYUŽITÍ SLUNEČNÍ ENERGIE Aktivní prvky sluneční energetiky jsou definovány oběhem teplonosného media, plynu, kapaliny nebo elektrického proudu. Čtvrtý krok je pověstnou třešničkou na dortu. Z architektonického hlediska se jedná o integraci technických zařízení do budovy a jejího pláště, jejich účinnost musí zaručit předchozí tři kroky. Z technického hlediska se jedná o sluneční kolektory a panely všeho druhu napojené na akumulátory nebo sdílené sítě, dále pak o aerogenerátory, tepelná čerpadla, kogenerační jednotky, bioplynové stanice a další překvapivé technické vynálezy sluneční energetiky. Jednoduše řečeno, jde o technická zařízení na transformaci energie slunce (ve všech svých podobách), která dnes převážně používají jako teplonosného media plyn, kapalinu nebo elektrický proud.


46

CO NEJDŘÍV UDĚLÁME ?

17) - vše co jsme si řekli o pasivních systémech platí i o systémech aktivních 18) - integrace aktivních systémů se musí držet za ruku s architekturou, jsou partnery 19) - kolektorové plochy, výměníky, aerogenerátory a vše ostatní, musí být snadno přístupné 20) - transparentní plochy odrazem slunečního světla oslňují a mohou ohrozit dopravní trasy, naopak svou transparentností ohrožují letící ptáky, dobrým řešením je umístit nad plochu siluetu dravce, nejlépe jako větrnou korouhvičku, není nad pohyb 21) - aktivní systémy stárnou rychleji než stavba a budou se vyměňovat, šikovné řešení integrace není na škodu, to platí i o akumulátorech a ty bývají objemné 22) - vše si ověřte pomocí „ekologických parametrů“

Sungrow - Shanghai World Expo

Cylindrical green building - Madrid

Atlantechsolar

KROK 3. = AKTIVNÍ VYUŽITÍ SLUNEČNÍ ENERGIE 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | 4 KROKY K NÁVRHU ZELENÉ STAVBY

47

5. EKOLOGICKÉ PARAMETRY

PARAMETR 1 - GEOMETRICKÁ CHARAKTERISTIKA - A/V (m2/m3)

EKOLOGICKÝ PARAMETR

1

určuje poměr ochlazovaných obalových konstrukcí a obestavěného prostoru, závisí na absolutní velikosti budovy, proto vypočtené A / V porovnáváme s krychlí o stejném objemu ( A / V krychle = 100% )

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | EKOLOGICKÉ PARAMETRY

48

PARAMETR 2 - OSLUNĚNÉ OTVORY


2

určuje maximální velikost osluněného otvoru v poměru k podlahové ploše tak, aby byla zajištěna tepelná pohoda interiéru v letním období


49

PARAMETR 3 - ENERGETICKÁ BILANCE PROSKLENÉ PLOCHY


určuje pasivní využití sluneční energie

3 5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | EKOLOGICKÉ PARAMETRY

50

PARAMETR 4 - AKTIVNÍ SOLÁRNÍ PRVKY


určuje využití aktivních solárních prvků a využití sluneční energie k ohřevu teplé vody a podpoře vytápění


51

PARAMETR 5 - ZELEŇ NA OBJEKTU


vyjadřuje podíl zeleně použité na objektu a uvnitř objektu k celkové zastavěné ploše objektu a zpevněných ploch


52

PARAMETR 6 - TEPELNÁ BILANCE BUDOV


určuje potřebu tepla na vytápění objektu ve vztahu k užitné ploše


53

ANALÝZA KONCEPTŮ DŮM „EL“ Objem = 672 m3 Zastavěná plocha = 168 m2 Délka fasády = 58 m Výška fasády = 4 m Povrch (včetně střechy a podlahy) = 568 m2 Užitná plocha = 110 m2 Okna jih 42,5 m2 východ 3 m2 západ 3 m2 E1 – geometrická charakteristika E3 – energetická bilance proskl. ploch E5 – zeleň na objektu E6 – tepelná bilance budovy

0,85 8.517 kWh/a 168 m2 3.591 kWh/a 27,62 kWh/m2a

půdorys 1.n.p.

pohled jižní

pohled východní


pohled západní

54

ANALÝZA KONCEPTŮ REFERENČNÍ DŮM „KRYCHLE“ Objem = 672 m3 Zastavěná plocha = 76,5 m2 Délka fasády = 35 m Výška fasády = 8,75 m Povrch (včetně střechy a podlahy) = 459 m2 Užitná plocha = 150 m2 Okna jih 42,5 m2 východ 3 m2 západ 3 m2 E1 – geometrická charakteristika E3 – energetická bilance proskl. ploch E5 – zeleň na objektu E6 – tepelná bilance budovy

0,68 8.517 kWh/a 76,5 m2 2.355 kWh/a 18,11 kWh/m2a

půdorys 1.n.p.

pohled jižní

pohled západní

pohled východní


55

KOMPARATIVNÍ ANALÝZA KONCEPTŮ

: DŮM „EL“ BEZ AKTIVNÍCH SOLÁRNÍCH PRVKŮ E1 – geometrická charakteristika E3 – energetická bilance proskl. ploch E4 – aktivní solární prvky E5 – zeleň na objektu E6 – tepelná bilance budovy

REFERENČNÍ DŮM „KRYCHLE“ 0,85 8.517 kWh/a 0 kWh/a 168 m2 3.591 kWh/a 27,62 kWh/m2a

VČETNĚ AKTIVNÍCH SOLÁRNÍCH PRVKŮ E1 – geometrická charakteristika 0,85 E3 – energetická bilance proskl. ploch 8.517 kWh/a E4 – aktivní solární prvky 6.088 kWh/a E5 – zeleň na objektu 168 m2 E6 – tepelná bilance budovy -2.497 kWh/a -19,21 kWh/m2a

125% 100% --219% 152% 152%

125% 100% 100% 219% 149% 149%

BEZ AKTIVNÍCH SOLÁRNÍCH PRVKŮ E1 – geometrická charakteristika E3 – energetická bilance proskl. ploch E4 – aktivní solární prvky E5 – zeleň na objektu E6 – tepelná bilance budovy

0,68 8.517 kWh/a 0 kWh/a 76,5 m2 2.355 kWh/a 18,11 kWh/m2a

VČETNĚ AKTIVNÍCH SOLÁRNÍCH PRVKŮ E1 – geometrická charakteristika 0,68 E3 – energetická bilance proskl. ploch 8.517 kWh/a E4 – aktivní solární prvky 6.088 kWh/a E5 – zeleň na objektu 76,5 m2 E6 – tepelná bilance budovy -3.733 kWh/a -28,72 kWh/m2a


56

13 . ZÁVĚR Solar Decathlon Soutěž Solar Decathlon je jedna z nejvyhlášenějších studentských mezinárodních soutěží s cílem navrhnout energeticky soběstačnou budovu pro bydlení. K tomuto solárnímu desetiboji se každé dva roky proti sobě postaví 20 studentských týmů z celého světa. Soutěží se vždy na podzim, místo konání je také tradiční – National Mall ve Washingtonu. Soutěž se od počátku těší velké popularitě, na postavenou solární vesnici se pokaždé přišlo podívat více než 100 000 návštěvníků. Během soutěže týmy získávají hodnocení v deseti disciplínách nazvaných: Architektura, Inženýrská koncepce, Průzkum trhu, Komunikace, Pohoda prostředí, Použitelnost, Teplá voda, Osvětlení, Elektrická zařízení, Energetická bilance.

Mocoloco - Ohio

5. přednáška | ARCHITEKTONICKÝ A ENERGETICKÝ KONCEPT DOMU | ZÁVĚR

57

13 . ZÁVĚR Holcim Foundation Holcim Awards je mezinárodní soutěž pořádaná Holcim Foundation for Sustainable Construction ze Švýcarska. Jejím cílem je nacházet novátorské, futuristické a udržitelné projekty. Jeden soutěžní cyklus trvá tři roky a je v něm rozděleno celkem 2 mil. USD. Holcim Awards se koná ve spolupráci s renomovanými univerzitami na všech kontinentech. Jejím cílem je podpořit stavební projekty, které překračují tradiční řešení a splňují přitom kritéria ekonomické efektivnosti, environmentální kvality a společenské zodpovědnosti.


58

MYŠLENÍ – INTUICE – CÍTĚNÍ – SMYSLOVÉ VNÍMÁNÍ

www.orientalarchitecture.com - Nagase


www.orientalarchitecture.com - Wada

59

Buckminster Fuller Důvod, proč architektura není jen architekturou, ale měla by být Zelenou architekturou, velmi výstižně napsal Buckminster Fuller. „Země je kosmická loď, která je tak dobře navržena, že umožňuje regeneraci života i přes fenomén entropie, když všechny uzavřené systémy ztrácejí energii. Je proto paradoxní, že tento unikátní systém neustále zneužíváme a znečišťujeme…“ Proto potřebujeme si osvojit zelenou filosofii života, a tedy i stavění.“ K vesmírné lodi Zemi jsme nedostali žádný návod k obsluze a údržbě“, a podle toho to taky vypadá. Zbývá nám jediné řešení, být slušní, ohleduplní a potom může být pro nás „zelená filosofie“ prvním nástinem postrádaného návodu.“ Buckminster Fuller


60

13 . ZÁVĚR

„Buďte blázniví, buďte zvědaví.“ - Steve Jobs -

City respiration skyscraper - Crazy spike (Doležalová, Smékal) -Via Evolo

61

„Nejlepší, co můžeme udělat s ropou a uhlím, je nechat je v podzemí. Tím, že je tam příroda uložila, umožnila nám dýchat. Nenamlouvejme si, že je tam uložila speciálně proto, aby nám umožnila jezdit v osobních automobilech.“ (Jan Keller) „Vlastností prostoru země je jeho konečnost, naší je tuto pravdu nevnímat“. (bývalý ministr životního prostředí a vysokoškolský učitel Ivan Dejmal)

„Nezapomeňte, cílem je krásná, chytrá a pokorná architektura uprostřed naší krásné, dokonalé a tajuplné krajiny.“ (doc. Ing. arch. Eduard Schleger)

62

Více informací doporučuji hledat na: www.greenlab.cz www.hraozemi.cz www.panda.org/about our earth/all publications/living planet report/foot print www.bedzed.org.uk www.zedfactory.com/bedzed www.solarcity-linz.at www.rolfdish.de/sonnenshiff/solarsiedlung www.archiweb.cz (Lord Norman Foster, Renzo Piano) www.RMI.org www.bfi.org Skripta: Zdraví a krása – Přírodní materiály a zdravé stavby (doc.Ing.arch. E. Schleger, Ing.arch. Liesler, Ing.arch. D. Hlavaček, Ing.arch. K. Rottová) Jak to vidí…Václav Cílek (2010, Radioservis, a.s.)

63

ARCHITEKTONICKÝ KONCEPT DOMU Eduard Schleger

Recommend Documents