PROJEKT OSTROVNÍHO DOMU (bez provozních nákladů na vytápění,energie a celkový běh) Ostraovní dům - návrh a realizace je určena investorům, stavebníkům, architektům, studentům a dalším zájemcům o energeticky beznákladovou stavbu na provoz. Zabývá se zásadami architektonického a konstrukčního návrhu projektu dle využití volných energii Feng-šuej. Řeší i navazující tématiku energetických systémů a dalších technických zařízení v těchto Ostrovních domech. Mimo technických a energetických kritérii jsou probírána i hlediska eviromentální, a to jak s ohledem na bezprostřední dopad energetických úspor do oblastí životního prostředí, tak i s ohledem používané materiálové a technické řešení Ostrovních domů a inteligentních systémů. Autor tohoto zpracování výtisku: Zdeněk Filip Růžička , Čeladná psč: 739 12 – – – –
Zásady návrhu Ostrovních domů Energetická klasifikace budovy Optimalizovaná spotřeba tepla a energii Využití pro elektromobilní systémy dopravy
Bezprostředním cílem projektu je součinnost přírody se spojením úspor energii v domácnostech, sprostředkovaně se však jedná především o zlepšení kvality ovzduší a snížení emisí CO2 a prachových částic, které mají výrazný podíl na respirační alergie. Dalším významným cílem projektu je vytvoření několika pracovních provozoven (výroben) Ostrovních domů, především u regionálních menších a středně velkých firem, které se na realizaci projektu budou podílet. V současné globální ekonomické situaci je třeba tento fakt hodnotit jako významný krok k udržení ekonomické stability hospodářství. Při dosažení kvalit zateplení, reprezentovaných domu hodnotou roční měrné potřeby tepla na úrovni nejvýše 40kwh/m2 a lze zde získat dotační programy cca ve výši 1950,- na m/2 vytápěné podlahové plochy. Pak při prezentaci Ostrovního domu s úrovni nejvýše 5 kwh/m2 by bylo možné získat mnohokrát větší finanční dotační výstup s vytápěné podlahové plochy.
Podporované opatření k porovnání s Ostrovním domem
Výše dotace
Celkové zateplení RD max.40 kwh/m2
2200,-/m2
Celkové zateplení RD max.70 kwh/m2
1550,-/m2
Celkové zateplení BD max.30 kwh/m2
1500,-/m2
Celkové zateplení BD max. 55kwh/m2
1050,-/m2
Celkové zateplení OD max 5 kwh/m2 předpokládaná výše dotace
6050,-/m2
1.
Dalším podporovaným opatřením jsou jednorázové dotační programy. Podporované opatření k porovnání s Ostrovním domem
Výše dotace
Novostavba RD max.20 kwh/m2
250 tis.Kč.
Novostavba OD max. 5 kwh/m2
500 tis. Kč.
Cíle energeticky optimalizované výstavby Ostrovního domu Jednoznačně hlavním cílem všech objektů s optimálizovanou spotřebou energie, mezi které se řadí i OD je snížení provozní energie náročnosti budov neboli dosažení úspor v oblasti souvísející bezprostředním provozem těchto budov. Při srovnání s běžnou výstavbou splňující současná kritéria mají nízkoenergetické budovy zhruba spotřebu energie na 30-40% a pasivní domy na 15-20% Ostrovní dům má však jen do max.výše 5% spotřeby energie. Těchto energetických úspor je dosaženo kvalifikovaným návrhem objektu, souvisejícím s jeho dispozičním řešením a prostorovým řešením, optimalizovaným návrhem všech konstrukcí Ostrovního domu. Nulové body Ostrovního domu U Ostrovního domu lze tedy očekávat obalové konstrukce s extrémně vysokou tepelně izolační schopností, a tím i s extrémní tloušťkou tepelně izolační vrstvy v těchto konstrukcích, sofistikovaný systém větrání s využitím rekuperace tepla a použití řady dalších prvků, vedoucích k úsporám. Jedná se o velmi specifický typ objektu s velmi nízkou měrnou spotřebou energie, jehož realizace je zdůvodnitelná především v lokalitách, v kterých nejsou dostupné standardní energetické zdroje. Metodika výpočtu: Průměrný součinitel prostupu tepla obálkou budovy (obvodovou stěnou) se stanoví ze vztahu. Uem = Hr / A(W/m2K) kde HT – je měrná ztráta prostupem tepla(W/K),stanovená ze součinitelů prostupu tepla všech konstrukcí, tvořících obálku budovy OD A – je plocha obálky budovy(m2) Tedy u budovy Ostrovního domu je stanoven tepelný odpor a součinitel takto: Konstrukce pláště Ostrovníhodomu
R prostupu m2.KW-1
Wm-2.K-1 cm součinitel
Stropní konstrukce dvojitá 35 cm
7,8
0,12
Obvodové konstrukce
40 cm
8,9
0,11
Podlaha
15 cm
3,3
0,29
2.
Vzhled NED a PD respektuje požadavky na solární archytekturu. Ideálním předobrazem solárního domu byl takzvaný Sokratův dům. Touto jednoduchou a dodnes principiálně nepřekonanou stavbou slavný filozof reagoval na dehdejší energetickou krizi,vzniklou rozsáhlým kácením lesů ve Středomoří. Jeho obydlí se jako obrovský trychtýř otevíralo na jih ke slunci, které v zimě celý den prohřívalo interiér. Předsazená střecha vrhala příjemný stín v letním horku. sl. pultová střecha okení výplň
okení výplň
dopad slunečního svitu
1
2
rozšíření jižní fasády
3
4
Sokratův dům- předobraz moderních úsporných staveb využíval zimního slunce rozšířením jižní fasády, bránil letnímu přehřívání přetažením střechy a měl zonovaný půdorys.(tzv.přepážky) Na pultové střeše lze umístit kolektory s fotovoltanickými články s optimální orientací světové strany. Další výhodou současné generace plochých střech je to, že je možné je řešit jako aktivní solární prvek – fotovoltanickou střechou. Stavba se tak ve výsledku může více přiblížit parametrům nulového či plusového domu. To znamená že vyprodukuje více energie, než je sama schopna využít. Ekologické stavební materiály: Ekologické stavební materiály či přírodní stavební materiály jsou velmi úzce spjaty s ideou objektů s nízkou spotřebou energie. Stejně tak jako tyto objekty vedou ke snížení energetických potřeb a následně i k sníženi zátěže životního prostředí exhalacemi a odpady, tedy jednoznačně ekologickým důsledkům, i použití přírodních materiálů ve svých důsledcích vede v podstatě k stejným cílům. Celulozová vláknina se vyrábí z recyklovatelného tříděného odpadu paíru rozmělněním základní suroviny na jemná vlákna. Celulozové izolanty mají velmi dobré tepelně izolační vlastnosti, součinitel tepelné vodivosti se v závislosti na objemové hmotnosti materiálu pohybuje okolo hodnoty = 0,040 W / mK. Také difůzní vlastnosti tohoto materiálu, faktor difůzniho odporu je 1,0 až 5,0 izolant velmi dobře absorbuje vodní páru. Výhodou tohoto materiálu je jeho vysoká životnost a dobrá zpracovatelnost. V zahraničí jsou izolační materiály na bázi celulózy hojně využívány při výstavbě pasivních domů, především dřevostavbách. Důvodem je snadná aplikace, která umožňuje snadno a rychle vytvořit zcela bezespárou izolační vrstvu i jinak těžko dostupných částech konstrukce. 3.
Solární systémy: Sluneční záření dopadající na zemi je složeno ze dvou složek. – Přímé záření, které dopadá ze slunce, jakozdroje energie na zemi přímo. – Difúzní záření, které vzniklo rozptylem přímého záření v zemské atmosféře tzv. Fotony. Zářeni, které tedy dopadá na zemi a je složeno z přímé a difúzní složky, označujeme jako záření globální. Toto záření je charakterizována hodnotou intenzity záření na hranici zemské atmosféry 1367 W/m2. Tato hodnota představuje tzv. Solární konstantu. Tabulkové schéma intenzity přímého slunečního záření na plochu kolmou ke slunečním paprskům. Intenzita záření W . m2 v denní hodině odhadována s závislosti na lokalitě Měsíc 12 hod. charakterist ický den
11hod.
10hod.
9hod.
8hod.
7hod
6hod.
5hod.
13hod.
14hod.
15hod.
16hod.
17hod.
18hod.
19hod.
XII
780
760
660
440
XIaI
845
815
740
575
XaII
920
900
850
750
540
IXaIII
1010
990
945
860
750
530
VIIIaIV
1050
1035
1000
940
860
735
525
VIIaV
1080
1070
1040
1000
940
850
700
410
VI
1090
1080
1070
1030
975
900
780
550
Objekty, které využívají ve větší míře pasivně solární energii, jsou charakteristické velkými prosklenými plochami orientovanými převážně na jih. Tím je umožněno přímo využívat přímé solární záření. Při průchodu záření sklem a dopadu na předměty v interieru totiž dochází ke změně vlnové délky vyzařovaného zařízení z krátkovlnového na dlouhovlnné a toto zaření pak již nemá schopnost prostupovat sklem a unikat do exterieru. Tím dochází v interiéru k požadovanému zvyšování teploty. Hlavním zdrojem tepelné energie je přímé sluneční záření, které do objektu proniká skrz prosklené plochy. Toto vytápění je velmi žádoucí v zimním období, kdy je však množství záření nejnižší. Naopak nejvyšší množství záření dopadá na objekt v průběhu léta a zde již není působení přímého slunečního svitu až tak žádoucí. Stanovení tepelných zisků: Z uvedených vztahů je zřejmé, že důležitým údajem je v tomto případě Ostrovního domu velikost plochy okna, kterou sluneční záření může pronikat do interiéru.
4.
Optimální umístění solárního kolektoru vzhledem ke sklonu a orientaci. 180° Sever 135° Učinnost v % 60% 70% Západ
80%
90° Východ
90% 95% 100% 45° ¨
0° Jih 100%
Tepelná čerpadla: Tč dovede odebírat jinak nevyužitelné nízkopotencionální teplo z přírodního prostředí a převést ho na teplo vhodné pro vytápění, přípravu teplé užitkové vody a další účely. Kompresorová Tč patří ve vytápění k těm nejběžnějším. Tč má uzavřený oběh speciální chladíci kapaliny, která se za nízkých teplot vypaří a absorbuje do sebe energii.
Otopné plochy: Pro podlahové vytápění, rspektive pro otopné hady se používají trubky z – mědi – plastů – a výcevrstvé trubky, které vydrží tlak až 7 atmosfer.
5.
Provětráváni domu: Provětráváni je občasné větrání otvíráním oken. Doporučuje se otevírání na krátkou dobu a častěji. Spodní části otevřeného okna proudí do místností chladnější vzduch venkovní, horní části okna z místnosti odvádí. Měrná hmotnost venkovního vzduchu Neutrální rovina
Měrná hmotnost vnitřního vzduchu
Zdroje vody: Jsou nám známy získáváním s nádrží dodávány veřejnými vodovody. Podstatou studní dnes již známé vrty na profesionálních úrovních nám zajišťují nezávislost na těchto systémech dodávek vod. Surová voda, kterou získáme z povrchového nebo podzemního zdroje, se musí více nebo méně upravit na parametry dané vyhláškou. Cílem úpravy vody je odstraňování rozptýlených a koloidních látek. Rozptýlené látky pevné a rozpuštěné ve vodě se odstraňují: – mechanicky-pomocí usazovacích nádrží, filtrací – chemicky-odstranění jemných suspenzí a koloidních látek pomocí srážedel – speciálními úpravami pro odstranění železa, manganu apod. Velmi rozšířenými individuálním zdrojem vody pro jimání podzemní vody jsou studny. Studny se podle ČSN 755115 provedením dělí na šachtové hloubkové kopáním a zpevněné betonovými skružemi a vrtané, které jsou vyztužené zárubnicí průměru 150 až 254 mm. krycí deska betonové skruže dlažba
jílové těsnění
krycí vrstva
písčitý osyp
plná zárubnice zvodnělá vrstva kalník podloží
6.
Příprava teplé vody: Příprava přes solární ohřev, kombinovaný centrální zásobníkový ohřev, zdrojem tepla je kombinace přímeho ohřevu a extrémniho zdroje tepla (solární systém) Příprava teplé vody s pomocí solárního systému představuje nejvýhodnější způsob využití možností systému představuje nejvýhodnější způsob využití možností solárních systému v podnebí ČR. Důvodem je z hlediska potřeby tepla na přípravu teplé vody rovnoměrný průběh roku, a tím dobrá možnost využití solární energie a v průběhu léta, kdy jsou tepelné zisky nejvyšší. Odpadní vody: Nezbytnou součástí budovy je odvádění, zneškodnění a čištění odpadních vod. Pojem odpadní voda zahrnuje odváděné vody jakéhokoliv znečištění. Odpadní voda je voda, jejíž kvalita byla zhoršena lidskou činností. K tomuto slouží kompaktní čistírny odpadních vod. Kompaktní čistírny odpadních vod. Domovní čistírna odpadních vod (ČOV) je z hlediska provedení nejjednodušším a v součinosti nejběžnějším řešením u objektů, které jsou určeny k trvalému obývání. Odbourání znečisťujících látek je založeno na kultivaci aerobních mikroorganismu, které pro svůj metabolismus potřebují dostatek živin(uhlíkaté znečištění z odpadní vody) a dostatečné množství vzduchu. Ten je dodávaný pomocí malého dmychadla. –
aerobní čistírny odpadních vod, vhodné pro trvale obydlené objekty
Inteligentní budova Ostrovního domu: Je budova, která zajišťuje optimální vnitřní prostřední prostřednictvím: – stavebního řešení – technických zařízení budov – řídících systému Řídící systém je schopen automaticky vyhodnocovat a upravovat provoz budovy tak, aby byla zajištěna pohoda prostředí s minimální energetickou náročností a také s minimálním obtěžováním uživatele. Individuální možnost regulace je však v přiměřeném rozsahu zachována, aby měl uživatel na základě svých specifických požadavků vnitřní prostředí i provoz budovy možnost měnit. U rodinných domů často souvisí použití tohoto systému s možností řízení a ovládáni na dálku. Optimální systém Ostrovního domu s inteligentním systémem požaduje: – zlepšit využívání energii v budově vyspělými systémy řízení – zajistit požadovanou tepelnou pohodu nezávisle v každé části budovy – informovat o stavu, chodu, výkonu a ekonomice provozu technologii – informovat o parametrech vnitřního prostředí (teplotě, vlhkosti) – umožnit ovládáni a plánováni provozu přehledným a jednoduchým systémem – zajistit univerzální dostupnost systému přes internet – archivovat historická data provozu – architektura systému má umožnit přidávání nových částí a postupné rozšiřování 7.
Pohled západní (jídelna)
Pohled jiho - západní strany:
8.
Půdorysní pohled s energiemi Feng-šuej Jídelna(celoprosklená) Technická místnost Koupelna(k pokojům) Kuchyň Terasa (západní strana )
Terasa zimní zahrada
,,A“
Pokoj 1
Pokoj2
Garáž
Ložnice 3 Obyvací pokoj
Prádelna Vstup Koupelna(k ložnici)
Podle proudění energii Feng -šuej (zeleného rámečku s propojením)je plánován střed plynoucích energii na střed domu. V sektoru kuchyně přípravy všech pokrmů, je také navaznost na jídelnu, vztahovanou zpětně na kuchyň a zároven ve spojitosti energii obývacího pokoje působí blahodárně na rodinu či obývatele domu. Využití energie pro provoz elektromobilu. Využití energie je u Ostrovního domu propočítáno, tak aby tzv. rychlonabíjecím systémem bylo umožněno dostačující dobytí el. baterii elektromobilu. S tohoto důvodu je u Ostrovního domu počítáno s vytvořením ročního provozu celkové energie na 28.000 kwh/rok což umožňuje dostačující pokrytí, jak provozu Ostrovního domu, tak nadbytky pouštěné zpětně do sítě s proplacením od společností v zelených programech. V každém Ostrovním domu je počítáno se sloupkem dobíjecího systému umístěným v garáži.označ. ,,A“ ve schématu. Právě tímto propojením těchto nových technologii se stává Ostrovní dům jedinečným od odpoutání se od korporačních systémů a nastává tak, nové využití volných energii použitelných v technologiich, které jsou dostupné nám všem. Zdeněk Filip Růžička Čeladná 739 12
9.
[email protected]
